WO2015016526A1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2015016526A1
WO2015016526A1 PCT/KR2014/006691 KR2014006691W WO2015016526A1 WO 2015016526 A1 WO2015016526 A1 WO 2015016526A1 KR 2014006691 W KR2014006691 W KR 2014006691W WO 2015016526 A1 WO2015016526 A1 WO 2015016526A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
reaction
space
gas injection
substrate
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/006691
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
곽재찬
조병하
황철주
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 CN201480043656.XA priority Critical patent/CN105453224B/zh
Priority to US14/904,402 priority patent/US20160153086A1/en
Publication of WO2015016526A1 publication Critical patent/WO2015016526A1/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
    • C23C16/458—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
    • 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
    • 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
    • C23C16/455—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
    • 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
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633—Baffles

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus for performing a substrate processing process for a substrate.
  • a flat panel display, a solar cell, a predetermined thin film layer, a thin film circuit pattern, or an optical pattern should be formed on a substrate.
  • Semiconductor manufacturing processes such as a deposition process, a photo process for selectively exposing the thin film using a photosensitive material, and an etching process for forming a pattern by removing the thin film of the selectively exposed portion are performed.
  • the thin film deposition process may be performed in a substrate processing apparatus using chemical vapor deposition or atomic layer deposition.
  • the chemical vapor deposition method is to form a thin film on the substrate through a chemical vapor reaction by spraying the process gas for thin film deposition on the substrate, the productivity can be freely controlled due to the relatively thin film deposition rate than the atomic layer deposition method Although there is an advantage, the uniformity and film quality of the thin film are relatively low compared to the atomic layer deposition method.
  • a source gas, a purge gas, a reaction gas, and a purge gas are sequentially sprayed on a substrate to form a thin film on the substrate through an atomic layer adsorption reaction, and the thin film is uniformly deposited on the substrate.
  • Conventional substrate processing apparatuses for thin film deposition are adapted to favor either chemical vapor deposition or atomic layer deposition. Accordingly, when the thin film is deposited on the substrate through the atomic layer deposition method in the substrate processing apparatus configured to favor the chemical vapor deposition method, the uniformity of the thin film is reduced. On the contrary, when the thin film is deposited on the substrate through the chemical vapor deposition method in the substrate processing apparatus advantageously configured for the atomic layer deposition method, there is a problem that the productivity is low enough to not be used for mass production.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and it is a technical object of the present invention to provide a substrate processing apparatus capable of freely adjusting productivity while increasing the uniformity of a thin film deposited on a substrate.
  • the substrate processing apparatus for achieving the above technical problem is a process chamber for providing a process space; A substrate support part rotatably installed in the process space to support at least one substrate; A chamber lid covering an upper portion of the process chamber to face the substrate support; And a gas injector installed in the chamber lid to spatially separate the process space into first and second reaction spaces and to inject gases for inducing different deposition reactions in the first and second reaction spaces, respectively.
  • a gas injector installed in the chamber lid to spatially separate the process space into first and second reaction spaces and to inject gases for inducing different deposition reactions in the first and second reaction spaces, respectively.
  • the substrate processing apparatus which concerns on this invention has the following effects.
  • a thin film deposited on a substrate by separating the process space of the process chamber into the first and second reaction spaces spatially, and depositing a single layer or a multilayer film on the substrate through different deposition reactions in the first and second reaction spaces, respectively.
  • the productivity can be freely controlled while increasing the uniformity of the.
  • the ratio of the atomic layer adsorption reaction in the first reaction space and the chemical vapor phase reaction in the second reaction space can be adjusted to easily control the film quality and productivity of the thin film.
  • the thin film may be deposited through any one of the atomic layer adsorption reaction in the first reaction space and the chemical vapor phase reaction in the second reaction space, and the dopant may be doped into the thin film through the remaining reaction. Therefore, various substrate processing processes can be performed in one process chamber.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the gas injection unit shown in FIG. 1.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams for describing the structural modification of the gas injection unit shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 7 is a view for explaining a modified embodiment of the space separating means in the gas injection unit of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a view for explaining a modified embodiment of the first gas injection means in the gas injection unit of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a first embodiment of the first gas injection module shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a second embodiment of the first gas injection module illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a third embodiment of the first gas injection module illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 12 to 15 are rear views of the first gas injection module for explaining various forms of the electrode inserting portion and the protruding electrode shown in FIG. 11.
  • 16 to 18 are rear views of the first gas injection module for explaining various forms of the electrode inserting portion and the protruding electrode illustrated in FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 19 is a view for explaining a first embodiment of the second gas injection means shown in FIG.
  • FIG. 20 is a view for explaining a second embodiment of the second gas injection means shown in FIG.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view for describing a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a gas injection unit illustrated in FIG. 1.
  • a substrate processing apparatus is rotatably installed in a process chamber 110 and a process chamber 110 to provide a process space to support at least one substrate.
  • the process chamber 110 provides a process space for a substrate processing process.
  • the process chamber 110 includes a chamber sidewall formed perpendicular to the bottom surface and the bottom surface to define the process space.
  • the bottom surface and / or side surface of the process chamber 110 may be in communication with an exhaust port (not shown) for exhausting the gas of the reaction space.
  • at least one sidewall of the process chamber 110 is provided with a substrate entrance (not shown) through which the substrate 10 is loaded or unloaded.
  • the substrate entrance (not shown) comprises a chamber sealing means (not shown) for sealing the interior of the process space.
  • the substrate support part 120 is rotatably installed on the inner bottom surface of the process chamber 110.
  • a substrate support 120 is supported by an axis of rotation (not shown) penetrating the central bottom surface of the process chamber 110 and is electrically grounded or has a constant potential (eg, positive potential, negative potential) or Or may be floating.
  • the rotating shaft exposed to the outside of the lower surface of the process chamber 110 is sealed by a bellows (not shown) installed on the lower surface of the process chamber 110.
  • the substrate supporter 120 supports at least one substrate 10 loaded from an external substrate loading device (not shown).
  • the substrate support part 120 may have a disc shape.
  • the substrate 10 may be a semiconductor substrate or a wafer.
  • the substrate support 120 may include a plurality of substrates 10 arranged at regular intervals on the concentric circles.
  • the substrate support part 120 is rotated in a predetermined direction (for example, clockwise direction) according to the rotation of the rotation shaft, so that the substrate 10 moves from the gas injector 140 to the first and second reaction spaces 112 in a predetermined order. And 114) sequentially exposed to the process gases injected into each. Accordingly, the substrate 10 sequentially passes through each of the first and second reaction spaces 112 and 114 according to the rotation and the rotational speed of the substrate support 120. A predetermined thin film is deposited by a deposition reaction in at least one of the second reaction spaces 112 and 114.
  • the chamber lid 130 is installed above the process chamber 110 to cover the top of the process chamber 110 to seal the process space.
  • the chamber lid 130 supports the gas injector 140 to inject gas onto the substrate 10.
  • an airtight member (not shown) may be installed between the chamber lead 130 and the process chamber 110.
  • the gas injector 140 is detachably installed in the chamber lid to spatially separate the process space into the first and second reaction spaces 112 and 114, and the first and second reaction spaces 112, 114) Inject each gas to induce different deposition reactions.
  • Gas injection unit 140 may include a space separating means 142, the first gas injection means 144, and the second gas injection means 146.
  • the space separating means 142 is inserted into the chamber lid 130 to separate the process space of the process chamber 110 into the first and second reaction spaces 112 and 114.
  • the space separating means 142 separates the first reaction space 112 into a first gas reaction region 112a and a second gas reaction region 112b.
  • the space separating means 142 sprays the first and second purge gas to form a gas barrier by injecting a purge gas downward into a space separation region locally set between the substrate support 120 and the chamber lid 130. It may be made by including the frame (142a, 142b).
  • the purge gas may include a non-reactive gas such as nitrogen (N 2), argon (Ar), xenon (Ze), or helium (He).
  • the first purge gas injection frame 142a spatially separates the process space of the process chamber 110 into the first and second reaction spaces 112 and 114. That is, the first purge gas injection frame 142a is formed in a straight shape so as to have a length smaller than the diameter of the chamber lead 130, and thus the first lead purge gas injection frame 142a may be formed in the first axial direction Y. It is inserted into the first frame inserting portion 131 of the date form formed on the center line.
  • the first purge gas injection frame 142a is formed with a first purge gas injection member (not shown) including a plurality of holes or slits for injecting a purge gas supplied from an external purge gas supply unit (not shown). .
  • the first purge gas injection frame 142a may inject the purge gas downward on the center line of the first axis Y of the substrate support part 120 through the first purge gas injection member to form the first purge gas injection frame 142a of the substrate support part 120.
  • a gas barrier is formed on the center line of the first axis Y to spatially separate the first and second reaction spaces 112 and 114 from the process space of the process chamber 110.
  • the second purge gas injection frame 142b spatially separates the first reaction space 112 into the first gas reaction region 112a and the second gas reaction region 112b. That is, the second purge gas injection frame 142b protrudes from the center of the first purge gas injection frame 142a to the edge portion of the chamber lead 130 to have a length smaller than the radius of the chamber lead 130. It is formed in the form of a date, and is inserted into the second frame inserting portion 133 of the date form formed on the center line of the first frame inserting portion 131 with respect to the second axis direction (X).
  • the second purge gas injection frame 142b is formed with a second purge gas injection member (not shown) including a plurality of holes or slits for injecting a purge gas supplied from an external purge gas supply unit (not shown). .
  • the second purge gas injection frame 142b is purge gas on the center line of the second axis X in the first reaction space 112 with respect to the second axis direction X through the second purge gas injection member. Spraying downward to form a gas barrier on the second axis X center line in the first reaction space 112 to spatially first react the first gas reaction region 112 with the second gas reaction region 112a. Area 112b.
  • the space separating means 142 is formed to have a “T” shape in plan view, so that the substrate supporting part 120 is sprayed downward with a purge gas on a portion of the process chamber 110 defined in the process space.
  • a plurality of gas barriers are formed between the chamber lid 130 and the chamber lid 130 to separate the process space of the process chamber 110 into the first and second reaction spaces 112 and 114, and simultaneously form the first reaction space 112. Is separated into a first gas reaction region 112a and a second gas reaction region 112b.
  • each of the first gas reaction region 112a and the second gas reaction region 112b and the second reaction space 114 of the first reaction space 112 is locally from the space separating means 142. It is spatially isolated by the gas barrier by the purge gas injected downward.
  • the first gas injection means 144 injects a process gas for inducing an atomic layer adsorption reaction into the first reaction space 112.
  • the first gas injection means 144 is mutually in the first and second gas reaction regions 112a and 112b of the first reaction space 112 spatially isolated by the space separation means 142.
  • By spraying another gas atoms on each substrate 10 sequentially pass through the first gas reaction region 112a, the gas barrier, the second gas reaction region 112b, and the gas barrier by rotation of the substrate support 120. Allow thin films to be deposited by bed adsorption reaction.
  • the thin film by the atomic layer adsorption reaction may be a high dielectric film, an insulating film, a metal film and the like.
  • the first gas injection means 144 may include first and second gas injection modules 144a and 144b.
  • the first gas injection module 144a is detachably installed in the chamber lid 130 so as to overlap the first gas reaction region 112a.
  • a first installation part 135 in which the first gas injection module 144a is detachably installed is formed in the chamber lid 130 overlapping the first gas reaction region 112a.
  • the first gas injection module 144a has a first gas injection space through which a first gas is supplied from an external first gas supply unit (not shown), and receives the first gas supplied to the first gas injection space. 1 is injected into the gas reaction region 112a.
  • the first gas may be a source gas including a main material of a thin film to be deposited on the substrate 10.
  • the first gas may include an oxide film, an HQ (hydroquinone) oxide film, a thin film of a high-k material, silicon (Si), a titanium group element (Ti, Zr, Hf, etc.), or a source including an aluminum (Al) material. It may consist of a gas.
  • a source gas including a silicon (Si) material may include silane (Silane; SiH4), disilane (Disilane; Si2H6), trisilane (Si3H8), TEOS (Tetraethylorthosilicate), DCS (Dichlorosilane), and HCD ( Hexachlorosilane), TriDMA dimethylaminosilane (TriDMAS), and trisylylamine (TSA).
  • the second gas injection module 144b is detachably installed in the chamber lid 130 so as to overlap the second gas reaction region 112b.
  • the second lid 137 in which the second gas injection module 144b is detachably installed is formed in the chamber lid 130 overlapping the second gas reaction region 112b.
  • the second gas injection module 144b has a second gas injection space through which a second gas is supplied from an external second gas supply unit (not shown), and receives the second gas supplied into the second gas injection space. 2 is injected into the gas reaction region 112b.
  • the second gas is a gas which is formed to include some material of the thin film to be deposited on the substrate 10 to form a final thin film by reacting with the first gas, hydrogen (H2), nitrogen (N2), oxygen And a reactive gas such as (O 2), a mixed gas of hydrogen (H 2) and nitrogen (N 2), nitrous oxide (N 2 O), ammonia (NH 3), water (H 2 O), or ozone (O 3).
  • the second gas injection means 146 injects a process gas into the second reaction space 114 to induce a chemical vapor reaction.
  • the second gas injecting means 146 simultaneously injects a third and fourth gas into the second reaction space 114 spatially separated by the space separating means 142. It is detachably installed in the chamber lid 130 so as to overlap the central region of the reaction space 114.
  • a third installation part 139 in which the second gas injection means 146 is detachably installed is formed in the chamber lid 130 overlapping the center region of the second reaction space 114.
  • the second gas injection means 146 has third and fourth gas injection spaces in which the third and fourth gases are separately supplied from an external third gas supply unit (not shown). Each of the third and fourth gases supplied to each gas injection space is injected together into the second reaction space 114. Accordingly, each substrate 10 passing through the second reaction space 114 by the rotation of the substrate support part 120 is deposited with a thin film by chemical vapor phase reaction of the third and fourth gases, or a predetermined dopant is deposited. To be doped.
  • the third gas may be made of the first gas
  • the fourth gas may be made of the second gas.
  • the third gas is made of a source gas different from the first gas
  • the fourth gas is It may consist of a reaction gas different from the second gas.
  • the third gas may be made of a dopant gas
  • the fourth gas may be made of the same or different reactant gas as the second gas.
  • the substrate processing method using the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention as described above is as follows.
  • the plurality of substrates 10 are loaded on the substrate support part 120 at regular intervals and seated thereon.
  • the substrate support 120 on which the plurality of substrates 10 are loaded and driven is driven to move the plurality of substrates 10 in a predetermined direction (for example, in a clockwise direction) under the chamber lid 130.
  • the purge gas is injected downward using the space separating means 142 of the gas injector 140 to form a gas barrier in a predetermined region of the substrate support 120.
  • the process space is separated into first and second gas reaction zones 112a and 112b and second reaction space 114.
  • the first and second gases are individually injected into the corresponding first and second gas reaction regions 112a and 112b through the first gas injection means 144 of the gas injection unit 140 and the The third and fourth gases are injected together into the second reaction space 114 through the second gas injection means 146 of the gas injection unit 140.
  • each substrate 10 has a first gas reaction region 112a, a gas barrier region, a second gas reaction region 112b, a gas barrier region, and a second reaction space 114 as the substrate support 120 rotates. ), And the gas barrier region sequentially.
  • the substrate 10 may have a first gas.
  • the thin film is deposited according to the atomic layer adsorption reaction by the purge gas, the second gas, and the purge gas.
  • the second reaction space 114 thin films are deposited on the substrate 10 according to chemical vapor reactions by the third and fourth gases.
  • the substrate processing apparatus and the substrate processing method using the same forms a gas barrier according to the purge gas that is locally sprayed on the substrate support 120 to form a first reaction for the atomic layer adsorption reaction.
  • the quality required for the thin film to be deposited on the substrate 10 in one process chamber 110 by simultaneously providing the space 112 and the second reaction space 114 for the chemical vapor reaction in the process space of the process chamber 110.
  • the atomic layer adsorption reaction and the chemical vapor reaction can be individually controlled, allowing the film quality and productivity of the thin film to be freely controlled.
  • the first and second gas injector modules 144a and 144b and the second gas injector 146 of the first gas injector 144 are respectively shown in FIGS. 1 and 2.
  • the planar shape may be formed in a rectangular shape, but is not limited thereto.
  • the planar shape may be formed in the same or different shape from each other in a polygonal shape such as a rectangular shape, a trapezoidal shape, or a fan shape. That is, according to the present invention, each substrate 10 by using the gas injected from the gas injector 140 while moving each substrate 10 to the lower portion of the gas injector 140 in accordance with the rotation of the substrate support unit 120 The thin film is deposited on the film.
  • the shape may be formed in a rectangular shape in a plane, but is not limited thereto, and may be formed in the same or different shape from each other in a polygonal shape such as a rectangular shape, a trapezoidal shape, or a fan shape.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams for describing the structural modification of the gas injection unit shown in FIGS. 1 and 2.
  • each of the first and second gas injection modules 144a and 144b of the first gas injection means 144 is formed in a trapezoidal shape in plan view.
  • the two gas injection means 146 may be formed in a rectangular shape in a planar shape so as to have a larger area than each of the first and second gas injection modules 144a and 144b.
  • each of the first and second gas injection modules 144a and 144b having a planar trapezoidal shape is relatively shorter than the other side adjacent to the edge of the substrate support 120. It may have a length.
  • the gas injection amount gradually increases from one side to the other side.
  • each of the first and second gas injection modules 144a and 144b and the second gas injection means 146 of the first gas injection means 144 respectively.
  • one side adjacent to the center of the substrate support portion 120 may be formed to have a relatively short length than the other side adjacent to the edge portion of the substrate support portion 120.
  • the second gas injection means 146 may have a relatively larger area than each of the first and second gas injection modules 144a and 144b. Accordingly, in each of the first and second gas injection modules 144a and 144b and the second gas injection means 146, the amount of gas injection increases gradually from one side to the other side.
  • each of the first and second gas injection modules 144a and 144b and the second gas injection means 146 of the first gas injection means 144 respectively.
  • one side adjacent to the center of the substrate support portion 120 may be formed to have a relatively longer length than the other side adjacent to the edge portion of the substrate support portion 120.
  • the second gas injection means 146 may have a relatively larger area than each of the first and second gas injection modules 144a and 144b.
  • the gas injection amount gradually decreases from one side to the other side.
  • each of the first and second gas injection modules 144a and 144b and the second gas injection means 146 of the first gas injection means 144 may be formed in a flat fan shape, one side adjacent to the center of the substrate support portion 120 may be formed to have a relatively short length than the other side adjacent to the edge portion of the substrate support portion 120.
  • the second gas injection means 146 may have a relatively larger area than each of the first and second gas injection modules 144a and 144b.
  • the amount of gas injection increases gradually from one side to the other side.
  • FIG. 7 is a view for explaining a modified embodiment of the space separating means in the gas injection unit of the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, which changes the structure of the space separating means.
  • the space separating means will be described.
  • the space separating means 142 may include a central portion 142c and first to third wing portions 142d1, 142d2, and 142d3.
  • the center portion 142c is formed in a circular shape so as to overlap the center portion of the substrate support portion 120, and is inserted into a center installation portion (not shown) formed in the center portion of the chamber lid 130.
  • the central portion 142c is provided with a plurality of holes or slits for downwardly injecting the purge gas supplied from an external purge gas supply part (not shown) to the center portion of the substrate support part 120.
  • the first and second wings 142d1 and 142d2 are formed at one side and the other side of the central portion 142a, respectively, and the first and second wings are formed at one side and the other side of the central portion of the chamber lid 130. It is inserted into the installation unit (not shown).
  • Each of the first and second wing parts 142d1 and 142d2 has a purge gas supplied from an external purge gas supply part (not shown) to downwardly spray one side and the other side of the central portion of the substrate support part 120.
  • a plurality of holes or slits are formed.
  • the process space of the process chamber 110 may be spatially spaced by the gas barrier by the purge gas injected by the central portion 142c and the first and second wing portions 142d1 and 142d2, respectively.
  • the second reaction spaces 112 and 114 are separated.
  • the third wing 142d3 overlaps the first reaction space 112 and is formed in the chamber lid 130 to be positioned between the first and second wing mounts. Is inserted into the installation.
  • the third wing 142d3 has a purge gas supplied from an external purge gas supply unit (not shown) downward in the first reaction space 112 between the first and second wing portions 142d1 and 142d2. A plurality of holes or slits for ejecting are formed. Accordingly, the first reaction space 112 is spatially separated into the first and second gas reaction regions 112a and 112b by the gas barrier by the purge gas injected by the third wing 142d3. do.
  • Each of the first to third wing parts 142d1, 142d2, and 142d3 may be formed to have an area that gradually increases from the central portion of the substrate support part 120 toward the outer circumferential surface.
  • the side surfaces of each of the first to third wing parts 142d1, 142d2, and 142d3 facing the outer circumferential surface from the central portion of the substrate support part 120 may be formed to be inclined at a predetermined slope or may be formed in a step shape.
  • Each of the central portion 142c and the first to third wing portions 142d1, 142d2, and 142d3 may be formed as one body having a purge gas injection space that is spatially separated from each other, but is not limited thereto.
  • the center part 142c injects the purge gas from the space separating means 142
  • the present invention is not limited thereto, and the center part 142c may be configured to supply gas remaining in the center part of the substrate support part 120 to the process chamber. It may also be used as a central pumping port for pumping out of 110.
  • FIG. 8 is a view for explaining a modified embodiment of the first gas injection means in the gas injection unit of the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, which changes the structure of each of the first gas injection means.
  • the configuration of the first gas injection means will be described.
  • the space separating means 142 of the gas injector 140 separates the process space of the process chamber 110 into first and second reaction spaces 112 and 114, and divides the first reaction space 112. A plurality of alternating first gas reaction regions 112a1 and 112a2 and a plurality of second gas reaction regions 112b1 and 112b2 are separated.
  • the space separating means 142 of the gas injection unit 140 may include a central portion 142c and first to fifth wing portions 142d1, 142d2, 142d3, 142d4, and 142d5.
  • the central portion 142c and the first and second wing portions 142d1 and 142d2 separate the process space of the process chamber 110 into the first and second reaction spaces 112 and 114. It plays a role.
  • the third to fifth wing parts 142d3, 142d4, and 142d5 may be disposed at regular intervals between the first and second wing parts 142d1 and 142d2 overlapping the first reaction space 112. It is inserted and installed in the 3rd thru
  • purge gas supplied from an external purge gas supply part (not shown) is defined in the first reaction space 112.
  • a plurality of holes or slits for downward injection are formed in the.
  • the first reaction space 112 of the process chamber 110 is spatially formed by a plurality of gas barriers by the purge gas injected by each of the third to fifth wing parts 142d3, 142d4, and 142d5.
  • the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2 and the pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2 alternate with each other are separated.
  • a pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2 may be provided between the first and third wing portions 142d1 and 142d3 and between the fourth and fifth wing portions 142d4 and 142d5.
  • a pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2 may be provided between the third and fourth wing portions 142d3 and 142d4 and between the second and fifth wing portions 142d2 and 142d5. have.
  • the first gas injecting means 144 includes a pair of first gas injecting modules 144a1 and 144a2 and a pair of second injecting a first gas into each of the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2. And a pair of second gas injection modules 144b1 and 144b2 for injecting a second gas into each of the gas reaction regions 112b1 and 112b2.
  • Each of the pair of first gas injection modules 144a1 and 144a2 is detachably installed in the chamber lid 130 so as to overlap each of the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2.
  • the pair of first gas injection modules 144a1 and 144a2 may be detachably installed in the chamber lid 130 overlapping each of the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2.
  • a first mounting portion (not shown) is formed.
  • Each of the pair of first gas injection modules 144a1 and 144a2 has a first gas injection space to which the above-described first gas is supplied from an external first gas supply part, and is supplied to the first gas injection space. A first gas is injected into each of the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2.
  • Each of the pair of second gas injection modules 144b1 and 144b2 is detachably installed in the chamber lid 130 so as to overlap each of the pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2.
  • the pair of second gas injection modules 144b1 and 144b2 may be detachably installed in the chamber lid 130 overlapping each of the pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2.
  • a second mounting portion (not shown) is formed.
  • Each of the pair of second gas injection modules 144b1 and 144b2 has a second gas injection space to which the above-described second gas is supplied from an external second gas supply part, and is supplied to the second gas injection space. A second gas is injected into each of the pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2.
  • the first gas injection means 144 sequentially injects the first and second gases to each of the substrates 10 that are moved according to the rotation of the substrate support part 120.
  • each of the substrates 10 moved by the rotation of the substrate support part 120 includes the pair of first gas reaction regions 112a1 and 112a2 and the pair of second gas reaction regions 112b1 and 112b2.
  • the first gas, the purge gas, the second gas, the purge gas, the first gas, the purge gas, the second gas, and the purge gas are sequentially exposed.
  • the thin film is deposited by the layer adsorption reaction.
  • the first gas injection means 144 includes a pair of first gas injection modules 144a1 and 144a2 and a pair of second gas injection modules 144b1 and 144b2.
  • the present invention is not limited thereto, and the first gas injection means 144 may include two or more first and second gas injections alternately arranged to be spatially separated by three or more gas barriers formed by the purge gas. It may be configured to include a module.
  • FIGS. 1 to 8 illustrate and explain that one second gas injection means 146 is disposed in the second reaction space 114 to inject the third and fourth gases together, the present invention is not limited thereto.
  • two or more second gas injection means 146 may be installed at regular intervals.
  • a gas barrier may be formed in the second reaction space 114 by the above-described purge gas, and in this case, each of the two or more second gas injection means 146 may be spatially formed by the additional gas barrier. Can be separated.
  • FIG. 9 is a view for explaining a first embodiment of the first gas injection module shown in FIG.
  • the first gas injection module 144a according to the first embodiment of the present invention includes a housing 210, a gas supply hole 220, and a gas injection pattern member 230. It is composed.
  • the housing 210 is formed in a box shape such that a lower surface thereof has an open gas injection space 212, and downwardly injects the first gas G1 supplied to the gas injection space 212.
  • the housing 210 includes a plate 210a and a side wall 210b.
  • the plate 210a is formed in a flat plate shape and coupled to an upper surface of the chamber lid 130.
  • the side wall 210b protrudes to a predetermined height from the lower edge of the plate 210a to have the gas injection space 212 and is inserted into the first installation part 135 provided in the chamber lid 130 described above.
  • the lower surface of the sidewall 210b may be positioned on the same line as the lower surface of the chamber lid 130, may be located inside the chamber lid 130, or may protrude from the lower surface of the chamber lid 130.
  • the gas injection space 212 is surrounded by the side wall 210b to communicate with the first gas reaction region 112a of the process space.
  • the gas injection space 212 is formed to have a length greater than the length of the substrate 10 seated on the substrate support 120.
  • the gas supply hole 220 is formed to vertically penetrate the plate 210a and communicates with the gas injection space 212.
  • the gas supply holes 220 may be formed in plural so as to have a predetermined interval along the longitudinal direction of the plate 210a.
  • the gas supply hole 220 is connected to an external first gas supply unit through a gas supply pipe (not shown) to supply the first gas G1 supplied from the first gas supply unit to the gas injection space 212. .
  • the gas injection pattern member 230 injects the first gas G1 supplied to the gas injection space 212 downward into the first gas reaction region 112a.
  • the gas injection pattern member 230 may be integrally formed on the bottom surface of the sidewall 210b to cover the bottom surface of the gas injection space 212, or may be formed in the form of an insulating plate (or shower head) made of an insulating material having no polarity. It may be coupled to the bottom surface of the side wall 210b to cover the bottom surface of the injection space 212. Accordingly, the gas injection space 212 is provided between the plate 210a and the gas injection pattern member 230 and is supplied to the gas injection space 212 through the gas supply hole 220. G1 is diffused and buffered in the gas injection space 212 and injected into the first gas reaction region 112a through the gas injection pattern member 230.
  • the gas injection pattern member 230 includes a gas injection pattern 232 for injecting the first gas G1 supplied to the gas injection space 212 toward the substrate 10.
  • the gas injection pattern 232 is formed in the form of a plurality of holes (or a plurality of slits) penetrating the gas injection pattern member 230 to have a predetermined interval (the first gas supplied to the gas injection space 212 ( G1) is injected at a predetermined pressure.
  • the diameter and / or spacing of each of the plurality of holes may be set such that a uniform amount of gas is injected into the entire region of the substrate 10 which is moved according to the rotation of the substrate support part 120.
  • the diameter of each of the plurality of holes is the outer side of the first gas injection module 144a adjacent to the edge of the substrate support 120 from the inner side of the first gas injection module 144a adjacent to the center of the substrate support 120. Can be increased gradually.
  • the gas injection pattern member 230 may be omitted.
  • the first gas G1 may be injected onto the substrate 10 through the gas injection space 212.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a second embodiment of the first gas injection module illustrated in FIG. 1.
  • the first gas injection module 144a includes a housing 210, a gas supply hole 220, an insulating member 240, and a plasma electrode 250. It is configured by.
  • the first gas injection module illustrated in FIG. 9 is injected onto the substrate 10 without the first gas G1 being activated. However, it is necessary to activate and spray the first gas G1 on the substrate 10 according to the material of the thin film to be deposited on the substrate 10. Accordingly, in the first gas injection module 144a according to the second embodiment of the present invention, the plasma electrode 250 is added to the gas injection space 212 of the gas injection module illustrated in FIG. 9. .
  • the insulating member insertion hole 222 communicating with the gas injection space 212 is formed in the plate 210a of the housing 210 described above.
  • the housing 210 is electrically connected to the chamber lid 130, whereby the sidewall 210b of the housing 210 described above has a first potential for forming a plasma together with the plasma electrode 250.
  • the branch serves as the first electrode, ie the ground electrode.
  • the insulating member 240 is inserted into the insulating member insertion hole 222.
  • An electrode insertion hole 242 is formed in the insulating member 240 to communicate with the gas injection space 212, and the plasma electrode 250 is inserted into the electrode insertion hole 242.
  • the plasma electrode 250 is inserted into the gas injection space 212 and is disposed in parallel with the sidewall 210b or surrounded by the sidewall 210b.
  • the lower surface of the plasma electrode 250 may be positioned on the same line as the lower surface of the sidewall 210b or may not protrude or protrude to have a predetermined height from the lower surface of the sidewall 210b.
  • the plasma electrode 250 serves as a second electrode having a second potential for forming a plasma according to the plasma power supplied from the plasma power supply 260. Accordingly, a plasma is formed between the plasma electrode 250 and the sidewall 210b according to the potential difference between the plasma electrode 250 and the sidewall 210b of the housing 210 according to the plasma power supply, and thus the gas injection space.
  • the first gas G1 supplied to 212 is activated by the plasma and injected into the first gas reaction region 112a.
  • a gap (or gap) between the plasma electrode 250 and the sidewall 210b is defined by the plasma electrode 250. And narrower than the interval between the substrate 10 and the substrate 10. Accordingly, the present invention does not form the plasma between the substrate 10 and the plasma electrode 250, and plasma is disposed between the sidewalls 210b and the plasma electrode 250 disposed side by side to be spaced apart from the substrate 10. By forming it, it is possible to prevent the substrate 10 and / or the thin film from being damaged by the plasma.
  • the plasma power supply may be high frequency power or Radio Frequency (RF) power, for example, Low Frequency (LF) power, Middle Frequency (MF), High Frequency (HF) power, or Very High Frequency (VHF) power.
  • RF Radio Frequency
  • LF Low Frequency
  • MF Middle Frequency
  • HF High Frequency
  • VHF Very High Frequency
  • the LF power has a frequency in the range of 3 kHz to 300 kHz
  • the MF power has a frequency in the range of 300 kHz to 3 MHz
  • the HF power has a frequency in the range of 3 MHz to 30 MHz
  • the VHF power has a frequency in the range of 30 MHz to It may have a frequency in the 300MHz range.
  • An impedance matching circuit may be connected to the feed cable connecting the plasma electrode 250 and the plasma power supply 260.
  • the impedance matching circuit matches the load impedance and the source impedance of the plasma power supplied from the plasma power supply 260 to the plasma electrode 250.
  • the impedance matching circuit may be composed of at least two impedance elements (not shown) composed of at least one of a variable capacitor and a variable inductor.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a third embodiment of the first gas injection module illustrated in FIG. 1.
  • the first gas injection module 144a includes a first electrode frame 310, a second electrode frame 320, and an insulating frame 330. do.
  • the first electrode frame 310 is inserted into and installed in the first mounting part 135 formed in the chamber lead 130 so as to overlap the first gas reaction region 112a of the substrate support part 120. And electrically grounded through) serves as a first electrode GE having a first potential for plasma formation.
  • the first electrode frame 310 is provided with a plurality of electrode insertion portions EIPs formed to have a predetermined interval. Each of the plurality of electrode insertion portions EIP is formed to penetrate the first electrode frame 310 in the vertical direction Z.
  • the second electrode frame 320 is coupled to an upper surface of the first electrode frame 310 with an insulating frame 330 interposed therebetween to serve as a second electrode having a second potential for plasma formation and a first gas ( Simultaneously sprays G1).
  • the second electrode frame 320 may include a frame body 321, a plurality of protruding electrodes PE, a gas supply passage 323, a plurality of gas injection passages 325, and a plurality of gas injection holes. And 327.
  • the frame body 321 is formed in a flat shape having a predetermined thickness and is coupled to an upper surface of the first electrode frame 310 with an insulating frame 330 interposed therebetween.
  • the frame body 321 is electrically connected to the plasma power supply unit 340 through a power cable 342, and thus, the first body of the first electrode frame 310 is controlled by plasma power supplied from the plasma power supply unit 340. It has a second potential different from the potential.
  • the plasma power supply 340 supplies the above-described plasma power to the frame body 321 through a power cable 342.
  • the above-described impedance matching circuit (not shown) may be connected to the power cable 342.
  • Each of the plurality of protruding electrodes PE has a cross-sectional area smaller than the area of the electrode inserting portion EIP formed in the first electrode frame 310 from the lower surface of the frame body 321. It protrudes toward and penetrates through the insulating frame 330 and is inserted into the electrode inserting portion EIP of the first electrode frame 310. Accordingly, each side surface of the protruding electrode PE is spaced apart from each side surface of the electrode inserting portion EIP at regular intervals, and thus, between each side surface of the protruding electrode PE and each side surface of the electrode inserting portion EIP.
  • the gap space GS is provided.
  • Each of the plurality of protruding electrodes PE may protrude in the shape of a circle column or a polygonal column having the same cross-section as that of the plane of the electrode insertion unit EIP so as to be surrounded by each side of the electrode insertion unit EIP.
  • each of the plurality of protruding electrodes PE may be convex or concave rounded so that each side edge portion has a predetermined curvature in order to prevent or minimize arcing generated at the edge portion.
  • the plurality of protruding electrodes PE are second electrodes having a second potential by plasma power supplied from the plasma power supply unit 340 through the frame body 321 to serve as plasma electrodes for plasma formation. do.
  • the gas supply flow path 323 is formed inside the frame body 321 to branch the first gas G1 supplied from the first gas supply part to each of the plurality of gas injection flow paths 325.
  • the auxiliary gas for generating plasma may be mixed with the first gas G1.
  • At least one gas supply passage 323 formed at a predetermined depth from an upper surface of the frame body 321 and connected to the first gas supply unit through a gas supply pipe (not shown), at least one A gas branch formed in the first horizontal direction (Y) in the frame body 321 so as to communicate with the gas supply hole 323a to branch the first gas G1 supplied through the gas supply hole 323a.
  • a flow path 323b and a plurality of communication holes 323c communicating each of the gas branch flow paths 323b and the plurality of gas injection flow paths 325 may be included.
  • the gas branch flow path 323b is formed in a straight shape so as to be exposed to both sides of the first horizontal direction (Y) of the side of the frame body 321, both ends thereof are sealed by welding or sealed cap Sealed by (not shown).
  • Each of the plurality of gas injection flow paths 325 is an internal space of the frame body 321 to which the first gas G1 branched by the gas supply flow path 323 is supplied. That is, the frame body 321 is formed at regular intervals along the second horizontal direction X crossing the gas branch flow path 323b so as to communicate with each of the plurality of communication holes 323c.
  • each of the plurality of gas injection flow paths 325 is formed in a straight shape to be exposed to both sides of the second horizontal direction (X) of the side of the frame body 321, both ends of the weld (325a) Sealed by or sealed by a sealing cap 325a.
  • Each of the plurality of gas injection holes 327 is formed on a lower surface of the frame body 321 so as to communicate with each of the plurality of gas injection flow paths 325 overlapping the gap space GS, and thus, the plurality of gas injection flow paths 325.
  • the first gas G1 supplied from each is injected into the gap space GS. That is, each of the plurality of gas injection holes 327 is formed so as to vertically penetrate each of the plurality of gas injection passages 325 overlapping the gap space GS and the lower surface of the frame body 321, and thus the plurality of gas injection holes 327.
  • Each of the flow paths 325 communicates with the gap space GS.
  • the insulating frame 330 is formed of an insulating material, for example, a ceramic material, and is installed between the first and second electrode frames 310 and 320 to electrically insulate the first and second electrode frames 310 and 320. Let's do it. That is, the insulating frame 330 covers the remaining area of the lower surface of the second electrode frame 320 except for the plurality of protruding electrodes PE and the plurality of gas injection holes 327. Removably coupled to the lower surface of the 320. In the insulating frame 330, a plurality of electrode through parts 332 through which the protruding electrodes PE of the second electrode frame 320 are inserted are formed, and the plurality of electrode through parts 332 is formed. Each is formed to have the same cross-sectional shape as the protruding electrode PE.
  • the first distance D1 between the lower surface of the first electrode frame 310 and the upper surface of the substrate 10 is the second distance between the lower surface of the protruding electrode PE and the upper surface of the substrate 10. It may be the same as or different from D2).
  • the first and second distances D1 and D2 may be the same, and in this case, a bottom surface of the protruding electrode PE may correspond to a bottom surface of the first electrode frame 310. It is located on the same line as.
  • the first and second distances D1 and D2 may be different from each other.
  • the protruding electrode PE may extend from the bottom surface of the first electrode frame 310 to the substrate 10.
  • the insulating frame is formed to be longer than the overall thickness of the insulating frame 330 and the first electrode frame 310 to protrude in the upper surface direction, or to not protrude in the upper surface direction of the substrate 10 from the lower surface of the first electrode frame 310. It may be formed shorter than the overall thickness of the 330 and the first electrode frame (310).
  • the first electrode frame 310, the insulating frame 330, and the second electrode frame 320 described above may be integrated into a single module and detachably coupled to the first installation unit 135 of the chamber lid 130. have.
  • the first gas injection module 144a uses an electric field (E-field) according to a potential difference between the plurality of protruding electrodes PE and the first electrode frame 310.
  • E-field electric field
  • a first gas G1 activated by the plasma is formed by forming a plasma in the gap space GS or in a lower region of the gap space GS from the first gas G1 injected into the gap space GS. It inject
  • the plasma is formed in the gap space GS or in the lower region of the gap space GS according to the protruding length of the protruding electrode PE.
  • FIG. 12 to 15 are rear views of the first gas injection module illustrated in FIG. 11, to explain various types of electrode inserts and protruding electrodes illustrated in FIG. 11. Accordingly, in the following description, only various forms of the electrode inserting portion and the protruding electrode will be described.
  • the first gas injection module 144a includes one electrode inserting portion EIP and one protruding electrode PE.
  • the electrode inserting portion EIP according to the modified example is formed to have a rectangular shape in plan.
  • the protruding electrode PE according to the modified example is formed in a rectangular pillar shape so as to be spaced apart by a predetermined distance from the side of the electrode inserting portion EIP.
  • the above-described gap space GS is provided between the side surface of the electrode insertion part EIP and the protruding electrode PE, and the plurality of gas injection holes 327 formed in the second electrode frame 320 are provided in the gap space GS. ), The first gas is injected.
  • the first gas injection module 144a includes a plurality of electrode inserting parts EIP and a plurality of protruding electrodes PE.
  • the electrode inserting portion EIP according to another modified example may be formed to have a circular shape in a plane and disposed in a lattice form.
  • the protruding electrode PE according to another modified example is formed in a circular columnar shape so as to be spaced apart by a predetermined distance from the side of the electrode inserting portion EIP.
  • the above-described gap space GS is provided between the side surface of the electrode insertion part EIP and the protruding electrode PE, and the plurality of gas injection holes 327 formed in the second electrode frame 320 are provided in the gap space GS. ), The first gas is injected.
  • the electrode inserting portion EIP is formed in a lattice form by forming a square (or rectangular) shape or a rounded (or rectangular) shape in which each corner portion is rounded. As shown in FIG. 15, it may be formed in a polygonal shape having an interior angle of 90 degrees or more in plan view and arranged in a honeycomb form.
  • the protruding electrode PE may be formed in a circular column shape so as to be spaced apart at a predetermined distance from the side of the electrode inserting portion EIP.
  • the present invention is not limited thereto, and may be formed in the same pillar shape as the electrode insertion part EIP or may have a pillar shape to have a polygonal cross section having an internal angle of 90 degrees or more.
  • FIGS. 16 to 18 are rear views of the first gas injection module illustrated in FIGS. 3 to 5, which illustrate various types of electrode inserts and protruding electrodes illustrated in FIGS. 3 to 5. Accordingly, in the following description, only various forms of the electrode inserting portion and the protruding electrode will be described.
  • the first gas injection module 144a illustrated in FIGS. 3 to 5 is formed to have the same structure as shown in any one of FIGS. 9 to 11, and the housing 210 is trapezoidal in plan view. It may be formed to have a shape.
  • the first gas injection module 144a When the first gas injection module 144a according to another modification is formed in the same structure as shown in FIG. 11, the first gas injection module 144a includes one electrode inserted as shown in FIG. 16. A part EIP and one protruding electrode PE are included.
  • the electrode insertion portion EIP is formed to have a trapezoidal shape in plan view.
  • the protruding electrode PE is formed in a rectangular pillar shape so as to be spaced apart from the side surface of the electrode inserting portion EIP by a predetermined distance and surrounded by the electrode inserting portion EIP.
  • one protruding electrode PE is inserted into the electrode inserting portion EIP, but the present invention is not limited thereto, and the plurality of protruding electrodes are arranged side by side at regular intervals in the electrode inserting portion EIP. (PE) may be inserted.
  • the above-described gap space GS is provided between the side surface of the electrode insertion part EIP and the protruding electrode PE, and the plurality of gas injection holes 327 formed in the second electrode frame 320 are provided in the gap space GS. ),
  • the first gas is injected.
  • the number of the plurality of gas injection holes 327 may increase from one side of the first gas injection module 144a to the other side, and in this case, the first gas injection module 144a may be moved from one side.
  • the gas injection amount may gradually increase toward the side.
  • the one protruding electrode PE is formed in a columnar shape having a trapezoidal shape in plan view and surrounded by an inner surface of the trapezoidal electrode inserting portion EIP.
  • the side surface of the one protruding electrode (PE) is spaced apart from the inner surface of the electrode insertion portion (EIP) at a predetermined interval so that the side surface of the one protruding electrode (PE) between the inner surface of the electrode insertion portion (EIP)
  • a gap gap GS is provided at regular intervals.
  • the bottom surface of the protruding electrode PE illustrated in FIGS. 16 and 17 may be formed to be inclined from the inner side to the outer side of the first electrode frame 310 adjacent to the center of the substrate support part 120.
  • one lower surface of the protruding electrode PE adjacent to the inner side of the first electrode frame 310 is positioned on the same line as the lower surface of the first electrode frame 310, and the lower surface of the first electrode frame 310 is disposed.
  • the other lower surface of the protruding electrode PE adjacent to the outside is positioned inside the first electrode frame 310 so that the lower surface of the protruding electrode PE is at a predetermined angle with respect to the lower surface of the first electrode frame 310. It is formed to be inclined.
  • the first gas injection module 144a When the first gas injection module 144a according to another modification is formed in the same structure as shown in FIG. 11, the first gas injection module 144a includes a plurality of electrodes as illustrated in FIG. 18. The insertion part EIP and the plurality of protruding electrodes PE are included.
  • the electrode insertion part EIP may be formed to have a circular shape in a plane, and may be disposed to have a trapezoidal shape in a plane.
  • the protruding electrode PE is formed in a circular column shape so as to be spaced apart by a predetermined distance from the side of the electrode inserting portion EIP.
  • the above-described gap space GS is provided between the side surface of the electrode insertion part EIP and the protruding electrode PE, and the plurality of gas injection holes 327 formed in the second electrode frame 320 are provided in the gap space GS. ), The first gas is injected.
  • the electrode inserting portion EIP illustrated in FIG. 18 is not limited to a circular shape in plan view, and as illustrated in FIGS. 14 and 15, the electrode inserting portion EIP may be formed to have a polygonal cross section having an angle of 90 degrees or more. Can be.
  • the protruding electrode PE is not limited to having a circular pillar shape surrounded by the electrode insertion portion EIP, and is formed in the same pillar shape as the electrode insertion portion EIP or has a polygonal angle of 90 degrees or more. It may be formed in the form of a column to have a cross section in the form.
  • the second gas injection module 144b illustrated in FIG. 1 is configured in the same manner as the first gas injection module 144a described above with reference to FIGS. 9 to 18 and is supplied from an external second gas supply unit. Since all are the same except that the gas is injected into the second gas reaction region of the first reaction space, description thereof will be omitted.
  • FIG. 19 is a view for explaining a first embodiment of the second gas injection means shown in FIG.
  • the second gas injection means 146 is a housing 410 consisting of a plate 410a and a side wall 410b, the interior of the housing 410 A partition member 415 that separates the space into third and fourth gas injection spaces 412a and 412b, and formed on one side of the plate 410a to form a third gas (3) in the third gas injection space 412a.
  • a gas injection coupled to the lower surface of the housing 410 to cover the lower surfaces of the four gas supply holes 420b and the third and fourth gas injection spaces 412a and 412b to inject gas through the gas injection pattern 432. It may be configured to include a pattern member 430.
  • the internal space of the housing 410 is spatially separated into the third and fourth gas injection spaces 412a and 412b by the partition member 415,
  • the first or second gas injection modules 144a and 144b shown in FIG. 9 are provided with different gases G3 and G4 respectively supplied to the third and fourth gas injection spaces 412a and 412b. Since it is the same, a description thereof will be omitted.
  • the second gas injection means 146 injects the third gas G3 into the aforementioned second reaction space 114 through the third gas injection space 412a and at the same time, the fourth gas injection space.
  • the fourth gas G4 is injected into the aforementioned second reaction space 114 through 412b. Accordingly, in each of the substrates 10 passing through the second reaction space 114 by the rotation of the substrate support 120 described above, a thin film is deposited by chemical vapor phase reaction of the third and fourth gases or a predetermined dopant. Is to be doped.
  • FIG. 20 is a view for explaining a second embodiment of the second gas injection means shown in FIG. 1, which further forms the plasma electrode 450 in the third gas injection space 412a shown in FIG. 19. will be. In the following, only different configurations will be described.
  • the third gas G3 is injected onto the substrate without being activated. However, it is necessary to activate and spray the third gas G3 on the substrate according to the material of the thin film to be deposited on the substrate. Accordingly, the second gas injection means 146 according to the second embodiment activates and injects the third gas G3 onto the substrate.
  • the second gas injection means 146 may further include a plasma electrode 450 inserted into the third gas injection space 412a.
  • the insulating member insertion hole 410c communicating with the third gas injection space 412a is formed in the plate 410a of the housing 410 described above, and the insulating member 440 is formed in the insulating member insertion hole 410c. ) Is inserted.
  • An electrode insertion hole 442 communicating with the third gas injection space 412a is formed in the insulating member 440, and the plasma electrode 450 is inserted into the electrode insertion hole 442.
  • the plasma electrode 450 is inserted into the third gas injection space 412a to be disposed or surrounded by the sidewall 410b and the partition member 415 in parallel.
  • the lower surface of the plasma electrode 450 may be positioned on the same line as the lower surface of the sidewall 410b or may not protrude or protrude to have a predetermined height from the lower surface of the sidewall 410b.
  • the plasma electrode 450 forms a plasma from the third gas G3 supplied to the third gas injection space 412a according to the plasma power supplied from the plasma power supply 460.
  • the plasma is formed by an electric field applied between the plasma electrode 450, the sidewall 410b, and the partition member 415 according to the plasma power source. Accordingly, the third gas G3 supplied to the third gas injection space 412a is activated by the plasma and injected into the second reaction space 114.
  • an interval (or gap) between the plasma electrode 450 and the sidewall 410b is set to be smaller than an interval between the plasma electrode 450 and the substrate. Accordingly, the present invention does not form the plasma between the substrate and the plasma electrode 450, and plasma is disposed between the plasma electrode 450 and the sidewall 410b and the partition member 415 disposed side by side to be spaced apart from the substrate. By forming, it is possible to prevent the substrate and / or the thin film from being damaged by the plasma.
  • the plasma electrode 450 is illustrated and described as being disposed only in the third gas injection space 412a.
  • the present invention is not limited thereto, and the plasma electrode 450 may also be disposed in the fourth gas injection space 412b.
  • the same may be arranged to form a plasma in the fourth gas injection space (412b), in this case, the fourth gas (G4) supplied to the fourth gas injection space (412b) is also activated by the plasma to It is injected into the second reaction space 114.
  • the second gas injection means 146 may be configured in the same manner as the first and second gas injection module (144a, 144b) shown in Figure 11, in this case,
  • the mixed gas in which the third and fourth gases G3 and G4 are mixed is supplied to the gas supply passage 323 of the second electrode frame 320, and the mixed gas is the gas injection passage 325 described above. And is injected into the gap space GS through the plurality of gas injection holes 327 and activated by plasma generated in the gap space GS according to the potential difference between the first electrode frame 310 and the protruding electrode PE. And is injected into the second reaction space 114.
  • the substrate processing apparatus uses a purge gas to spatially separate the process space of the process chamber into the first and second reaction spaces, and through different deposition reactions in the first and second reaction spaces, respectively.
  • productivity can be freely controlled while increasing the uniformity of the thin film deposited on the substrate.
  • the present invention can adjust the ratio of the atomic layer adsorption reaction in the first reaction space and the chemical gas phase reaction in the second reaction space can easily control the film quality and productivity of the thin film.
  • the substrate processing apparatus deposits a thin film through any one of an atomic layer adsorption reaction in the first reaction space and a chemical vapor reaction in the second reaction space, and the thin film is deposited on the thin film through the remaining reactions. Since the desired dopant may be doped, various substrate processing processes may be performed in one process chamber.

Abstract

본 발명은 기판에 증착되는 박막의 균일도를 증가시키면서 생산성을 자유롭게 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 공간에 회전 가능하게 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 설치되어 상기 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리시키고, 상기 제 1 및 제 2 반응 공간 각각에서 서로 다른 증착 반응을 유도하기 위한 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은 기판에 대한 기판 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 평판 디스플레이, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하기 위해서는 기판에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정에서 박막 증착 공정은 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition) 방식 또는 원자층 증착(Atomic layer deposition) 방식을 이용한 기판 처리 장치에서 수행될 수 있다.
상기 화학 기상 증착 방식은 박막 증착을 위한 공정 가스를 기판 상에 분사하여 화학적 기상 반응을 통해 기판에 박막을 형성하는 것으로, 원자층 증착 방식보다 상대적으로 빠른 박막 증착 속도로 인해 생산성을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있으나, 박막의 증착 균일도 및 막질이 원자층 증착 방식에 비해 상대적으로 낮다는 단점이 있다.
반면에, 원자층 증착 방식은 기판 상에 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 순차적으로 분사하여 원자층 흡착 반응을 통해 기판에 박막을 형성하는 것으로, 기판 상에 박막을 균일하게 증착할 수 있다는 장점이 있으나, 박막 증착 속도가 비교적 낮다는 단점이 있다.
박막 증착을 위한 종래의 기판 처리 장치는 화학 기상 증착 방식 또는 원자층 증착 방식 중 어느 하나에 유리하도록 구성되게 된다. 이에 따라, 상기 화학 기상 증착 방식에 유리하게 구성된 기판 처리 장치에서 원자층 증착 방식을 통해 기판에 박막을 증착하게 되면, 박막의 균일도가 저하되게 된다. 반대로, 상기 원자층 증착 방식에 유리하게 구성된 기판 처리 장치에서 화학 기상 증착 방식을 통해 기판에 박막을 증착하게 되면, 양산에 사용할 수 없을 정도로 생산성이 낮아지는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 기판에 증착되는 박막의 균일도를 증가시키면서 생산성을 자유롭게 조절할 수 있는 기판 처리 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판에 증착되는 박막의 균일도를 증가시키면서 생산성을 자유롭게 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 공간에 회전 가능하게 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 설치되어 상기 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리시키고, 상기 제 1 및 제 2 반응 공간 각각에서 서로 다른 증착 반응을 유도하기 위한 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 공정 챔버의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리하고, 제 1 및 제 2 반응 공간 각각에서 서로 다른 증착 반응을 통해 기판에 단층 또는 복층 박막을 증착함으로써 기판에 증착되는 박막의 균일도를 증가시키면서 생산성을 자유롭게 조절할 수 있다.
둘째, 상기 제 1 반응 공간에서의 원자층 흡착 반응과 상기 제 2 반응 공간에서의 화학적 기상 반응의 비율을 조절할 수 있어 박막의 막질과 생산성을 용이하게 제어할 수 있다.
셋째, 상기 제 1 반응 공간에서의 원자층 흡착 반응 및 상기 제 2 반응 공간에서의 화학적 기상 반응 중 어느 하나의 반응을 통해 박막을 증착하고, 나머지 반응을 통해 박막에 소정의 도펀트를 도핑시킬 수 있기 때문에 하나의 공정 챔버에서 다양한 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 가스 분사부의 구조 변경 실시 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 가스 분사부에 있어서, 공간 분리 수단의 변형 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 가스 분사부에 있어서, 제 1 가스 분사 수단의 변형 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 도 11에 도시된 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태를 설명하기 위한 제 1 가스 분사 모듈의 배면도들이다.
도 16 내지 도 18은 도 3 내지 도 5에 도시된 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태를 설명하기 위한 제 1 가스 분사 모듈의 배면도들이다.
도 19는 도 1에 도시된 제 2 가스 분사 수단의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 1에 도시된 제 2 가스 분사 수단의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 공간을 제공하는 공정 챔버(110), 공정 챔버(110)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부(120), 기판 지지부(120)에 대향되도록 공정 챔버(110)의 상부를 덮는 챔버 리드(Chamber Lid; 130), 및 챔버 리드(130)에 설치되어 공정 챔버(110)의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리시키고 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114) 각각에 서로 다른 증착 반응을 유도하기 위한 공정 가스를 분사하는 가스 분사부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 공정 챔버(110)는 기판 처리 공정을 위한 공정 공간을 제공한다. 이를 위해, 공정 챔버(110)는 바닥면과 바닥면으로부터 수직하게 형성되어 공정 공간을 정의하는 챔버 측벽을 포함하여 이루어진다.
상기 공정 챔버(110)의 바닥면 및/또는 측면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기구(미도시)에 연통될 수 있다. 그리고, 상기 공정 챔버(110)의 적어도 일측 챔버 측벽에는 기판(10)이 반입되거나 반출되는 기판 출입구(미도시)가 설치되어 있다. 상기 기판 출입구(미도시)는 상기 공정 공간의 내부를 밀폐시키는 챔버 밀폐 수단(미도시)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 내부 바닥면에 회전 가능하게 설치된다. 이러한, 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 중앙 바닥면을 관통하는 회전축(미도시)에 의해 지지되며, 전기적으로 접지되거나, 일정한 전위(예를 들어, 양전위, 음전위)를 갖거나 또는 플로팅(floating)될 수 있다. 이때, 공정 챔버(110)의 하면 외부로 노출되는 회전축은 공정 챔버(110)의 하면에 설치되는 벨로우즈(미도시)에 의해 밀폐된다.
상기 기판 지지부(120)는 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 적어도 하나의 기판(10)을 지지한다. 이때, 기판 지지부(120)는 원판 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 기판(10)은 반도체 기판 또는 웨이퍼가 될 수 있으며, 이 경우, 기판 지지부(120)에는 복수의 기판(10)이 동심원 상에서 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 기판 지지부(120)는 회전축의 회전에 따라 소정 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전됨으로써 정해진 순서에 따라 기판(10)이 가스 분사부(140)로부터 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114) 각각에 분사되는 공정 가스에 순차적으로 노출되도록 한다. 이에 따라, 기판(10)은 기판 지지부(120)의 회전 및 회전 속도에 따라 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114) 각각을 순차적으로 통과하게 되고, 이로 인해 기판(10)에는 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114) 중 적어도 하나의 반응 공간에서의 증착 반응에 의해 소정의 박막이 증착되게 된다.
상기 챔버 리드(130)는 공정 챔버(110)의 상부에 설치되어 공정 챔버(110)의 상부를 덮음으로써 상기 공정 공간을 밀폐시킨다. 그리고, 상기 챔버 리드(130)는 가스 분사부(140)가 가스를 기판(10) 상에 분사할 수 있도록 지지한다. 여기서, 상기 챔버 리드(130)와 상기 공정 챔버(110) 사이에는 기밀 부재(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 가스 분사부(140)는 상기 챔버 리드에 분리 가능하게 설치되어 상기 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리시키고, 상기 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114) 각각에 서로 다른 증착 반응을 유도하기 위한 가스를 분사한다. 일 실시 예에 따른 가스 분사부(140)는 공간 분리 수단(142), 제 1 가스 분사 수단(144), 및 제 2 가스 분사 수단(146)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 공간 분리 수단(142)은 상기 챔버 리드(130)에 삽입 설치되어 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리한다. 또한, 상기 공간 분리 수단(142)은 상기 제 1 반응 공간(112)을 공간적으로 제 1 가스 반응 영역(112a) 및 제 2 가스 반응 영역(112b)으로 분리한다. 이를 위해, 상기 공간 분리 수단(142)은 기판 지지부(120)와 챔버 리드(130) 사이에 국부적으로 설정된 공간 분리 영역에 퍼지 가스를 하향 분사하여 가스 장벽을 형성하는 제 1 및 제 2 퍼지 가스 분사 프레임(142a, 142b)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 퍼지 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 비반응성 가스로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 퍼지 가스 분사 프레임(142a)은 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리한다. 즉, 상기 제 1 퍼지 가스 분사 프레임(142a)은 상기 챔버 리드(130)의 지름보다 작은 길이를 가지도록 일자 형태로 형성되어, 제 1 축 방향(Y)을 기준으로 상기 챔버 리드(130)의 중심 선상에 형성되어 있는 일자 형태의 제 1 프레임 삽입부(131)에 삽입 설치된다. 상기 제 1 퍼지 가스 분사 프레임(142a)에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿으로 이루어지는 제 1 퍼지 가스 분사 부재(미도시)가 형성되어 있다. 이러한, 상기 제 1 퍼지 가스 분사 프레임(142a)은 제 1 퍼지 가스 분사 부재를 통해 상기 기판 지지부(120)의 제 1 축(Y) 중심 선상에 퍼지 가스를 하향 분사함으로써 상기 기판 지지부(120)의 제 1 축(Y) 중심 선상에 가스 장벽을 형성하여 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)을 분리한다.
상기 제 2 퍼지 가스 분사 프레임(142b)은 제 1 반응 공간(112)을 공간적으로 제 1 가스 반응 영역(112a)과 제 2 가스 반응 영역(112b)으로 분리한다. 즉, 상기 제 2 퍼지 가스 분사 프레임(142b)은 상기 챔버 리드(130)의 반지름보다 작은 길이를 가지도록 상기 제 1 퍼지 가스 분사 프레임(142a)의 중심부로부터 챔버 리드(130)의 가장자리 부분으로 돌출되는 일자 형태로 형성되어, 제 2 축 방향(X)을 기준으로 제 1 프레임 삽입부(131)의 중심 선상에 형성되어 있는 일자 형태의 제 2 프레임 삽입부(133)에 삽입 설치된다. 상기 제 2 퍼지 가스 분사 프레임(142b)에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿으로 이루어지는 제 2 퍼지 가스 분사 부재(미도시)가 형성되어 있다. 이러한, 상기 제 2 퍼지 가스 분사 프레임(142b)은 제 2 퍼지 가스 분사 부재를 통해 제 2 축 방향(X)을 기준으로 제 1 반응 공간(112) 내의 제 2 축(X) 중심 선상에 퍼지 가스를 하향 분사함으로써 제 1 반응 공간(112) 내의 제 2 축(X) 중심 선상에 가스 장벽을 형성하여 상기 제 1 반응 공간(112)을 공간적으로 제 1 가스 반응 영역(112a)과 제 2 가스 반응 영역(112b)으로 분리한다.
이와 같은, 상기 공간 분리 수단(142)은 평면적으로 "T"자 형태를 가지도록 형성되어 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간에 정의된 일부 영역에 퍼지 가스를 하향 분사함으로써 상기 기판 지지부(120)와 상기 챔버 리드(130) 사이에 복수의 가스 장벽을 형성해 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간을 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리함과 동시에 상기 제 1 반응 공간(112)을 제 1 가스 반응 영역(112a)과 제 2 가스 반응 영역(112b)으로 분리한다. 결과적으로, 상기 제 1 반응 공간(112)의 제 1 가스 반응 영역(112a)과 제 2 가스 반응 영역(112b), 및 상기 제 2 반응 공간(114) 각각은 상기 공간 분리 수단(142)으로부터 국부적으로 하향 분사되는 퍼지 가스에 의한 가스 장벽에 의해 공간적으로 격리된다.
상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 원자층 흡착 반응을 유도하기 위한 공정 가스를 상기 제 1 반응 공간(112)에 분사한다. 구체적으로, 상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 상기 공간 분리 수단(142)에 의해 공간적으로 격리된 상기 제 1 반응 공간(112)의 제 1 및 제 2 가스 반응 영역(112a, 112b)에 서로 다른 가스를 분사함으로써 상기 기판 지지부(120)의 회전에 의해 제 1 가스 반응 영역(112a), 가스 장벽, 제 2 가스 반응 영역(112b) 및 가스 장벽을 순차적으로 통과하는 각 기판(10)에 원자층 흡착 반응에 의한 박막이 증착되도록 한다. 여기서, 상기 원자층 흡착 반응에 의한 박막은 고유전막, 절연막, 금속막 등이 될 수 있다.
상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)에 중첩되도록 상기 챔버 리드(130)에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)에 중첩되는 챔버 리드(130)에는 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)이 분리 가능하게 설치되는 제 1 설치부(135)가 형성되어 있다.
상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 외부의 제 1 가스 공급부(미도시)로부터 제 1 가스가 공급되는 제 1 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 1 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)에 분사한다. 여기서, 상기 제 1 가스는 기판(10) 상에 증착될 박막의 주요 재질을 포함하여 소스 가스일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 가스는 산화막, HQ(hydroquinone) 산화막, High-K 물질의 박막, 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 또는 알루미늄(Al) 물질을 포함하는 소스 가스로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si) 물질을 포함하는 소스 가스로는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.
상기 제 2 가스 분사 모듈(144b)은 상기 제 2 가스 반응 영역(112b)에 중첩되도록 상기 챔버 리드(130)에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 상기 제 2 가스 반응 영역(112b)에 중첩되는 챔버 리드(130)에는 상기 제 2 가스 분사 모듈(144b)이 분리 가능하게 설치되는 제 2 설치부(137)가 형성되어 있다.
상기 제 2 가스 분사 모듈(144b)은 외부의 제 2 가스 공급부(미도시)로부터 제 2 가스가 공급되는 제 2 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 상기 제 2 가스 반응 영역(112b)에 분사한다. 여기서, 상기 제 2 가스는 기판(10) 상에 증착될 박막의 일부 재질을 포함하도록 이루어져 상기 제 1 가스와 반응하여 최종적인 박막을 형성하는 가스로서, 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스, 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3), 물(H2O), 또는 오존(O3) 등의 반응성 가스가 될 수 있다.
상기 제 2 가스 분사 수단(146)은 화학적 기상 반응을 유도하기 위한 공정 가스를 상기 제 2 반응 공간(114)에 분사한다. 구체적으로, 상기 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 공간 분리 수단(142)에 의해 공간적으로 격리된 상기 제 2 반응 공간(114)에 제 3 및 제 4 가스를 동시에 분사하는 것으로, 상기 제 2 반응 공간(114)의 중심 영역에 중첩되도록 상기 챔버 리드(130)에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 상기 제 2 반응 공간(114)의 중심 영역에 중첩되는 챔버 리드(130)에는 상기 제 2 가스 분사 수단(146)이 분리 가능하게 설치되는 제 3 설치부(139)가 형성되어 있다.
상기 제 2 가스 분사 수단(146)은 외부의 제 3 가스 공급부(미도시)로부터 상기 제 3 및 제 4 가스 각각이 분리되어 공급되는 제 3 및 제 4 가스 분사 공간을 가지며, 제 3 및 제 4 가스 분사 공간 각각에 공급되는 상기 제 3 및 제 4 가스 각각을 상기 제 2 반응 공간(114)에 함께 분사한다. 이에 따라, 상기 기판 지지부(120)의 회전에 의해 제 2 반응 공간(114)을 통과하는 각 기판(10)에는 상기 제 3 및 제 4 가스의 화학적 기상 반응에 의한 박막이 증착되거나 소정의 도펀트가 도핑되게 된다.
상기 화학적 기상 반응에 의한 박막이 원자층 흡착 반응에 의해 형성되는 박막과 동일한 재질로 이루질 경우, 상기 제 3 가스는 상기 제 1 가스로 이루어지고, 상기 제 4 가스는 상기 제 2 가스로 이루어질 수 있다. 반면에, 상기 화학적 기상 반응에 의한 박막이 원자층 흡착 반응에 의해 형성되는 박막과 다른 재질로 이루어질 경우, 상기 제 3 가스는 상기 제 1 가스와 다른 소스 가스로 이루어지고, 상기 제 4 가스는 상기 제 2 가스와 다른 반응 가스로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(10)에 상기 화학적 기상 반응에 의한 도펀트가 도핑되는 경우, 상기 제 3 가스는 도펀트 가스로 이루어지고, 상기 제 4 가스는 상기 제 2 가스와 같거나 다른 반응 가스로 이루어질 수 있다.
이상과 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(10)을 기판 지지부(120)에 일정한 간격으로 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(10)이 로딩되어 안착된 기판 지지부(120)를 구동하여 복수의 기판(10)을 챔버 리드(130)의 하부에서 소정 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 이동시킨다. 이어서, 전술한 가스 분사부(140)의 공간 분리 수단(142)을 이용해 퍼지 가스를 하향 분사하여 기판 지지부(120)의 소정 영역에 가스 장벽을 형성함으로써 상기 가스 장벽을 통해 공정 챔버(110)의 공정 공간을 제 1 및 제 2 가스 반응 영역(112a, 112b) 및 제 2 반응 공간(114)으로 분리한다. 이어서, 상기 가스 분사부(140)의 제 1 가스 분사 수단(144)을 통해 제 1 및 제 2 가스를 해당하는 제 1 및 제 2 가스 반응 영역(112a, 112b)에 개별적으로 분사함과 동시에 상기 가스 분사부(140)의 제 2 가스 분사 수단(146)을 통해 제 3 및 제 4 가스를 상기 제 2 반응 공간(114)에 함께 분사한다.
이에 따라, 각 기판(10)은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 제 1 가스 반응 영역(112a), 가스 장벽 영역, 제 2 가스 반응 영역(112b), 가스 장벽 영역, 제 2 반응 공간(114), 및 가스 장벽 영역을 순차적으로 통과하게 된다. 이때, 상기 각 기판(10)이 제 1 가스 반응 영역(112a), 가스 장벽 영역, 제 2 가스 반응 영역(112b), 및 가스 장벽 영역을 순차적으로 통과하게 되면, 기판(10)에는 제 1 가스, 퍼지 가스, 제 2 가스, 및 퍼지 가스에 의한 원자층 흡착 반응에 따라 박막이 증착된다. 그리고, 상기 각 기판(10)이 상기 제 2 반응 공간(114)을 통과하게 되면, 상기 기판(10)에는 상기 제 3 및 제 4 가스에 의한 화학적 기상 반응에 따라 박막이 증착되게 된다.
이상과 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 분사되는 퍼지 가스에 따른 가스 장벽을 형성하여 원자층 흡착 반응을 위한 제 1 반응 공간(112)과 화학적 기상 반응을 위한 제 2 반응 공간(114)을 공정 챔버(110)의 공정 공간에 동시에 마련함으로써 하나의 공정 챔버(110)에서 기판(10)에 증착될 박막에 요구되는 품질에 따라 원자층 흡착 반응과 화학적 기상 반응을 개별적으로 조절할 수 있어 박막의 막질과 생산성을 자유롭게 조절할 수 있다.
전술한 가스 분사부에 대한 설명에 있어서, 제 1 가스 분사 수단(144)의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 평면적으로 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 평면적으로 직사각 형태, 사다리꼴 형태, 또는 부채꼴 형태 등의 다각 형태 중에서 서로 동일하거나 다른 형태로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 기판 지지부(120)의 회전에 따라 각 기판(10)을 가스 분사부(140)의 하부로 이동시키면서 가스 분사부(140)로부터 분사되는 가스를 이용해 각 기판(10) 상에 박막을 증착하게 된다. 이에 따라, 기판(10) 및/또는 기판 지지부(120)의 온도 균일도, 기판 지지부(120)의 회전에 따른 각 기판(10)의 각속도, 및 펌핑 포트(미도시)에 의한 각 기판(10) 상에서의 가스 흐름 중 적어도 하나를 고려하여 각 기판(10) 상에 균일한 박막을 증착하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각의 형태는 평면적으로 직사각 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 평면적으로 직사각 형태, 사다리꼴 형태, 또는 부채꼴 형태 등의 다각 형태 중에서 서로 동일하거나 다른 형태로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 도 1 및 도 2에 도시된 가스 분사부의 구조 변경 실시 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 변형 예에 있어서, 제 1 가스 분사 수단(144)의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각은 평면적으로 사다리꼴 형태로 형성되고, 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각보다 넓은 면적을 가지도록 평면적으로 직사각 형태로 형성될 수 있다. 이때, 평면적으로 사다리꼴 형태를 가지는 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각은 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 일측변이 기판 지지부(120)의 에지부에 인접한 타측변보다 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다. 이와 같은, 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각에 있어서, 가스 분사량은 일측변에서 타측변으로 갈수록 점점 증가하게 된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 변형 예에 있어서, 제 1 가스 분사 수단(144)의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각은 평면적으로 사다리꼴 형태로 형성되되, 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 일측변이 기판 지지부(120)의 에지부에 인접한 타측변보다 상대적으로 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각보다 상대적으로 넓은 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각에 있어서, 가스 분사량은 일측변에서 타측변으로 갈수록 점점 증가하게 된다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 3 변형 예에 있어서, 제 1 가스 분사 수단(144)의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각은 평면적으로 사다리꼴 형태로 형성되되, 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 일측변이 기판 지지부(120)의 에지부에 인접한 타측변보다 상대적으로 긴 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각보다 상대적으로 넓은 면적을 가질 수 있다. 이와 같은, 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각에 있어서, 가스 분사량은 일측변에서 타측변으로 갈수록 점점 감소하게 된다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 4 변형 예에 있어서, 제 1 가스 분사 수단(144)의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각은 평면적으로 부채꼴 형태로 형성되되, 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 일측변이 기판 지지부(120)의 에지부에 인접한 타측변보다 상대적으로 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b) 각각보다 상대적으로 넓은 면적을 가질 수 있다. 이와 같은, 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 제 2 가스 분사 수단(146) 각각에 있어서, 가스 분사량은 일측변에서 타측변으로 갈수록 점점 증가하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 가스 분사부에 있어서, 공간 분리 수단의 변형 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 공간 분리 수단의 구조를 변경한 것이다. 이하에서는, 공간 분리 수단의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 공간 분리 수단(142)은 중앙부(142c) 및 제 1 내지 제 3 날개부(142d1, 142d2, 142d3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 중앙부(142c)는 기판 지지부(120)의 중앙 부분에 중첩되도록 원 형태로 형성되어, 챔버 리드(130)의 중앙 부분에 형성되어 있는 중앙 설치부(미도시)에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 중앙부(142c)에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 기판 지지부(120)의 중앙 부분에 하향 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿이 형성되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2)는 상기 중앙부(142a)의 일측과 타측 각각에 형성되어, 챔버 리드(130)의 중앙 부분의 일측과 타측에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 날개 설치부(미도시)에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2) 각각에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 기판 지지부(120)의 중앙 부분의 일측과 타측 각각에 하향 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿이 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간은 상기 중앙부(142c)와 상기 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2) 각각에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의한 가스 장벽에 의해 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리되게 된다.
상기 제 3 날개부(142d3)는 상기 제 1 반응 공간(112)에 중첩되고 제 1 및 제 2 날개 설치부 사이에 위치하도록 챔버 리드(130)에 형성되어 있는 제 3 날개 설치부(미도시)에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 제 3 날개부(142d3)에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2) 사이의 상기 제 1 반응 공간(112)에 하향 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿이 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 제 1 반응 공간(112)은 상기 제 3 날개부(142d3)에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의한 가스 장벽에 의해 공간적으로 제 1 및 제 2 가스 반응 영역(112a, 112b)으로 분리되게 된다.
상기 제 1 내지 제 3 날개부(142d1, 142d2, 142d3) 각각은 기판 지지부(120)의 중앙 부분으로부터 외주면으로 갈수록 점점 증가하는 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 기판 지지부(120)의 중앙 부분으로부터 외주면으로 향하는 상기 제 1 내지 제 3 날개부(142d1, 142d2, 142d3) 각각의 측면은 일정한 기울기로 경사지게 형성되거나 계단 형태로 형성될 수 있다.
상기 중앙부(142c) 및 제 1 내지 제 3 날개부(142d1, 142d2, 142d3) 각각은 서로 공간적으로 분리되는 퍼지 가스 분사 공간을 가지는 하나의 몸체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 공정 챔버(110)의 공정 공간을 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리하고, 상기 제 1 반응 공간(112)을 제 1 및 제 2 가스 반응 영역(112a, 112b)으로 분리하기 위한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 공간 분리 수단(142)에서 상기 중앙부(142c)가 퍼지 가스를 분사하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 중앙부(142c)는 기판 지지부(120)의 중앙 부분에 머무는 가스를 공정 챔버(110)의 외부로 펌핑하기 위한 중앙 펌핑 포트로 사용될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 가스 분사부에 있어서, 제 1 가스 분사 수단의 변형 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 제 1 가스 분사 수단 각각의 구조를 변경한 것이다. 이하에서는, 제 1 가스 분사 수단의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 상기 가스 분사부(140)의 공간 분리 수단(142)은 공정 챔버(110)의 공정 공간을 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리하고, 제 1 반응 공간(112)을 교번되는 복수의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2) 및 복수의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2)으로 분리한다. 이를 위해, 상기 가스 분사부(140)의 공간 분리 수단(142)은 중앙부(142c) 및 제 1 내지 제 5 날개부(142d1, 142d2, 142d3, 142d4, 142d5)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 중앙부(142c)와 상기 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2)는, 전술한 바와 같이, 공정 챔버(110)의 공정 공간을 상기 제 1 및 제 2 반응 공간(112, 114)으로 분리하는 역할을 한다.
상기 제 3 내지 제 5 날개부(142d3, 142d4, 142d5)는 상기 제 1 반응 공간(112)에 중첩되는 상기 제 1 및 제 2 날개부(142d1, 142d2) 사이에 일정한 간격으로 배치되도록, 챔버 리드(130)의 제 1 및 제 2 날개 설치부 사이에 일정한 간격으로 형성되어 있는 제 3 내지 제 5 날개 설치부에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 제 3 내지 제 5 날개부(142d3, 142d4, 142d5) 각각에는 외부의 퍼지 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 퍼지 가스를 상기 제 1 반응 공간(112)에 국부적으로 정의된 공간 분할 영역에 하향 분사하기 위한 복수의 홀 또는 슬릿이 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 공정 챔버(110)의 제 1 반응 공간(112)은 상기 제 3 내지 제 5 날개부(142d3, 142d4, 142d5) 각각에 의해 분사되는 퍼지 가스에 의한 복수의 가스 장벽에 의해 공간적으로 서로 교번되는 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2)과 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2)으로 분리되게 된다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 3 날개부(142d1, 142d3) 사이와 상기 제 4 및 제 5 날개부(142d4, 142d5) 사이에는 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2)이 마련될 수 있고, 상기 제 3 및 제 4 날개부(142d3, 142d4) 사이와 상기 제 2 및 제 5 날개부(142d2, 142d5) 사이에는 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2)이 마련될 수 있다.
상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2) 각각에 제 1 가스를 분사하는 한 쌍의 제 1 가스 분사 모듈(144a1, 144a2) 및 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2) 각각에 제 2 가스를 분사하는 한 쌍의 제 2 가스 분사 모듈(144b1, 144b2)을 포함하여 구성된다.
상기 한 쌍의 제 1 가스 분사 모듈(144a1, 144a2) 각각은 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2) 각각에 중첩되도록 상기 챔버 리드(130)에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 상기 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2) 각각에 중첩되는 챔버 리드(130)에는 상기 한 쌍의 제 1 가스 분사 모듈(144a1, 144a2) 각각이 분리 가능하게 설치되는 한 쌍의 제 1 설치부(미도시)가 형성되어 있다. 이러한, 상기 한 쌍의 제 1 가스 분사 모듈(144a1, 144a2) 각각은 외부의 제 1 가스 공급부로부터 전술한 제 1 가스가 공급되는 제 1 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 1 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 상기 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2) 각각에 분사한다.
상기 한 쌍의 제 2 가스 분사 모듈(144b1, 144b2) 각각은 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2) 각각에 중첩되도록 상기 챔버 리드(130)에 분리 가능하게 설치된다. 이때, 상기 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2) 각각에 중첩되는 챔버 리드(130)에는 상기 한 쌍의 제 2 가스 분사 모듈(144b1, 144b2) 각각이 분리 가능하게 설치되는 한 쌍의 제 2 설치부(미도시)가 형성되어 있다. 이러한, 상기 한 쌍의 제 2 가스 분사 모듈(144b1, 144b2) 각각은 외부의 제 2 가스 공급부로부터 전술한 제 2 가스가 공급되는 제 2 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 상기 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2) 각각에 분사한다.
이와 같은, 상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 이동되는 각 기판(10)에 제 1 및 제 2 가스를 순차적으로 분사한다. 이에 따라, 상기 기판 지지부(120)의 회전에 의해 이동되는 각 기판(10)은 상기 한 쌍의 제 1 가스 반응 영역(112a1, 112a2)과 상기 한 쌍의 제 2 가스 반응 영역(112b1, 112b2) 및 가스 장벽 각각을 통과함으로써 제 1 가스, 퍼지 가스, 제 2 가스, 퍼지 가스, 제 1 가스, 퍼지 가스, 제 2 가스, 및 퍼지 가스에 순차적으로 노출되고, 이로 인해 각 기판(10)에는 원자층 흡착 반응에 의한 박막이 증착되게 된다.
한편, 도 8에서는 상기 제 1 가스 분사 수단(144)이 한 쌍의 제 1 가스 분사 모듈(144a1, 144a2) 및 한 쌍의 제 2 가스 분사 모듈(144b1, 144b2)을 포함하여 구성되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 가스 분사 수단(144)은 퍼지 가스에 의해 형성되는 3개 이상의 가스 장벽에 의해 공간적으로 분리되도록 교번적으로 배치되는 2개 이상의 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈을 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 도 1 내지 도 8에서는 상기 제 2 반응 공간(114)에 제 3 및 제 4 가스를 함께 분사하는 하나의 제 2 가스 분사 수단(146)이 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 제 2 반응 공간(114)에는 2개 이상의 제 2 가스 분사 수단(146)이 일정한 간격으로 설치될 수도 있다. 나아가, 상기 제 2 반응 공간(114)에는 전술한 퍼지 가스에 의해 가스 장벽이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 2개의 이상의 제 2 가스 분사 수단(146) 각각은 추가로 형성되는 가스 장벽에 의해 공간적으로 분리될 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 도 1과 결부하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 하우징(210), 가스 공급 홀(220), 및 가스 분사 패턴 부재(230)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(210)은 하면이 개구된 가스 분사 공간(212)을 가지도록 상자 형태로 형성되어 상기 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다. 이를 위해, 상기 하우징(210)은 플레이트(210a), 및 측벽(210b)을 포함하여 구성된다.
상기 플레이트(210a)는 평판 형태로 형성되어 챔버 리드(130)의 상면에 결합된다.
상기 측벽(210b)은 가스 분사 공간(212)을 가지도록 플레이트(210a)의 하면 가장자리 부분으로부터 소정 높이로 돌출되어 전술한 챔버 리드(130)에 마련된 제 1 설치부(135)에 삽입된다. 여기서, 상기 측벽(210b)의 하면은 챔버 리드(130)의 하면과 동일 선상에 위치하거나 챔버 리드(130)의 내부에 위치하거나 챔버 리드(130)의 하면으로부터 돌출될 수 있다.
상기 가스 분사 공간(212)은 공정 공간의 제 1 가스 반응 영역(112a)에 연통되도록 상기 측벽(210b)에 의해 둘러싸인다. 이러한, 상기 가스 분사 공간(212)은 기판 지지부(120)에 안착된 기판(10)의 길이보다 큰 길이를 가지도록 형성된다.
상기 가스 공급 홀(220)은 상기 플레이트(210a)를 수직 관통하도록 형성되어 상기 가스 분사 공간(212)에 연통된다. 이때, 상기 가스 공급 홀(220)은 플레이트(210a)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 가지도록 복수로 형성될 수 있다. 이러한, 상기 가스 공급 홀(220)은 가스 공급관(미도시)을 통해 외부의 제 1 가스 공급부에 연결되어 제 1 가스 공급부로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 가스 분사 공간(212)에 공급한다.
상기 가스 분사 패턴 부재(230)는 전술한 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)에 하향 분사한다. 이때, 상기 가스 분사 패턴 부재(230)는 가스 분사 공간(212)의 하면을 덮도록 측벽(210b)의 하면에 일체화되거나, 극성을 가지지 않는 절연 재질의 절연판(또는 샤워 헤드) 형태로 형성되어 가스 분사 공간(212)의 하면을 덮도록 측벽(210b)의 하면에 결합될 수 있다. 이에 따라, 가스 분사 공간(212)은 플레이트(210a)와 상기 가스 분사 패턴 부재(230) 사이에 마련되고, 상기 가스 공급 홀(220)을 통해 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)는 가스 분사 공간(212) 내부에서 확산 및 버퍼링되어 상기 가스 분사 패턴 부재(230)를 통해 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)으로 분사된다.
상기 가스 분사 패턴 부재(230)는 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 기판(10) 쪽으로 분사하기 위한 가스 분사 패턴(232)을 포함하여 구성된다.
상기 가스 분사 패턴(232)은 일정한 간격을 가지도록 상기 가스 분사 패턴 부재(230)를 관통하는 복수의 홀(또는 복수의 슬릿) 형태로 형성되어 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 소정 압력으로 분사한다. 이때, 상기 복수의 홀 각각의 직경 및/또는 간격은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 이동되는 기판(10)의 전영역에 균일한 양의 가스가 분사되도록 설정될 수 있다. 일례로, 복수의 홀 각각의 직경은 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 제 1 가스 분사 모듈(144a)의 내측으로부터 기판 지지부(120)의 에지부에 인접한 제 1 가스 분사 모듈(144a)의 외측으로 갈수록 증가될 수 있다.
한편, 상기 가스 분사 패턴 부재(230)는 생략될 수 있으며, 이 경우, 제 1 가스(G1)는 가스 분사 공간(212)을 통해 기판(10) 상에 분사되게 된다.
도 10은 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 하우징(210), 가스 공급 홀(220), 절연 부재(240), 및 플라즈마 전극(250)를 포함하여 구성된다.
먼저, 도 9에 도시된 제 1 가스 분사 모듈은 제 1 가스(G1)를 활성화되지 않은 상태로 기판(10) 상에 분사된다. 하지만, 기판(10) 상에 증착하고자 하는 박막의 재질에 따라 상기 제 1 가스(G1)를 활성화시켜 기판(10) 상에 분사할 필요성이 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)은, 도 9에 도시된 가스 분사 모듈의 가스 분사 공간(212)에 플라즈마 전극(250)이 추가되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 전술한 하우징(210)의 플레이트(210a)에는 가스 분사 공간(212)에 연통되는 절연 부재 삽입 홀(222)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하우징(210)은 챔버 리드(130)에 전기적으로 접속되고, 이로 인해 전술한 상기 하우징(210)의 측벽(210b)은 플라즈마 전극(250)과 함께 플라즈마를 형성하기 위한 제 1 전위를 가지는 제 1 전극, 즉 접지 전극의 역할을 한다.
상기 절연 부재 삽입 홀(222)에는 절연 부재(240)가 삽입된다. 상기 절연 부재(240)에는 가스 분사 공간(212)에 연통되는 전극 삽입 홀(242)이 형성되어 있고, 플라즈마 전극(250)은 상기 전극 삽입 홀(242)에 삽입된다.
상기 플라즈마 전극(250)은 가스 분사 공간(212)에 삽입되어 측벽(210b)과 나란하게 배치되거나 상기 측벽(210b)에 의해 둘러싸인다. 여기서, 상기 플라즈마 전극(250)의 하면은 측벽(210b)의 하면과 동일 선상에 위치하거나 측벽(210b)의 하면으로부터 소정 높이를 가지도록 돌출되거나 돌출되지 않을 수 있다.
상기 플라즈마 전극(250)은 플라즈마 전원 공급부(260)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마를 형성하기 위한 제 2 전위를 가지는 제 2 전극의 역할을 한다. 이에 따라, 플라즈마 전원에 따라 플라즈마 전극(250)과 상기 하우징(210)의 측벽(210b) 사이의 전위차에 따라 플라즈마 전극(250)과 측벽(210b) 사이에 플라즈마가 형성되고, 이로 인해 가스 분사 공간(212)에 공급되는 제 1 가스(G1)는 상기 플라즈마에 의해 활성화되어 상기 제 1 가스 반응 영역(112a)에 분사된다.
기판(10) 및/또는 기판(10)에 증착되는 박막이 상기 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 플라즈마 전극(250)과 측벽(210b) 사이의 간격(또는 갭)은 플라즈마 전극(250)과 기판(10) 사이의 간격보다 좁게 설정된다. 이에 따라, 본 발명은 기판(10)과 플라즈마 전극(250) 사이에 상기 플라즈마를 형성시키지 않고, 기판(10)으로부터 이격되도록 나란하게 배치된 플라즈마 전극(250)과 측벽(210b) 사이에 플라즈마를 형성시킴으로써 상기 플라즈마에 의한 기판(10) 및/또는 박막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 플라즈마 전원은 고주파 전력 또는 RF(Radio Frequency) 전력, 예를 들어, LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), HF(High Frequency) 전력, 또는 VHF(Very High Frequency) 전력이 될 수 있다. 이때, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지고, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지며, VHF 전력은 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.
상기 플라즈마 전극(250)과 플라즈마 전원 공급부(260)를 연결하는 급전 케이블에는 임피던스 매칭 회로(미도시)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 전원 공급부(260)로부터 플라즈마 전극(250)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 이러한 임피던스 매칭 회로는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)로 이루어질 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 제 1 전극 프레임(310), 제 2 전극 프레임(320), 및 절연 프레임(330)을 포함하여 구성된다.
상기 제 1 전극 프레임(310)은 기판 지지부(120)의 제 1 가스 반응 영역(112a)에 중첩되도록 챔버 리드(130)에 형성되어 있는 제 1 설치부(135)에 삽입 설치되어 챔버 리드(130)를 통해 전기적으로 접지됨으로써 플라즈마 형성을 위한 제 1 전위를 가지는 제 1 전극(GE)의 역할을 한다. 이러한, 상기 제 1 전극 프레임(310)에는 일정한 간격을 가지도록 형성된 복수의 전극 삽입부(EIP)가 형성되어 있다. 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각은 상기 제 1 전극 프레임(310)을 수직 방향(Z)으로 관통하도록 형성된다.
상기 제 2 전극 프레임(320)은 절연 프레임(330)을 사이에 두고 상기 제 1 전극 프레임(310)의 상면에 결합되어 플라즈마 형성을 위한 제 2 전위를 가지는 제 2 전극의 역할과 제 1 가스(G1)를 분사하는 역할을 동시에 수행한다. 이를 위해, 상기 제 2 전극 프레임(320)은 프레임 바디(frame body; 321), 복수의 돌출 전극(PE), 가스 공급 유로(323), 복수의 가스 분사 유로(325), 및 복수의 가스 분사구(327)를 포함하여 구성된다.
상기 프레임 바디(321)는 일정한 두께를 가지는 평판 형태로 형성되어 절연 프레임(330)을 사이에 두고 상기 제 1 전극 프레임(310)의 상면에 결합된다. 이러한, 상기 프레임 바디(321)는 전원 케이블(342)을 통해 플라즈마 전원 공급부(340)에 전기적으로 연결되어 플라즈마 전원 공급부(340)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 의해 제 1 전극 프레임(310)의 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 갖는다.
상기 플라즈마 전원 공급부(340)는 전원 케이블(342)을 통해 상기 프레임 바디(321)에 전술한 플라즈마 전원을 공급한다. 그리고, 상기 전원 케이블(342)에는 전술한 임피던스 매칭 회로(미도시)가 접속될 수 있다.
상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 상기 제 1 전극 프레임(310)에 형성되어 있는 전극 삽입부(EIP)의 면적보다 작은 단면적을 가지도록 상기 프레임 바디(321)의 하면으로부터 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출되어 상기 절연 프레임(330)을 관통해 상기 제 1 전극 프레임(310)의 전극 삽입부(EIP)에 삽입된다. 이에 따라, 상기 돌출 전극(PE)의 각 측면은 상기 전극 삽입부(EIP)의 각 측면으로부터 일정한 간격으로 이격됨으로써 상기 돌출 전극(PE)의 각 측면과 상기 전극 삽입부(EIP)의 각 측면 사이에는 갭 공간(GS)이 마련된다.
상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 상기 전극 삽입부(EIP)의 각 측면에 의해 둘러싸이도록 상기 전극 삽입부(EIP)의 평면 형태와 동일한 단면을 가지는 원 기둥 또는 다각 기둥 형태로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 모서리 부분에서 발생되는 아킹(Arcing)을 방지 내지 최소화하기 위해, 각 측면 모서리 부분이 소정 곡률을 가지도록 볼록 또는 오목하게 라운딩될 수 있다.
이와 같은, 상기 복수의 돌출 전극(PE)은 플라즈마 전원 공급부(340)로부터 프레임 바디(321)를 통해 공급되는 플라즈마 전원에 의해 제 2 전위를 가지는 제 2 전극으로써 플라즈마 형성을 위한 플라즈마 전극의 역할을 한다.
상기 가스 공급 유로(323)는 상기 프레임 바디(321)의 내부에 형성되어 제 1 가스 공급부로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 복수의 가스 분사 유로(325) 각각으로 분기시킨다. 여기서, 상기 제 1 가스(G1)에는 플라즈마 발생을 위한 보조 가스가 혼합되어 있을 수 있다.
상기 가스 공급 유로(323)는 상기 프레임 바디(321)의 상면으로부터 일정한 깊이로 형성되어 가스 공급관(미도시)을 통해 상기 제 1 가스 공급부에 연결되는 적어도 하나의 가스 공급 홀(323a), 적어도 하나의 가스 공급 홀(323a)에 연통되도록 상기 프레임 바디(321)의 내부에 제 1 수평 방향(Y)으로 형성되어 가스 공급 홀(323a)을 통해 공급되는 제 1 가스(G1)를 분기시키는 가스 분기 유로(323b), 및 상기 가스 분기 유로(323b)와 복수의 가스 분사 유로(325) 각각을 연통시키는 복수의 연통 홀(323c)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 가스 분기 유로(323b)는 상기 프레임 바디(321)의 측면들 중 제 1 수평 방향(Y)의 양측면에 노출되도록 일자 형태로 형성되고, 그 양측 끝단 부분이 용접에 의해 밀봉되거나 밀봉 캡(미도시)에 의해 밀봉된다.
상기 복수의 가스 분사 유로(325) 각각은 상기 가스 공급 유로(323)에 의해 분기되는 제 1 가스(G1)가 공급되는 상기 프레임 바디(321)의 내부 공간으로서, 상기 가스 공급 유로(323), 즉 상기 복수의 연통 홀(323c) 각각에 연통되도록 상기 가스 분기 유로(323b)와 교차하는 제 2 수평 방향(X)을 따라 상기 프레임 바디(321)의 내부에 일정한 간격으로 형성된다. 여기서, 상기 복수의 가스 분사 유로(325) 각각은 상기 프레임 바디(321)의 측면들 중 제 2 수평 방향(X)의 양측면에 노출되도록 일자 형태로 형성되고, 그 양측 끝단 부분이 용접(325a)에 의해 밀봉되거나 밀봉 캡(325a)에 의해 밀봉된다.
상기 복수의 가스 분사구(327) 각각은 상기 갭 공간(GS)에 중첩되는 상기 복수의 가스 분사 유로(325) 각각에 연통되도록 프레임 바디(321)의 하면에 형성되어 복수의 가스 분사 유로(325) 각각으로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 갭 공간(GS)에 분사한다. 즉, 상기 복수의 가스 분사구(327) 각각은 상기 갭 공간(GS)에 중첩되는 상기 복수의 가스 분사 유로(325) 각각과 프레임 바디(321)의 하면을 수직 관통하도록 형성되어 상기 복수의 가스 분사 유로(325) 각각을 갭 공간(GS)에 연통시킨다.
상기 절연 프레임(330)은 절연 재질, 예를 들어 세라믹 재질로 형성되어 제 1 및 제 2 전극 프레임(310, 320) 사이에 설치됨으로써 제 1 및 제 2 전극 프레임(310, 320)을 전기적으로 절연시킨다. 즉, 상기 절연 프레임(330)은 상기 제 2 전극 프레임(320)의 하면 중 상기 복수의 돌출 전극(PE)과 상기 복수의 가스 분사구(327)를 제외한 나머지 영역을 덮도록 상기 제 2 전극 프레임(320)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한, 상기 절연 프레임(330)에는 상기 제 2 전극 프레임(320)의 각 돌출 전극(PE)이 삽입 관통하는 복수의 전극 관통부(332)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 전극 관통부(332) 각각은 돌출 전극(PE)과 동일한 단면 형태를 가지도록 형성된다.
전술한 제 1 전극 프레임(310)의 하면과 상기 기판(10)의 상면 사이의 제 1 거리(D1)는 전술한 돌출 전극(PE)의 하면과 기판(10)의 상면 사이의 제 2 거리(D2)와 동일하거나 다를 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 동일할 수 있으며, 이 경우, 상기 돌출 전극(PE)의 하면은 상기 제 1 전극 프레임(310)의 하면에 대응되는 수평면의 동일 선상에 위치하게 된다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 서로 다를 수 있으며, 이 경우, 상기 돌출 전극(PE)은 상기 제 1 전극 프레임(310)의 하면으로부터 기판(10)의 상면 방향으로 돌출되도록 절연 프레임(330)과 제 1 전극 프레임(310)의 전체 두께보다 길게 형성되거나, 상기 제 1 전극 프레임(310)의 하면으로부터 기판(10)의 상면 방향으로 돌출되지 않도록 절연 프레임(330)과 제 1 전극 프레임(310)의 전체 두께보다 짧게 형성될 수 있다.
전술한 제 1 전극 프레임(310)과 절연 프레임(330) 및 제 2 전극 프레임(320)은 하나의 모듈로 일체화되어 챔버 리드(130)의 제 1 설치부(135)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 복수의 돌출 전극(PE)과 제 1 전극 프레임(310) 간의 전위차에 따른 전기장(E-field)을 이용하여, 갭 공간(GS)에 분사되는 제 1 가스(G1)로부터 상기 갭 공간(GS)의 내부 또는 갭 공간(GS)의 하부 영역에 플라즈마를 형성함으로써 상기 플라즈마에 의해 활성화되는 제 1 가스(G1)를 제 1 가스 반응 영역(112a)에 분사한다. 여기서, 상기 플라즈마는 상기 돌출 전극(PE)의 돌출 길이에 따라 상기 갭 공간(GS)의 내부 또는 갭 공간(GS)의 하부 영역에 형성되게 된다.
도 12 내지 도 15는 도 11에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 배면도들로서, 이는 도 11에 도시된 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태를 설명하기 위한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 도 12에서 알 수 있듯이, 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 하나의 전극 삽입부(EIP)와 하나의 돌출 전극(PE)을 포함하여 이루어진다.
일 변형 예에 따른 전극 삽입부(EIP)는 평면적으로 직사각 형태를 가지도록 형성된다. 일 변형 예에 따른 돌출 전극(PE)은 전극 삽입부(EIP)의 측면으로부터 일정한 거리로 이격되어 둘러싸이도록 직사각 기둥 형태로 형성된다. 상기 전극 삽입부(EIP)의 측면과 돌출 전극(PE) 사이에는 전술한 갭 공간(GS)이 마련되고, 상기 갭 공간(GS)에는 제 2 전극 프레임(320)에 형성된 복수의 가스 분사구(327)로부터 제 1 가스가 분사된다.
다음, 도 13에서 알 수 있듯이, 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은 복수의 전극 삽입부(EIP)와 복수의 돌출 전극(PE)을 포함하여 이루어진다.
다른 변형 예에 따른 전극 삽입부(EIP)는 평면적으로 원 형태를 가지도록 형성되어 격자 형태로 배치될 수 있다. 다른 변형 예에 따른 돌출 전극(PE)은 전극 삽입부(EIP)의 측면으로부터 일정한 거리로 이격되어 둘러싸이도록 원 기둥 형태로 형성된다. 상기 전극 삽입부(EIP)의 측면과 돌출 전극(PE) 사이에는 전술한 갭 공간(GS)이 마련되고, 상기 갭 공간(GS)에는 제 2 전극 프레임(320)에 형성된 복수의 가스 분사구(327)로부터 제 1 가스가 분사된다.
상기 다른 변형 예에 따른 전극 삽입부(EIP)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 평면적으로 정사각(또는 직사각) 형태 또는 각 모서리 부분이 라운딩된 정사각(또는 직사각) 형태를 가지도록 형성되어 격자 형태로 배치될 수도 있으며, 도 15에 도시된 바와 같이, 평면적으로 90도 이상의 내각을 가지는 다각 형태로 형성되어 벌집 형태로 배치될 수 있다.
상기 다른 변형 예에 따른 돌출 전극(PE)은, 도 14 또는 도 15에 도시된 바와 같이, 전극 삽입부(EIP)의 측면으로부터 일정한 거리로 이격되어 둘러싸이도록 원 기둥 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 전극 삽입부(EIP)와 동일한 기둥 형태로 형성되거나 90도 이상의 내각을 가지는 다각 형태의 단면을 가지도록 기둥 형태로 형성될 수 있다.
도 16 내지 도 18은 도 3 내지 도 5에 도시된 제 1 가스 분사 모듈의 배면도들로서, 이는 도 3 내지 도 5에 도시된 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태를 설명하기 위한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 전극 삽입부와 돌출 전극의 다양한 형태에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 도 3 내지 도 5에 도시된 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은, 도 9 내지 도 11 중 어느 하나에 도시된 바와 동일한 구조를 가지도록 형성되되, 상기 하우징(210)이 평면적으로 사다리꼴 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
다른 변형 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)이 도 11에 도시된 바와 동일한 구조로 형성될 경우, 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 하나의 전극 삽입부(EIP)와 하나의 돌출 전극(PE)을 포함하여 이루어진다.
상기 전극 삽입부(EIP)는 평면적으로 사다리꼴 형태를 가지도록 형성된다.
상기 돌출 전극(PE)은 상기 전극 삽입부(EIP)의 측면으로부터 일정한 거리로 이격되어 상기 전극 삽입부(EIP)에 둘러싸이도록 직사각 기둥 형태로 형성된다. 도 16에서는 상기 전극 삽입부(EIP)에 하나의 돌출 전극(PE)이 삽입 배치되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 전극 삽입부(EIP)에는 일정한 간격으로 나란하게 배치된 복수의 돌출 전극(PE)이 삽입 배치될 수도 있다.
상기 전극 삽입부(EIP)의 측면과 돌출 전극(PE) 사이에는 전술한 갭 공간(GS)이 마련되고, 상기 갭 공간(GS)에는 제 2 전극 프레임(320)에 형성된 복수의 가스 분사구(327)로부터 제 1 가스가 분사된다. 이때, 상기 복수의 가스 분사구(327)는 제 1 가스 분사 모듈(144a)의 일측변으로부터 타측변으로 갈수록 그 개수가 증가할 수 있으며, 이 경우 제 1 가스 분사 모듈(144a)에서는 일측변에서 타측변으로 갈수록 가스 분사량이 점점 증가할 수 있다.
상기 하나의 돌출 전극(PE)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 평면적으로 사다리꼴 형태를 가지는 기둥 형태로 형성되어 사다리꼴 형태의 전극 삽입부(EIP)의 내측면에 둘러싸인다. 이때, 상기 하나의 돌출 전극(PE)의 측면은 전극 삽입부(EIP)의 내측면과 일정한 간격으로 이격됨으로써 상기 하나의 돌출 전극(PE)의 측면은 전극 삽입부(EIP)의 내측면 사이에는 일정한 간격의 갭 공간(GS)이 마련된다.
한편, 상기 도 16 및 도 17에 도시된 돌출 전극(PE)의 하면은 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 상기 제 1 전극 프레임(310)의 내측에서부터 외측으로 갈수록 경사지도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 프레임(310)의 내측에 인접한 돌출 전극(PE)의 일측 하면은 상기 제 1 전극 프레임(310)의 하면과 동일 선상에 위치하고, 상기 제 1 전극 프레임(310)의 외측에 인접한 돌출 전극(PE)의 타측 하면은 상기 제 1 전극 프레임(310)의 내부에 위치함으로써 상기 돌출 전극(PE)의 하면은 상기 제 1 전극 프레임(310)의 하면을 기준으로 일정한 각도로 경사지게 형성된다.
상기 다른 변형 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(144a)이 도 11에 도시된 바와 동일한 구조로 형성될 경우, 상기 제 1 가스 분사 모듈(144a)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 삽입부(EIP)와 복수의 돌출 전극(PE)을 포함하여 이루어진다.
상기 전극 삽입부(EIP)는 평면적으로 원 형태를 가지도록 형성되어 평면적으로 사다리꼴 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 돌출 전극(PE)은 전극 삽입부(EIP)의 측면으로부터 일정한 거리로 이격되어 둘러싸이도록 원 기둥 형태로 형성된다. 상기 전극 삽입부(EIP)의 측면과 돌출 전극(PE) 사이에는 전술한 갭 공간(GS)이 마련되고, 상기 갭 공간(GS)에는 제 2 전극 프레임(320)에 형성된 복수의 가스 분사구(327)로부터 제 1 가스가 분사된다.
도 18에 도시된 상기 전극 삽입부(EIP)는 평면적으로 원 형태를 가지는 것에 한정되지 않고, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 90도 이상의 내각을 가지는 다각 형태의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 돌출 전극(PE) 역시 상기 전극 삽입부(EIP)에 둘러싸이는 원 기둥 형태를 가지는 것에 한정되지 않고, 상기 전극 삽입부(EIP)와 동일한 기둥 형태로 형성되거나 90도 이상의 내각을 가지는 다각 형태의 단면을 가지도록 기둥 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 제 2 가스 분사 모듈(144b)은 도 9 내지 도 18을 참조하여 전술한 제 1 가스 분사 모듈(144a)과 동일하게 구성되어 외부의 제 2 가스 공급부로부터 공급되는 제 2 가스를 제 1 반응 공간의 제 2 가스 반응 영역에 분사하는 것을 제외하고는 모두 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 19는 도 1에 도시된 제 2 가스 분사 수단의 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 도 1과 결부하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 제 2 가스 분사 수단(146)은 플레이트(410a)와 측벽(410b)으로 이루어지는 하우징(410), 상기 하우징(410)의 내부 공간을 공간적으로 제 3 및 제 4 가스 분사 공간(412a, 412b)으로 분리하는 격벽 부재(415), 상기 플레이트(410a)의 일측에 형성되어 상기 제 3 가스 분사 공간(412a)에 제 3 가스(G3)를 공급하는 적어도 하나의 제 3 가스 공급 홀(420a), 상기 플레이트(410a)의 타측에 형성되어 상기 제 4 가스 분사 공간(412b)에 제 4 가스(G4)를 공급하는 적어도 하나의 제 4 가스 공급 홀(420b), 제 3 및 제 4 가스 분사 공간(412a, 412b) 각각의 하면을 덮도록 하우징(410)의 하면에 결합되어 가스 분사 패턴(432)을 통해 가스를 분사하는 가스 분사 패턴 부재(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기의 구성을 가지는 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 격벽 부재(415)에 의해 하우징(410)의 내부 공간이 공간적으로 상기 제 3 및 제 4 가스 분사 공간(412a, 412b)으로 분리되고, 제 3 및 제 4 가스 분사 공간(412a, 412b) 각각에 서로 다른 가스(G3, G4)가 공급되는 것을 제외하고는, 도 9에 도시된 제 1 또는 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 제 2 가스 분사 수단(146)은 상기 제 3 가스 분사 공간(412a)을 통해 전술한 제 2 반응 공간(114)에 제 3 가스(G3)를 분사함과 동시에 상기 제 4 가스 분사 공간(412b)을 통해 전술한 제 2 반응 공간(114)에 제 4 가스(G4)를 분사하게 된다. 이에 따라, 전술한 기판 지지부(120)의 회전에 의해 제 2 반응 공간(114)을 통과하는 각 기판(10)에서는 상기 제 3 및 제 4 가스의 화학적 기상 반응에 의한 박막이 증착되거나 소정의 도펀트가 도핑되게 된다.
도 20은 도 1에 도시된 제 2 가스 분사 수단의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 도 19에 도시된 제 3 가스 분사 공간(412a)에 플라즈마 전극(450)을 추가로 형성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 도 19에 도시된 제 2 가스 분사 수단(146)에서는 제 3 가스(G3)가 활성화되지 않은 상태로 기판 상에 분사된다. 하지만, 기판 상에 증착하고자 하는 박막의 재질에 따라 제 3 가스(G3)를 활성화시켜 기판 상에 분사할 필요성이 있다. 이에 따라, 제 2 실시 예에 따른 제 2 가스 분사 수단(146)은 제 3 가스(G3)를 활성화시켜 기판 상에 분사한다.
제 2 실시 예에 따른 제 2 가스 분사 수단(146)은 제 3 가스 분사 공간(412a)에 삽입 배치된 플라즈마 전극(450)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 전술한 하우징(410)의 플레이트(410a)에는 제 3 가스 분사 공간(412a)에 연통되는 절연 부재 삽입 홀(410c)이 형성되고, 상기 절연 부재 삽입 홀(410c)에는 절연 부재(440)가 삽입된다. 상기 절연 부재(440)에는 제 3 가스 분사 공간(412a)에 연통되는 전극 삽입 홀(442)이 형성되고, 플라즈마 전극(450)은 상기 전극 삽입 홀(442)에 삽입된다.
상기 플라즈마 전극(450)은 제 3 가스 분사 공간(412a)에 삽입되어 측벽(410b)과 격벽 부재(415) 각각과 나란하게 배치되거나 둘러싸인다. 여기서, 상기 플라즈마 전극(450)의 하면은 측벽(410b)의 하면과 동일 선상에 위치하거나 측벽(410b)의 하면으로부터 소정 높이를 가지도록 돌출되거나 돌출되지 않을 수 있다.
상기 플라즈마 전극(450)은 플라즈마 전원 공급부(460)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 제 3 가스 분사 공간(412a)에 공급되는 제 3 가스(G3)로부터 플라즈마를 형성한다. 이때, 상기 플라즈마는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마 전극(450)과 측벽(410b)과 격벽 부재(415) 간에 걸리는 전기장에 의해 형성된다. 이에 따라, 제 3 가스 분사 공간(412a)에 공급되는 제 3 가스(G3)는 상기 플라즈마에 의해 활성화되어 상기 제 2 반응 공간(114)에 분사된다.
이와 같은, 상기 플라즈마 전극(450)과 측벽(410b) 사이의 간격(또는 갭)은 플라즈마 전극(450)과 기판 사이의 간격보다 좁게 설정된다. 이에 따라, 본 발명은 기판과 플라즈마 전극(450) 사이에 상기 플라즈마를 형성시키지 않고, 기판으로부터 이격되도록 나란하게 배치된 플라즈마 전극(450)과 측벽(410b)과 격벽 부재(415) 사이에 플라즈마를 형성시킴으로써 상기 플라즈마에 의한 기판 및/또는 박막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 20에서는 상기 플라즈마 전극(450)이 제 3 가스 분사 공간(412a)에만 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 플라즈마 전극(450)은 제 4 가스 분사 공간(412b)에도 동일하게 배치되어 상기 제 4 가스 분사 공간(412b)에 플라즈마를 형성할 수 있으며, 이 경우, 상기 제 4 가스 분사 공간(412b)에 공급되는 제 4 가스(G4) 역시 상기 플라즈마에 의해 활성화되어 상기 제 2 반응 공간(114)에 분사되게 된다.
다른 한편, 제 3 실시 예에 따른 제 2 가스 분사 수단(146)은, 도 11에 도시된 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈(144a, 144b)과 동일하게 구성될 수도 있으며, 이 경우, 전술한 제 2 전극 프레임(320)의 가스 공급 유로(323)에는 상기 제 3 및 제 4 가스(G3, G4)가 혼합된 혼합 가스가 공급되고, 상기 혼합 가스는 전술한 복수의 가스 분사 유로(325)와 복수의 가스 분사구(327)를 통해 갭 공간(GS)에 분사됨으로써 전술한 제 1 전극 프레임(310)과 돌출 전극(PE)의 전위차에 따라 상기 갭 공간(GS)에 발생되는 플라즈마에 의해 활성화되어 상기 제 2 반응 공간(114)에 분사되게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 퍼지 가스를 이용하여 공정 챔버의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리하고, 제 1 및 제 2 반응 공간 각각에서 서로 다른 증착 반응을 통해 기판에 단층 또는 복층 박막을 증착함으로써 기판에 증착되는 박막의 균일도를 증가시키면서 생산성을 자유롭게 조절할 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 제 1 반응 공간에서의 원자층 흡착 반응과 상기 제 2 반응 공간에서의 화학적 기상 반응의 비율을 조절할 수 있어 박막의 막질과 생산성을 용이하게 제어할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상기 제 1 반응 공간에서의 원자층 흡착 반응 및 상기 제 2 반응 공간에서의 화학적 기상 반응 중 어느 하나의 반응을 통해 박막을 증착하고, 나머지 반응을 통해 박막에 소정의 도펀트를 도핑시킬 수도 있기 때문에 하나의 공정 챔버에서 다양한 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 공정 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 공간에 회전 가능하게 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
    상기 챔버 리드에 설치되어 상기 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리시키고, 상기 제 1 및 제 2 반응 공간 각각에서 서로 다른 증착 반응을 유도하기 위한 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반응 공간에서는 원자층 흡착 반응에 의해 상기 기판에 박막이 증착되고,
    상기 제 2 반응 공간에서는 화학적 기상 반응에 의해 상기 기판에 박막이 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판 지지부의 회전에 따라 상기 제 1 및 제 2 반응 공간을 통과하고,
    상기 기판에는 상기 가스 분사부로부터 상기 제 1 및 제 2 반응 공간 중 적어도 어느 하나의 반응 공간에 분사되는 가스에 의한 증착 반응에 따라 박막이 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 분사부는,
    상기 공정 챔버의 공정 공간을 공간적으로 제 1 및 제 2 반응 공간으로 분리하는 공간 분리 수단;
    화학적 기상 반응을 위한 공정 가스를 상기 제 1 반응 공간에 분사하는 제 1 가스 분사 수단; 및
    원자층 흡착 반응을 위한 공정 가스를 상기 제 2 반응 공간에 분사하는 제 2 가스 분사 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간 분리 수단은 상기 제 1 및 제 2 반응 공간 사이에 퍼지 가스를 분사하여 가스 장벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간 분리 수단은,
    상기 제 1 및 제 2 반응 공간 사이에 퍼지 가스를 분사하여 가스 장벽을 형성하고,
    상기 제 1 반응 공간에 국부적으로 퍼지 가스를 분사하여 상기 제 1 반응 공간을 적어도 하나의 제 1 가스 반응 영역과 적어도 하나의 제 2 가스 반응 영역으로 분리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 분사 수단은,
    상기 적어도 하나의 제 1 가스 반응 영역에 제 1 가스를 분사하는 적어도 하나의 제 1 가스 분사 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 제 2 가스 반응 영역에 상기 제 1 가스와 다른 제 2 가스를 분사하는 적어도 하나의 제 2 가스 분사 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 가스는 상기 박막의 물질을 포함하는 소스 가스이고,
    상기 제 2 가스는 상기 제 1 가스와 반응하는 반응 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈 중 적어도 하나는 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 둘러싸이는 제 2 전극 간의 전위차에 의해 발생되는 플라즈마를 이용해 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 분사되는 해당 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각은 원 또는 다각 형태의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 가스 분사 모듈은 상기 기판 지지부의 중심부에 인접한 일측변과 상기 기판 지지부의 에지부에 인접한 타측변을 가지며,
    상기 일측변의 길이는 상기 타측변의 길이와 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분사 수단은 상기 제 2 반응 공간에 제 3 가스와 상기 제 3 가스와 다른 제 4 가스를 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 가스는 상기 박막의 물질을 포함하는 소스 가스이고,
    상기 제 4 가스는 상기 제 2 가스와 반응하는 반응 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분사 수단은 플라즈마 전극과 상기 플라즈마 전극을 둘러싸는 접지 전극에 의해 발생되는 플라즈마를 이용해 상기 제 3 및 제 4 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분사 수단은 상기 기판 지지부의 중심부에 인접한 일측변과 상기 기판 지지부의 에지부에 인접한 타측변을 가지며,
    상기 일측변의 길이는 상기 타측변의 길이와 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
PCT/KR2014/006691 2013-07-31 2014-07-23 기판 처리 장치 WO2015016526A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480043656.XA CN105453224B (zh) 2013-07-31 2014-07-23 基板处理设备
US14/904,402 US20160153086A1 (en) 2013-07-31 2014-07-23 Substrate processing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0091252 2013-07-31
KR1020130091252A KR102115337B1 (ko) 2013-07-31 2013-07-31 기판 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015016526A1 true WO2015016526A1 (ko) 2015-02-05

Family

ID=52432007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/006691 WO2015016526A1 (ko) 2013-07-31 2014-07-23 기판 처리 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160153086A1 (ko)
KR (1) KR102115337B1 (ko)
CN (2) CN105453224B (ko)
TW (2) TWI639207B (ko)
WO (1) WO2015016526A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160122873A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-05 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus and shower head

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI677009B (zh) * 2016-01-24 2019-11-11 美商應用材料股份有限公司 雙端饋電可調諧電漿源
CN107022753B (zh) * 2017-04-19 2019-09-27 同济大学 一种原子层沉积反应装置及通孔材料表面薄膜沉积工艺
KR102029427B1 (ko) * 2017-06-08 2019-10-07 성균관대학교산학협력단 혼합 소스가스를 이용한 박막 증착 방법
JP7208168B2 (ja) * 2017-06-16 2023-01-18 チュソン エンジニアリング カンパニー，リミテッド 基板処理装置及び真空回転電気コネクタ
KR102535194B1 (ko) * 2018-04-03 2023-05-22 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
KR102587195B1 (ko) * 2018-09-21 2023-10-11 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
JP7098677B2 (ja) * 2020-03-25 2022-07-11 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007244A1 (en) * 2000-01-06 2001-07-12 Kimihiro Matsuse Film forming apparatus and film forming method
US20040026374A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-12 Tue Nguyen Assembly line processing method
KR20090013286A (ko) * 2007-08-01 2009-02-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조설비
KR20130074413A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치
KR20130085842A (ko) * 2012-01-20 2013-07-30 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6305314B1 (en) * 1999-03-11 2001-10-23 Genvs, Inc. Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
KR100497748B1 (ko) 2002-09-17 2005-06-29 주식회사 무한 반도체소자 제조용 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법
US7914847B2 (en) * 2003-05-09 2011-03-29 Asm America, Inc. Reactor surface passivation through chemical deactivation
FR2859592A1 (fr) * 2003-09-05 2005-03-11 France Telecom Procede de commande d'un terminal multimodal, plate-forme de traitement et terminal multimodal
JP4193770B2 (ja) * 2004-07-26 2008-12-10 セイコーエプソン株式会社 液滴付与方法、液滴吐出装置および電気光学装置の製造方法
KR20070004151A (ko) * 2005-07-01 2007-01-09 주성엔지니어링(주) 가스 분사 시스템 및 이를 포함하는 박막 제조 장치
US20070218702A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Asm Japan K.K. Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor
KR20070099913A (ko) 2006-04-06 2007-10-10 주성엔지니어링(주) 산화막 형성 방법 및 산화막 증착 장치
CN101647103B (zh) * 2007-03-27 2012-05-23 佳能安内华股份有限公司 真空处理装置
US8129288B2 (en) * 2008-05-02 2012-03-06 Intermolecular, Inc. Combinatorial plasma enhanced deposition techniques
KR100963287B1 (ko) * 2008-02-22 2010-06-11 주식회사 유진테크 기판처리장치 및 기판처리방법
JP5195175B2 (ja) * 2008-08-29 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
KR101635085B1 (ko) * 2009-11-18 2016-07-01 주식회사 원익아이피에스 박막증착장치
TW201130401A (en) * 2009-11-23 2011-09-01 Jusung Eng Co Ltd Apparatus for processing substrate
KR101612741B1 (ko) * 2010-03-08 2016-04-18 주성엔지니어링(주) 가스분배수단 및 이를 포함한 기판처리장치
KR101693673B1 (ko) * 2010-06-23 2017-01-09 주성엔지니어링(주) 가스분배수단 및 이를 포함한 기판처리장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010007244A1 (en) * 2000-01-06 2001-07-12 Kimihiro Matsuse Film forming apparatus and film forming method
US20040026374A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-12 Tue Nguyen Assembly line processing method
KR20090013286A (ko) * 2007-08-01 2009-02-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조설비
KR20130074413A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치
KR20130085842A (ko) * 2012-01-20 2013-07-30 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160122873A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-05 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus and shower head
US10844489B2 (en) * 2014-10-29 2020-11-24 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus and shower head

Also Published As

Publication number Publication date
TWI680204B (zh) 2019-12-21
CN108546931B (zh) 2021-03-23
KR20150015322A (ko) 2015-02-10
CN105453224B (zh) 2018-05-22
CN105453224A (zh) 2016-03-30
TW201519353A (zh) 2015-05-16
CN108546931A (zh) 2018-09-18
TWI639207B (zh) 2018-10-21
KR102115337B1 (ko) 2020-05-26
TW201843346A (zh) 2018-12-16
US20160153086A1 (en) 2016-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015016526A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2014030973A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2014104751A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2013095030A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2013180451A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2013180452A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2017030414A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2013180453A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2017131404A1 (ko) 기판처리장치
KR101954758B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2018048125A1 (ko) 기판 처리 장치용 가스 분사 장치 및 기판 처리 장치
WO2014007572A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2019212270A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2014003434A1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101854242B1 (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
WO2021006676A1 (ko) 기판처리장치
KR20130097425A (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR20140134246A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20130134291A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101977917B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20200132801A (ko) 기판처리방법
KR102224709B1 (ko) 기판 처리 장치
WO2021002605A1 (ko) 기판처리장치
WO2020101375A1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
KR20190051929A (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480043656.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14832093

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14904402

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14832093

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1