KR20210065054A - 가스 공급 블록 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

가스 공급 블록 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 기술이다. 본 실시예의 가스 공급 블록은 제1 공정 가스를 전달하는 제1 가스 인입 통로를 구비하는 제1 블록, 제2 공정 가스를 전달하는 제2 가스 인입 통로를 구비하는 제2 블록, 및 상기 제1 블록과 상기 제2 블록을 결합시키도록 구비되고 상기 제1 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제2 공정 가스를 각각 구분하여 상기 복수의 기판 처리 공간과 연결된 가스 공급 라인들로 확산시켜 분배하도록 구성된 제 3 블록을 포함할 수 있다.

Description

가스 공급 블록 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{Gas supply block and substrate processing apparatus including the same}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 처리용 가스를 공급하는 가스 공급 블록 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래 기판 처리 장치에서 생산성, 공정 균일성 등의 다양한 목적으로 하나의 공정 챔버 내에서 복수의 기판에 대한 기판 처리가 동시에 이루어지는 경우가 있다. 예로서, 이러한 기판 처리 장치는, 복수의 기판을 처리하기 위한 복수의 처리 공간들을 갖는 공정 챔버와, 공정 챔버의 상측에 설치되어 각 처리 공간으로 공정 가스를 분사하는 복수의 가스 분사부들과, 복수의 가스 분사부들 각각에 대응하도록 공정 챔버 내에 설치되어 기판을 지지하는 복수의 기판 지지부들을 포함한다. 또한, 기판 처리 장치는, 복수의 가스 분사부들로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부와, 가스 공급부로부터 공급된 공정 가스를 복수의 가스 분사부들에 각각 분기시키는 가스 분기부를 포함한다.
이때, 가스 공급부와 가스 분기부는 하나의 가스 공급 라인을 통해 연결된다. 또한, 가스 분기부와 복수의 가스 분사부들 각각은 하나의 가스 분기 라인을 통해 연결된다.
그러나, 기판 처리 장치가 복합막을 형성하기 위한 장치인 경우, 하나의 가스 공급 라인을 통해 다른 종류의 공정 가스를 교번하여 공급하므로, 가스 공급 라인 내부의 퍼지가 완벽히 이루어지지 않음에 따라 파티클 생성이 증가하고, 그 결과 패턴 폭 거칠기(line edge roughness, LER)가 악화되는 문제가 있다.
또한, 하나의 가스 공급 라인으로 제1 박막을 증착하기 위한 제1 공정 가스를 공급하고 제2 박막을 증착하기 위한 제2 공정 가스를 번갈아 공급하므로, 제1 공정 가스 공급 후 제2 공정 가스를 공급하기 전과 제2 공정 가스 공급 후 제1 공정 가스를 공급하기 전에 가스 공급 라인 내의 공정 가스를 완전히 제거하기 위해 퍼지 시간이 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 파티클 생성을 방지하고, 패턴 폭 거칠기(line edge roughness, LER)를 개선시킬 수 있는 가스 공급 블록 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 의한 가스 공급 블록은 복수의 기판 처리 공간들을 갖는 챔버 내에 공정 가스를 공급하도록 구성된다. 상기 가스 공급 블록은, 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 제1 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제1 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제1 가스 공급 통로들에 상기 제1 공정 가스를 인입시키기 위한 제1 가스 인입 통로가 형성된 하부 블록; 및 상기 하부 블록에 결합되고, 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 상기 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제2 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제2 가스 공급 통로들에 상기 제2 공정 가스를 인입시키기 위한 제2 가스 공급 통로가 형성된 상부 블록을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의한 기판 처리 장치는, 복수의 기판 처리 공간들을 갖는 챔버; 상기 챔버 내부의 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각에 배치된 복수의 기판지지부들; 상기 복수의 기판지지부들에 대응하도록 배치된 복수의 가스분사부들; 및 상기 복수의 가스분사부들 각각에 제1 공정 가스 및 상기 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스를 교번하여 공급하는 가스 공급 블록을 포함한다. 상기 가스 공급 블록은, 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 제1 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제1 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제1 가스 공급 통로들에 상기 제1 공정 가스를 인입시키기 위한 제1 가스 인입 통로가 형성된 하부 블록; 및 상기 하부 블록에 결합되고, 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 상기 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제2 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제2 가스 공급 통로들에 상기 제2 공정 가스를 인입시키기 위한 제2 가스 인입 통로가 형성된 상부 블록을 포함한다.
또한, 본 실시예의 다른 실시예에 따른 가스 공급 블록은, 복수의 기판 처리 공간을 갖는 챔버내에 공정 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 블록으로서, 제1 공정 가스를 전달하는 제1 가스 인입 통로를 구비하는 제1 블록; 제2 공정 가스를 전달하는 제2 가스 인입 통로를 구비하는 제2 블록; 및 상기 제1 블록과 상기 제2 블록을 결합시키도록 구비되고, 상기 제1 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제2 공정 가스를 각각 구분하여 상기 복수의 기판 처리 공간과 연결된 가스 공급 라인들로 확산시켜 분배하도록 구성된 제 3 블록을 포함한다.
본 실시 예에 따르면, 다른 종류의 공정 가스를 공급하는 라인이 독립적으로 구성됨에 따라, 공정 가스의 반응에 의한 파티클 생성을 방지할 수 있으므로, 패턴 폭 거칠기(line edge roughness, LER)를 개선시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 다른 종류의 공정 가스를 공급하는 라인이 독립적으로 구성되고, 라인의 길이가 감소함에 따라 퍼지 시간이 단축되어 전체 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록을 포함하는 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 Ⅰ-Ⅰ′를 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 가스 공급 블록을 Ⅱ-Ⅱ′를 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록 내에서의 가스 이동 방향을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 공급 블록의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 공급 블록의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록을 포함하는 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 Ⅰ-Ⅰ′를 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 처리 공간을 형성하는 챔버(100), 챔버(100)의 내부에 배치되며 기판(W)을 지지하는 기판지지부(110), 기판지지부(110)와 대향하도록 배치되며 기판지지부(110) 상으로 공정 가스를 분사하는 가스분사부(130) 및 챔버(100) 상부에 배치되며 가스분사부(130)로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 블록(200)을 포함할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 기판지지부(110)의 외측에 위치하고 기판의 이송을 보조하는 기판이동부(120)를 더 포함할 수 있다.
챔버(100)는 상부가 개방된 본체(101)와 본체(101)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(103)를 포함할 수 있다.
본체(101)의 내부에는 기판지지부(110)가 배치되는 기판지지대 안착홈(105)이 형성되며, 기판지지대 안착홈(105)은 후술하는 기판지지대(113)의 형상에 대응하는 형상, 예컨대 원형으로 형성되고, 소정 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판지지대 안착홈(105)은 기판지지대(113)의 상하방향 이동 범위에 대응하는 깊이로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 챔버(100)의 내부 공간의 크기를 감소시켜 기판 처리를 위해 챔버(100)의 내부로 공급되는 공정 가스의 양을 감소시킬 수 있으며, 챔버(100)의 내부를 퍼지할 때 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 기판지지대 안착홈(105)에는 기판지지부(110)의 지지축(111)이 삽입되는 관통구가 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(100)에서 복수의 기판, 예컨대 4개의 기판을 처리하는 경우, 기판지지대 안착홈(105)도 4개가 형성될 수 있다.
4개의 기판지지대 안착홈(105)은 측면을 통해 인접한 기판지지대 안착홈(105)과 연통되도록 본체(101) 바닥면을 따라 수평하게 형성되는 배기유로(미도시)가 형성될 수 있으며, 배기유로들(미도시)은 본체(101) 바닥을 상하방향으로 관통하도록 형성된 배기포트(140)에 연결되어, 외부의 진공 펌프(160)에 연결된 배기 라인(150)과 연결될 수 있다.
본체(101)의 바닥에는 기판이동부(120)를 구성하는 회전축(121)이 삽입되는 관통구가 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통구는 본체(101)의 바닥면 중심부에 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시하지는 않았으나, 본체(101)의 측면에는 기판(W)을 챔버(100) 내부로 로딩 및 언로딩하기 위한 게이트(미도시)가 형성될 수 있다.
탑리드(103)는 본체(101)의 상부에 결합되어 본체(101)의 내부를 폐쇄할 수 있다. 이때, 탑리드(103)는 본체(101)의 상부 전체를 커버할 수 있도록 형성될 수도 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 가스분사부(130)와 결합되어 본체(101) 상부의 적어도 일부를 커버하도록 형성될 수도 있다.
본 실시 예에서는, 탑리드(103)를 구성함에 있어서, 가스분사부(130)의 탑재 및 분리가 용이하도록 탑리드(103)를 상하방향으로 관통하는 삽입구를 형성하여 가스분사부(130)를 탑리드(103)의 상부로부터 삽입구를 통해 삽입 고정할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
기판지지부(110)는 기판(W)을 지지하기 위한 구성으로서 챔버(100) 내부의 하측에 설치될 수 있다. 기판지지부(110)는 기판(W)이 안착되는 기판지지대(113)와, 기판지지대(113)의 하부에 연결되어 기판지지대(113)를 상승 및 하강시키는 지지축(111)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판지지대(113)는 소정 두께를 갖는 플레이트형으로, 기판(W)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 기판(W)이 원형 웨이퍼인 경우, 기판지지대(113)는 원판 형상을 가질 수 있다. 물론, 기판지지대(113)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 변경 가능하다.
기판지지대(113)는 챔버(100) 내부에 본체(101)의 바닥면에 평행하는 방향으로 구비되고, 지지축(111)은 본체(101)의 바닥면에 수직하는 방향으로 구비될 수 있다. 지지축(111)은 본체(101)의 바닥면에 형성된 관통구를 통하여 외부의 모터 등과 같은 구동수단(미도시)에 연결되어 기판지지대(113)를 상승 및 하강시킬 수 있다. 이때, 지지축(111)과 관통구 사이는 벨로우즈(미도시) 등을 이용하여 밀폐시킴으로써 기판을 처리하는 과정에서 챔버(100) 내부의 진공이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
도 2에 도시하지는 않았으나, 기판지지대(113)의 내부에는 이를 가열시키기 위한 발열체(미도시)가 구비될 수 있고, 발열체는 도선(미도시)을 통해 외부의 전원과 연결될 수 있다. 발열체에 전원이 인가되면, 기판지지대(113)가 가열되며, 이로부터 기판지지대(113) 상부에 안착된 기판(W)을 가열할 수 있다.
기판지지대(113)는 기판을 지지할 뿐만 아니라, 하부 전극으로 작용할 수 있다. 즉, 기판지지대(113)와 가스분사부(130) 사이에 전계가 형성되도록, 기판지지대(113)는 하부 전극으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 가스분사부(130)에 RF 전원(미도시)을 인가하고, 기판지지대(113)에 접지 전원(미도시)을 인가하여 이들 사이에 전계를 형성하고 플라즈마를 생성할 수 있다. 이를 위해, 기판지지대(113)의 내부에 접지 전극(미도시)이 설치될 수 있다.
기판지지부(110)는 챔버(100) 내에 복수 개 설치될 수 있다. 예를 들어, 챔버(100) 내부에 4개의 기판지지부(110)를 설치할 수 있다. 이때, 각 기판지지부(110)는 챔버(100)의 중심을 기준으로 하여 점대칭으로 배치될 수 있다. 물론, 기판지지부(110)는 4개 미만 또는 4개를 초과하도록 설치될 수도 있다.
기판이동부(120)는 챔버(100) 내부에 복수 개의 기판지지부(110)가 설치되는 경우, 챔버(100) 내에서 기판지지부(100)와 기판지지부(110) 간에 기판(W)을 이동시킬 수 있다. 기판이동부(120)는 본체(101)의 비닥을 관통하는 관통구에 삽입되도록 배치된 회전축(121)과, 회전축(121)의 상부에 수평방향으로 배치된 턴테이블(123)을 포함할 수 있다.
회전축(121)은 복수 개의 기판지지부(110)를 구성하는 복수의 지지축(111)의 중심에 배치될 수 있다. 또한, 회전축(121)은 외부의 모터 등과 같은 구동수단에 연결되어 턴테이블(123)을 회전, 상승 및 하강시킬 수 있다. 이때, 회전축(111)과 관통구 사이는 벨로우즈(미도시) 등을 이용하여 밀폐시킴으로써 기판을 처리하는 과정에서 챔버(100) 내부의 진공이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
턴테이블(123)은 소정 두께를 갖는 플레이트형으로, 기판지지대(113) 상에 안착된 기판(W)을 지지한 상태로 회전하여 기판(W)의 위치를 이동시키도록 구성될 수 있다.
가스분사부(130)는 챔버(100) 내부의 기판지지부(113)와 마주보고 이격하여 배치되며, 기판지지대(113) 측으로 기판 처리를 위한 공정 가스를 분사할 수 있다. 또한, 가스분사부(130)는 외부의 전원(미도시)과 연결되어, 플라즈마 발생을 위한 상부 전극으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 가스분사부(130)에는 RF(Radio Frequency) 전원(미도시)을 인가하고 기판지지대(113)는 접지시켜, 챔버(100) 내의 증착 공간인 반응 공간에 RF를 이용하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 여기에서는 가스분사부에 RF 전원이 인가하여 반응 공간에 플라즈마를 발생시키는 것으로 설명하지만, 가스분사부에서 공정 가스를 플라즈마화하여 챔버(100) 내부의 반응 공간으로 분사할 수도 있고, 챔버(100) 외부에서 공정 가스를 플라즈마화하여 챔버(100) 내부의 반응 공간으로 분사할 수도 있음은 물론이다.
가스분사부(130)는 탑리드(103)와 함께 챔버(100)의 상부를 형성할 수 있다. 가스분사부(130)는 모두 동일한 종류의 공정 가스를 공급하는 단일 가스 공급원에 연결될 수도 있고, 서로 다른 종류의 공정 가스를 공급하는 복수의 가스 공급원과 각각 연결될 수도 있다. 가스분사부(130)는 기판지지대(113)와 대향하고, 이와 유사한 소정 면적을 갖고, 복수의 분사홀을 구비하는 샤워헤드 타입으로 제조될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 가스분사부(130)는 복수 개가 구비될 수 있다. 예를 들어, 탑리드(103)에 4개의 가스분사부(130)를 설치할 수 있다. 이때, 각 가스분사부(130)는 탑리드(103)의 중심을 기준으로 하여 점대칭으로 배치될 수 있다. 물론, 가스분사부(130)는 4개 미만 또는 4개를 초과하도록 설치될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스분사부(130)는 가스분사체(131) 및 가스분사체(131)와 후술하는 가스 공급 라인(255)을 연결하는 가스 유입 블록(133)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 가스분사체(131)는 기판지지대(113) 측에 가까운 제1면과 가스 유입 블록(133)이 설치되는 제2면을 포함할 수 있다. 가스분사체(131)의 제1면에는 기판지지대(133) 상으로 공정 가스를 분사하도록 구성된 복수의 분사홀이 형성될 수 있다. 또한, 가스분사체(131)의 제2면에는 가스 유입 블록(133)으로 공급된 공정 가스가 통과하는 관통홀이 형성될 수 있다. 물론, 가스분사체(131)의 형상은 도 2에 도시된 것에 한정되지 않으며, 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 공급 블록(200)은 챔버(100)의 상부에 탑리드(103)로부터 이격되도록 설치될 수 있다. 가스 공급 블록(200)은 복수의 가스 공급 라인(251, 253, 255, 257)을 통해 대응하는 가스분사부(130)로 공정 가스를 공급할 수 있다.
가스 공급 블록(200)은 하부 블록(210)과 상부 블록(220)을 포함할 수 있다. 하부 블록(210)과 상부 블록(220)은 동일한 형상을 가질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 예에서는, 가스 공급 블록(200)의 하부 블록(210)과 상부 블록(220) 각각에 공급되는 공정 가스의 종류가 다를 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 가스 공급 블록을 Ⅱ-Ⅱ′를 따라 절단한 단면을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 공급 블록 내에서의 가스 이동 방향을 나타낸 도면이다.
가스 공급 블록(200)의 하부 블록(210)은, 제1 결합체(211)와, 제1 결합체(211) 상에 결합된 제2 결합체(212)를 포함할 수 있다. 제1 결합체(211)의 상면 일부에는 그 상면으로부터 멀어지는 방향으로 연장하도록 형성된 격벽(214)이 형성될 수 있다. 예컨대, 격벽(214)은 링(ring) 형상을 가질 수 있으나, 격벽(214)의 형상이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 가스 인입 통로(217, 227)로부터 인입된 공정 가스가 복수의 제1 및 제2 가스 공급 통로들(216, 226)로 분배될 때 격벽(214)이 없으면 복수의 제1 및 제2 가스 공급 통로들(216, 226)에 고르게 분배되지 않고, 일부의 가스 공급 통로에 공정 가스가 쏠리는 현상이 발생될 가능성이 있다. 본 실시 예에서와 같이, 격벽(214)이 존재하면 격벽(214)으로 인하여 공정 가스가 격벽(214)의 내부 공간에서 먼저 확산되므로, 공정 가스가 일부의 가스 공급 통로로 쏠리는 현상 없이 모든 가스 공급 통로들에 고르게 분배될 수 있다.
제2 결합체(212)의 하면 일부에는 제1 결합체(211)의 격벽(214)에 대응하도록 형성된 삽입홈(213)이 형성될 수 있다. 삽입홈(213)의 깊이는 격벽(214)의 높이보다 크고, 삽입홈(213)의 직경은 격벽(214)의 직경보다 클 수 있다. 이에 따라, 삽입홈(213)의 내부 측벽과 격벽(214)의 외부 측벽 사이에는 공정 가스가 확산될 수 있는 확산 공간(215)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 삽입홈(213)의 측벽에는 공정 가스가 배출될 수 있는 복수 개의 하부 배출홈(H1)이 형성될 수 있다. 복수 개의 하부 배출홈(H1)은 각각 대응하는 복수 개의 제1 가스 공급 통로(216)와 연통할 수 있다. 복수 개의 제1 가스 공급 통로(216)는 삽입홈(213)의 측벽으로부터 제2 결합체(212)의 측벽을 관통하도록 형성될 수 있다. 복수 개의 제1 가스 공급 통로(216)에는 각각 대응하는 가스 공급 라인에 연결될 수 있다.
또한, 제1 결합체(211)의 링 형상의 격벽(214)의 바닥면에는 가스공급원(미도시)으로부터 공급되는 공정 가스를 통과시키는 인입홀이 형성될 수 있다. 인입홀은 제1 가스 인입 통로(217)와 연통할 수 있다. 제1 가스 인입 통로(217)에는 가스공급원(미도시)에 연결된 가스공급관(300L, 도 5 참조)이 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스공급원(미도시)으로부터 가스공급관(300L)을 통해 공급된 공정 가스는 제1 결합체(211)에 형성된 제1 가스 인입 통로(217)를 따라 격벽(214)의 바닥면에 형성된 인입홀을 통해 격벽(214)의 내부 공간으로 인입되고, 격벽(214) 내부 공간의 공정 가스는 격벽(214)의 상단과 삽입홈(213) 바닥면 사이의 틈을 통해 확산 공간(215)으로 확산될 수 있다. 확산 공간(215)으로 확산된 공정 가스는 복수 개의 하부 배출홈(H1, 도 3 참조) 및 복수 개의 제1 가스 공급 통로(216)를 따라 대응하는 가스 공급 라인(251L, 253L, 255L, 257L)으로 공급될 수 있다. 가스 공급 라인(251L, 253L, 255L, 257L)으로 공급된 공정 가스는 대응하는 가스분사부(130)에 공급될 수 있다.
가스 공급 블록(200)의 상부 블록(220)은, 제1 결합체(221)와, 제1 결합체(221) 상에 결합된 제2 결합체(222)를 포함할 수 있다. 제1 결합체(221)의 상면 일부에는 그 상면으로부터 멀어지는 방향으로 연장하도록 형성된 격벽(224)이 형성될 수 있다. 예컨대, 격벽(224)은 링 형상을 가질 수 있으나, 격벽(224)의 형상이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 결합체(222)의 하면 일부에는 제1 결합체(221)의 격벽(224)에 대응하도록 형성된 삽입홈(223)이 형성될 수 있다. 삽입홈(223)의 깊이는 격벽(224)의 높이보다 크고, 삽입홈(223)의 직경은 격벽(224)의 직경보다 클 수 있다. 이에 따라, 삽입홈(223)의 내부 측벽과 격벽(224)의 외부 측벽 사이에는 공정 가스가 확산될 수 있는 확산 공간(225)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 삽입홈(223)의 측벽에는 공정 가스가 배출될 수 있는 복수 개의 상부 배출홈(H2)이 형성될 수 있다. 복수 개의 상부 배출홈(H2)은 각각 대응하는 복수 개의 제2 가스 공급 통로(226)와 연결될 수 있다. 복수 개의 제2 가스 공급 통로(226)는 삽입홈(223)의 측벽으로부터 제2 결합체(222)의 측벽을 관통하도록 형성될 수 있다. 복수 개의 제2 가스 공급 통로(226)에는 각각 대응하는 가스 공급 라인에 연결될 수 있다.
또한, 제1 결합체(221)의 링 형상의 격벽(224)의 바닥면에는 가스공급원(미도시)으로부터 공급되는 공정 가스를 통과시키는 인입홀이 형성될 수 있다. 인입홀은 제2 가스 인입 통로(227)와 연통할 수 있다. 제2 가스 인입 통로(227)에는 가스공급원(미도시)에 연결된 가스공급관(300H, 도 5 참조)이 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스공급원(미도시)으로부터 가스공급관(300H)을 통해 공급된 공정 가스는 제1 결합체(221)에 형성된 제2 가스 인입 통로(227)를 따라 격벽(224)의 바닥면에 형성된 인입홀을 통해 격벽(224)의 내부 공간으로 인입되고, 격벽(224) 내부 공간의 공정 가스는 격벽(224)의 상단과 삽입홈(223) 바닥면 사이의 틈을 통해 확산 공간(225)으로 확산될 수 있다. 확산 공간(225)으로 확산된 공정 가스는 복수 개의 상부 배출홈(H2) 및 복수 개의 제2 가스 공급 통로(226)를 따라 대응하는 가스 공급 라인(251H, 253H, 255H, 257H)으로 공급될 수 있다. 가스 공급 라인(251H, 253H, 255H, 257H)으로 공급된 공정 가스는 대응하는 가스분사부(130)에 공급될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 가스 공급 블록(200)의 하부 블록(210)의 복수 개의 제1 가스 공급 통로(216)는 등간격으로 이격 형성되고, 상부 블록(22)의 복수 개의 제2 가스 공급 통로(226) 역시 등간격으로 이격 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 가스 공급 통로(216, 226)가 등간격으로 형성됨에 따라, 제1 및 제2 공정 가스가 복수의 가스분사부(130)에 균등하게 분배되어 공급될 수 있다.
또한, 하부 블록(210)의 제1 가스 공급 통로(216)와 상부 블록(220)의 제2 가스 공급 통로(226)는 수직 방향으로 정렬되지 않고, 소정 간격으로 시프트되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 하부 블록(210)의 제1 가스 공급 통로(216)에 연결되는 가스 공급 라인(251L, 253L, 255L, 257L)과 상부 블록(220)의 제2 가스 공급 통로(226)에 연결되는 가스 공급 라인(251H, 253H, 255H, 257H)이 서로 간에 간섭 없이 가스분사부(130)에 결합될 수 있다.
또한, 하부 블록(210)의 제1 가스 공급 통로(216)는 삽입홈(213)의 중심점을 지나는 연장선으로부터 일정 각도로 기울어진 직선 형태로 제2 결합체(212) 내에 형성되고, 상부 블록(220)의 제2 가스 공급 통로(226)는 삽입홈(223)의 중심점을 지나는 연장선으로부터 일정 각도로 기울어진 직선 형태로 제4 결합체(222) 내에 형성될 수 있다.
만일, 제1 및 제2 가스 공급 통로들(216, 226)이 대응하는 삽입홈들(213, 223)의 중심점들을 지나는 연장선과 동일한 선상에 형성된다면, 제1 및 제2 가스 인입 통로들(217, 227)로부터 인입된 공정 가스가 충분히 확산되지 않고 제1 및 제2 가스 공급 통로들(216, 226)로 바로 배출될 가능성이 있으므로, 공정 가스가 일부의 공급 통로로 쏠릴 가능성이 있다. 본 실시 예에서는, 제1 및 제2 가스 공급 통로들(216, 226)이 대응하는 삽입홈들(213, 223)의 중심점들을 지나는 연장선으로부터 일정 각도로 기울어지도록 형성됨에 따라, 확산 공간(215, 225)에서 회오리와 같은 내부 기류가 발생되어 제1 및 제2 가스 인입 통로들(217, 227)로부터 인입된 공정 가스가 충분히 확산된 후 제1 및 제2 가스 인입 통로들(216, 226)로 균일하게 분배될 수 있다.
또한, 가스 공급 블록(200)은 그 내부에 삽입된 히터(270)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터(270)는 하부 블록(210)과 상부 블록(220) 사이에 배치될 수 있고, 히터(270)는 도선(미도시)을 통해 외부의 전원과 연결될 수 있다. 히터(270)에 전원이 인가되면, 하부 블록(210) 및 상부 블록(220) 각각에 공급되는 공정 가스를 일정 온도로 유지할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았으나, 기판 처리 장치(10)는 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어기는 지지축(111), 회전축(121), 가스분사부(130), 전원 등의 구동을 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 공급 블록의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 공급 블록의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 가스 공급 블록(200a)는 제1 블록(2100), 제2 블록(2200) 및 제 3 블록(2300)을 포함할 수 있다.
제1 블록(2100)은 제1 가스 인입 통로(2117)를 포함할 수 있다. 제1 가스 인입 통로(2117)는 제1 가스 공급원(미도시)과 연결되어 제1 공정 가스를 상기 제 3 블록(2300)의 대향면에 해당하는 제1 블록(2100)의 상부면에 형성되는 제1 공간부(d1)에 제공할 수 있다. 도 6 및 도 7이 가스 공급 블록의 단면 구조를 사시도의 형태로 나타낸 도면이기 때문에, 도 6 및 도 7에서 제1 공간부(d1)는 반원 형태로 표시되지만, 실질적으로는 원형, 즉, 링 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 공간부(d1)는 제1 블록(2100)의 상부 표면의 소정 부분에 제1 격벽(2114)에 의해 한정될 수 있다. 상기 제1 격벽(2114)은 제1 블록(2100)의 표면으로부터 소정 높이를 가지며 상기 제1 블록(2100)의 상부 표면을 향해 돌출될 수 있다.
제2 블록(2200)은 제1 블록(2100) 상부에 위치될 수 있다. 제2 블록(2200)은 예를 들어, 제1 블록(2100)과 180°회전된 형태로 대응하는 구조를 가질 수 있다. 제2 블록(2200)은 제2 가스 공급원(미도시)과 연결되어 제2 공정 가스를 제공하는 제2 가스 인입 통로(2227)를 포함할 수 있다. 제2 가스 인입 통로(2227)는 상기 제2 공정 가스를 제2 공간부(d2)로 전달할 수 있다. 제2 공간부(d2)는 상기 제1 공간부(d1)와 대응되는 위치에 제2 격벽(2224)에 의해 한정될 수 있고, 상기 제2 격벽(2224)은 상기 제1 격벽(2114)과 실질적으로 동일한 높이를 가지며, 제2 블록(2200)의 하부 표면을 향해 돌출될 수 있다.
제 3 블록(2300)은 상기 제1 블록(2100)과 제2 블록(2200) 사이에 위치되어, 제1 블록(2100)과 제2 블록(2200)을 결합시킬 수 있다. 제 3 블록(2300)은 상기 제1 블록(2100)과 마주하는 하부 영역(2310) 및 상기 제2 블록(2200)과 마주하는 상부 영역(2320)을 포함할 수 있다. 상기 하부 영역(2310)는 상기 제1 블록(2100)과 마주할 수 있으며, 상기 제1 블록(2100)과 마주하는 면에 제1 가스 수용 공간이 구비되어, 상기 하부 영역(2310)와 제1 블록(2100)의 결합 시, 상기 가스 공급 블록(200a)내에 제1 삽입홈(IH1)이 구비될 수 있다. 상기 제1 삽입홈(IH1)은 상기 제1 공간부(d1)를 수용할 수 있는 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 삽입홈(IH1)의 깊이는 상기 제1 격벽(2114)의 높이보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 격벽(2114)의 상부가 상기 제1 삽입홈(IH1)에 닿지 않게 된다. 다시 말해, 제1 격벽(2114)이 상기 제1 삽입홈(IH1) 보다 낮은 높이를 가진다. 이로써, 제1 격벽(2114)을 중심으로 양측의 제1 삽입홈(IH1)내에 공정 가스가 고르게 확산될 수 있는 이동 통로가 마련된다. 또한, 상기 제1 삽입홈(IH1)의 측벽에 가스 공급 라인들(300L)과 연결되는 적어도 하나의 하부 배출홈(H1)이 형성될 수 있다. 하부 배출홈(H1)은 예를 들어, 등 간격으로 배열될 수 있고, 상기 가스 공급 라인들(도 3의 경우, 251L, 253L, 255L, 255L)과 체결되어, 각각의 가스 분사부(130)에 공정 가스를 공급할 수 있다.
마찬가지로, 상기 상부 영역(2320)는 상기 제2 블록(2200)과 마주할 수 있으며, 상기 제1 블록(2200)과 마주하는 면에 제1 가스 수용 공간이 구비되어, 상기 상부 영역(2320)와 제2 블록(2200)의 결합 시, 상기 가스 공급 블록(200a)내에 제2 삽입홈(IH2)이 구비될 수 있다. 상기 제2 삽입홈(IH2)은 상기 제2 공간부(d2)를 수용할 수 있는 크기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 삽입홈(IH2)의 깊이는 상기 제2 격벽(2224)의 높이보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 격벽(2224)의 상부면이 상기 제2 삽입홈(IH2)에 닿지 않게 된다. 이에 제2 격벽(2224)과 상기 제2 삽입홈(IH2) 사이의 공간을 통해 가스 이동이 자유롭게 진행되므로, 제2 격벽(2224)을 중심으로 양측의 제2 삽입홈(IH2)내에 공정 가스가 고르게 확산될 수 있다. 제2 삽입홈(IH2)의 측벽면 적어도 하나의 상부 배출홈(H2)이 형성될 수 있다. 상부 배출홈(H2)은 예를 들어, 등 간격으로 배열될 수 있고, 상기 가스 공급 라인들(도 3의 경우, 251H, 253H, 255H, 255H)과 체결되어, 각각의 가스 분사부(130)에 제2 공정 가스를 공급할 수 있다
가스 공급 블록(270)의 제 3 블록(2300)은 그 내부에 히터(2700)가 위치될 수 있다. 상기 히터(2700)는 상기 제1 및 제2 삽입홈(IH1,IH2) 사이의 통합 공간을 지나도록 연장될 수 있다. 본 실시예의 히터(2700)는 봉 형태를 갖는 카트리지 히터일 수 있다. 일 예로서, 히터(2700)는 발열 기능이 높은 도전 물질로 구성될 수 있고, 전원 인가에 의해 제 3 블록(2300)의 제1 및 상부 영역(2310, 2320)는 물론 제1 블록(2100) 및 제2 블록(2200)까지 일정 온도로 유지시킬 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 가스 공급 블록(200a)은 제1 가스 인입 통로(2117)로부터 공급된 제1 공정 가스(2117)는 제1 격벽(2224)에 의해 구분된 제1 삽입홈(IH1)내에서 균일하게 확산된 상태로, 제1 삽입홈(IH1)의 측벽에 형성된 하부 배출홈(H1)과 체결된 가스 공급 라인들(251L, 253L, 255L, 255L)을 통해 각 챔버의 가스 분사부(130)에 고르게 공급할 수 있다.
마찬가지로, 본 실시예에 따른 가스 공급 블록(200a)은 로부터 공급된 제1 공정 가스(2117)는 제1 격벽(2224)에 의해 구분된 제1 삽입홈(IH1)내에서 균일하게 확산된 상태로, 제1 삽입홈(IH1)의 측벽에 형성된 하부 배출홈(H1)과 체결된 가스 공급 라인들(251L, 253L, 255L, 255L)을 통해 각 챔버의 가스 분사부(130)에 고르게 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 충전수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
110: 기판지지부 120: 기판이동부
130: 가스분사부 140: 배기포트
150: 배기 라인 160: 진공 펌프
200: 가스 공급 블록 210: 하부 블록
211: 제1 결합체 212: 제2 결합체
213: 삽입홈 214: 격벽
215: 확산 공간 216: 제1 가스 공급 통로
217: 제1 가스 인입 통로 220: 상부 블록
221: 제1 결합체 222: 제2 결합체
223: 삽입홈 224: 격벽
225: 확산 공간 226: 제2 가스 공급 통로
227: 제2 가스 인입 통로 300: 가스공급관
251L, 253L, 255L, 257L, 251H, 253H, 255H, 257H : 가스 공급 라인
2100 : 제1 블록 2114 : 제1 격벽
2117 : 제1 가스 인입 통로 2200 : 제2 블록
2224 : 제2 격벽 2227 : 제2 가스 인입 통로
2300 : 제 3 블록 2310 : 하부 영역
2320 : 상부 영역

Claims (19)

  1. 복수의 기판 처리 공간들을 갖는 챔버 내에 공정 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급 블록으로서,
    상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 제1 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제1 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제1 가스 공급 통로들에 상기 제1 공정 가스를 인입시키기 위한 제1 가스 인입 통로가 형성된 하부 블록; 및
    상기 하부 블록에 결합되고, 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각으로 상기 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스를 분배하여 공급하기 위한 복수의 제2 가스 공급 통로들 및 상기 복수의 제2 가스 공급 통로들에 상기 제2 공정 가스를 인입시키기 위한 제2 가스 공급 통로가 형성된 상부 블록
    을 포함하는 가스 공급 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 블록은, 링 형상의 제1 격벽이 형성된 제1 결합체; 및 상기 제1 결합체에 결합되고, 상기 제1 격벽에 대응하는 제1 삽입홈이 형성된 제2 결합체를 포함하고,
    상기 상부 블록은, 링 형상의 제2 격벽이 형성된 제3 결합체; 및 상기 제3 결합체에 결합되고, 상기 제2 격벽에 대응하는 제2 삽입홈이 형성된 제4 결합체를 포함하는 가스 공급 블록.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 격벽의 높이 및 직경은 상기 제1 삽입홈의 깊이 및 직경보다 작고, 및
    상기 제2 격벽의 높이 및 직경은 상기 제2 삽입홈의 깊이 및 직경보다 작은 가스 공급 블록.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 가스 공급 통로들은 상기 하부 블록의 상기 제2 결합체 내에 상기 제1 삽입홈의 측벽으로부터 상기 제2 결합체의 측벽까지 관통하도록 등간격으로 형성되고,
    상기 복수의 제2 가스 공급 통로들은 상기 제1 가스 공급 통로들과 나란히 형성되도록 상기 상부 블록의 상기 제4 결합체 내에 상기 제2 삽입홈의 측벽으로부터 상기 제4 결합체의 측벽까지 관통하도록 등간격으로 형성된 가스 공급 블록.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제2 가스 공급 통로들은 상기 복수의 제1 가스 공급 통로들에 대해 수직 방향으로 정렬되지 않도록 일정 간격으로 시프트되어 형성된 가스 공급 블록.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 가스 공급 통로들은 각각 상기 제1 삽입홈의 중심점을 지나는 연장선에 대해 수직 방향으로 정렬되지 않도록 일정 간격으로 시프트되어 형성된 형태로 상기 제2 결합체 내에 형성되고,
    상기 복수의 제2 가스 공급 통로들은 각각 상기 제2 삽입홈의 중심점을 지나는 연장선에 대해 수직 방향을 정렬되지 않도록 일정 간격으로 시프트되어 형성된 형태로 상기 제4 결합체 내에 형성된 가스 공급 블록.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스 인입 통로는, 상기 제1 격벽의 바닥면과 연통하도록 상기 하부 블록의 상기 제1 결합체 내에 형성되고, 및
    상기 제2 가스 인입 통로는, 상기 제2 격벽의 바닥면과 연통하도록 상기 상부 블록의 상기 제3 결합체 내에 형성된 가스 공급 블록.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 가스 인입 통로를 따라 인입된 상기 제1 공정 가스는 상기 제1 격벽의 내부 공간으로 공급되고, 상기 제1 격벽의 내부 공간의 상기 제1 공정 가스는 상기 제1 격벽의 상단과 상기 제1 삽입홈의 바닥면 간의 틈을 통해 상기 제1 격벽의 외부 측벽과 상기 제1 삽입홈의 내부 측벽 사이의 확산 공간으로 확산되는 가스 공급 블록.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가스 인입 통로를 따라 인입된 상기 제2 공정 가스는 상기 제2 격벽의 내부 공간으로 공급되고, 상기 제2 격벽의 상기 내부 공간의 상기 제2 공정 가스는 상기 제2 격벽의 하단과 상기 제2 삽입홈의 바닥면 간의 틈을 통해 상기 제2 격벽의 외부 측벽과 상기 제2 삽입홈의 내부 측벽 사이의 확산 공간으로 확산되는 가스 공급 블록.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하부 블록과 상기 상부 블록 사이에 배치되어 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스를 히팅하는 히터를 더 포함하는 가스 공급 블록.
  11. 복수의 기판 처리 공간을 갖는 챔버내에 공정 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급 블록으로서,
    제1 공정 가스를 전달하는 제1 가스 인입 통로를 구비하는 제1 블록;
    제2 공정 가스를 전달하는 제2 가스 인입 통로를 구비하는 제2 블록; 및
    하면에 상기 제1 블록이 결합되고 상면에 상기 제2 블록이 결합되며, 상기 제1 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 가스 인입 통로를 통해 전달된 상기 제2 공정 가스를 각각 분리하여 상기 복수의 기판 처리 공간측으로 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스를 분배하여 공급하는 제 3 블록을 포함하는 가스 공급 블록.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 블록은,
    상기 제 3 블록과 대향하는 상면에 상기 제1 가스 인입 통로와 연통되는 제1 공간부를 한정하기 위하여 소정 높이로 상향 돌출된 제1 격벽을 더 포함하고,
    상기 제2 블록은,
    상기 제 3 블록과 대향하는 하면에 상기 제2 가스 인입 통로와 연통되며 상기 제1 공간부와 대응되는 위치에 제2 공간부를 한정하기 위하여 소정 높이로 하향 돌출된 제2 격벽을 더 포함하는 가스 공급 블록.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제 3 블록은
    상기 제1 블록과 결합에 의해 상기 제1 공간부를 수용하는 크기의 제1 삽입홈; 및
    상기 제2 블록과 결합에 의해 상기 제2 공간부를 수용하는 크기의 제2 삽입홈을 포함하는 가스 공급 블록.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 삽입홈은 상기 제1 격벽의 높이보다 깊게 형성되어, 상기 제1 격벽의 상부와 상기 제1 삽입홈의 저면 사이에 가스 이동 통로가 마련되도록 하여 상기 제1 공정 가스를 상기 제1 삽입홈내에 고르게 확산시키도록 구성되는 가스 공급 블록.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 삽입홈의 측벽에 적어도 하나의 하부 배출홈이 구비되고,
    각각의 상기 하부 배출홈과 상기 가스 공급 라인 중 하나가 연결되어 상기 복수의 기판 처리 공간 중 선택되는 하나에 상기 제1 공정 가스를 제공하는 가스 공급 블록.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 삽입홈은 상기 제2 격벽의 높이 보다 깊게 형성되어, 상기 제2 격벽의 하부와 상기 제2 삽입홈의 저면 사이에 가스 이동 통로가 마련되도록 하여 상기 제2 공정 가스를 상기 제2 삽입홈내에 고르게 확산시키도록 구성되는 가스 공급 블록.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 삽입홈의 측벽에 적어도 하나의 상부 배출홈이 구비되고,
    각각의 상기 상부 배출홈과 상기 가스 공급 라인 중 하나가 연결되어 상기 복수의 기판 처리 공간 중 선택되는 하나에 상기 제2 공정 가스를 제공하는 가스 공급 블록.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 제 3 블록의 상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈 사이에는 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스를 히팅하는 히터를 더 포함하는 가스 공급 블록
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 기판 처리 공간들을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내부의 상기 복수의 기판 처리 공간들 각각에 배치된 복수의 기판지지부들;
    상기 복수의 기판지지부들에 대응하도록 배치된 복수의 가스분사부들; 및
    상기 복수의 가스 분사부들에 상기 제1 및 제2 공정 가스를 공급하는 상기 가스 공급 블록을 포함하고,
    상기 가스 공급 블록은, 상기 복수의 가스 분사부들 각각에 상기 제1 공정 가스 및 상기 제1 공정 가스와 다른 제2 공정 가스를 교번하여 공급하는 기판 처리 장치.
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