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KR101560623B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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KR101560623B1
KR101560623B1 KR1020140000563A KR20140000563A KR101560623B1 KR 101560623 B1 KR101560623 B1 KR 101560623B1 KR 1020140000563 A KR1020140000563 A KR 1020140000563A KR 20140000563 A KR20140000563 A KR 20140000563A KR 101560623 B1 KR101560623 B1 KR 101560623B1
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윤창훈
김경훈
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주식회사 유진테크
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판처리장치는, 상부가 개방된 하부챔버; 상기 하부챔버의 상부를 개폐하며, 상기 하부챔버와 함께 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 설치되어 상기 내부공간을 향하여 반응가스를 공급하며, 상기 상부챔버와의 사이에 버퍼공간이 형성되는 샤워헤드; 상기 버퍼공간 내에 설치되어 상기 버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하는 구획부재; 그리고 상기 상부챔버에 형성되어 각각의 상기 확산구역을 향하여 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급포트들을 포함한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하고 각각의 확산구역에 가스공급포트를 설치하여 반응가스를 공급하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 실리콘 기판 상에 많은 층들(layers)을 가지고 있으며, 이와 같은 층들은 증착공정을 통하여 기판 상에 증착된다. 이와 같은 증착공정은 몇가지 중요한 이슈들을 가지고 있으며, 이와 같은 이슈들은 증착된 막들을 평가하고 증착방법을 선택하는 데 있어서 중요하다.
첫번째는 증착된 막의 '질'(qulity)이다. 이는 조성(composition), 오염도(contamination levels), 손실도(defect density), 그리고 기계적·전기적 특성(mechanical and electrical properties)을 의미한다. 막들의 조성은 증착조건에 따라 변할 수 있으며, 이는 특정한 조성(specific composition)을 얻기 위하여 매우 중요하다.
두번째는, 웨이퍼를 가로지르는 균일한 두께(uniform thickness)이다. 특히, 단차(step)가 형성된 비평면(nonplanar) 형상의 패턴 상부에 증착된 막의 두께가 매우 중요하다. 증착된 막의 두께가 균일한지 여부는 단차진 부분에 증착된 최소 두께를 패턴의 상부면에 증착된 두께로 나눈 값으로 정의되는 스텝 커버리지(step coverage)를 통하여 판단할 수 있다.
증착과 관련된 또 다른 이슈는 공간을 채우는 것(filling space)이다. 이는 금속라인들 사이를 산화막을 포함하는 절연막으로 채우는 갭 필링(gap filling)을 포함한다. 갭은 금속라인들을 물리적 및 전기적으로 절연시키기 위하여 제공된다.
이와 같은 이슈들 중 균일도는 증착공정과 관련된 중요한 이슈 중 하나이며, 불균일한 막은 금속배선(metal line) 상에서 높은 전기저항(electrical resistance)을 가져오며, 기계적인 파손의 가능성을 증가시킨다.
한국공개특허공보 2009-0115355호 2009.11.05
본 발명의 목적은 공정균일도를 확보할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판처리장치는, 상부가 개방된 하부챔버; 상기 하부챔버의 상부를 개폐하며, 상기 하부챔버와 함께 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 설치되어 상기 내부공간을 향하여 반응가스를 공급하며, 상기 상부챔버와의 사이에 버퍼공간이 형성되는 샤워헤드; 상기 버퍼공간 내에 설치되어 상기 버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하는 구획부재; 그리고 상기 상부챔버에 형성되어 각각의 상기 확산구역을 향하여 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급포트들을 포함한다.
상기 확산구역은 중앙구역 및 복수의 가장자리구역들을 포함하며, 상기 구획부재는, 상기 버퍼공간의 중심 둘레에 배치되며, 내측에 형성된 상기 중앙구역과 외측에 형성된 상기 가장자리구역들을 구획하는 내측구획부재; 상기 내측구획부재의 외측에 연결되어 상기 가장자리구역들을 서로 차단하는 복수의 연결부재들을 포함할 수 있다.
각각의 상기 가스공급포트는 각각의 상기 가장자리구역에 연결될 수 있다.
상기 확산구역은 중앙구역 및 복수의 중간구역들, 그리고 복수의 가장자리구역들을 포함하며, 상기 구획부재는, 상기 버퍼공간의 중심 둘레에 배치되며, 내측에 형성된 상기 중앙구역과 외측에 형성된 상기 중간구역들을 구획하는 내측구획부재; 상기 내측구획부재의 외측에 연결되어 상기 중간구역들을 서로 차단하는 복수의 내측연결부재들; 상기 내측구획부재의 둘레에 이격배치되며, 내측에 형성된 상기 중간구역들과 외측에 형성된 상기 가장자리구역들을 구획하는 외측구획부재; 그리고 상기 외측구획부재의 외측에 연결되어 상기 가장자리구역들을 서로 차단하는 복수의 외측연결부재들을 포함할 수 있다.
각각의 상기 가스공급포트는 각각의 상기 가장자리구역 및 각각의 상기 중간구역에 연결될 수 있다.
상기 기판처리장치는, 각각의 상기 가스공급포트에 연결되어 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급라인들; 각각의 상기 가스공급라인을 개폐하는 복수의 유량조절기들; 그리고 각각의 상기 유량조절기에 연결되어 각각의 가스공급라인을 통한 상기 반응가스의 공급량을 조절하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 가스공급라인들 중 어느 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량과 다른 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량이 서로 다르도록 상기 유량조절기들을 제어할 수 있다.
상기 구획부재는 상기 버퍼공간의 바닥면으로부터 이격배치될 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 내부공간에 설치되어 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터; 상기 하부챔버의 측벽을 따라 이격배치되며, 상기 서셉터의 상부에 위치하는 복수의 배기홀들을 가지는 배기링; 그리고 상기 하부챔버의 측벽에 고정설치되어 상기 배기링을 지지하는 지지부재를 더 포함하되, 상기 하부챔버의 측벽과 상기 배기링 사이에 배기공간이 형성되어 상기 하부챔버의 측벽에 형성된 배기포트와 연통될 수 있다.
챔버의 내부공간 내에 설치되며 외부로부터 공급된 반응가스가 확산되는 버퍼공간을 가지는 샤워헤드를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
상기 버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하고 상기 확산구역들 중 어느 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량과 다른 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량을 서로 다르게 조절하되,
상기 확산구역들 중 어느 하나에 대응되는 상기 기판의 영역과 다른 하나에 대응되는 상기 기판의 영역은 공정도가 서로 다르다.
상기 버퍼공간은 상기 샤워헤드의 중앙에 위치하는 중앙구역 및 상기 중앙구역의 둘레에 배치되는 가장자리구역을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면 공정균일도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 하부구획부재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 상부구획부재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 기판처리장치의 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 기판 상에서 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 구획부재를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시한 기판처리장치의 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 증착장치를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 반응가스를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 공정에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판처리장치는 하부챔버(10) 및 상부챔버(20)를 포함한다. 하부챔버(10)는 상부가 개방된 형상이며, 상부챔버(20)는 하부챔버(10)의 개방된 상부를 개폐한다. 상부챔버(20)가 하부챔버(10)의 개방된 상부를 폐쇄하면, 하부챔버(10) 및 상부챔버(20)는 외부로부터 폐쇄된 내부공간(3)을 형성한다.
서셉터(30)는 하부챔버(10)의 내부에 설치되며, 기판(W)이 서셉터(30)의 상부에 놓여진다. 서셉터(30)는 히터(도시안함)를 구비하며, 히터는 외부전원으로부터 인가된 전류를 통해 기판(W)을 공정온도로 가열할 수 있다. 지지대(35)는 서셉터(30)의 하부에 연결되어 서셉터(30)를 지지하며, 하부챔버(10)의 바닥을 관통하여 설치된다. 벨로우즈(38)는 지지대(35)의 둘레에 설치되며, 벨로우즈(38)를 통해 내부공간(3)을 외부로부터 차단할 수 있다.
샤워헤드(60)는 상부챔버(20)의 하부에 연결되며, 평판 형상의 분사부 및 분사부의 외측에 설치되어 상부챔버(20)에 고정되는 플랜지부를 구비한다. 분사부는 상부챔버(20)로부터 이격배치되며, 버퍼공간이 상부챔버(20)와 플랜지부 사이에 형성된다. 플랜지부는 복수의 분사홀들(65)을 가지며, 버퍼공간에 공급된 반응가스는 분사홀들(65)을 통해 내부공간(3)으로 분사된다. 반응가스는 수소(H2) 또는 질소(N2) 또는 소정의 다른 불활성 가스를 포함할 수 있으며, 실란(SiH4) 또는 디클로로실란(SiH2Cl2)과 같은 프리커서 가스들을 포함할 수 있다. 또한, 디보란(B2H6) 또는 포스핀(PH3)과 같은 도펀트 소스 가스들을 포함할 수 있다.
구획부재는 버퍼공간 내에 설치되어 샤워헤드(60)에 고정될 수 있으며, 버퍼공간을 복수의 확산구역으로 구획한다. 구획부재는 버퍼공간의 바닥면으로부터 이격배치되며, 구획부재의 하부에는 분사홀들(65)과 연통되는 하나의 하부버퍼공간(77)이 형성된다. 하부버퍼공간(77)은 서셉터(30)의 직경과 대체로 일치할 수 있다. 상부버퍼공간은 하부버퍼공간(77)의 상부에 위치하며, 구획부재에 의해 중앙구역 및 중간구역들, 그리고 가장자리구역들로 구획된다. 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시한 하부구획부재를 나타내는 사시도이다. 구획부재는 상부구획부재 및 하부구획부재를 구비하며, 상부구획부재는 하부구획부재의 상부에 설치된다. 하부구획부재(70a)는 원판 형상의 하부판(73a)을 구비하며, 하부판(73a)은 복수의 하부관통홀들을 구비하여 상부버퍼공간 내에 공급된 반응가스는 하부관통홀들을 통해 하부버퍼공간으로 이동할 수 있다. 하부판(73a)은 상부면으로부터 함몰된 원형 함몰부(73b)가 중앙에 형성된다. 하부내측구획부재(78)는 함몰부(73b) 내에 설치되어 함몰부(73b) 내의 공간을 1개의 원형 하부중앙구역(75a)과 8개의 부채꼴형 하부중간구역들(75b)로 구획한다. 하부내측연결부재(178)는 하부내측구획부재(78)의 중심을 기준으로 외주면으로부터 방사상으로 연장되며, 함몰부(73b)의 내측벽에 접하여 8개의 하부중간구역들(75b)을 구획하고 상호 차단한다. 하부내측구획부재(78) 및 하부내측연결부재(178)는 함몰부(73b)의 깊이와 대체로 동일한 두께를 가진다.
또한, 하부플랜지(76)는 하부판(73a)의 가장자리를 따라 배치되며, 하부판(73a)의 상부면으로부터 돌출된다. 하부외측연결부재(176)는 하부플랜지(76)의 내측벽으로부터 하부내측구획부재(78)의 중심을 향해 방사상으로 연장되며, 함몰부(73b)의 내측벽으로부터 이격된다. 후술하는 상부외측구획부재(74)는 하부외측연결부재(176)와 하부내측연결부재(178) 사이에 놓여지며, 하부외측연결부재(176)와 함몰부(73b)의 내측벽 사이의 이격거리는 상부외측구획부재(74)과 대체로 동일하다. 상부외측구획부재(74)가 하부판(73a) 상에 놓여지면, 도 1에 도시한 바와 같이, 상부외측구획부재(74)의 외측에 8개의 부채꼴형 가장자리구역들(79c)이 형성되며, 하부외측연결부재(176)는 8개의 가장자리구역들(79c)을 구획하여 상호 차단한다. 하부외측연결부재(176)의 높이는 플랜지(76)의 높이와 대체로 동일하다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 함몰부(73b)와 하부내측구획부재(78), 그리고 하부플랜지(76)는 동심원을 이룬다.
도 3은 도 1에 도시한 상부구획부재(70b)를 나타내는 사시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상부구획부재는 원판 형상의 상부판(71)을 구비하며, 상부판(71)은 복수의 상부관통홀들을 구비하여 상부버퍼공간 내에 공급된 반응가스는 상부관통홀들을 통해 하부판(73a)의 상부로 이동할 수 있다. 상부내측구획부재(72)는 상부판(71)의 중앙에 설치되어 상부중앙구역(79a)과 상부중간구역들(79b)로 구획한다. 상부플랜지(74)는 상부판(71)의 가장자리를 따라 배치되며, 상부내측연결부재들(172)은 상부내측구획부재(72)와 상부플랜지(74) 사이에 설치되어 상부내측구획부재(72)를 중심으로 방사상으로 배치된다. 상부내측연결부재들(172)은 상부중간구역들(79b)을 구획하고 상호 차단한다. 또한, 상부내측구획부재(72)와 상부플랜지(74)는 동심원을 이룬다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 상부구획부재(70b)는 하부구획부재(70a)의 상부에 설치된다. 따라서, 상부버퍼공간은 하부플랜지(76)와 상부플랜지(74) 사이에 위치하는 가장자리구역들(79c), 상부플랜지(74)와 상부내측구획부재(72)/하부내측구획부재(78) 사이에 위치하는 중간구역들(79b,75b), 그리고 상부내측구획부재(72)/하부내측구획부재(78)의 내측에 위치하는 중앙구역(79a,75a)으로 구획되며, 각각의 구역은 하부버퍼공간(77)과 연통된다.
가스공급포트(40a,40b,40c,40d)는 상부챔버(20)에 고정설치되며, 각각의 확산구역에 대응되도록 배치된다. 가장자리 가스공급포트(40a,40d)는 가장자리구역(79c)의 상부에 위치하며, 중간 가스공급포트(40b,40c)는 중간구역(79b,75b)의 상부에 위치한다. 본 실시예에서는 중앙구역(79a,75a)의 상부에 가스공급포트가 생략되어 있으나, 별도의 가스공급포트가 중앙구역(79a,75a)의 상부에 설치될 수 있다. 가스공급포트(40a,40b,40c,40d)는 각각의 확산구역에 반응가스를 공급하며, 공급된 반응가스는 하부구획부재(70a) 및 상부구획부재(70b)를 통해 하부버퍼공간(77)으로 이동한 후 분사홀들(65)을 통해 내부공간(3)으로 이동한다.
가스공급라인(42a,42b,42c,42d)는 각각의 가스공급포트(40a,40b,40c,40d)에 연결되며, 반응가스는 가스공급라인(42a,42b,42c,42d)을 통해 가스공급포트(40a,40b,40c,40d)에 공급된다. 유량조절기(44a,44b,44c,44d)는 각각의 가스공급라인(42a,42b,42c,42d) 상에 설치되어 반응가스의 공급량을 조절하며, 유량조절기(44a,44b,44c,44d)는 제어기(80)를 통해 조절된다.
한편, 본 실시예에서는 하부판(73a) 및 상부판(71)에 복수의 관통홀들이 각각 형성되는 것으로 설명하였으나, 하부판(73a) 및 상부판(71)은 필요에 따라 생략되어 부채꼴 형상의 개구를 형성할 수 있으며, 개구는 각 확산구역과 대체로 동일한 형상을 가질 수 있다. 개구는 복수의 관통홀들을 대체할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 기판처리장치의 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시한 기판 상에서 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 이하, 도 4 및 도 5를 참고하여 반응가스의 유동을 설명하면 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이, 반응가스는 가스공급포트(40a,40b,40c,40d)를 통해 각 확산구역에 공급되며, 각각의 확산구역은 샤워헤드(60)의 반경방향으로 서로 차단되므로, 각 확산구역에 공급된 반응가스는 다른 확산구역으로 이동이 제한된다. 이후, 반응가스는 하부구획부재(70a)를 통해 하부버퍼공간(77)으로 이동하며, 분사홀들(65)을 통해 기판(W)의 표면으로 이동한다.
이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 표면은 가상의 영역(예를 들어, 17개)으로 분할될 수 있으며, 각 확산구역은 각각의 영역의 상부에 위치한다. 즉, 중앙구역(79a,75a)은 ①영역의 상부에 위치하고, 중간구역들(79b,75b)은 ②-⑨영역의 상부에 위치하며, 가장자리구역들(79c)은 ⑩-17영역의 상부에 위치한다. 따라서, 중간구역들(79b,75b) 내의 반응가스는 ②-⑨영역에 각각 분사된 후 중앙구역(79a,75a) 및 가장자리구역들(79c)을 향해 이동하며, 가장자리구역들(79c) 내의 반응가스는 ⑩-17영역에 각각 분사된 후 중간구역들(79b,75b) 및 기판(W)의 외측으로 이동한다. 이때, 중간구역들(79b,75b) 및 가장자리구역들(79c) 내의 반응가스는 하부버퍼공간(77) 내에서 일부 혼합될 수 있으나, 대부분은 앞서 설명한 각 영역을 향해 분사된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 독립된 각각의 확산구역에 공급된 반응가스는 대응되는 기판(W) 표면의 각 영역으로 분사되며, 기판(W) 표면의 각 영역에 분사되는 반응가스의 공급량을 인위적으로 조정하여 균일한 두께를 가진 박막을 형성하고자 한다.
구체적으로 설명하면, 샤워헤드(60)의 분사홀들(65)을 통해 분사된 반응가스는 기판(W)의 상부에 공급되며, 기판(W)이 서셉터(30)에 의해 가열된 상태에서 반응가스는 기판(W)의 표면과 반응하여 박막을 형성한다. 이때, 박막의 두께는 분사홀들(65)을 통해 상부로부터 분사되는 반응가스의 공급량에 비례하며, 기판(W)의 표면 중 적은 양의 반응가스가 공급된 부분은 박막의 두께가 작고, 많은 양의 반응가스가 공급된 부분은 박막의 두께가 크다. 따라서, 반응가스가 기판(W)의 전체 표면에 대하여 균일하게 공급될 경우 박막은 균일한 두께를 가질 수 있다.
그러나, 박막의 두께는 반응가스의 공급량 외에 서셉터(30)의 가열온도에도 비례하며, 기판(W)의 표면 중 가열온도가 낮은 부분은 박막의 두께가 작고, 가열온도가 높은 부분은 박막의 두께가 크다. 따라서, 서셉터(30)의 가열온도가 균일한 경우 박막은 균일한 두께를 가질 수 있으며, 전체적으로 균일한 가열온도를 가지는 서셉터(30)가 이상적이다.
그러나, 현실적으로 완벽하게 균일한 가열온도를 가지는 서셉터(30)를 가공하는 것은 불가능하다. 특히, 최근 기판(W)의 사이즈가 대형화됨에 따라, 서셉터(30)의 사이즈 또한 함께 증가하는 추세며, 이로 인해, 기판(W) 상의 균일한 온도분포를 형성하는데 어려움이 발생한다. 즉, 기판(W)을 공정온도로 가열하는 과정에서, 히터의 고장 또는 성능저하, 그리고, 히터의 복사열이 국부적으로 불균형해질 수 있다. 이밖에도 박막의 두께에 영향을 미치는 인자(factor)는 다양하며, 균일한 두께를 가진 박막을 형성하기 위해서는 앞서 설명한 인자들 중 일부를 인위적으로 조정할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 반응가스의 공급량을 인위적으로 불균일하게 조정하여 균일한 두께를 가진 박막을 형성하고자 한다.
예를 들어, 더미(dummy) 기판(W)을 이용하여 박막을 형성한 후, 박막의 두께를 측정한다. 이때, 각 확산구역에 공급되는 반응가스의 공급량을 조정하여 기판(W) 표면의 각 영역에는 면적 대비 동일한 양의 반응가스가 분사될 수 있다. 이후, 측정된 박막의 두께에 비례하여 각 확산구역에 공급되는 반응가스의 공급량이 조정될 수 있다. 즉, 기판(W) 표면의 특정 영역에서 박막의 두께가 기준치보다 두꺼울 경우, 해당 영역의 상부에 위치하는 확산구역에 공급되는 반응가스의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 기판(W) 표면의 특정 영역에서 박막의 두께가 기준치보다 얇을 경우, 해당 영역의 상부에 위치하는 확산구역에 공급되는 반응가스의 양을 증가시킬 수 있다. 앞서 설명한 제어기(80)는 측정된 박막의 두께에 따라 유량조절기(44a,44b,44c,44d)를 제어하여 각 확산구역에 공급되는 반응가스의 양을 증감할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 기준치는 측정된 박막의 두께에 대한 평균값일 수 있으며, 제어기(80)는 측정된 박막의 두께로부터 평균값을 산출할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 몇 회의 조정과정을 거치면 균일한 두께를 가진 박막을 형성할 수 있으며, 이후 실제 공정에 적용할 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지부재(88)는 하부챔버(10)의 측벽에 고정설치되며, 수평부와 수직부를 구비한다. 수평부는 하부챔버(10)의 측벽에 고정되며, 수직부는 수평부의 내측 끝단으로부터 상부를 향해 연장될 수 있다. 배기링(50)은 샤워헤드(60)의 플랜지부와 지지부재(88) 사이에 설치되며, 지지부재(88)를 통해 지지될 수 있다. 배기링(50)은 하부챔버(10)의 내측벽으로부터 이격설치되어, 배기공간이 배기링(50)과 하부챔버(10)의 내측벽 사이에 형성된다. 배기통로(13)는 하부챔버(10)의 측벽에 형성되어 배기공간과 연통되며, 배기포트(15) 및 배기라인(17)이 배기통로(13)에 연결된다. 따라서, 미반응가스 및 박막 형성시 발생한 반응부산물은 배기라인(17)에 설치된 배기펌프(19)를 통해 강제흡입되어, 배기링(50)에 형성된 복수의 배기홀들(53)을 통해 배기공간으로 이동하며, 배기통로(13) 및 배기포트(15), 그리고 배기라인(17)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시한 구획부재를 나타내는 사시도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 구획부재(70)는 원판 형상의 하부판(73)을 구비하며, 하부판(73)은 복수의 관통홀들을 구비하여 상부버퍼공간 내에 공급된 반응가스는 관통홀들을 통해 하부버퍼공간(75)으로 이동할 수 있다. 내측구획부재(72) 및 외측구획부재(74), 그리고 플랜지(76)는 동심원 상에 배치된 링 형상이며, 하부판(73)의 중심으로부터 반경방향을 따라 차례로 이격배치된다. 내측구획부재(72) 및 외측구획부재(74), 그리고 플랜지(76)는 하부판(73)의 상부면과 상부챔버(20) 사이에 설치되어 중앙구역(75a) 및 중간구역들(75b), 그리고 가장자리구역(75c)들을 형성한다. 중앙구역(75a)은 내측구획부재(72)의 내측에 형성되고, 중간구역들(75b)은 내측구획부재(72)와 외측구획부재(74) 사이에 형성되며, 가장자리구역들(75c)은 외측구획부재(74)와 플랜지(76) 사이에 형성된다.
내측연결부재들(172)은 내측구획부재(72)와 외측구획부재(74) 사이에 설치되어 내측구획부재(72)를 중심으로 방사상으로 배치된다. 내측연결부재들(172)은 중간구역들(75b)을 구획하고 상호차단한다. 마찬가지로, 외측연결부재들(174)은 외측구획부재(74)와 플랜지(76) 사이에 설치되어 내측구획부재(72)를 중심으로 방사상으로 배치된다. 외측연결부재들(174)은 가장자리구역들(75c)을 구획하고 상호차단한다.
도 8은 도 6에 도시한 기판처리장치의 반응가스의 유동을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 반응가스는 가스공급포트(40a,40b,40c,40d)를 통해 각 확산구역에 공급되며, 각각의 확산구역은 샤워헤드(60)의 반경방향으로 서로 차단되므로, 각 확산구역에 공급된 반응가스는 다른 확산구역으로 이동이 제한된다. 이후, 반응가스는 구획부재(70)를 통해 하부버퍼공간(75)으로 이동하며, 분사홀들(65)을 통해 기판(W)의 표면으로 이동한다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
3 : 내부공간 10 : 하부챔버
13 : 배기통로 15 : 배기포트
17 : 배기라인 19 : 펌프
20 : 상부챔버 30 : 서셉터
35 : 지지대 38 : 벨로우즈
40a,40b,40c,40d : 가스공급포트 42a,42b,42c,42d : 가스공급라인
44a,44b,44c,44d : 유량조절기 50 : 배기링
53 : 배기홀 60 : 샤워헤드
65 : 분사홀 80 : 제어기
88 : 지지부재

Claims (11)

  1. 상부가 개방된 하부챔버;
    상기 하부챔버의 상부를 개폐하며, 상기 하부챔버와 함께 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 상부챔버;
    상기 상부챔버의 하부에 설치되어 상기 내부공간을 향하여 반응가스를 공급하는 복수의 분사홀들을 가지며, 상기 상부챔버와의 사이에 버퍼공간이 형성되는 샤워헤드;
    상기 버퍼공간 내에 설치되어, 상기 버퍼공간을 상기 분사홀들과 연통되는 하나의 하부버퍼공간과 상기 하부버퍼공간의 상부에 위치하여 상기 하부버퍼공간과 연통되는 상부버퍼공간으로 구획하고, 상기 상부버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하는 구획부재; 및
    상기 상부챔버에 형성되어 각각의 상기 확산구역을 향하여 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급포트들을 포함하며,
    각각의 상기 확산구역 내의 상기 반응가스는 상기 하부버퍼공간 내에서 혼합가능한, 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산구역은 중앙구역 및 복수의 가장자리구역들을 포함하며,
    상기 구획부재는,
    상기 상부버퍼공간의 중심 둘레에 배치되며, 내측에 형성된 상기 중앙구역과 외측에 형성된 상기 가장자리구역들을 구획하는 내측구획부재; 및
    상기 내측구획부재의 외측에 연결되어 상기 가장자리구역들을 서로 차단하는 복수의 연결부재들을 포함하는, 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 상기 가스공급포트는 각각의 상기 가장자리구역에 연결되는, 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 확산구역은 중앙구역 및 복수의 중간구역들, 그리고 복수의 가장자리구역들을 포함하며,
    상기 구획부재는,
    상기 상부버퍼공간의 중심 둘레에 배치되며, 내측에 형성된 상기 중앙구역과 외측에 형성된 상기 중간구역들을 구획하는 내측구획부재;
    상기 내측구획부재의 외측에 연결되어 상기 중간구역들을 서로 차단하는 복수의 내측연결부재들;
    상기 내측구획부재의 둘레에 이격배치되며, 내측에 형성된 상기 중간구역들과 외측에 형성된 상기 가장자리구역들을 구획하는 외측구획부재; 및
    상기 외측구획부재의 외측에 연결되어 상기 가장자리구역들을 서로 차단하는 복수의 외측연결부재들을 포함하는, 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 상기 가스공급포트는 각각의 상기 가장자리구역 및 각각의 상기 중간구역에 연결되는, 기판처리장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판처리장치는,
    각각의 상기 가스공급포트에 연결되어 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급라인들;
    각각의 상기 가스공급라인을 개폐하는 복수의 유량조절기들; 및
    각각의 상기 유량조절기에 연결되어 각각의 가스공급라인을 통한 상기 반응가스의 공급량을 조절하는 제어기를 더 포함하는, 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 가스공급라인들 중 어느 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량과 다른 하나에 공급되는 상기 반응가스의 공급량이 서로 다르도록 상기 유량조절기들을 제어하는, 기판처리장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판처리장치는,
    상기 내부공간에 설치되어 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터;
    상기 하부챔버의 측벽을 따라 이격배치되며, 상기 서셉터의 상부에 위치하는 복수의 배기홀들을 가지는 배기링; 및
    상기 하부챔버의 측벽에 고정설치되어 상기 배기링을 지지하는 지지부재를 더 포함하되,
    상기 하부챔버의 측벽과 상기 배기링 사이에 배기공간이 형성되어 상기 하부챔버의 측벽에 형성된 배기포트와 연통되는, 기판처리장치.
  9. 상부가 개방된 하부챔버;
    상기 하부챔버의 상부를 개폐하며, 상기 하부챔버와 함께 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 상부챔버;
    상기 상부챔버의 하부에 설치되어 상기 내부공간을 향하여 반응가스를 공급하며, 상기 상부챔버와의 사이에 버퍼공간이 형성되는 샤워헤드;
    상기 버퍼공간 내에 설치되어, 상기 버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하는 구획부재;
    상기 상부챔버에 형성되어 각각의 상기 확산구역을 향하여 상기 반응가스를 공급하는 복수의 가스공급포트들;
    상기 내부공간에 설치되어 상기 기판이 상부에 놓여지는 서셉터;
    상기 하부챔버의 측벽을 따라 이격배치되며, 상기 서셉터의 상부에 위치하는 복수의 배기홀들을 가지는 배기링; 및
    상기 하부챔버의 측벽에 고정설치되어 상기 배기링을 지지하는 지지부재를 포함하되,
    상기 하부챔버의 측벽과 상기 배기링 사이에 배기공간이 형성되어 상기 하부챔버의 측벽에 형성된 배기포트와 연통되는, 기판처리장치.
  10. 챔버의 내부공간 내에 설치되며 외부로부터 공급된 반응가스가 확산되는 버퍼공간 및 상기 버퍼공간과 연통되어 상기 반응가스를 분사하는 분사홀들을 가지는 샤워헤드를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 버퍼공간을 상기 분사홀들과 연통되는 하나의 하부버퍼공간과 상기 하부버퍼공간의 상부에 위치하여 상기 하부버퍼공간과 연통되는 상부버퍼공간으로 구획하고 상기 상부버퍼공간을 복수의 확산구역들로 구획하며, 상기 샤워헤드를 이용하여 더미 기판의 각 영역에 대하여 상기 반응가스를 동일한 양으로 공급하고 상기 더미 기판에 증착된 박막의 두께를 측정하는 단계; 및
    상기 더미 기판의 영역 중 상기 두께가 기준치를 초과한 영역과 대응되는 상기 확산구역은 상기 반응가스의 공급량을 감소시키고, 상기 더미 기판의 영역 중 상기 두께가 상기 기준치를 미달한 영역과 대응되는 상기 확산구역은 상기 반응가스의 공급량을 증가시키는 단계를 포함하되,
    각각의 상기 확산구역 내의 상기 반응가스는 상기 하부버퍼공간 내에서 혼합가능한, 기판처리방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부버퍼공간은 상기 샤워헤드의 중앙에 위치하는 중앙구역 및 상기 중앙구역의 둘레에 배치되는 가장자리구역을 가지는, 기판처리방법.
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