KR20130062486A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20130062486A
KR20130062486A KR1020110128730A KR20110128730A KR20130062486A KR 20130062486 A KR20130062486 A KR 20130062486A KR 1020110128730 A KR1020110128730 A KR 1020110128730A KR 20110128730 A KR20110128730 A KR 20110128730A KR 20130062486 A KR20130062486 A KR 20130062486A
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김진영
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    • C23CCOATING 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
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Abstract

본 발명은 가스의 흐름을 효율적으로 제어하여 기판에 가스를 균일하게 공급함으로써 균일한 상태로 기판을 처리할 수 있도록 구조가 개선된 기판처리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 처리가 행해지는 공간이 마련되어 있는 챔버와, 챔버의 상단부에 설치되며, 기판으로 가스를 분사하는 가스분사기와, 챔버의 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 서셉터와, 평판 형상으로 형성되며, 서셉터에 연결된 승강축이 삽입되는 삽입공과, 가스가 유동하는 복수의 관통공이 형성되어 있으며, 서셉터의 하면과 챔버의 바닥면 사이에 설치되는 배기배플과, 가스분사기에서 분사된 가스가 배기배플의 관통공을 통과한 후 외부로 배출되도록 챔버 내부를 배기하는 배기덕트를 포함하며, 배기배플에 형성되는 관통공은, 배기배플의 내측 영역보다 배기배플의 가장자리 영역을 통해 더 많은 가스가 배기덕트 쪽으로 유동될 수 있도록 형성된다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 특히 대면적의 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
기판처리장치는 기판에 대하여 다양한 공정, 예를 들어 식각이나 증착 공정을 진행하기 위한 장치로, 이와 같은 기판처리장치에 관해서는 공개특허공보 10-2008-0100056호 등 다양한 특허가 출원 및 공개된 바 있다.
도 1은 종래 기판처리장치의 기본적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기판처리장치(9)는 챔버 본체(1)와, 챔버 본체의 상단에 결합되는 리드 플레이트(2)와, 리드 플레이트에 결합되는 샤워헤드(3)와, 서셉터(4)를 포함한다. 그리고, 챔버에는 챔버의 내부를 배기하기 위한 배기덕트가 설치되어 있다.
종래의 경우, 도 1에 실선으로 도시된 바와 같이 챔버의 하단부쪽에 배기 덕트를 설치하거나, 도 1에 가상선으로 도시된 바와 같이 챔버의 측면 쪽에 배기 덕트를 설치하여 챔버 내부를 배기하였다.
하지만, 종래와 같은 방식으로 배기를 하는 경우, 샤워헤드에서 분사된 가스가 배기 덕트 쪽으로 몰리면서 유동하게 되므로, 가스의 흐름이 매우 불규칙하게 되며(즉, 난류 유동) 그 결과 기판에 대한 가스의 흐름을 제어하기 어려운 문제점이 있다. 그리고, 이와 같이 가스의 흐름이 제어되지 않으면, 기판이 가스에 대해 노출되는 양이 불균일해지므로, 기판에 대한 균일한 처리가 어려워지며, 이러한 문제는 기판이 대면적화됨에 따라 더더욱 중요시되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스의 흐름을 효율적으로 제어하여 기판에 가스를 균일하게 공급함으로써 균일한 상태로 기판을 처리할 수 있도록 구조가 개선된 기판처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 처리가 행해지는 공간이 마련되어 있는 챔버와, 상기 챔버의 상단부에 설치되며, 기판으로 가스를 분사하는 가스분사기와, 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 평판 형상으로 형성되며, 상기 서셉터에 연결된 승강축이 삽입되는 삽입공과, 상기 가스가 유동하는 복수의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 서셉터의 하면과 상기 챔버의 바닥면 사이에 설치되는 배기배플과, 상기 가스분사기에서 분사된 가스가 상기 배기배플의 관통공을 통과한 후 외부로 배출되도록 상기 챔버 내부를 배기하는 배기덕트를 포함하며, 상기 배기배플에 형성되는 관통공은, 상기 배기배플의 내측 영역보다 상기 배기배플의 가장자리 영역을 통해 더 많은 가스가 상기 배기덕트 쪽으로 유동될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 배기배플에서 상기 배기배플의 내측 영역보다 상기 배기배플의 가장자리 영역에 상기 관통공이 더 밀집되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 배기배플에서 상기 배기배플의 내측 영역에 형성된 관통공의 크기 보다 상기 배기배플의 가장자리 영역에 형성된 관통공의 크기가 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 배기배플의 내측 영역은 상기 서셉터의 하면과 마주보는 영역을 의미하고, 상기 배기배플의 가장자리 영역은 상기 가스분사기와 마주보는 영역을 의미하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 배기배플은 상기 서셉터의 하면과 상기 챔버의 바닥면 사이에서 승강가능한 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 가스의 흐름을 효율적으로 제어함으로써 기판을 가스에 균일하게 노출시킬 수 있으며, 그 결과 기판을 우수한 품질 수준으로 처리할 수 있다.
도 1은 종래 기판처리장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 배기배플의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 배기배플의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 챔버(10)와, 가스분사기(20)와, 서셉터(30)와, 배기배플(50)과, 배기덕트(60)를 포함한다.
챔버(10)는 기판에 대한 처리가 행해지는 공간을 형성하는 것으로, 챔버에는 기판의 반입/반출을 위한 게이트(도면 미도시)가 마련된다. 또한, 챔버의 하단부에는 후술할 서셉터의 승강축(40)이 삽입되는 승강공이 관통 형성되어 있다.
가스분사기(20)는 기판을 향하여 가스를 분사하는 것으로, 이때 분사되는 가스는 공정에 따라 소스 가스, 식각 가스, 반응 가스 등 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 본 실시예의 경우 가스분사기는 복수의 분사공을 가지는 샤워헤드 타입으로 이루어지며, 챔버의 상단부에 설치되어 하방으로 가스를 분사한다. 이하에서는 설명의 편의상 가스분사기를 샤워헤드(20)라 한다.
서셉터(30)는 평판 형상으로 형성되며, 챔버(10)의 내부에 배치된다. 그리고, 이 서셉터(30) 위로 기판이 이송되어 안착된다. 그리고, 서셉터의 내부에는 기판을 공정온도로 가열하기 위한 가열소자(도면 미도시) 등이 매설될 수 있다. 또한, 서셉터에는 기판의 로딩/언로딩을 위한 복수의 안착핀(도면 미도시)이 마련될 수 있다.
그리고, 서셉터에는 승강축(40)이 결합된다. 승강축(40)은 구동원에 연결되며, 챔버 하단부에 형성된 승강공을 통해 승강 가능하도록 설치된다. 이 서셉터 승강축은 서셉터 하면의 중앙부에 결합되며, 서셉터 승강축(40)의 승강시 서셉터(30)도 함께 승강된다.
배기배플(50)은 챔버 내부를 유동하는 가스의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다. 배기배플(50)은 평판 형상으로 형성되며, 바람직하게는 챔버 내부의 단면 형상과 동일한 평판 형상으로 형성된다. 예를 들어, 챔버 내부의 단면이 원형인 경우, 배기배플(50)은 챔부 내부의 단면과 동일한 크기를 가지는 원형의 평판 형상으로 형성된다. 그리고, 배기배플(50)의 중앙부에는 승강축(40)이 삽입되는 삽입공(51)과, 가스가 유동하는 복수의 관통공(52)이 관통 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 배기배플(50)은 장착지그(55)에 결합되어 서셉터(30)의 하면과 챔버(50) 바닥면 사이에 설치되며, 이 배기배플(50)에 의해 챔버 내부의 공간은 두 개의 공간 즉 배기배플의 상측 공간과 배기배플의 하측 공간으로 구획된다.
한편, 배기배플(50)에 형성된 관통공(52)은 배기배플의 내측 영역보다 배기배플의 가장자리 영역을 통해 더 많은 가스가 배기덕트 쪽으로 유동되도록 형성된다. 여기서, 내측 영역은 배기배플의 중심에서 가까운 영역을 의미하고, 가장자리 영역은 내측 영역에 비하여 상대적으로 바깥쪽에 배치된 영역을 의미한다. 특히, 본 실시예의 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 서셉터(30)의 하면과 마주보게 배치되는 영역을 내측 영역(A)이라고 하고, 샤워헤드(20)와 마주보게 배치되는 영역을 가장자리 영역(B)이라 한다.
그리고, 배기배플의 내측 영역(A) 보다 가장자리 영역(B)을 통해 더 많은 가스가 배기배플쪽으로 유동되도록 하기 위해서는, 관통공이 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 배기배플(50A)에 형성된 각 관통공(52)의 크기는 동일하되, 내측 영역(A) 보다 가장자리 영역(B)에 관통공(52)이 더 밀집되게 형성할 수 있다. 그리고, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 배기배플(50B)의 내측 영역(A)과 가장자리 영역(B)에 형성되는 관통공(52)의 밀집도는 동일하되, 내측 영역(A)에 형성되는 관통공의 크기 보다 가장자리 영역(B)에 형성되는 관통공의 크기를 더 크게 할 수 있다. 나아가, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 배기배플(50C)의 중심부에서부터 가장자리쪽으로 갈수로 점진적으로 관통공(52)의 크기가 커지도록 형성할 수도 있다.
배기덕트(60)는 샤워헤드(20)에서 분사된 가스를 외부로 배기하기 위한 것이다. 본 실시예의 경우 배기덕트(60)는 배기배플의 하측 공간과 연통되도록 챔버(10)의 하단부에 설치되며, 샤워헤드에서 분사된 가스는 배기배플의 관통공(52)을 통과한 후 배기덕트를 통해 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이 구성된 기판처리장치(100)에 있어서, 샤워헤드(20)에서 분사된 가스는 서셉터(30) 상의 기판을 지나서 배기배플의 관통공(52)을 통과한 후, 배기덕트(60)를 통해 외부로 배출되게 된다. 이때, 샤워헤드에서 분사된 가스가 배기덕트를 통해 배기되는 과정(원리)을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
챔버 내부의 공간이 배기배플(50)을 기준으로 상측 공간과 하측 공간으로 구획되어 있으므로, 배기덕트(60)를 통해 전달되는 진공압은 일차적으로 배기배플(50)의 하측 공간 전체에 확산되게 된다. 이후, 배기배플(50)의 하측 공간으로 확산된 진공압은 배기배플에 형성된 복수의 관통공(52)을 통해 배기배플(50)의 상측 공간으로 전달되며, 이와 같이 전달되는 진공압에 의해 샤워헤드에서 분사된 가스가 배기배플의 각 관통공(52)으로 유동한 후 외부로 배출되게 된다.
여기서, 중요한 점은 배기덕트(60)에 의해 전달된 진공압이 배기배플(50)의 하측 공간 전체로 일차적으로 확산된 후, 각 관통공(52)을 통해 배기배플의 상측 공간 즉 기판이 배치되어 있는 공간으로 전달된다는 점이다. 따라서, 배기배플의 상측 공간 즉 기판이 배치되어 있는 공간에서는 가스의 흐름이 종래보다 덜 불규칙적이 되며, 따라서 가스 흐름을 제어하기가 용이해진다.
이에 관해 부연하면, 종래의 경우에는 샤워헤드에서 분사된 가스는 하나의 배기덕트쪽으로 모두 다 모이면서 유동하게 되며, 따라서 이 과정에서 난류가 발생하여 가스의 흐름을 제어하기가 어려웠다. 하지만, 본 실시예의 경우에는 샤워헤드에서 분사된 가스가 복수의 관통공으로 유동하게 되는데, 이를 단순화시켜 생각하면 샤워헤드의 각 분사공에서 분사된 가스는 가장 가까운 지점의 관통공(이는, 각 지점으로 전달되는 진공압의 세기가 거리에 반비례한다는 가정으로 단순화시킨 것임)으로 유동하게 되며, 따라서 샤워헤드의 각 분사공에서 분사된 가스는 연직 하방으로 선형적으로 유동하여 대응되는 위치에 있는 관통공으로 유동하게 된다.
물론, 실제 상황에서는 챔버의 내측면 및 서셉터와의 마찰에 의해 어느 정도의 난류가 발생될 수 있으나, 종래에 비해서는 가스의 흐름이 획기적으로 개선될 수 있다. 한편, 가스가 각 관통공을 통과한 후에는 배기덕트쪽으로 모이면서 유동하기 때문에 난류가 발생되지만, 가스의 흐름을 제어해야 하는 부분은 기판이 배치된 배기배플의 상측 공간이므로, 배기배플의 하측 공간에서의 난류발생은 문제되지 않는다.
한편, 샤워헤드의 중앙부에서 분사되는 가스는 서셉터(또는 서셉터에 안착된 기판)에 의해 그 흐름이 차단되기 때문에 서셉터를 따라 서셉터의 가장자리로 유동한 후 하방으로 흐르게 되며, 따라서 서셉터 아래의 위치에서는 챔버의 가장자리로 대부분의 가스가 몰리게 된다. 그런데, 본 실시예의 경우에는 이에 대응하여 배기배플의 내측 영역보다 가장자리 영역에 관통공이 더 많이(또는 더 크게) 형성되어 있으므로, 배기배플의 가장자리 영역을 통해 많은 양의 가스가 효율적으로 배출되며, 따라서 가스의 흐름이 불규칙해지는 것이 방지된다.
즉, 배기배플의 내측 영역과 가장자리 영역에 동일하게 관통공이 형성되어 있다면 상당히 많은 양의 가스가 배기배플의 내측으로 휘어지면서 유동하게 되므로 이 과정에서 난류가 발생하게 되지만, 본 실시예의 경우에는 가장자리 영역을 통해 더 많은 양의 가스가 배출되므로 이러한 문제가 방지된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 기판이 배치된 공간에서의 가스 흐름의 불규칙성이 감소하게 되므로(즉, 난류가 감소하게 됨), 가스 흐름을 보다 더 효율적으로 제어할 수 있다. 따라서, 기판이 가스에 노출되는 정도를 균일하게 제어할 수 있으므로, 기판을 우수한 품질 수준(균일성 향상)으로 처리할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판처리장치(100A)의 기본적인 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예의 경우에는 배기배플(50D)이 승강부재(56)에 연결되며, 도 4의 실선 및 가상선으로 도시된 바와 같이 배기배플(50D)이 서셉터의 하면과 챔버의 바닥면 사이에서 승강 가능하다. 그리고, 이와 같이 배기배플(50D)이 승강하여 배기배플(50D)과 챔버 바닥면 사이의 간격이 달라지게 되면, 배기배플(50D)의 각 관통공을 통해 배기배플의 상측 공간으로 전달되는 진공압이 변경되고, 이에 따라 각 관통공으로 유동하는 가스의 흐름이 변화된다. 따라서, 배기배플을 승강함으로써 가스의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
예를 들어, 도 2에는 하나의 배기덕트가 설치되어 있으나, 도 4와 같이 배기덕트를 2개 설치할 수도 있다.
100...기판처리장치 10...챔버
20...가스분사기(샤워헤드) 30...서셉터
40...승강축 50...배기배플
52...관통공 60...배기덕트
55...장착지그 56...승강부재

Claims (6)

  1. 기판에 대한 처리가 행해지는 공간이 마련되어 있는 챔버;
    상기 챔버의 상단부에 설치되며, 기판으로 가스를 분사하는 가스분사기;
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 기판이 안착되는 서셉터;
    상기 가스가 유동하는 복수의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 서셉터의 하면과 상기 챔버의 바닥면 사이에 설치되는 배기배플; 및
    상기 가스분사기에서 분사된 가스가 상기 배기배플의 관통공을 통과한 후 외부로 배출되도록 상기 챔버 내부를 배기하는 배기덕트;를 포함하며,
    상기 배기배플에 형성되는 관통공은, 상기 배기배플의 내측 영역보다 상기 배기배플의 가장자리 영역을 통해 더 많은 가스가 상기 배기덕트 쪽으로 유동될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기배플은 평판 형상으로 형성되며, 상기 배기배플의 중앙부에는 상기 서셉터에 연결된 승강축이 삽입되는 삽입공이 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배기배플에서 상기 배기배플의 내측 영역보다 상기 배기배플의 가장자리 영역에 상기 관통공이 더 밀집되게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배기배플에서 상기 배기배플의 내측 영역에 형성된 관통공의 크기 보다 상기 배기배플의 가장자리 영역에 형성된 관통공의 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기배플의 내측 영역은 상기 서셉터의 하면과 마주보는 영역을 의미하고, 상기 배기배플의 가장자리 영역은 상기 가스분사기와 마주보는 영역을 의미하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기배플은 상기 서셉터의 하면과 상기 챔버의 바닥면 사이에서 승강가능한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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KR20150069661A (ko) * 2013-12-16 2015-06-24 주성엔지니어링(주) 기판처리장치
CN107093544A (zh) * 2016-02-18 2017-08-25 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 预清洗腔室及半导体加工设备
CN108987235A (zh) * 2018-07-12 2018-12-11 昆山龙腾光电有限公司 一种等离子体处理装置

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