WO2015016492A1 - 기판 처리장치 - Google Patents

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WO2015016492A1
WO2015016492A1 PCT/KR2014/005882 KR2014005882W WO2015016492A1 WO 2015016492 A1 WO2015016492 A1 WO 2015016492A1 KR 2014005882 W KR2014005882 W KR 2014005882W WO 2015016492 A1 WO2015016492 A1 WO 2015016492A1
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WO
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chamber
exhaust
diffusion
substrate
susceptor
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/005882
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English (en)
French (fr)
Inventor
송병규
김용기
김경훈
김창돌
신양식
양일광
신창훈
김은덕
Original Assignee
주식회사 유진테크
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • C23C16/45559—Diffusion of reactive gas to substrate
    • 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
    • C23C16/45504—Laminar flow

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of securing productivity and quality of a substrate by maintaining a laminar flow of gas through diffusion plates and exhaust plates provided at one side and the other side of a chamber. It is about.
  • MBE molecular beam epitaxy
  • CVD plasma Chemical Vapor Deposition
  • ALE Atomic Layer Epitaxy
  • ALE atomic layer crystal growth
  • ALD atomic layer deposition
  • Atomic Layer Deposition is a method of depositing a thin film on the surface of a substrate by supplying two or more reaction source gases sequentially and discontinuously with each other on a semiconductor substrate.
  • the thin film is grown in layers, and this is repeatedly performed to form a thin film of a desired thickness.
  • the first reaction gas is supplied onto the substrate to adsorb the first reaction gas onto the substrate.
  • a purge gas is supplied or the gas in the reaction chamber is forcibly removed to remove the adsorbed and remaining first reaction gas or by-products.
  • the second reaction gas is supplied onto the substrate, and the second reaction gas reacts with the first reaction gas adsorbed onto the substrate to be deposited on the atomic layer.
  • the reaction ends after all of the first reaction gas layers adsorbed on the substrate react with the second reaction gas. Thereafter, the purge gas is supplied again or the gas in the reaction chamber is forcibly removed to react and remove the remaining second reaction gas or by-products. This cycle is repeated until a thin film of the desired thickness is deposited.
  • This cycle may use more than two reactant gases instead of two reactant gases and may include additional purge steps.
  • the deposition apparatus suitable for the general chemical vapor deposition method is designed to supply the reaction gases at the same time to form a thin film so that the reaction gas is discontinuously supplied to form a thin film, or the reaction gases sequentially supplied do not cause gas phase reaction in the reactor. It was unsuitable for the reaction by removing through purge.
  • a deposition apparatus in which a gas is supplied on a semiconductor substrate in a top to bottom direction generally uses a shower head to supply a uniform reactant on the substrate.
  • this structure complicates the flow of the process gas and requires a large sized reactor, so it is difficult to quickly switch the supply of the reactor gas.
  • Another object of the present invention is to improve the quality and productivity of the substrate by accelerating the supply and purge of the reaction gas through the laminar flow of the reaction gas.
  • the substrate processing apparatus the substrate is transferred through a passage formed on one side, providing a supply space for providing an internal space in which the process is performed to the substrate, and the supply port for supplying gas to the internal space
  • a chamber formed on the opposite side of the passage A susceptor installed in the inner space and having the substrate placed thereon; And a diffusion member disposed between the susceptor and the sidewall of the chamber so as to be adjacent to the supply port, and having a plurality of diffusion holes for diffusing the gas supplied through the supply port.
  • the chamber has an exhaust port formed on the opposite side of the supply port to exhaust the gas, and the substrate processing apparatus is installed between the susceptor and the side wall of the chamber so as to be adjacent to the exhaust port, and passes through the substrate.
  • An exhaust member having a plurality of exhaust holes for diffusing the gas toward the exhaust port; And lifting and lowering the exhaust member to include a lifting member that is switchable to a standby position where the upper surface of the exhaust member is lower than the passage and a process position that partitions the upper portion of the susceptor and the passage.
  • the chamber has an open top shape
  • the substrate processing apparatus further includes a chamber lid for closing the open top of the chamber, wherein the upper surface of the exhaust member is positioned when the lifting member is in the process position. It may be in contact with the lower surface of the chamber lid.
  • the chamber has a rectangular parallelepiped shape
  • the susceptor has a rectangular parallelepiped shape having side surfaces parallel to the sidewall of the chamber, wherein the diffusion member and the exhaust member are parallel to the sidewall of the chamber and the side surface of the susceptor. It may be a bar shape disposed.
  • the diffusion holes and the exhaust holes may be disposed at predetermined intervals, respectively, and may have a circular or long hole shape.
  • the substrate processing apparatus may further include an auxiliary diffusion plate disposed on the supply port and spaced apart from the diffusion member, the auxiliary diffusion plate having a plurality of auxiliary diffusion holes disposed to be offset from the diffusion holes.
  • the diffusion plate and the exhaust plate may be arranged parallel to each other.
  • the susceptor may include a heating area for heating the substrate, and the heating area may be eccentric with respect to the center of the susceptor and disposed closer to the passage than the supply port.
  • the diffusion member includes a diffusion body which is in contact with a side surface of the susceptor facing the supply port and an inner surface of the chamber in which the supply port is formed, and a diffusion plate which protrudes from an upper surface of the diffusion body and has the diffusion holes formed therein.
  • the exhaust member has an exhaust body which is in contact with a side surface of the susceptor facing the exhaust port and is spaced apart from an inner surface of the chamber in which the exhaust port is formed, and protrudes from an upper surface of the exhaust body to form the exhaust holes.
  • An exhaust plate may be provided, and the exhaust port may be formed at a bottom surface of the chamber positioned between the exhaust member and the inner surface of the chamber.
  • the chamber lid may include: a chamber cover installed at an open upper portion of the chamber and having a first installation opening on an inner surface thereof; An insulator inserted into the first installation opening and having a second installation opening on an inner surface thereof; And a top elector rod inserted into the second installation opening and having an antenna configured to generate a plasma in the inner space through a current supplied from the outside, wherein the chamber cover, the insulator, and the top electr rod are disposed below.
  • a surface may be located on a plane parallel to the upper surface of the susceptor.
  • the laminar flow of the gas supplied through the supply port may be formed by using the diffusion plate and the exhaust plate installed in the inner space of the chamber.
  • a heating area for loading the substrate and heating the substrate may be disposed closer to the exhaust port than the supply port to supply uniform gas on the substrate, thereby improving the quality and productivity of the substrate.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the substrate processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the substrate processing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 and 5 are views showing the standby position and the process position of the exhaust plate shown in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a heating region of the susceptor shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a view showing a gas flow state of the substrate processing apparatus shown in FIG. 2.
  • Embodiments of the invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description. Further, hereinafter, the substrate W will be described as an example, but the present invention can be applied to various workpieces.
  • a semiconductor manufacturing apparatus 100 generally includes a process equipment 120 and an equipment front end module 110 (EFEM).
  • EFEM equipment front end module 110
  • the facility front end module 110 is mounted in front of the process facility 120 to transfer the substrate W between the vessel in which the substrates W are accommodated and the process facility.
  • the substrate W is subjected to a predetermined process in the process facility 120.
  • the process facility 120 may include a transfer chamber 130, a load lock chamber 140, and a plurality of substrate processing apparatuses 10 performing the process.
  • the transfer chamber 130 has a generally polygonal shape when viewed from the top, and the load lock chamber 140 and the substrate processing apparatus 10 are respectively provided on the side surfaces of the transfer chamber 130.
  • the transfer chamber 130 may have a quadrangular shape, and two substrate processing apparatuses 10 may be disposed on side surfaces of the transfer chamber 130.
  • the loadlock chamber 140 is located on the side adjacent to the facility front end module 110 of the sides of the transfer chamber 130.
  • the substrate W is temporarily stayed in the load lock chamber 140 and then loaded into the process equipment 120 to perform a process. After the process is completed, the substrate W is unloaded from the process equipment 120 to load the chamber. Temporarily stay within 140.
  • the transfer chamber 130 and each substrate processing apparatus 10 are maintained in a vacuum, and the load lock chamber 130 is switchable between vacuum and atmospheric pressure.
  • the load lock chamber 130 prevents external contaminants from entering the transfer chamber 140 and the substrate processing apparatus 10, and blocks the exposure of the substrate W to the atmosphere while the substrate W is transferred. Oxide film growth can be prevented on the substrate (W).
  • a gate valve (not shown) may be installed between the load lock chamber 140 and the transfer chamber 130, and the load lock chamber 140 and the facility front end module 110, and the transfer chamber 130 may be a substrate handler. (135) (transfer robot).
  • the substrate handler 135 transfers the substrate W between the load lock chamber 140 and the substrate processing apparatuses 10.
  • the substrate handler 135 provided in the transfer chamber 130 simultaneously supplies the substrate W to the substrate processing apparatus 10 disposed on the side of the transfer chamber 130 through the first and second blades, respectively. Can be loaded
  • FIG. 2 is a view schematically showing the substrate processing apparatus shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1.
  • the chamber 20 may transfer the substrate W through a passage 22 formed at one side thereof to perform a process on the substrate W.
  • the chamber 20 has an open top and can close the open top of the chamber 20 through the chamber lid.
  • the chamber lid has a chamber lid 12, an insulator 15, and a top elector 18.
  • the chamber cover 12 is installed in the open upper portion of the chamber 20.
  • the chamber cover 12 has a square first installation opening 13 formed on an inner surface thereof, and the insulator 15 is inserted into the first installation opening 13.
  • the insulator 15 has a second installation opening 16 having a square shape on the inner surface thereof, and the top mounting rod 18 is installed at the second mounting opening 16, so that the chamber 20 can be opened through the top electrical rod 18. Plasma may be generated in the inner space 3 of the cavity.
  • the lower surface of the top elector 18 is parallel to the upper surface of the susceptor 30, and an antenna 17 is installed therein to supply a high frequency current from the outside.
  • the open upper portion of the chamber 20 may be closed by the chamber cover 12, the insulator 15, and the top elector 18 to form the internal space 3, and the chamber cover 12 may include the chamber 20. ) And hinged to open the upper portion of the chamber 20 by the rotation of the chamber cover 12 when the chamber 20 is repaired.
  • the chamber 20 has an internal space 3 in which a process is performed on the substrate W, and the internal space 3 may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the susceptor 30 is installed in the internal space 3 and heats the substrate W placed thereon.
  • One or more supply ports 25 are formed on sidewalls of the chamber 20 opposite to the passage 22, and the process gas may be supplied into the chamber 20 through the supply ports 25.
  • the diffusion member 40 is installed between the susceptor 30 and the side wall of the chamber 20, and the diffusion member 40 includes a plurality of diffusion holes 45 for diffusing the process gas supplied through the supply port 25. Have them. As shown in FIG. 7, the supply port 25 may be located at the central portion of the diffusion member 40.
  • the diffusion member 40 may have a bar shape parallel to the sidewall of the chamber 20 and the side surface of the susceptor 30.
  • the diffusion member 40 includes a diffusion body 42 and a diffusion plate 44, and the diffusion body 42 is filled in a space spaced between the susceptor 30 and the side wall of the chamber 20 to susceptor 30. ) And a side wall of the chamber 20.
  • the diffusion plate 44 protrudes from the upper surface of the diffusion body 42 and is disposed outside the diffusion body 42 and contacts the lower surface of the insulator 15.
  • the diffusion hole 45 is formed in the diffusion plate 44.
  • At least one exhaust port 28 is formed on a side wall of the chamber 20 opposite to the supply port 25, and the unreacted gas and the reaction by-products passing through the substrate W may form the exhaust port 28. Is discharged through.
  • the exhaust member 50 is installed between the susceptor 30 and the side wall of the chamber 20 in which the passage 22 is formed to be elevated, and is capable of being exhausted by maintaining the flow of process gas that has passed through the substrate W.
  • a plurality of exhaust holes 55 are formed.
  • the diffusion member 40 and the exhaust member 50 may have symmetrical shapes and may be disposed in parallel with each other, and the diffusion holes 45 and the exhaust holes 55 may be formed in parallel with each other.
  • the exhaust member 50 has an exhaust body 52 and an exhaust plate 54.
  • the exhaust body 52 is installed in a spaced space between the susceptor 30 and the side wall of the chamber 20, and the exhaust body 52 is a side wall of the chamber 20 in contact with the side surface of the susceptor 30. Spaced apart from.
  • the inlet side (or top) of the exhaust port 28 is located at the bottom of the chamber 20 located between the exhaust body 42 and the side wall of the chamber 20.
  • the cylinder rod 57 may be connected to the lower portion of the exhaust member 50, and the cylinder rod 57 may be lifted by the cylinder 58 to move up and down together with the exhaust member 50.
  • the exhaust member 50 and the diffusion member 40 have a symmetrical structure, and a plurality of exhaust holes 55 and diffusion holes 45 are formed at predetermined intervals.
  • the exhaust holes 55 and the diffusion holes 45 may have a circular or long hole shape.
  • the diffusion member 40 and the exhaust member 50 are filled in the space between the susceptor 30 and the side wall of the chamber 20, respectively, and the chamber cover 12, the insulator 15, and the top elector rod installed thereon.
  • the upper portion of the chamber 20 is closed by 18 to partition the internal space 3 of the chamber 20 to form a reaction space 5 in which the process gas and the substrate W react.
  • the diffusion member 40 and the exhaust member 50 is disposed perpendicular to the side walls of the chamber 20 located on both sides, the reaction space (5) because the side wall of the chamber 20 is disposed substantially parallel to the flow of the process gas (5) ) Has a rectangular parallelepiped cross section.
  • the exhaust member 50 is disposed on the passage 22 side, the asymmetry of the reaction space 5 due to the passage 22 can be eliminated, and process irregularities generated by the passage 22 can be prevented. Can be.
  • the passage 22 is formed at one side of the chamber 20 so that the substrate W may enter and exit the inside of the chamber 20 through the passage 22, but the passage 22 may be formed in the chamber 20. Since only one of the side walls is formed, the space inside the chamber 20 due to the passage 22 has a limitation that asymmetry is inevitable. However, by partitioning the passage 22 from the reaction space 5 through the exhaust member 50, the reaction space 5 may have symmetry.
  • the process gas is supplied into the chamber 20 through the supply port 25 in the reaction space 5 of the chamber 20, and the process gas supplied into the chamber 20 through the supply port 25 is
  • the diffusion is performed by passing through the diffusion holes 45 formed in the diffusion plate 44.
  • the diffused process gas passes through the substrate W in the reaction space 5, and the unreacted gas and gas by-products passed through the exhaust holes 55 and the exhaust port 28 formed in the exhaust plate 54 are exhausted. . Therefore, the laminar flow of the process gas may be maintained through the exhaust holes 55 and the diffusion holes 45 formed in the exhaust plate 54 and the diffusion plate 44, respectively, so that the uniform process gas may be supplied to the entire surface of the substrate W.
  • the process gas passing through the diffusion hole 45 may have a space that can be diffused on the upper portion of the diffusion body 42.
  • the upper surface of the exhaust body 52 is disposed lower than the upper surface of the susceptor 30, the upper portion of the exhaust body 52 in the reaction space 5 has a higher height than the upper portion of the susceptor 30, As a result, the process gas passing through the upper portion of the susceptor 30 may have a space capable of flowing in the upper portion of the exhaust body 52. Therefore, the process gas supplied through the diffusion member 40 and exhausted through the exhaust member 50 may exhibit a uniform flow regardless of the position along the longitudinal direction of the diffusion member 40 or the exhaust member 50. .
  • the auxiliary diffusion plate 60 may be installed on the supply port 25.
  • the auxiliary diffusion plate 60 is spaced apart from the diffusion plate 40 at a predetermined interval, and like the diffusion plate 44, a plurality of auxiliary diffusion holes 65 are formed.
  • the auxiliary diffusion hole 65 and the diffusion hole 45 are formed to be offset from each other so that the process gas that has primarily passed through the auxiliary diffusion hole 65 is diffused again through the diffusion hole 45 so that the process gas is formed on the substrate W.
  • the uniform process gas can be supplied by forming and flowing a constant laminar flow in the.
  • FIG. 4 and 5 are views showing the standby position and the process position of the exhaust plate shown in FIG.
  • the exhaust plate 54 has a cylinder rod 57 connected to the lower portion thereof, and the cylinder rod 57 may be elevated by the cylinder 58.
  • the exhaust plate 54 since the exhaust plate 54 is disposed in front of the passage 22, when the substrate W is loaded into the chamber 20, the cylinder rod 57 is lowered to bring the exhaust plate 54 together.
  • the movement path of the substrate W can be provided by descending ('standby position'). At this time, the upper surface of the exhaust plate 54 is located lower than the passage (22).
  • the gate valve provided on the outer side of the passage 22 is closed and the cylinder 58 is closed. Can be raised ('process position') together with the exhaust plate 54. At this time, the upper surface of the exhaust plate 54 is in contact with the lower surface of the insulator 15. Therefore, during the process, the auxiliary diffusion plate 60, the diffusion plate 44 and the exhaust plate 54 are disposed at substantially the same height, and the process gas dispersed through the auxiliary diffusion plate 60 and the diffusion plate 44 Laminar flow can be maintained through the substrate W to the exhaust plate 54.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a heating region of the susceptor illustrated in FIG. 2
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a gas flow state of the substrate processing apparatus illustrated in FIG. 2.
  • the susceptor 30 is installed in the internal space 3 of the chamber 20 and heats the substrate W loaded thereon.
  • a mounting groove 31 in which the substrate W is loaded may be formed on an upper portion of the susceptor 30, and the substrate W may be loaded by the lift pin 32 and placed in the mounting groove 31. have.
  • the susceptor 30 has a heating region 35 for heating the substrate W, and the heating region 35 corresponds to a seating groove 31 on which the substrate is placed. Can be.
  • a heater (not shown) may be provided on the heating area 35, and the heating area 35 is disposed closer to the passage 22 than the supply port 25. In other words, the distance d1 between the center C of the heating zone 35 and the passage 22 is greater than the distance d2 between the center C of the heating zone 35 and the supply port 25.
  • the process gas supplied through the supply port 25 sequentially passes through the auxiliary diffusion hole 65 and the diffusion hole 45. It is possible to provide an easy distance and time for forming the laminar flow toward the substrate (W).
  • the process gas supplied through the supply port 25 is formed in the secondary diffusion hole 65 and the diffusion hole 45 are shifted from each other, the process gas passed through the secondary diffusion hole 65 is the diffusion hole 45 Further spread through. That is, the process gas can supply a uniform process gas by forming and flowing a laminar flow on the substrate (W).
  • the exhaust holes 55 formed in the exhaust plate 54 it is possible to exhaust the gas while maintaining the laminar flow of the process gas, thereby maintaining the uniformity of the edge portion and the center portion of the substrate W.
  • reaction space 5 since the reaction space 5 has a rectangular parallelepiped cross section, the reaction space 5 can maintain the same distance from the diffusion plate 44 to the exhaust plate 54, and the process gas is diffused in the reaction space 5. ) To the exhaust plate 54 can be maintained a uniform flow. On the other hand, when the reaction space 5 has a circular cross section, the distance from the diffusion plate 44 to the exhaust plate 54 varies depending on the position, so that the process gas is uniform in the reaction space 5. difficult to maintain flow
  • the substrate processing apparatus 10 of the present invention increases the volume of the internal space 3 of the chamber 20 by separating the exhaust port 28 away from the substrate in order to eliminate the phenomenon of the process gas in the existing substrate processing apparatus.
  • an increase in the amount and process cost of the process gas required for the process and a disadvantage in that the process time required for performing the deposition of the substrate W may be lengthened.
  • the diffusion member 40, the auxiliary diffusion plate 60 and the exhaust member 50 to form a laminar flow of the process gas in the interior space of the chamber 20, and minimize the flow space of the substrate (W) Improve the efficiency and quality of the process.
  • the present invention can be applied to various types of semiconductor manufacturing equipment and manufacturing methods.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 일측에 형성된 통로를 통해 기판이 이송되며, 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하는, 그리고 상기 내부공간에 가스를 공급하는 공급포트가 상기 통로의 반대측에 형성된 챔버; 상기 내부공간에 설치되며, 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터; 그리고 상기 공급포트에 인접하도록 상기 서셉터와 상기 챔버의 측벽 사이에 설치되며, 상기 공급포트를 통해 공급된 상기 가스를 확산하는 복수의 확산홀들을 가지는 확산부재를 포함한다.

Description

기판 처리장치
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버의 일측 및 타측에 구비된 확산판 및 배기판을 통해 기체의 층류(laminar flow)를 유지함으로써 기판의 생산성 및 품질을 확보 가능한 기판 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조에 있어서 반도체 기판 위에 고품질의 박막을 형성하고자 하는 장치나 공정에 대해 개선하는 노력이 계속되고 있으며, 반도체 기판의 표면 반응을 이용하여 박막을 형성하는데 몇 가지 방법이 이용되어 왔다.
이러한 방법에는 진공 증발 증착(Vacuum Evaporation Deposition), 분자 선 결정 성장(molecular Beam Epitaxy:MBE), 저압 화학 기상 증착(Low-pressure Chemical Vapor Deposition), 유기금속 화학 기상 증착(Organometallic Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition)을 포함하는 다양한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD), 그리고 원자층 결정 성장(Atomic Layer Epitaxy:ALE) 등이 있다.
이 중 원자층 결정 성장(ALE)은 반도체 증착 및 무기물 전계발광 표시 소자(electroluminescent display device) 등에 폭넓게 연구되어 왔으며, 최근에 다양한 물질 층을 증착하는데 원자층 증착(Atomic Layer Deposition:ALD)을 이용한다.
원자층 증착법(ALD)은 두 가지 이상의 반응 원료 기체를 서로 순차적, 불연속적으로 반도체 기판 위에 공급하여 기판 표면에 박막을 증착하는 방법으로, 기판 표면에 흡착된 복수의 반응 기체들이 표면 반응을 통해 원자층 단위로 박막을 성장시키고, 이를 반복적으로 수행하여 원하는 두께의 박막을 형성한다.
예를 들어, 기판 위에 제1 반응 기체를 공급하여 제1 반응 기체를 기판 위에 흡착시킨다. 제1 반응 기체를 기판 위에 흡착시킨 후에는 퍼지 기체를 공급하거나 반응 챔버 내의 기체를 강제로 제거하여 흡착되고 남아 있는 제1 반응 기체나 부산물을 제거한다. 그 후 제2 반응 기체를 기판 위에 공급하여 제2 반응 기체가 기판 위로 흡착되어 있는 제1 반응 기체와 반응하여 원자층에 증착된다.
이때, 반응은 기판 위에 흡착된 제1 반응 기체층 모두가 제2 반응 기체와 반응한 후에 종료된다. 그 후, 다시 퍼지 기체를 공급하거나 반응 챔버 내의 기체를 강제로 제거하여 반응하고 남아 있는 제2 반응 기체나 부산물을 제거한다. 이러한 사이클을 원하는 두께의 박막이 증착될 때까지 반복한다. 이러한 사이클은 두 가지의 반응 기체가 아니라 세 가지 이상의 반응 기체가 이용될 수도 있으며, 추가적인 퍼지 단계를 포함할 수 있다.
일반적인 화학 기상 증착법에 적합한 증착 장치는 반응 기체들을 동시에 공급하여 박막을 형성하도록 설계되어 있어서 반응 기체를 불연속적으로 공급하여 박막을 형성하거나, 순차적으로 공급되는 반응 기체들을 반응기 내에서 기상 반응을 일으키지 않도록 퍼지를 통해 제거해 가며 반응시키는 방법에는 부적합하였다. 또한, 기체가 위에서 아래 방향으로 반도체 기판 위에 공급되는 증착 장치에서는 일반적으로 기판 위에 균일한 반응기체를 공급하기 위해 샤워헤드(shower head)를 이용한다. 그러나 이러한 구조는 공정 기체의 흐름을 복잡하게 하고, 큰 크기의 반응기를 요구하므로 반응기체의 공급을 빠르게 전환하기 어렵다.
본 발명의 목적은 기판 상부에 반응 기체의 층류유동(laminar flow)을 형성하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반응 기체의 층류유동을 통해 반응 기체의 공급 및 퍼지를 빠르게 함으로써 기판의 품질 및 생산성을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 일측에 형성된 통로를 통해 기판이 이송되며, 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하는, 그리고 상기 내부공간에 가스를 공급하는 공급포트가 상기 통로의 반대측에 형성된 챔버; 상기 내부공간에 설치되며, 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터; 그리고 상기 공급포트에 인접하도록 상기 서셉터와 상기 챔버의 측벽 사이에 설치되며, 상기 공급포트를 통해 공급된 상기 가스를 확산하는 복수의 확산홀들을 가지는 확산부재를 포함한다.
상기 챔버는 상기 공급포트의 반대측에 형성되어 상기 가스를 배기하는 배기포트를 가지며, 상기 기판 처리 장치는 상기 배기포트에 인접하도록 상기 서셉터와 상기 챔버의 측벽 사이에 설치되며, 상기 기판을 통과한 상기 배기포트를 향해 상기 가스를 확산하는 복수의 배기홀들을 가지는 배기부재; 그리고 상기 배기부재를 승강하여 상기 배기부재의 상부면이 상기 통로보다 낮게 위치하는 대기위치 및 상기 서셉터의 상부와 상기 통로를 구획하는 공정위치로 전환가능한 승강부재를 포함할 수 있다.
상기 챔버는 상부가 개방된 형상을 가지며, 상기 기판 처리 장치는 상기 챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 챔버 리드를 더 포함하되, 상기 승강부재가 상기 공정위치에 있을 때 상기 배기부재의 상부면이 상기 챔버 리드의 하부면과 접할 수 있다.
상기 챔버는 직육면체 형상의 내부공간을 가지며, 상기 서셉터는 상기 챔버의 측벽과 나란한 측면을 가지는 직육면체 형상이되, 상기 확산부재 및 상기 배기부재는 상기 챔버의 측벽 및 상기 서셉터의 측면과 나란하게 배치되는 막대(bar) 형상일 수 있다.
상기 확산홀 및 배기홀은 각각 서로 기설정된 간격으로 배치되며, 원형 또는 장공 형상을 가질 수 있다.
상기 기판 처리장치는, 상기 확산부재와 이격설치되어 상기 공급포트 상에 위치하며, 상기 확산홀과 각각 어긋나게 배치되는 복수의 보조확산홀들을 가지는 보조확산판을 더 포함할 수 있다.
상기 확산판과 상기 배기판은 서로 나란하게 배치될 수 있다.
상기 서셉터는, 상기 기판을 가열하는 가열영역을 구비하며, 상기 가열영역은 상기 서셉터의 중심을 기준으로 편심되어 상기 공급포트보다 상기 통로에 근접하여 배치될 수 있다.
상기 확산부재는 상기 공급포트와 대향되는 상기 서셉터의 측면 및 상기 공급포트가 형성된 상기 챔버의 내측면에 접하는 확산몸체와, 상기 확산몸체의 상부면으로부터 돌출되어 상기 확산홀들이 형성된 확산판을 구비하며, 상기 배기부재는 상기 배기포트와 대향되는 상기 서셉터의 측면에 접하고 상기 배기포트가 형성된 상기 챔버의 내측면으로부터 이격되는 배기몸체와, 상기 배기몸체의 상부면으로부터 돌출되어 상기 배기홀들이 형성된 배기판을 구비하되, 상기 배기포트는 상기 배기부재와 상기 챔버의 내측면 사이에 위치하는 상기 챔버의 바닥면에 형성될 수 있다.
상기 챔버 리드는, 상기 챔버의 개방된 상부에 설치되며, 내면에 제1 설치개구를 가지는 챔버덮개; 상기 제1 설치개구에 삽입설치되며, 내면에 제2 설치개구를 가지는 인슐레이터; 그리고 상기 제2 설치개구에 삽입설치되며, 외부로부터 공급된 전류를 통해 상기 내부공간에 플라즈마를 생성하는 안테나를 구비하는 탑 일렉트로드를 더 포함하되, 상기 챔버덮개와 상기 인슐레이터 및 상기 탑 일렉트로드는 하부면이 상기 서셉터의 상부면과 나란한 평면 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버의 내부공간에 설치된 확산판 및 배기판을 이용하여 공급포트를 통해 공급된 가스의 층류유동을 형성할 수 있다. 또한, 기판이 로딩되어 기판을 가열하는 가열영역이 공급포트보다 배기포트에 근접 배치되어 기판 상에 균일한 가스를 공급함으로써 기판의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 기판 처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 기판 처리장치의 분리사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 배기판의 대기위치 및 공정위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 서셉터의 가열영역을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시한 기판 처리장치의 가스 유동상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서는 기판(W)를 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 피처리체에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이 일반적으로 반도체 제조설비(100)는 공정설비(120) 및 설비 전방 단부 모듈(110)(Equipment Front End Module : EFEM)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(110)은 공정설비(120)의 전방에 장착되어 기판(W)들이 수용된 용기와 공정설비 간에 기판(W)를 이송한다.
기판(W)은 공정설비(120) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(120)는 이송챔버(130), 로드록 챔버(140) 및 공정을 수행하는 복수의 기판 처리장치(10)로 구성될 수 있다. 이송챔버(130)는 상부에서 바라볼 때 대체로 다각형상을 가지며, 로드록 챔버(140) 및 기판처리장치(10)들은 이송챔버(130)의 측면에 각각 설치된다. 이송챔버(130)는 사각형상일 수 있으며, 이송챔버(130)의 측면에 각각 2개의 기판처리장치(10)가 배치될 수 있다.
로드록 챔버(140)는 이송 챔버(130)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(110)과 인접한 측부에 위치한다. 기판(W)은 로드록 챔버(140) 내에 일시적으로 머무른 후 공정설비(120)에 로딩되어 공정이 이루어지며, 공정이 완료된 후 기판(W)은 공정설비(120)로부터 언로딩되어 로드록 챔버(140) 내에 일시적으로 머무른다. 이송챔버(130) 및 각각의 기판처리장치(10)는 진공으로 유지되며, 로드록 챔버(130)는 진공 및 대기압으로 전환 가능하다. 로드록 챔버(130)는 외부 오염물질이 이송챔버(140) 및 기판처리장치(10)들로 유입되는 것을 방지하며, 기판(W)이 이송되는 동안 기판(W)이 대기에 노출을 차단하여 기판(W)상에 산화막 성장을 방지할 수 있다.
로드록 챔버(140)와 이송 챔버(130), 그리고 로드록 챔버(140)와 설비 전방 단부 모듈(110) 사이에는 게이트 밸브(도시안함)가 설치될 수 있으며, 이송 챔버(130)는 기판 핸들러(135)(이송로봇)를 구비한다. 기판 핸들러(135)는 로드록 챔버(140)와 기판처리장치(10)들 사이에서 기판(W)을 이송한다. 예를 들어, 이송 챔버(130) 내에 구비된 기판 핸들러(135)는 제1 및 제2 블레이드를 통해 이송챔버(130)의 측면에 각각 배치된 기판 처리장치(10)에 동시에 기판(W)을 로딩할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 기판 처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1에 도시한 기판 처리장치의 분리사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버(20)는 일측에 형성된 통로(22)를 통해 기판(W)이 이송되어 기판(W)에 대한 공정을 수행할 수 있다. 챔버(20)는 개방된 상부를 가지며, 챔버 리드를 통해 챔버(20)의 개방된 상부를 폐쇄할 수 있다. 챔버 리드는 챔버덮개(12) 및 인슐레이터(15), 그리고 탑 일렉트로드(18)를 구비한다. 챔버덮개(12)는 챔버(20)의 개방된 상부에 설치된다. 챔버덮개(12)는 내면에 사각 형상의 제1 설치개구(13)가 형성되며, 인슐레이터(15)는 제1 설치개구(13)에 삽입설치된다. 인슐레이터(15)는 내면에 사각 형상의 제2 설치개구(16)가 형성되며, 제2 설치개구(16)에는 탑 일렉트로드(18)가 설치되므로, 탑 일렉트로드(18)를 통해 챔버(20)의 내부공간(3) 내에 플라즈마를 생성할 수 있다.
탑 일렉트로드(18)의 하부면은 서셉터(30)의 상부면과 나란하며, 내부에 안테나(17)가 설치되어 외부로부터 고주파 전류가 공급된다. 챔버덮개(12), 인슐레이터(15) 및 탑 일렉트로드(18)에 의해 챔버(20)의 개방된 상부는 폐쇄하여 내부공간(3)을 형성할 수 있으며, 챔버덮개(12)는 챔버(20)와 힌지체결되어 챔버(20)의 보수 시 챔버덮개(12)의 회전에 의해 챔버(20)의 상부를 개방할 수 있다.
챔버(20)는 기판(W)에 대한 공정이 이루어지는 내부공간(3)을 가지며, 내부공간(3)은 직육면체 형상일 수 있다. 서셉터(30)는 내부공간(3)에 설치되며, 상부에 놓여진 기판(W)을 가열한다. 통로(22)의 반대측에 위치한 챔버(20)의 측벽에는 하나 이상의 공급포트(25)가 형성되며, 공급포트(25)를 통해 공정가스는 챔버(20)의 내부로 공급될 수 있다. 확산부재(40)는 서셉터(30)와 챔버(20)의 측벽 사이에 설치되며, 확산부재(40)는 공급포트(25)를 통해 공급된 공정가스를 확산하는 복수의 확산홀(45)들을 가진다. 도 7에 도시한 바와 같이, 공급포트(25)는 확산부재(40)의 중앙 부분에 위치할 수 있다.
확산부재(40)는 챔버(20)의 측벽 및 서셉터(30)의 측면과 나란한 막대(bar) 형상일 수 있다. 확산부재(40)는 확산몸체(42)와 확산판(44)을 구비하며, 확산몸체(42)는 서셉터(30)와 챔버(20)의 측벽 사이의 이격된 공간에 채워져 서셉터(30)의 측면 및 챔버(20)의 측벽과 접한다. 확산판(44)은 확산몸체(42)의 상부면으로부터 돌출되어 확산몸체(42)의 외측에 배치되며, 인슐레이터(15)의 하부면과 접한다. 확산홀(45)은 확산판(44)에 형성된다.
또한, 배기포트(28)는 공급포트(25)의 반대측에 위치한 챔버(20)의 측벽에 하나 이상 형성되며, 기판(W)을 통과한 미반응가스 및 반응부산물 등은 배기포트(28)를 통해 배출된다. 배기부재(50)는 서셉터(30)와 통로(22)가 형성된 챔버(20)의 측벽 사이에 설치되어 승강 가능하며, 기판(W)을 통과한 공정가스의 유동 흐름을 유지하여 배기가능하도록 복수의 배기홀(55)들이 형성된다. 확산부재(40)와 배기부재(50)는 서로 대칭형상을 갖고 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 확산홀(45)들과 배기홀(55)들은 서로 나란하게 형성될 수 있다.
배기부재(50)는 배기몸체(52)와 배기판(54)을 구비한다. 배기몸체(52)는 서셉터(30)와 챔버(20)의 측벽 사이의 이격된 공간에 설치되며, 배기몸체(52)는 서셉터(30)의 측면과 접한 상태에서 챔버(20)의 측벽으로부터 이격된다. 배기포트(28)의 입구측(또는 상단)은 배기몸체(42)와 챔버(20)의 측벽 사이에 위치한 챔버(20)의의 바닥면에 위치한다.
예를 들어, 실린더로드(57)는 배기부재(50)의 하부에 연결되며, 실린더로드(57)는 실린더(58)에 의해 승강하여 배기부재(50)와 함께 승강할 수 있다. 배기부재(50)와 확산부재(40)는 서로 대칭구조를 가지며, 배기홀(55) 및 확산홀(45)은 기설정된 간격으로 복수개 형성된다. 배기홀(55)들 및 확산홀(45)들은 원형 또는 장공 형상일 수 있다.
확산부재(40) 및 배기부재(50)는 각각 서셉터(30)와 챔버(20)의 측벽 사이의 이격공간에 채워지며, 상부에 설치된 챔버덮개(12), 인슐레이터(15) 및 탑 일렉트로드(18)에 의해 챔버(20)의 상부는 폐쇄함으로써 챔버(20)의 내부공간(3)을 구획하여 공정가스와 기판(W)이 반응하는 반응공간(5)을 형성한다.
이때, 확산부재(40) 및 배기부재(50)는 양측에 위치한 챔버(20)의 측벽과 수직하게 배치되며, 챔버(20)의 측벽이 공정가스의 흐름과 대체로 나란하게 배치되므로 반응공간(5)은 직육면체 형상의 단면을 가진다. 특히, 배기부재(50)는 통로(22) 측에 배치되므로, 통로(22)로 인한 반응공간(5)의 비대칭성을 제거할 수 있으며, 통로(22)에 의해 발생하는 공정불균일을 방지할 수 있다. 다시 말해, 통로(22)는 챔버(20)의 일측에 형성되어 기판(W)이 통로(22)를 통해 챔버(20)의 내부를 출입할 수 있으나, 통로(22)는 챔버(20)의 측벽 중 하나에만 형성되므로, 통로(22)로 인해 챔버(20) 내부의 공간은 비대칭이 불가피한 한계를 가진다. 그러나, 배기부재(50)를 통해 통로(22)를 반응공간(5)으로부터 구획함으로써 반응공간(5)은 대칭성을 가질 수 있다.
즉, 공정가스는 챔버(20)의 반응공간(5) 내에 공급포트(25)를 통해 챔버(20) 내부로 공급되며, 공급포트(25)를 통해 챔버(20) 내부로 공급된 공정가스는 확산판(44)에 형성된 확산홀(45)들을 통과함으로써 확산된다. 확산된 공정가스는 반응공간(5) 내의 기판(W)을 통과하며, 통과한 미반응가스 및 가스부산물은 배기판(54)에 형성된 배기홀(55)들 및 배기포트(28)를 통해 배기된다. 따라서, 배기판(54)과 확산판(44)에 각각 형성된 배기홀(55)들 및 확산홀(45)들을 통해 공정가스의 층류를 유지하여 기판(W) 전면에 균일한 공정가스를 공급할 수 있다.
이때, 확산몸체(42)의 상부면은 서셉터(30)의 상부면보다 낮게 배치되므로, 반응공간(5) 중 확산몸체(42)의 상부는 서셉터(30)의 상부보다 큰 높이를 가지며, 이로 인해 확산홀(45)을 통과한 공정가스는 확산몸체(42)의 상부에서 확산될 수 있는 공간을 가질 수 있다. 마찬가지로, 배기몸체(52)의 상부면은 서셉터(30)의 상부면보다 낮게 배치되므로, 반응공간(5) 중 배기몸체(52)의 상부는 서셉터(30)의 상부보다 큰 높이를 가지며, 이로 인해 서셉터(30)의 상부를 통과한 공정가스는 배기몸체(52)의 상부에서 유동할 수 있는 공간을 가질 수 있다. 따라서, 확산부재(40)를 통해 공급되어 배기부재(50)를 통해 배기되는 공정가스는 확산부재(40) 또는 배기부재(50)의 길이방향을 따라 위치에 관계없이 균일한 흐름을 나타낼 수 있다.
또한, 공급포트(25) 상에는 보조확산판(60)이 설치될 수 있다. 보조확산판(60)은 확산판(40)과 기설정된 간격으로 이격 배치되며, 확산판(44)과 마찬가지로 복수의 보조확산홀(65)들이 형성된다. 보조확산홀(65)과 확산홀(45)은 서로 어긋나게 형성되어 1차적으로 보조확산홀(65)을 통과한 공정가스는 확산홀(45)을 통해 재차 확산됨으로써 공정가스는 기판(W)상에 일정한 층류를 형성하여 유동함으로써 균일한 공정가스를 공급할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 배기판의 대기위치 및 공정위치를 나타내는 도면이다. 배기판(54)은 하부에 실린더로드(57)가 연결되며, 실린더로드(57)는 실린더(58)에 의해 승강할 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 배기판(54)은 통로(22)의 전방에 배치되므로 기판(W)이 챔버(20) 내로 로딩될 경우, 실린더로드(57)를 하강하여 배기판(54)을 함께 하강('대기위치')함으로써 기판(W)의 이동경로를 제공할 수 있다. 이때, 배기판(54)의 상부면은 통로(22) 보다 낮게 위치한다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(W)이 로딩된 이후, 기판(W)에 대한 공정을 수행할 경우에는 통로(22)의 외측에 구비된 게이트밸브를 폐쇄하며, 실린더(58)를 상승하여 배기판(54)을 함께 상승('공정위치')할 수 있다. 이때, 배기판(54)의 상부면은 인슐레이터(15)의 하부면에 접한다. 따라서, 공정 진행시, 보조확산판(60)과 확산판(44) 및 배기판(54)은 대체로 동일한 높이에 배치되며, 보조확산판(60)과 확산판(44)을 통해 분산된 공정가스는 기판(W)을 통과하여 배기판(54)으로 층류를 유지할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시한 서셉터의 가열영역을 나타내는 도면이며, 도 7은 도 2에 도시한 기판 처리장치의 가스 유동상태를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 서셉터(30)는 챔버(20)의 내부공간(3)에 설치되며, 상부에 로딩된 기판(W)을 가열한다. 서셉터(30)의 상부에는 기판(W)이 로딩되는 안착홈(31)이 형성될 수 있으며, 기판(W)은 리프트핀(32)에 의해 기판은 로딩되어 안착홈(31)에 놓여질 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 서셉터(30) 내부에는 기판(W)을 가열하는 가열영역(35)을 가지며, 가열영역(35)은 기판이 놓여지는 안착홈(31)과 대응될 수 있다. 가열영역(35) 상에는 히터(도시안함)가 구비될 수 있으며, 가열영역(35)은 공급포트(25)보다 통로(22)에 근접하여 배치된다. 다시 말해, 가열영역(35)의 중심(C)과 통로(22) 사이의 거리(d1)는 가열영역(35)의 중심(C)과 공급포트(25) 사이의 거리(d2)보다 크다. 가열영역(35)이 공급포트(25)보다 통로(22)에 근접 배치됨에 따라 공급포트(25)를 통해 공급된 공정가스가 보조확산홀(65) 및 확산홀(45)을 순차적으로 통과하여 기판(W)을 향해 층류를 형성하는 용이한 거리와 시간을 제공할 수 있다.
공급포트(25)를 통해 공급된 공정가스는 보조확산홀(65)과 확산홀(45)은 서로 어긋나게 형성되며, 1차적으로 보조확산홀(65)을 통과한 공정가스는 확산홀(45)을 통해 추가적으로 확산한다. 즉, 공정가스는 기판(W)상에 층류를 형성하여 유동함으로써 균일한 공정가스를 공급할 수 있다. 또한, 배기판(54)에 형성된 배기홀(55)들을 통해 공정가스의 층류를 유지한 상태로 배기가능함으로써 기판(W)의 에지부와 중앙부의 균일성을 유지할 수 있다.
특히, 반응공간(5)은 직육면체 형상의 단면을 가지므로, 확산판(44)으로부터 배기판(54)에 이르기까지 동일한 거리를 유지할 수 있으며, 공정가스는 반응공간(5) 내에서 확산판(44)으로부터 배기판(54)에 이르기까지 균일한 흐름을 유지할 수 있다. 반면에, 반응공간(5)이 원형 단면일 경우, 확산판(44)으로부터 배기판(54)에 이르는 거리가 위치에 따라 달라지므로, 공정가스는 반응공간(5) 내에서 균일한 층류유동(laminar flow)을 유지하기 어렵다.
따라서, 본 발명인 기판 처리장치(10)는 기존의 기판 처리장치에서 공정가스의 편중 현상을 없애기 위해 배기포트(28)를 기판으로부터 멀리 이격시켜 챔버(20)의 내부공간(3)의 부피가 커짐에 따른 공정에 소요되는 공정가스의 양 및 공정 비용이 증가하는 문제점 및 기판(W)의 증착을 수행하는데 필요한 공정시간이 길어지는 단점을 보완할 수 있다. 또한, 확산부재(40)과 보조확산판(60) 및 배기부재(50)을 이용하여 챔버(20)의 내부공간의 공정가스의 층류를 형성하고, 가스의 유동공간을 최소화함으로써 기판(W)에 대한 공정의 효율성 및 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명은 다양한 형태의 반도체 제조설비 및 제조방법에 응용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 일측에 형성된 통로를 통해 기판이 이송되며, 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하는, 그리고 상기 내부공간에 가스를 공급하는 공급포트가 상기 통로의 반대측에 형성된 챔버;
    상기 내부공간에 설치되며, 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터; 및
    상기 공급포트에 인접하도록 상기 서셉터와 상기 챔버의 측벽 사이에 설치되며, 상기 공급포트를 통해 공급된 상기 가스를 확산하는 복수의 확산홀들을 가지는 확산부재를 포함하는, 기판 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 공급포트의 반대측에 형성되어 상기 가스를 배기하는 배기포트를 가지며,
    상기 기판 처리 장치는 상기 배기포트에 인접하도록 상기 서셉터와 상기 챔버의 측벽 사이에 설치되며, 상기 기판을 통과한 상기 배기포트를 향해 상기 가스를 확산하는 복수의 배기홀들을 가지는 배기부재; 및
    상기 배기부재를 승강하여 상기 배기부재의 상부면이 상기 통로보다 낮게 위치하는 대기위치 및 상기 서셉터의 상부와 상기 통로를 구획하는 공정위치로 전환가능한 승강부재를 포함하는, 기판 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버는 상부가 개방된 형상을 가지며,
    상기 기판 처리 장치는 상기 챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 챔버 리드를 더 포함하되,
    상기 승강부재가 상기 공정위치에 있을 때 상기 배기부재의 상부면이 상기 챔버 리드의 하부면과 접하는, 기판 처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 챔버는 직육면체 형상의 내부공간을 가지며,
    상기 서셉터는 상기 챔버의 측벽과 나란한 측면을 가지는 직육면체 형상이되,
    상기 확산부재 및 상기 배기부재는 상기 챔버의 측벽 및 상기 서셉터의 측면과 나란하게 배치되는 막대(bar) 형상인, 기판 처리장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 확산홀 및 배기홀은 각각 서로 기설정된 간격으로 배치되며, 원형 또는 장공 형상을 가지는, 기판 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리장치는,
    상기 확산부재와 이격설치되어 상기 공급포트 상에 위치하며, 상기 확산홀과 각각 어긋나게 배치되는 복수의 보조확산홀들을 가지는 보조확산판을 더 포함하는, 기판 처리장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 확산판과 상기 배기판은 서로 나란하게 배치되는, 기판 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상기 기판을 가열하는 가열영역을 구비하며, 상기 가열영역은 상기 서셉터의 중심을 기준으로 편심되어 상기 공급포트보다 상기 통로에 근접하여 배치되는, 기판 처리장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 확산부재는 상기 공급포트와 대향되는 상기 서셉터의 측면 및 상기 공급포트가 형성된 상기 챔버의 내측면에 접하는 확산몸체와, 상기 확산몸체의 상부면으로부터 돌출되어 상기 확산홀들이 형성된 확산판을 구비하며,
    상기 배기부재는 상기 배기포트와 대향되는 상기 서셉터의 측면에 접하고 상기 배기포트가 형성된 상기 챔버의 내측면으로부터 이격되는 배기몸체와, 상기 배기몸체의 상부면으로부터 돌출되어 상기 배기홀들이 형성된 배기판을 구비하되,
    상기 배기포트는 상기 배기부재와 상기 챔버의 내측면 사이에 위치하는 상기 챔버의 바닥면에 형성되는, 기판 처리장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 챔버 리드는,상기 챔버의 개방된 상부에 설치되며, 내면에 제1 설치개구를 가지는 챔버덮개;
    상기 제1 설치개구에 삽입설치되며, 내면에 제2 설치개구를 가지는 인슐레이터; 및
    상기 제2 설치개구에 삽입설치되며, 외부로부터 공급된 전류를 통해 상기 내부공간에 플라즈마를 생성하는 안테나를 구비하는 탑 일렉트로드를 더 포함하되,
    상기 챔버덮개와 상기 인슐레이터 및 상기 탑 일렉트로드는 하부면이 상기 서셉터의 상부면과 나란한 평면 상에 위치하는, 기판 처리장치.
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