KR20150098454A - 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치로서, 복수의 기판을 처리하는 챔버에서 공정 가스를 효율적으로 배기하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 기판이 출입하는 기판 출입구가 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 바닥면을 관통되어 형성된 복수의 배기 포트; 내부 공간을 가지고 상기 복수의 배기 포트를 통해 배출되는 공정 가스가 상기 내부 공간으로 유입되도록 상기 공정 챔버의 저면에 체결되며 일측에 배기관이 결합되는 배기구를 포함하는 펌핑 블럭;을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치로서, 복수의 기판을 처리하는 챔버에서 공정 가스를 효율적으로 배기하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
일반적으로 화학기상증착법(CVD;Chemical Vapor Deposition), 원자층증착법(ALD;Atomic Layer Deposition), 플라즈마 화학기상증착(PECVD;Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 박막을 형성하기 위해서 공정 챔버 내부에 소정의 가스들을 공급하여 기판에 증착시킨다. 기판 증착 시간을 단축하기 위하여 복수개의 기판을 동시에 증착하는 기판 처리 장치가 제안되어 있다.
그런데, 기판 처리에 사용된 공정 가스는 다수의 배기관을 통하여 배출된다. 예컨대, 한국공개특허 2008-0110390의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 공정 챔버(10)에 형성된 다수의 배기 포트(11)에 연결된 개별 배기관(12)을 통하여 기판 처리에 사용된 공정 가스를 메인 배기관(13)에 수집한 후 외부로 배출하고 있다.
그러나, 이와 같이 각각의 배기 포트(11)에 연결되는 개별 배기관(12)을 메인 배기관(13)에 합쳐서 단일 펌프(미도시)로 배기할 경우에는 공정 챔버(10) 내부의 배기 흐름이 어느 한 배기 포트로 편중되어 불균일한 배기가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 각 배기 포트에 연결되는 개별 배기관(12)에 개별 펌프를 적용할 시에는 하부 구조가 복잡해져 유지 보수가 어려워지며, 펌프 및 배기관 증가로 인하여 제작 비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 각각의 기판에서 공정 처리된 공정 가스를 균일하게 배기하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 공정 가스를 배기하는 배기 구조를 단순화하는데 있다.
본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 기판이 출입하는 기판 출입구가 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 바닥면을 관통되어 형성된 복수의 배기 포트; 내부 공간을 가지고 상기 복수의 배기 포트를 통해 배출되는 공정 가스가 상기 내부 공간으로 유입되도록 상기 공정 챔버의 저면에 체결되며 일측에 배기관이 결합되는 배기구를 포함하는 펌핑 블럭;을 포함한다.
상기 펌핑 블럭은, 상부면이 개방된 내부 공간을 가지는 단일벽 기둥체로서, 기둥체의 내부 공간이 상기 배기 포트들과 연통되도록 상부면이 상기 공정 챔버의 저면에 체결된다.
상기 펌핑 블럭은, 상부면이 개방된 환형의 배기 통로를 가지는 이중벽 기둥체로서, 배기 통로가 상기 배기 포트들과 연통되도록 상부면이 상기 공정 챔버의 저면에 체결된다.
상기 이중벽 기둥체는, 상기 내측벽과 외측벽을 가지는 원형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 상기 내측벽과 외측벽 사이에 원주 형태의 환형의 배기 통로가 마련된다.
상기 이중벽 기둥체는, 상기 내측벽과 외측벽을 가지는 다각형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 상기 내측벽과 외측벽 사이에 다각형의 환형의 배기 통로가 마련된다.
상기 복수의 배기 포트들 중에서, 상기 펌핑 블록의 배기구와 최단거리에 위치하는 배기 포트의 직경은 다른 배기 포트들의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 배기 포트는 공정 챔버의 바닥면의 중심을 중심점으로 하는 동일한 원주 상에 마련된다.
상기 배기 포트는, 상기 원주 상에서 동일 간격으로 이격되어 마련된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 공정 처리된 가스를 펌프 블록이라는 외부 버퍼 공간을 둠으로써, 균일하게 배기할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 공정 가스를 배기하는 배기 구조를 단순화할 수 있다. 따라서 배기 구조의 단순화로 인하여 원가 절감을 이룰 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 배기 모습을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 탄테이블의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 배기부가 나타나도록 분해한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 밑에서 바라본 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환형을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 공간을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 A-A' 방향의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 B-B' 방향의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버의 바닥면을 상부에서 바라본 상면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 각 배기 포트에서의 공정 가스의 배기 흐름의 실험예를 도시한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 탄테이블의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 배기부가 나타나도록 분해한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 밑에서 바라본 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환형을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 공간을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 A-A' 방향의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 B-B' 방향의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버의 바닥면을 상부에서 바라본 상면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 각 배기 포트에서의 공정 가스의 배기 흐름의 실험예를 도시한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하의 기판 처리 장치는 4 개의 기판에 대하여 화학기상증착법(chemical vapor deposition:CVD), 원자층증착법(atomic layer deposition:ALD), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 등의 기판 처리를 공정 챔버 내에서 개별적 또는 공동으로 수행하는 예를 설명할 것이다. 그러나 공정 챔버 내에서 4 개의 기판 처리뿐만 아니라 다양한 개수의 기판 처리가 이루어지는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 탄테이블의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 배기부가 나타나도록 분해한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 밑에서 바라본 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환형을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 공간을 확산 공간으로 가지는 펌핑 블럭을 상부에서 바라본 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 A-A' 방향의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대한 B-B' 방향의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버의 바닥면을 상부에서 바라본 상면도이다.
기판 처리 장치는 공정 챔버(100), 기판 지지대 안착홈(120), 기판 지지대(200), 가스 분사부(400), 배기부(140), 턴테이블(300), 펌핑 블럭(900)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 복수의 기판 처리 공간을 가져서 걱 기판에 대한 증착, 식각 등의 처리 공정이 수행된다. 공정 챔버(100)는 상부가 개방된 본체(111)와, 본체(111)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(110)를 구비한다. 탑리드(110)에는 본체(111)의 상부에 구비되어 4개의 가스 분사부(400)가 형성된다. 탑리드(110)가 본체(111)의 상부에 결합되어 본체(111) 내부를 폐쇄하면, 공정 챔버(100)의 내부에는 예컨대, 증착 공정 등 기판(W)에 대한 처리가 행해지는 내부 공간이 형성된다. 탑리드(110)의 저면에는 커튼 가스가 분사되는 분사홀이 형성되어 있을 수 있으며, 각각의 가스 분사부(400)에서 분사되는 공정 가스가 서로 섞이지 않도록 커튼 가스가 하향으로 분사될 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부 공간은 일반적으로 진공 분위기로 형성되어야 하므로, 공정 챔버(100)의 바닥면에는 각 기판 지지대 안착홈(120)에 존재하는 공정 가스의 배출을 위한 배기 홈부(141)와 배기 포트(142)가 형성되어 있고, 배기 포트(142)는 외부에 구비되는 펌프에 연결된 배기 라인과 연결된다. 또한, 공정 챔버(100)의 바닥면에는 후술할 기판 지지대(200)의 지지축(201)이 삽입되는 관통홀(205;이하, '지지대 지지홀')이 각 기판 지지대 안착홈(120;120a,120b,120c,120d)마다 복수개(205a,205b,205c,205d)로서 관통되어 형성되어 있다. 공정 챔버(100)의 측벽에는 기판을 공정 챔버(100)의 내부로 반입하거나, 외부로 반출하기 위한 기판이 출입하는 적어도 하나 이상의 기판 출입구(101)가 형성되어 있다. 또한 공정 챔버(100)의 바닥면에는 턴테이블(300)을 지지하여 승하강 및 회전하는 구동축(301)이 삽입되는 관통홀(305;이하, '턴테이블 지지홀')이 관통되어 형성되어 있다.
가열부(미도시)는 공정 챔버(100)의 내부를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열 수단이다. 가열 수단이 공정 챔버(100)의 내벽, 또는 외벽, 또는 벽체 내부에 히터 수단이 형성되어 공정 챔버(100)를 일정 온도로 유지시킬 수 있다.
기판 지지대 안착홈(120)은 공정 챔버(100)의 바닥면에 파여진다. 공정 챔버(100) 내에 4개의 기판 지지대(200)가 구비되는 경우, 4개의 기판 지지대 안착홈(120)이 각각 개별적으로 파여져 형성된다. 예를 들어, 제1기판 지지대(200a)가 안착하는 기판 지지대 안착홈(120a), 제2기판 지지대(200b)가 안착하는 제2기판 지지대 안착홈(120b), 제3기판 지지대(200c)가 안착하는 제3기판 지지대 안착홈(120c), 제4기판 지지대(200d)가 안착하는 제4기판 지지대 안착홈(120d)이 구비될 수 있다. 기판 지지대 안착홈(120)은 기판 지지대(200)가 위치하여, 기판 지지대 안착홈(120) 내에서 승하강 가능하도록 기판 지지대(200)의 외부면의 둘레 형상과 동일한 형상을 가진다. 기판 지지대(200)가 원형으로 형성되는 경우, 기판 지지대 안착홈(120)은 원형으로 된 둘레면과 파여진 저면을 가진다. 참고로, 이러한 기판 지지대 안착홈(120)을 설치하는 이유는 구조물 단순화를 하기 위함이다. 즉, 리프트핀을 기판 지지대 안착홈(120)의 바닥면에 구비하고 기판 지지대(200)를 승하강함으로써, 리프트핀이 기판 지지대(200) 상측으로 돌출될 수 있도록 할 수 있어 챔버 구조를 단순화할 수 있다.
기판 지지대(200)는 기판을 지지하기 위한 수단으로서, 공정 챔버(100)의 바닥면을 관통하는 지지축(201)에 의해 기판 지지대 안착홈(120) 내에서 승하강 가능하며, 각각의 기판을 지지한다. 4개의 기판 지지대(200)는 독립적으로 승하강이 이루어질 수 있다. 이를 위해 4개의 기판 지지대(200;200a,200b,200c,200d)는 각각 원판 형상으로 공정 챔버(100)의 내부에 수평방향으로 구비되고, 각각의 지지축(201;201a,201b,201c,201d)은 기판 지지대(200)의 저면에 수직으로 연결된다. 지지축(201)은 관통공을 통하여 외부의 모터 등의 구동 수단(미도시)에 연결되어 기판 지지대(200)를 승강시킨다. 또한, 기판 지지대(200)의 내부에는 히터(미도시)가 구비되어 기판을 일정한 공정 온도로 가열시킬 수 있다. 기판 지지대(200)가 대응되는 기판 안착홈(120)에 위치하는 경우, 기판 지지대(200)와 기판 안착홈(120) 사이에는 간격틈을 가지도록 구현하여, 기판 처리 완료된 공정가스(원료가스,플라즈마가스,세정가스 등)가 간격틈으로 유입될 수 있다.
가스 분사부(400)는 각 기판 지지대(200)와 대향하여 이격되어 마련되며 각각의 기판 지지대(200)마다 독립적으로 공정 가스를 개별적으로 분사한다. 각 가스 분사부(400)는 기판 지지대(200)의 상부에 이격되어 구비되며, 샤워헤드 타입으로 구현되어 외부로부터 유입되는 동일한 또는 서로 다른 종류의 공정 가스를 기판을 향하여 분사한다. 각 기판 지지대(200)마다 대향된 가스 분사부(400)가 마련되는데, CVD 증착 공정의 경우에는 각 가스 분사부(400)에 동일한 공정 가스가 분사될 수 있으며, 또는 ALD 증착 공정의 경우에는 각 가스 분사부(400)에 소스가스, 반응가스, 퍼지가스와 같은 서로 다른 공정 가스가 분사될 수 있는데, 각 가스 분사부(400)에는 각종 공정 가스를 공급하는 소스가스 공급원 및 반응가스 공급원 및 퍼지가스 공급원이 각 공급 라인을 통해 연결된다. 각 공급 라인 상에는 소스가스 및 반응가스 및 퍼지가스의 공급을 제어하는 유량 조절부(MFC;Mass Flow Controller)인 밸브(미도시)가 구비된다. 소스가스 공급원은 기상 원료물질 또는 액상 원료물질을 저장하는데, 액상 원료물질을 저장하는 경우, 액상 원료물질을 공급받아 이를 기상화하는 기상화 수단(미도시)을 더 포함한다. 이때, 기상화 수단은 기화기 또는 버블러를 사용할 수 있으며, 이는 일반적 수단이므로 상세한 설명을 생략한다. 또한, 헬륨(He) 등의 캐리어 가스를 저장 공급하는 캐리어 가스 공급수단을 포함할 수 있다.
참고로, 화학기상증착법(CVD)은 가장 널리 이용되는 증착기술로서, 반응가스와 분해가스를 이용하여 요구되는 두께를 갖는 박막을 기판상에 증착한다. 화학기상증착법(CVD)은 먼저 다양한 가스들을 반응공정 챔버(100)로 주입시키고, 열, 빛, 플라즈마와 같은 고에너지에 의해 유도된 가스들을 화학반응시킴으로써 기판상에 요구되는 두께의 박막을 증착시킨다. 또한, 화학 기상증착법에서는 반응에너지만큼 인가된 플라즈마 또는 가스들의 비(ratio) 및 양(amount)을 통해 반응조건을 제어함으로써 증착률을 증가시킨다. 그러나, 반응들이 빠르기 때문에 원자들의 열역학적(thermaodynamic) 안정성을 제어하기 매우 어렵고, 화학증착증착법은 박막의 물리적, 화학적, 전기적 특성을 저하시킨다. 원자층 증착법(ALD)은 소스가스(반응가스)와 퍼지가스를 교대로 공급하여 원자층을 증착하기 위한 방법으로서, 이에 의해 형성된 박막은 양호한 피복특성을 갖고 대구경 기판 및 극박막에 적용되며, 전기적 물리적 특성이 우수하다. 일반적으로 원자층 증착법은, 먼저 제1소스가스를 공급하여 기판 표면에 한 층의 제1소스를 화학적으로 흡착(chemical adsorption)시키고 여분의 물리적 흡착된 소스들은 퍼지가스를 흘려보내어 퍼지시킨 다음, 한 층의 소스에 제2소스가스를 공급하여 한 층의 제1소스와 제2소스가스를 화학반응시켜 원하는 원자층박막을 증착하고 여분의 반응가스는 퍼지가스를 흘려보내 퍼지시키는 과정을 한 주기(cycle)로 하여 박막을 증착한다. 상술한 바와 같이 원자층 증착방법은 표면 반응 메커니즘(surface reaction mechanism)을 이용함으로써 안정된 박막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 박막을 얻을 수 있다. 또한, 원자층 증착법은 소스가스와 반응가스를 서로 분리시켜 순차적으로 주입 및 퍼지시키기 때문에 화학적기상증착법에 비하여 기상반응(gas phase reaction)에 의한 파티클 생성을 억제한다. 이와 같은 원자층 증착방식을 이용하여 박막을 증착하면, 기판 표면에 흡착되는 물질(일반적으로 박막의 구성원소를 포함하는 화학분자)에 의해서만 증착이 발생하게 된다. 이때, 흡착량은 일반적으로 기판상에서 자체 제한(self-limiting)되기 때문에, 공급되는 반응가스량(소스가스량)에 크게 의존하지 않고 기판 전체에 걸쳐 균일하게 얻어진다.
턴테이블(300)은 기판 지지대(200)와 동일한 개수의 관통홀(302;이하, '턴테이블 관통홀')이 형성되는 원판 형태의 플레이트판으로서 기판 지지대(200)의 상측에 위치한다. 기판 지지대(200)가 4개 구비된 경우, 각 기판 지지대(200)가 관통하여 이동할 수 있는 기판 지지대 턴테이블 관통홀(302)이 턴테이블(300) 상에 4개 형성된다. 턴테이블 관통홀(302;302a,302b,302c,302d)은 기판 지지대(200)의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다. 기판 지지대(200)의 형상보다 크게 형성되어, 기판 지지대(200)가 턴테이블 관통홀(302)을 관통하여 상하로 승하강할 수 있도록 형성된다. 턴테이블 관통홀(302)은 턴테이블(300) 면상에 홀로서 형성될 수 있지만, 관통홀의 일부의 테두리가 개방된 형태로 구현될 수 있다. 즉, 기판 지지대 전체를 둘러싸는 경우, 폐곡선의 턴테이블 관통홀을 구비하게 되고, 기판 지지대 일부를 둘러싸는 경우, 일부가 개방된 턴테이블 관통홀(302)을 구비하게 된다.
턴테이블 관통홀(302)의 테두리에는 각각 기판 지지링(301)이 마련된다. 따라서 턴테이블 관통홀(302)의 테두리 측면은 단차턱으로 형성되어, 단차면에 기판 지지링(301)이 걸쳐저 있도록 한다.
또한 턴테이블(300)을 승하강 및 회전시키기 위해 공정 챔버(100)의 바닥면을 관통하여 턴테이블(300)과 수직으로 결합되는 구동축(301)이 마련된다. 구동축(301)은 턴테이블 지지홀(305)을 통하여 턴테이블(300)과 수직으로 연결되어, 외부의 모터 등의 구동 수단(미도시)에 연결되어 턴테이블(300)을 승강 및 회전시킨다.
이하, 이러한 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판을 로딩시키는 방법을 간략히 설명한다.
제1기판 지지대(200a) 및 제2기판 지지대(200b) 상에 위치한 기판을 제3기판 지지대(200c) 및 제4기판 지지대(200d) 상부로 각각 이동시키는 경우를 예시적으로 설명한다. 턴테이블(300)을 상승시키면 제1기판 지지대(200a) 및 제2기판 지지대(200b)의 이송링(301a,301b) 및 그 상부의 기판은 턴테이블(300) 상에 위치하게 된다. 이 상태로 각 기판(S)을 지지한 상태에서 턴테이블(300)을 시계방향으로 회전시키면, 제3기판 지지대(200c) 및 제4기판 지지대(200d) 상부에 위치하게 된다. 이후, 턴테이블(300)을 하강시키면 이송링(301a,301b) 및 그 상부의 기판(S)은 턴테이블(300) 상에서 제3기판 지지대(200c) 및 제4기판 지지대(200d)로 이동하게 된다. 이 과정에서 이전의 제3기판 지지대(200c) 및 제4기판 지지대(200d)에 있던 이송링(301c,301d)들은 제1기판 지지대(200a) 및 제2기판 지지대(200b)로 이동하게 된다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 복수개의 기판 지지대에 탑재된 복수개의 기판을 기판 처리하는 경우, 각각의 기판에서 처리되고 남은 공정 가스의 배출이 균일하게 이루어져야 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예는 서로 적어도 두 개 이상의 인접한 기판 지지대 안착홈(120) 내의 공정 가스를 한 곳으로 유입받아 공정 챔버(100)의 바닥면에 수평하게 형성된 유로를 통하여 외부로 배출하는 배기부(140)를 포함한다.
기판 지지대(200)에 안착된 기판에 대한 기판 처리가 이루어지고 난 후 또는 기판 처리가 이루어질 때, 기판 지지대 안착홈(120)에 잔존하는 공정가스를 외부로 배기하여야 하는데, 적어도 두 개 이상의 인접한 기판 지지대 안착홈(120) 내의 공정 가스를 한 곳으로 유입받아 외부로 배기하는 것이다. 한 곳으로 유입된 공정 가스는 공정 챔버(100)의 바닥면에 수평으로 형성된 유로를 거쳐서 배기 포트(142)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
이러한 두 개 이상의 인접한 기판 지지대 안착홈(120) 내의 공정 가스를 한 곳으로 유입받아 공정 챔버(100)의 바닥면에 수평하게 형성된 유로를 통하여 외부로 배출하는 배기부(140)의 실시예는 다양한 구조를 가질 수 있다.
배기부(140)는 기판 지지대측으로 분사된 공정 가스가 공통 배기되도록 서로 인접한 기판 지지대 사이의 공정 챔버 바닥면에 형성된다. 복수의 배기부(140) 각각은, 서로 인접한 기판 지지대(200) 사이의 공정 챔버 바닥면에 형성되는 배기 홈부(141)와, 배기 홈부(141)를 통해 유입된 공정가스를 공정 챔버 외부로 배출하기 위한 배기 포트(142)와, 배기 홈부(141)와의 결합을 통해 배기 유로를 형성하도록 배기 홈부(141)의 상부에 결합되는 덮개체(143)를 포함한다.
배기 홈부(141)는, 기판 지지대(200)의 둘레의 공정 챔버 바닥면에 형성되어 가스가 유입되는 가스 제1유입구(1411)과, 가스 제1유입구(1411)가 위치하는 기판 지지대에 인접한 다른 기판 지지대의 둘레의 공정 챔버 바닥면에 형성되어 가스가 유입되는 가스 제2유입구(1412)와, 가스 제1유입구(1411)와 가스 제2유입구(1412)를 연결하며 인접한 기판 지지대 사이의 공정 챔버의 바닥면에 파여진 제1배기 유로(1413)와, 제1배기 유로(1413)와 배기 포트(142)를 연결하며 공정 챔버의 바닥면에 파여진 제2배기 유로(1414)를 포함한다.
따라서 배기부(140)는 적어도 두 개 이상의 인접한 기판 지지대의 둘레의 가스를 유입받는 가스 유입구(1411,1412), 공정 챔버(100)의 바닥면에 관통되어 형성되는 배기 포트(142), 가스 유입구(1411,1412)를 통해 유입된 가스가 배기 포트(142)로 흘러가도록 공정 챔버(100)의 바닥면의 수평면을 따라 수평하게 파여진 배기 홈부(141)를 마련한다. 배기부(140)는, 배기 홈부(141)가 공정 챔버(100)의 바닥면에서 노출되지 않도록 배기 홈부(141)를 덮는 덮개체(143)를 포함한다.
가스 제1유입구(1411) 및 가스 제2유입구(1412)는 공정 챔버의 바닥면을 관통하여 제1배기 유로(1413)와 연통되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 만약, 각 기판 지지대(200)마다 기판 지지대 안착홈(120)이 마련된다면, 제1배기 유로(1413)는 서로 인접한 기판 지지대 안착홈(120)과 연통되도록 내측으로 형성되어, 가스 제1유입구(1411) 및 가스 제2유입구(1412)는 기판 지지대 안착홈(120)의 둘레면에 형성될 수 있다.
이하, 배기 포트(142), 배기 홈부(141), 덮개체(143)에 대하여 자세히 상술한다.
배기 포트(142)는 공정 챔버(100)의 바닥면에 관통되어 수직으로 형성될 수 있으며, 배기 포트(142)는 외부의 진공 펌프(미도시)와 연결되는 진공 배기관(150)에 연결된다. 배기 포트(142)는 서로 다른 기판 지지대(200)의 사이에 위치한다. 기판 지지대 안착홈(120)이 마련되는 경우, 예를 들어, 제1배기 포트(142a)는 제1기판 지지대 안착홈(120a)과 제2기판 지지대 안착홈(120b) 사이의 공정 챔버(100)의 바닥면에 위치한다. 마찬가지로 제2배기 포트(142b)는 제2기판 지지대 안착홈(120b)과 제3기판 지지대 안착홈(120c) 사이의 공정 챔버(100)의 바닥면에 위치하며, 제3배기 포트(142c)는 제3기판 지지대 안착홈(120c)과 제4기판 지지대 안착홈(120d) 사이의 공정 챔버(100)의 바닥면에 위치하며, 제4배기 포트(142d)는 제4기판 지지대 안착홈(120d)과 제1기판 지지대 안착홈(120a) 사이의 공정 챔버(100)의 바닥면에 위치한다.
인접한 기판 지지대 안착홈(120) 사이에 각각 위치하는 제1배기 포트(142a), 제2배기 포트(142b), 제3배기 포트(142c), 제4배기 포트(142d)는, 공정 챔버(100)의 바닥면의 중심을 중심점으로 하는 동일한 원주 상에서 위치할 수 있다. 즉, 공정 챔버(100)의 바닥면의 중심점에서 동일한 거리만큼 떨어진 동일한 원주 상에서 동일 간격으로 제1배기 포트(142a), 제2배기 포트(142b), 제3배기 포트(142c), 제4배기 포트(142d)가 위치할 수 있다. 따라서 제1배기 포트(142a), 제2배기 포트(142b), 제3배기 포트(142c), 제4배기 포트(142d)에서 배기되는 공정 가스의 배기 흐름을 균일하게 할 수 있다.
배기 홈부(141)는 기판 지지대(200) 둘레의 가스가 배기 포트(142)로 흘러가도록 기판 지지대(200) 사이의 바닥면을 따라 수평하게 파여진 형태를 가진다. 배기 홈부(141)는 인접한 기판 지지대 안착홈(120) 사이에 마련되는데, 제1기판 지지대(200a)가 안착되는 제1기판 지지대 안착홈(120a), 제2기판 지지대(200b)가 안착되는 제2기판 지지대 안착홈(120b), 제3기판 지지대(200c)가 안착되는 제3기판 지지대 안착홈(120c), 제4기판 지지대(200d)가 안착되는 제4기판 지지대 안착홈(120d)이 공정 챔버(100)의 바닥면에 형성된 경우, 각 기판 지지대 안착홈(120) 사이에 배기 홈부(141)가 각각 마련될 수 있다. 즉, 제1기판 지지대 안착홈(120a)과 제2기판 지지대 안착홈(120b)의 공정 가스를 유입받아 제1배기 포트(142a)로 홀러보내는 제1배기 유로(141a)와, 제2기판 지지대 안착홈(120b)과 제3기판 지지대 안착홈(120c)의 공정 가스를 유입받아 제2배기 포트(142b)로 홀러보내는 제2배기 유로(141b)와, 제3기판 지지대 안착홈(120c)과 제4기판 지지대 안착홈(120d)의 공정 가스를 유입받아 제3배기 포트(142c)로 홀러보내는 제3배기 홈부(141c)와, 제4기판 지지대 안착홈(120d)과 제1기판 지지대 안착홈(120a)의 공정 가스를 유입받아 제4배기 포트(142d)로 홀러보내는 제4배기 홈부(141d)를 포함한다.
각 배기 홈부(141;141a,141b,141c,141d)는 공정 챔버(100)의 바닥면을 단차지게 홈을 형성하여 수평한 유로를 마련함으로써, 기판 지지대 안착홈(120)에서 유입되는 공정 가스가 공정 챔버(100)의 바닥면에 형성된 배기 홈부(141)를 따라서 배기 포트(142)로 배출될 수 있도록 한다. 각 배기 홈부(141)는 인접한 기판 지지대 안착홈(120)의 사이에서 바닥면에 단차지게 'T'자 형태로 파여져 형성된다. 즉, 배기 홈부(141)는 두 개의 가스 유입구를 구비하여, 두 개의 가스 유입구에서 유입되는 공정 가스를 한 곳으로 모아서 공정 챔버(100)의 바닥면에 파여진 유로를 따라 흐르게 하여 반대편의 하나의 배기 포트(142)를 통해 배출되도록 한다.
이를 위하여 각 배기 홈부(141)는 기판 지지대(200)의 둘레의 공정 챔버 바닥면에 형성되어 가스가 유입되는 가스 제1유입구(1411)과, 가스 제1유입구(1411)가 위치하는 기판 지지대에 인접한 다른 기판 지지대의 둘레의 공정 챔버 바닥면에 형성되어 가스가 유입되는 가스 제2유입구(1412)와, 가스 제1유입구(1411)와 가스 제2유입구(1412)를 연결하며 인접한 기판 지지대 사이의 공정 챔버의 바닥면에 파여진 제1배기 유로(1413)와, 제1배기 유로(1413)와 배기 포트(142)를 연결하며 공정 챔버의 바닥면에 파여진 제2배기 유로(1414)를 포함한다.
만약, 기판 지지대 안착홈(120)에 마련되는 경우에는, 기판 지지대 안착홈(120)의 둘레면과 관통되어 연결된 가스 제1유입구(1411)와, 인접한 다른 기판 지지대 안착홈(120)의 둘레면과 관통되어 연결된 가스 제2유입구(1412)와, 가스 제1유입구(1411)와 가스 제2유입구(1412)를 연결하며 공정 챔버(100)의 바닥면에 파여진 제1배기 유로(1413)와, 제1배기 유로(1413)와 배기 포트(142)를 연결하며 공정 챔버(100)의 바닥면에 파여진 제2배기 유로(1414)를 포함한다. 하나의 기판 지지대 안착홈(120)에는 두 개의 가스 유입구(1411,1412)가 마련되어, 기판 지지대 안착홈(120) 내부의 공정 가스가 서로 다른 가스 유입구로 흘러가게 된다. 예를 들어, 제1기판 지지대 안착홈(120a)에는 제1배기 유로(141a)의 가스 제1유입구(1411a)와 제2배기 유로(141b)의 가스 제2유입구(1412a)가 각각 형성되어, 제1기판 지지대 안착홈(120a)의 공정 가스가 제1배기 유로(141a)의 가스 제1유입구(1411)와 제2배기 유로(141b)의 가스 제2유입구(1412)로 각각 유입될 수 있다.
또한 동일한 기판 지지대 안착홈(120)의 둘레면에 마련되는 가스 제1유입구(1411)와 가스 제2유입구(1412)는 서로 마주보며 대향된 지점에 위치한다. 예를 들어, 제1기판 지지대 안착홈(120a)에 형성되는 제1배기 유로(141a)의 가스 제1유입구(1411a)와 제2배기 유로(141b)의 가스 제2유입구(1412a)는 제1기판 지지대 안착홈(120a)의 둘레면에 형성되어 서로 마주보며 180°마주보며 위치한다. 가스 제1유입구(1411a)와 가스 제2유입구(1412a)를 서로 마주보며 대향된 위치에 둠으로써, 기판 지지대 안착홈(120) 내의 공정 가스가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 균일하게 배출될 수 있도록 한다.
한편, 덮개체(143)는 배기 홈부(141)가 공정 챔버(100)의 바닥면에서 노출되지 않도록 배기 홈부(141)를 덮는 벽체이다. 따라서 덮개체(143) 역시 'T'자 형태의 배기 홈부(141)와 유사한 형태를 가진다. 덮개체는 각 배기 홈부(141a,141b,141c,141d)를 덮도록 대응하는 제1덮개체(143a), 제2덮개체(143b), 제3덮개체(143c), 제4덮개체(143d)를 구비한다.
한편, 상기의 설명에서 기판 지지대 안착홈(120)이 마련된 상태에서 배기부 구조를 설명하였으나, 기판 지지대 안착홈(120) 형성 없이도 공정 챔버의 바닥면에 배기 포트(142), 배기 홈부(141)를 형성한 배기부를 구현하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
펌핑 블럭(900)은 공정 챔버의 외부, 즉, 공정 챔버의 저면의 하측에 마련된다. 펌핑 블럭(900)은 공정가스가 확산되는 내부 공간을 가지고 복수의 배기 포트(142)를 통해 배출되는 공정 가스가 내부 공간으로 유입되도록 공정 챔버의 저면에 체결되며 일측에 배기관(950)이 결합되는 배기구(951)를 포함한다. 공정가스가 확산되는 확산 공간을 내부에 구비하여, 배기 포트(142)를 통해 배출되는 공정 가스가 확산 공간으로 흘러가도록 공정 챔버의 저면에 닿도록 직접 체결된다. 배기 포트(142)와 내부 공간이 일치하도록 체결함으로써, 배기 홈부를 흘러 배기 포트(142)로 배출되는 공정 가스를 펌핑 블럭의 내부 공간을 거쳐서 외부로 배출할 수 있다. 여기서 내부 공간이라 함은, 복수의 배기 포트(142)에서 유입되는 공정 가스가 확산될 수 있는 공간을 말한다. 내부 공간은 환형의 배기 통로, 또는 기둥체의 내부 공간으로 형성될 수 있다.
내부 공간이 환형의 배기 통로로 형성되는 경우에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 펌핑 블럭(900)은 복수의 배기 포트(142)와 연결된 환형의 배기 통로(931)를 구비한다. 펌핑 블럭(900)은 상부면이 개방된 환형의 배기 통로를 가지는 이중벽 기둥체로서, 내부 공간인 배기 통로가 상기 배기 포트에 연결되도록 상부면이 공정 챔버의 저면에 직접 닿아 체결되도록 한다. 따라서 복수의 배기 포트(142)를 통해 하나의 배기 통로(931)로 유입되어, 배기 통로(931)에서 확산된다.
환형의 배기 통로(931)를 가지는 펌핑 블럭(900)을 구현하는 경우, 중심이 관통된 내측벽(910)과, 내측벽(910)의 외측에 위치하는 외측벽(920)과, 내측벽(910)과 외측벽(920) 사이를 연결하는 바닥벽(930)이 마련되어 내측벽(910)과 외측벽(920) 사이에 환형의 배기 통로(931)가 형성된다. 내측벽(910)의 관통된 중심구(911)가 형성되어 있는데, 이러한 중심구(911)에는 턴테이블(300)을 지지하여 승하강 및 회전하는 구동축(301)이 관통하여 위치할 수 있다.
내측벽(910)과 외측벽(920)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 다각형 형태, 원주 형태 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 내측벽(910)과 외측벽(920)은 원형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 내측벽(910)과 외측벽(920) 사이에 원주 형태의 환형의 배기 통로(931)가 마련될 수 있다. 또는 도시하지는 않았지만, 내측벽(910)과 외측벽(920)은 다각형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 내측벽(910)과 외측벽(920) 사이에 다각형의 환형의 배기 통로(931)가 마련될 수 있다.
배기 포트(142)에 펌핑 블럭(900)의 배기 통로(931)가 위치하도록 펌핑 블럭(900)을 공정 챔버의 저면에 체결한다. 배기 포트(142)와 배기 통로(931)를 일치하도록 함으로써, 배기 홈부를 흘러 배기 포트(142)로 배출되는 공정 가스가 환형의 배기 통로(931)를 거쳐서 외부로 배출될 수 있다.
한편, 확산 공간이 기둥체의 내부 공간으로 형성되는 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이, 상부면이 개방된 내부 공간을 가지는 단일벽 기둥체(921)로서, 기둥체의 내부 공간(931)이 배기 포트(142)와 연통되도록 단일벽 기둥체(921)의 상부면이 공정 챔버의 저면에 직접 체결되도록 한다. 참고로 별도로 도시하지는 않았지만 단일벽 기둥체(921)의 바닥면에는 관통구(미도시)가 형성되어, 턴테이블(300)을 지지하여 승하강 및 회전하는 구동축(301)이 단일벽 기둥체의 관통구를 관통한다.
한편, 배기 통로(931)로 유입되는 공정 가스는 배기 통로(931)에서 확산되어 외측벽(920)에 관통된 배기구(951)를 통하여 배출될 수 있다. 이러한 배기구(951)는 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 배기구(951)는 배기관(950)이 연결되어 있는데, 배기관(950)의 일단은 배기구(951)와 연통되며 배기관(950)의 타단은 배기 펌프(미도시)에 연결된다.
참고로 본 발명의 실시예에 따라 각 기판 지지대에서 처리된 공정 가스가 배기 포트로 균일하게 흘러가는 배기 흐름의 실험예를 도 10에 도시하였다. 도 10을 참조하면 각 기판 지지대에서의 배기 흐름이 균일하게 이루어지고 있음을 알 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100:공정 챔버 101:기판 출입구
120:기판 지지대 안착홈 140:배기부
141:배기 홈부 200:기판 지지대
400:가스 분사부 300:턴테이블
301:턴테이블 구동축 1411:가스 제1유입구
1412:가스 제2유입구 1413:제1배기 유로
1414:제2배기 유로
120:기판 지지대 안착홈 140:배기부
141:배기 홈부 200:기판 지지대
400:가스 분사부 300:턴테이블
301:턴테이블 구동축 1411:가스 제1유입구
1412:가스 제2유입구 1413:제1배기 유로
1414:제2배기 유로
Claims (8)
- 기판이 출입하는 기판 출입구가 형성된 공정 챔버;
상기 공정 챔버의 바닥면을 관통되어 형성된 복수의 배기 포트;
내부 공간을 가지고 상기 복수의 배기 포트를 통해 배출되는 공정 가스가 상기 내부 공간으로 유입되도록 상기 공정 챔버의 저면에 체결되며 일측에 배기관이 결합되는 배기구를 포함하는 펌핑 블럭;
을 포함하는 기판 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 펌핑 블럭은,
상부면이 개방된 내부 공간을 가지는 단일벽 기둥체로서, 기둥체의 내부 공간이 상기 배기 포트들과 연통되도록 상부면이 상기 공정 챔버의 저면에 체결되는 기판 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 펌핑 블럭은,
상부면이 개방된 환형의 배기 통로를 가지는 이중벽 기둥체로서, 배기 통로가 상기 배기 포트들과 연통되도록 상부면이 상기 공정 챔버의 저면에 체결되는 기판 처리 장치.
- 청구항 3에 있어서, 상기 이중벽 기둥체는,
상기 내측벽과 외측벽을 가지는 원형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 상기 내측벽과 외측벽 사이에 원주 형태의 환형의 배기 통로가 마련되는 기판 처리 장치.
- 청구항 3에 있어서, 상기 이중벽 기둥체는,
상기 내측벽과 외측벽을 가지는 다각형 이중벽 기둥체 형태를 가져, 상기 내측벽과 외측벽 사이에 다각형의 환형의 배기 통로가 마련되는 기판 처리 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 배기 포트들 중에서, 상기 펌핑 블록의 배기구와 최단거리에 위치하는 배기 포트의 직경은 다른 배기 포트들의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 6에 있어서, 상기 복수의 배기 포트는 공정 챔버의 바닥면의 중심을 중심점으로 하는 동일한 원주 상에 마련된 기판 처리 장치.
- 청구항 7에 있어서, 상기 배기 포트는, 상기 원주 상에서 동일 간격으로 이격되어 마련된 기판 처리 장치.
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