KR20230133068A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20230133068A
KR20230133068A KR1020220030145A KR20220030145A KR20230133068A KR 20230133068 A KR20230133068 A KR 20230133068A KR 1020220030145 A KR1020220030145 A KR 1020220030145A KR 20220030145 A KR20220030145 A KR 20220030145A KR 20230133068 A KR20230133068 A KR 20230133068A
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gas
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gas injection
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substrate processing
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김민중
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판에 대한 처리를 수행할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측에 타측방향으로 연장되도록 설치되며, 외부로부터 공급되는 공정가스를 상기 기판(1)을 향해 분사하는 가스공급부(300)와; 상기 가스공급부(300)로부터 연장되어 상기 공정챔버(100) 타측에 설치되며, 상기 공정가스를 흡입하여 외부로 배출하는 가스배기부(400)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판에 대한 처리를 수행할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치에서 기판이 처리되는 처리공간 내부에는 기판 상에 박막을 형성하거나, 기판 상의 박막에 패턴을 형성하거나, 처리공간 내부 분위기를 환기하는 등의 목적으로 많은 양의 가스가 공급 및 배출될 수 있다.
특히, 대면적 기판에 열처리를 수행하기 위한 기판처리장치로서, 처리공간 내부에 공정 중 발생하는 파티클을 배기하기 위한 퍼지가스의 공급이 필수적이다.
이와 같은 처리공간 내부의 원활한 분위기 환기 및 기류 형성을 위하여, 종래 기판처리장치는, 처리공간을 기준으로 일측면에서 공급노즐을 통해 가스를 공급하고 타측면에서 배기포트를 통해 가스를 배기하여 수평방향의 기류를 형성하였다.
그러나, 종래와 같은 기판처리장치는, 공급되는 가스에 대한 하강기류가 필연적으로 발생하여, 공급노즐에서 배기포트를 향한 수평방향 기류가 원활하게 형성되지 못하는 문제점이 있다.
특히, 상온으로 공급되는 가스가 상대적으로 고온상태인 처리공간 내에 공급 시, 온도가 낮아 하강기류가 강력하게 발생하고, 이와 같은 하강기류에 따른 처리공간 내부 와류 형성으로 인해 원활한 수평방향 기류가 형성되지 못하는 문제점있으며, 이로인해, 처리공간 내부 및 기판 상에 파티클이 잔류하는 문제점이 있다.
또한, 기판을 기준으로 일측면 측에서 가스가 공급되는 바, 기판 평면을 기준으로 가스 분사량 조절이 불가능하여 기판처리에 대한 균일도가 낮은 문제점이 있다.
또한, 처리공간을 기준으로 공급노즐에 대향되는 타측면에 배치된 배기포트를 통해서 배기가 수행되는 바, 단일홀의 제한된 면적 내에서 배기가 수행됨에 따른 배기효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 기판에 대한 균일한 처리가 가능하도록 가스를 공급 및 배기하는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측에 타측방향으로 연장되도록 설치되며, 외부로부터 공급되는 공정가스를 상기 기판(1)을 향해 분사하는 가스공급부(300)와; 상기 가스공급부(300)와 마주보도록 상기 공정챔버(100) 타측에 설치되어 상기 가스공급부(300)와 연결되며, 상기 공정가스를 흡입하여 외부로 배출하는 가스배기부(400)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 가스공급부(300)는, 상기 기판(1) 상측에 배치될 수 있다.
상기 가스공급부(300)는, 상기 공정챔버(100) 일측벽을 관통하여 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 공급받는 가스공급배관(310)과, 상기 가스공급배관(310)과 상기 가스배기부(400) 사이에 구비되어 상기 기판(1)을 향해 상기 공정가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사부(320)를 포함할 수 있다.
상기 가스분사부(320)는, 상기 가스공급배관(310)과 연통하도록 설치되는 가스분사배관(321)과, 상기 기판(1)을 향해 상기 공정가스를 분사하도록 상기 가스분사배관(321)에 형성되는 다수의 가스분사홀(322)을 포함할 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 상기 가스분사배관(321) 외주면 중 하측에 형성될 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 상기 가스분사배관(321) 하측 외주면 중 상기 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L) 상에 형성될 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 수직으로 형성될 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 상기 공정가스가 상기 공정가스 이동방향 측으로 순행하여 분사되도록 내주면이 경사질 수 있다.
상기 가스분사홀(322)들은, 상기 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 내경이 단계적 또는 점진적으로 작아질 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 상기 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 단위면적 당 개수가 단계적 또는 점진적으로 작아질 수 있다.
상기 가스공급부(300)는, 상기 가스공급배관(310)과 상기 가스분사부(320) 및 복수의 상기 가스분사부(320)들 사이를 연통되도록 연결하는 제1연결부재(330)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1연결부재(330)는, 상기 가스분사부(320)를 통한 상기 공정가스 분사방향 정렬을 위하여, 상기 가스분사부(320)와 정위치에서 결합하도록 키홈 또는 제1연결부재핀홀(332)이 형성될 수 있다.
상기 가스배기부(400)는, 상기 공정챔버(100) 타측벽을 관통하여 설치되어 상기 처리공간(S)을 배기하는 가스배기배관(410)과, 상기 공정가스를 상기 가스배기배관(410)으로 흡입하도록 상기 가스배기배관(410) 외주면에 형성되는 다수의 가스배기홀(420)을 포함할 수 있다.
상기 가스배기부(400)는, 일단이 상기 가스배기배관(410)에 결합하고 타단이 상기 가스공급부(300)에 결합하여 상기 가스배기배관(410)과 상기 가스공급부(300)를 연결하는 제2연결부재(430)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가스배기부(400)는, 상기 가스공급부(300)와 서로 차단되어 연결될 수 있다.
상기 기판지지부(200), 가스공급부(300) 및 가스배기부(400)는, 복수의 기판(1)들이 수직방향으로 서로 이격되어 배치되도록 상기 기판(1)들에 대응되어 복수개로 구비되며, 상측에 배치되는 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류가 하측에 배치되는 상기 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류보다 강할 수 있다.
상측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 공정가스를 분사하기 위한 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 클 수 있다.
상측에 배치되는 상기 가스배기부(400)의 상기 공정가스를 배기하기 위한 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스배기부(400)의 상기 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 클 수 있다
본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판 상부에서 기판을 향해 직접 가스를 분사하는 구성인 바, 기판 상의 파티클 제거가 효과적인 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 가스가 분사되는 기판위치 및 처리공간의 기류를 고려하여, 특정 위치에서의 가스분사량 조절이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 가스공급부와 가스배기부를 일체형 또는 서로 연결되도록 구성함으로써, 제한된 처리공간 내에 효과적으로 가스공급부와 가스배기부를 배치 및 지지할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 분사되는 가스의 기판 내 위치를 고려하여 가스분사량을 조절함으로써, 기판 상면에 고르고 균일하게 가스를 분사할 수 있으며, 이로써 기판 온도에 대한 균일도를 담보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 가스배기부 다수의 타공을 통해 배기되는 가스를 흡입하는 구조로서, 파티클 배출 효율이 증가되는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 종래 하나의 가스배출구가 형성되는 배기포트에 비해 다수의 타공을 합산한 배기면적이 넓어짐으로써, 배기효율 및 배기량이 증가하여 원활한 파티클 배출이 가능한 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 내부 모습을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 가스공급부 및 가스배기부의 모습을 보여주는 측면도이다.
도 3은, 도 2에 따른 기판처리장치 중 가스공급부 제1연결부재를 보여주는 A부분 확대단면도이다.
도 4는, 도 2에 따른 기판처리장치 중 가스공급부와 가스배기부의 제2연결부재를 보여주는 B부분 확대단면도이다.
도 5는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 가스분사홀의 일 실시예를 보여주는 확대도이다.
도 6은, 종래 기술에 따른 기판처리장치와 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 기판처리장치의 파티클 배출 비율을 비교한 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측에 타측방향으로 연장되도록 설치되며, 외부로부터 공급되는 공정가스를 상기 기판(1)을 향해 분사하는 가스공급부(300)와; 상기 가스공급부(300)로부터 연장되어 상기 공정챔버(100) 타측에 설치되며, 상기 공정가스를 흡입하여 외부로 배출하는 가스배기부(400)를 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 공정가스는, 기판처리를 위한 공정에서 사용되는 가스를 총칭한다.
예를 들어, 공정 과정 중 발생할 수 있는 각종 흄(fume) 및 흄을 통해 생산되는 유기물을 배출하기 위한 퍼지가스를 지칭할 수 있다.
본 발명에 따른 처리대상인 기판(1)은, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 반도체 기판, 태양전지 기판 등의 모든 기판을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 특히, 플렉서블 표시장치에 사용되는 플렉서블 기판을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판처리공정은 증착공정, 식각공정, 열처리공정 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 특히 논플렉서블 기판 상에 플렉서블 기판 형성, 플렉서블 기판 상에 패턴 형성, 플렉서블 기판 분리 등의 공정, 플렉서블 기판을 열처리하여 건조하는 공정 등을 포함할 수 있다.
상기 기판(1)은, 이하에서 복수의 기판지지부(200)에 복수의 기판(1)들이 수직방향으로 서로 이격되어 적층된 상태에서, 동시에 공정이 수행되는 구성일 수 있으며, 다른 예로서, 단일의 기판(1)이 도입되어 기판처리가 수행되는 구성일 수 있음은 또한 물론이다.
상기 공정챔버(100)는, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공정챔버(100)는, 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 대략 육면체 형상의 챔버본체와, 챔버본체의 외측면 상에 설치되어 챔버본체를 보강하는 보강리브를 포함할 수 있다.
상기 챔버본체는, 석영, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 그라파이트, 실리콘 카바이드 또는 산화 알루미늄 중 적어도 어느 하나로 제작될 수 있다.
한편, 상기 챔버본체는, 육면체로서, 전면에 기판(1)이 반입 및 반출되는 출입구(미도시)가 형성될 수 있으며, 출입구에 이웃하는 측면에 서로 대향되는 측벽이 형성되고, 출입구의 대향면에 후면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 상기 출입구(미도시)를 개폐하기 위한 도어(미도시)가 설치될 수 있으며, 도어는 출입구(미도시)가 형성되는 전면 외측에 전후, 좌우 또는 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 출입구를 개폐할 수 있다.
또한, 상기 챔버본체는, 측벽에 복수의 관통홀이 형성되어, 후술하는 가스공급부(300) 중 가스공급배관(310) 및 가스배기부(400) 중 가스배기배관(410)이 관통하여 처리공간(S) 내부에 설치되도록 할 수 있다.
이때, 관통홀 주변에는 기판처리를 위한 공정가스의 누설을 막고 처리공간(S)을 밀폐공간으로 형성하기 위한 실링수단이 추가로 구비될 수 있다.
상기 보강리브는, 챔버본체의 외측면 상에 설치되어 챔버본체를 보강하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 보강리브는, 챔버본체가 공정 중에 내부에서 강한 압력 또는 고온의 영향을 받아 파손되거나 변형이 발생할 가능성을 대비하여 챔버본체의 외측면, 보다 구체적으로는 상하면 및 측벽의 외측에 설치되어 내구성을 향상할 수 있다.
상기 기판지지부(200)는, 처리공간(S)에 설치되어 기판(1)을 지지하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 기판지지부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리공간(S)에 수직방향으로 복수개 배치되어 복수의 기판(1)이 수직방향을 따라 상호 이격 배치되도록 지지하는 구성일 수 있다.
특히, 상기 기판지지부(200)는, 복수의 기판(1)이 수직방향을 따라 상호 이격 배치되도록 지지하기 위해서, 상하방향으로 일정간격을 가지고 기판(1)을 지지하도록 처리공간(S)에 설치될 수 있다.
예를 들면, 상기 기판지지부(200)는, 공정챔버(100)의 전면과 후면에 각각 인접한 위치에서 서로 대향되는 측벽을 가로질러 설치되는 지지바와; 상기 지지바를 가로지르는 방향으로 상기 지지바에 지지되어 설치되며, 상부에 상기 기판(1)을 지지하는 복수의 기판안착부를 포함할 수 있다.
상기 지지바는, 공정챔버(100)의 전면과 후면에 각각 인접한 위치에서 서로 대향되는 측벽을 가로질러 설치되는 구성일 수 있다.
이때, 상기 지지바는, 공정챔버(100)의 전면과 후면에 각각 인접한 위치에서 수직방향으로 일정간격으로 서로 이격되어 복수개 설치될 수 있으며, 이로써 기판안착부의 양단을 각각 지지할 수 있다.
상기 가스공급부(300)는, 공정챔버(100) 일측에 타측방향으로 연장되도록 설치되며, 외부로부터 공급되는 공정가스를 상기 기판(1)을 향해 분사하는 구성일 수 있다.
이때, 상기 가스공급부(300)는, 기판(1) 상측에 배치되어, 하방을 향해 공정가스를 분사함으로써 기판(1) 상면에 공정가스를 분사할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스공급부(300)는, 기판(1) 상면에 가스분사부(320)가 배치됨으로써 기판(1) 상면을 향해 직접적으로 공정가스를 분사할 수 있다.
예를 들면, 상기 가스공급부(300)는, 공정챔버(100) 일측벽을 관통하여 설치되어 외부로부터 공정가스를 공급받는 가스공급배관(310)과, 가스공급배관(310)과, 가스배기부(400) 사이에 구비되어 기판(1)을 향해 공정가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사부(320)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스공급부(300)는, 가스공급배관(310)과 가스분사부(320) 및 복수의 가스분사부(320)들 사이를 연결하는 제1연결부재(330)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가스공급배관(310)은, 공정챔버(100) 일측벽을 관통하여 설치되어 외부로부터 공정가스를 공급받아 가스분사부(320)에 전달하는 구성일 수 있다.
이때, 상기 가스공급배관(310)은, 전술한 챔버본체에 형성되는 관통홀을 관통하여 설치될 수 있으며, 외부 가스공급원(10)과 연결되어 공정가스를 전달받을 수 있다.
한편, 상기 가스공급배관(310)은, 내부에 공정가스가 흐르는 유로가 형성되는 배관일 수 있으며, 필요에 따라 공정가스 유량을 조절하는 조절밸브 및 압력센서 등이 추가로 구비될 수 있다.
상기 가스분사부(320)는, 가스공급배관(310)과 가스배기부(400) 사이에 구비되어 기판(1)을 향해 공정가스를 분사하는 구성으로서, 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 가스분사부(320)는, 공정챔버(100) 일측으로부터 타측방향으로 가로질러 설치되는 구성으로서, 복수개가 구비되어 서로 연통하도록 결합하여 설치될 수 있다.
이때, 상기 가스분사부(320)는, 가스공급배관(310)과 연통하도록 결합할 수 있으며, 복수의 가스분사부(320)들이 순차적으로 서로 연통하여 결합되고 끝단에서 가스배기부(400)에 결합할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 가스공급부(300)가 조립 방식으로 설치될 수 있으며, 다른 예로서, 일체형으로 가스공급배관(310)과 가스분사부(320)가 서로 연통하도록 구비될 수 있음은 또한 물론이다.
상기 가스분사부(320)는, 가스공급부(300)로부터 전달받은 공정가스를 기판(1) 상면을 향해 분사하는 구성으로서, 이를 위해서 기판(1) 상측 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 가스분사부(320)는, 가스공급배관(310)과 연통하도록 설치되는 가스분사배관(321)과, 기판(1)을 향해 공정가스를 분사하도록 가스분사배관(321)에 형성되는 다수의 가스분사홀(322)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 가스분사부(320)는, 가스공급배관(310)과 후술하는 제1연결부재(330)를 통해 서로 연통하도록 결합하는 가스분사배관(321)을 통해 공정가스가 공급되며, 외주면에 가스분사홀(322)이 형성되어 공정가스를 기판(1)을 향해 분사할 수 있다.
한편, 상기 가스분사배관(321)은, 복수개로서, 제1연결부재(330)를 통해 서로 연결되어 가스공급배관(310)으로부터 가스배기부(400) 사이에 처리공간(S)을 가로질러 설치될 수 있다.
이때, 다수의 가스분사배관(321) 각각은, 서로 동일한 단면적을 가지는 구성일 수 있으며, 다른 예로서 서로 다른 단면적을 가지는 구성일 수 있다.
이 경우, 기판(1) 가장자리와 중심부의 분사되는 공정가스 유량을 고려하여 서로 다른 단면적이 결정될 수 있으며, 가스공급배관(310) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적 또는 단계적으로 커지거나 작아질 수 있고 점차 작아지다가 기판(1) 중심을 지나면서 커지는 구성일 수도 있다.
전술한 가스분사배관(321)의 다면적은, 배관의 횡단면적을 의미하는 것으로 보다 상세하게는 공정가스의 분사방향에 대하여 수직인 평면으로 가스분사배관(321)을 절단한 단면적을 의미하고, 이에 따라 이동하는 공정가스와 분사되는 공정가스의 유량을 결정하는 요소일 수 있다.
결과적으로, 가스분사배관(321)이 서로 다른 단면적인 경우, 이동하는 공정가스와 분사되는 공정가스의 유량이 달라질 수 있는 바, 사용자가 필요에 따라 적절한 단면적을 가지는 가스분사배관(321)을 최적의 위치에 설치할 수 있다.
상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 외주면에 다수개 구비되어, 기판(1)을 향해 공정가스를 분사하기 위한 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 하측 외주면 중 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L) 상에 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 중심을 지나는 수평면을 기준으로 하측 외주면에 형성될 수 있으며, 기판(1) 상면에 직하하여 공정가스를 분사하도록 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L) 상에 가스분사배관(321) 길이방향을 따라서 복수개 형성될 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 하측 외주면 중 상기 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L) 상을 기준으로 적어도 일측에 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 중심을 지나는 수평면을 기준으로 하측 외주면에 형성될 수 있으며, 기판(1) 상면에 경사를 가지고 공정가스를 분사하도록 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L)을 기준으로 적어도 일측에 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 가상의 수직선(L)을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 각각 형성될 수 있다.
즉, 상기 가스분사홀(322)은, 가스분사배관(321) 하측 외주면에 형성되며, 하측 외주면 중 최하부분을 기준으로 좌우 측 중 적어도 일측, 보다 바람직하게는 최하부분을 기준으로 대칭되어 각각 형성될 수 있다.
한편, 상기 가스분사홀(322)은, 내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 수직으로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는 가스분사배관(321) 외주면에서 수직의 반경방향으로 홀이 형성될 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 가스분사홀(322)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 경사지도록 형성되어, 공정가스 분사 시 기판(1) 상면에 대하여 경사지도록 공정가스 분사를 유도할 수 있다.
이때, 상기 가스분사홀(322)은, 내주면이 기판(1) 중심측을 향하도록 경사를 가질 수 있으며, 전술한 수직의 내주면과 함께 조합하여 형성될 수도 있다.
이때, 상기 가스분사홀(322)은, 공정가스가 기판(1)을 향하여 공정가스 이동방향 측으로 순행하여 분사되도록 내주면이 경사질 수 있으며, 보다 구체적으로는 가스분사배관(321)이 기판(1) 상측에 위치할 때 가스분사홀(322)은 내주면이 하측으로 갈수록 공정가스 이동방향을 향하도록 경사져 형성될 수 있다.
한편, 다른 예로서, 이때, 상기 가스분사홀(322)은, 공정가스가 기판(1)을 향하여 공정가스 이동방향 측을 역행하여 분사되도록 내주면이 경사질 수 있음은 또한 물론이다.
또한, 가스공급배관(310)으로부터 가스분사부(320) 측으로 공정가스가 수평이동을 통해 분사되는 점을 고려할 때, 기판(1) 상면에 대한 균일한 가스분사를 유도하기 위해서는 가스분사홀(322)들의 크기, 개수가 조절될 수 있다.
예를 들면, 상기 가스분사홀(322)들은, 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 내경이 단계적 또는 점진적으로 작아질 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 가스분사홀(322)은, 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 단위면적 당 개수가 단계적 또는 점진적으로 작아질 수 있다.
즉, 이웃하는 가스분사홀(322)과의 사이거리가 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 멀어짐으로써 단위면적 당 개수가 작아질 수 있다.
이를 통해, 공정가스가 공급배관(310)을 통해 공급된 상태에서 상대적으로 공정챔버(100) 일측에 위치하는 가스분사부(320)를 통해 대다수의 공정가스가 분사되는 것을 방지하고, 공정가스가 공정챔버(100) 타측에 위치하는 가스분사부(320)까지 충분히 전달되도록 유도할 수 있다.
상기 제1연결부재(330)는, 가스공급배관(310)과 가스분사부(320) 및 복수의 가스분사부(320)들 사이를 연결하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제1연결부재(330)는, 일단이 가스공급배관(310) 또는 가스분사부(320)에 결합하고, 타단이 가스분사부(320)에 결합하여 이들 사이를 연통하여 연결하는 구성일 수 있다.
이때 상기 제1연결부재(330)는, 내부에 유로가 형성되는 제1연결본체(331)와, 가스공급배관(310) 끝단 또는 가스분사부(320) 끝단에 형성되는 나사산에 대응되어 제1연결본체(331) 내주면에 형성되는 나사산(333)을 포함할 수 있으며, 이로써 가스공급배관(310) 및 가스분사부(320)와 나사결합을 통해 결합할 수 있다.
또한, 상기 제1연결부재(330)는, 연결되는 가스분사부(320)들 및 가스공급배관(310)과 공정가스가 흐르는 유로가 연통하도록, 내부에 유로가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1연결부재(330)는, 가스분사부(320)의 공정가스 분사방향 정렬을 위하여 가스분사부(320)가 정위치에서 결합하도록 키홈 또는 제1연결부재핀홀(332)이 추가로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1연결부재(330)는, 제1연결본체(331)의 미리 설정된 위치에 제1연결부재핀홀(332)이 형성된 상태에서, 가스분사부(320)의 가스공급홀(322)의 분사방향을 고려한 정위치에서 결합하도록 제1연결부재핀홀(332)에 대응되어 형성되는 가스분사배관(321)에 형성되는 정렬홀(323)을 정렬시켜 결합할 수 있다.
이때, 상기 제1연결본체(331)는, 공정가스가 이동가능하도록 내부에 유로가 형성되는 구성으로서, 일단이 가스공급배관(310)과 결합하고 타단이 가스분사부(320)와 결합하여 이들 사이를 연결하는 구성일 수 있다.
또한, 제1연결부재핀홀(332) 및 정렬홀(323)을 관통하여 정렬핀(미도시)이 체결될 수 있으며, 전술한 바와 달리 제1연결부재핀홀(332) 및 정렬홀(323)에 볼트체결을 통해 정렬과 가스분사부(320) 및 제1연결부재(330) 사이의 결합을 수행할 수 있음은 또한 물론이다.
상기 가스배기부(400)는, 가스공급부(300)로부터 연장되어 공정챔버(100) 타측에 설치되며, 공정가스를 흡입하여 외부로 배출하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 가스배기부(400)는, 공정챔버(100) 타측벽을 관통하여 설치되어 처리공간(S)을 배기하는 가스배기배관(410)과, 공정가스를 가스배기배관(410)으로 흡입하도록 가스배기배관(410) 외주면에 형성되는 다수의 가스배기홀(420)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스배기부(400)는, 일단이 가스배기배관(410)에 결합하고 타단이 가스공급부(300)에 결합하여 가스배기배관(410)과 가스공급부(300)를 연결하는 제2연결부재(430)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가스배기배관(410)은, 공정챔버(100) 타측벽을 관통하여 설치되어 처리공간(S)을 배기하는 구성일 수 있다.
즉, 상기 가스배기배관(410)은, 가스공급배관(310)에 대응되어 공정챔버(100) 타측벽을 관통하여 외부펌프(20)와 연결되도록 설치되며, 펌핑을 통해 처리공간(S)의 배기되는 공정가스를 흡인하여 배출할 수 있다.
이때, 상기 가스배기배관(410)은, 전술한 챔버본체의 관통홀을 관통하여 타측벽에 설치될 수 있으며, 적어도 일부가 처리공간(S) 내 가스분사부(320)와 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 가스배기배관(410)은, 후술하는 제2연결부재(430)를 통해 가스분사부(320)와 연결될 수 있으며, 가스분사부(320)와는 서로 차단되어 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스배기배관(410)은, 내부에 유로가 형성되며 외주면에 가스배기홀(420)이 형성되는 배기배관(411)과, 배기배관(411) 끝단에 연통되도록 형성되어 후술하는 제2연결부재(430)와 결합하기 위한 배기결합부(412)를 포함할 수 있다.
이때, 배기결합부(412)는, 배기배관(411)과 단차를 가지고 연장되며 내주면에 후술하는 나사산(433)에 대응되는 나사산이 형성되어 나사결합을 통해 결합될 수 있다.
상기 가스배기홀(420)은, 가스배기배관(410)으로 배기되는 공정가스를 흡입하도록 외주면에 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 가스배기홀(420)은, 가스배기배관(410) 중 처리공간(S) 측 외주면에 다수개 형성되어 배기되는 공정가스를 흡인할 수 있으며, 외주면 특정위치에 국한되지 않고 다양한 위치에 다수개 형성될 수 있다.
한편, 다수의 가스배기홀(420)이 형성됨으로써, 종래 배기포트를 통해 배기되는 점에 비해 배기되는 면적이 증가하고, 다양한 위치에서 흡입이 발생하여 배기효율이 개선되는 이점이 있다.
상기 제2연결부재(430)는, 일단이 상기 가스배기배관(410)에 결합하고 타단이 상기 가스공급부(300)에 결합하여 상기 가스배기배관(410)과 상기 가스공급부(300)를 연결하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 제2연결부재(430)는, 일단이 가스배기배관(410)에 결합하고 타단이 가스공급부(300)에 결합하며, 이들 사이를 차단하는 제2연결본체(431)와, 제2연결본체(431) 가스배기배관(410) 측 외주면에 형성되는 나사산(433)을 통해 가스배기배관(410)과 나사결합할 수 있다.
한편, 상기 제2연결부재(430)는, 전술한 제1연결부재핀홀(332)과 같이 제2연결부재핀홀(432)이 형성되어, 가스분사부(320)에 형성되는 정렬홀(323)에 대응되어 가스분사부(320)를 정렬하여 결합할 수 있다.
이때, 상기 제2연결부재(430) 또한 키홈 또는 체결핀, 볼트를 통해 가스분사부(320)와 정위치에서 결합할 수 있음은 또한 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 다수의 기판(1)을 수직방향으로 서로 이격배치하여 공정을 수행하는 구성으로서, 이를 위하여 기판지지부(200), 가스공급부(300) 및 가스배기부(400)가 기판(1)들에 대응되어 복수개로 구비될 수 있다.
이 경우, 상측에 배치되는 기판(1)에 대한 공정가스 기류가 하측에 배치되는 기판(1)에 대한 공정가스 기류보다 강하게 형성될 수 있다.
즉, 상측에 배치되는 기판(1)에 공급되는 공정가스는 자연 하강기류 형성으로 인해, 하측에 배치되는 기판(1) 보다 분사되는 공정가스 유량이 상대적으로 작을 수 있는 바, 상측에 배치되는 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류가 하측에 배치되는 상기 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류보다 강하게 형성될 필요가 있다.
이를 위하여, 상측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 공정가스를 분사하기 위한 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 크게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상측에 배치되는 가스공급부(300) 공정가스를 분사하기 위한 가스분사홀(322)은 단위면적 당 다수개가 구비되거나, 내경의 크기가 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 상하부에서의 기류 차이를 위하여, 상측에 배치되는 가스배기부(400)의 공정가스를 배기하기 위한 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스배기부(400)의 상기 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 상측에 배치되는 가스배기부(400)의 공정가스를 배기하기 위한 가스가스배기홀(420)은, 배기를 강하게 유도하도록 단위면적 당 개수가 더 많거나, 홀의 크기가 더 크게 형성될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 다양한 실시예에 대하여 도 6을 참조하여, 파티클 배출 효과를 설명한다.
파티클 배출 효과를 설명하기 위한 실시예들의 구성에 대하여 이하 설명하며, 이하에서 생략된 구성에 대하여는 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
실시예 1에 따른 기판처리장치는, 가스분사배관(321)의 지름이 12mm이고 가스분사배관(321)에 형성되는 다수의 가스분사홀(322) 지름이 3mm 또는 2mm이며, 가스배기배관(410)의 지름이 24mm이고 가스배기배관(410)에 형성되는 가스배기홀(420) 지름이 6mm를 가진다.
이때, 실시예 1에 따른 기판처리장치는, 가스분사홀(322)의 개수가 길이방향으로 25개가 나열되어 형성되며, 지름이 3mm인 가스분사홀(322)과 지름이 2mm인 가스분사홀(322)이 혼합된다.
실시예 2에 따른 기판처리장치는, 실시예 1에 따른 기판처리장치와 동일한 상태에서 가스분사홀(322)의 개수가 길이방향으로 12개가 나열되어 형성될 수 있다.
실시예 3에 따른 기판처리장치는, 실시예 1의 구성에서 최상단에 구비되는 가스공급배관(310)과 나머지 가스공급배관(310)들 사이에 서로 다른 공정가스 공급 유량을 제공하는 것으로서, 보다 상세하게는 최상단 가스공급배관(310)에 나머지 가스공급배관(310) 각각에 공급되는 공정가스유량 보다 많은 유량을 공급할 수 있다.
일예로, 실시예 3은, 실시예 1의 최상단 가스공급배관(310)에 공급되는 공정가스보다 5배 많은 유량을 공급할 수 있다.
끝으로, 실시예 4에 따른 기판처리장치는, 실시예 1의 구성에서 최상단 가스분사배관(321)의 지름의 길이를 16mm로 변경하여 구성하였다.
이에 종래기술과 각각의 실시예 1 내지 4의 전체 발생되는 파티클 중 출구로 배출되는 파티클의 양에 대한 비율인 출구에서의 파티클 배출 비율을 분석한 결과, 종래기술은 약 5%, 실시예 1은 약 28%, 실시예 2는 약 34%, 실시예 3은 약 30%, 실시예 4는 약 27%로 모든 실시예에서 파티클 배출 비율이 종래기술에 비해 월등하게 우수한 것을 확인하였다.
한편, 종래기술에 따른 기판처리장치는, 상온으로 공급되는 가스가 상대적으로 고온상태인 처리공간 내에 공급 시, 온도가 낮아 하강기류가 강력하게 발생하고, 이와 같은 하강기류에 따른 처리공간 내부 와류 형성으로 인해 원활한 수평방향 기류가 형성되지 못하며, 이로 인해 최상단 기판에 대한 파티클 배출이 원활하지 못한 문제점이 있다.
이에, 10개의 가스배기배관(410)이 수직방향으로 설치되는 기판처리장치에서, 총 유출되는 파티클 양 중 최상단 가스배기부(400)로 배출되는 파티클 양의 비율을 의미하는 최상단 파티클 배출비율을 살펴보면, 종래 기술은 약 6% 인데 반해, 실시예 1은 7.3% 수준으로 1.2배 증가하는 것을 확인하였다.
따라서, 최상단 파티클 배출비율이 증가하는 것으로 확인되어 최상단 기판에 대한 파티클 배출이 개선되는 효과가 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1: 기판 100: 공정챔버
200: 기판지지부 300: 가스공급부
400: 가스배기부

Claims (19)

  1. 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와;
    상기 공정챔버(100) 일측에 타측방향으로 연장되도록 설치되며, 외부로부터 공급되는 공정가스를 상기 기판(1)을 향해 분사하는 가스공급부(300)와;
    상기 가스공급부(300)와 마주보도록 상기 공정챔버(100) 타측에 설치되어 상기 가스공급부(300)와 연결되며, 상기 공정가스를 흡입하여 외부로 배출하는 가스배기부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스공급부(300)는,
    상기 기판(1) 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스공급부(300)는,
    상기 공정챔버(100) 일측벽을 관통하여 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 공급받는 가스공급배관(310)과, 상기 가스공급배관(310)과 상기 가스배기부(400) 사이에 구비되어 상기 기판(1)을 향해 상기 공정가스를 분사하는 적어도 하나의 가스분사부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가스분사부(320)는,
    상기 가스공급배관(310)과 연통하도록 설치되는 가스분사배관(321)과, 상기 기판(1)을 향해 상기 공정가스를 분사하도록 상기 가스분사배관(321)에 형성되는 다수의 가스분사홀(322)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    상기 가스분사배관(321) 외주면 중 하측에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    상기 가스분사배관(321) 하측 외주면 중 상기 기판(1) 상면에 대한 가상의 수직선(L) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 수직으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    내주면이 상기 기판(1) 상면에 대하여 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    상기 공정가스가 상기 공정가스 이동방향 측으로 순행하여 분사되도록 내주면이 경사진 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)들은,
    상기 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 내경이 단계적 또는 점진적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스분사홀(322)은,
    상기 공정챔버(100) 일측으로부터 타측으로 갈수록 단위면적 당 개수가 단계적 또는 점진적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 가스공급부(300)는,
    상기 가스공급배관(310)과 상기 가스분사부(320) 및 복수의 상기 가스분사부(320)들 사이를 연통되도록 연결하는 제1연결부재(330)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1연결부재(330)는,
    상기 가스분사부(320)를 통한 상기 공정가스 분사방향 정렬을 위하여, 상기 가스분사부(320)와 정위치에서 결합하도록 키홈 또는 제1연결부재핀홀(332)이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스배기부(400)는,
    상기 공정챔버(100) 타측벽을 관통하여 설치되어 상기 처리공간(S)을 배기하는 가스배기배관(410)과, 상기 공정가스를 상기 가스배기배관(410)으로 흡입하도록 상기 가스배기배관(410) 외주면에 형성되는 다수의 가스배기홀(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 가스배기부(400)는,
    일단이 상기 가스배기배관(410)에 결합하고 타단이 상기 가스공급부(300)에 결합하여 상기 가스배기배관(410)과 상기 가스공급부(300)를 연결하는 제2연결부재(430)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 가스배기부(400)는,
    상기 가스공급부(300)와 서로 차단되어 연결되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판지지부(200), 가스공급부(300) 및 가스배기부(400)는,
    복수의 기판(1)들이 수직방향으로 서로 이격되어 배치되도록 상기 기판(1)들에 대응되어 복수개로 구비되며,
    상측에 배치되는 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류가 하측에 배치되는 상기 기판(1)에 대한 상기 공정가스 기류보다 강한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 공정가스를 분사하기 위한 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스공급부(300)의 상기 가스분사홀(322)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상측에 배치되는 상기 가스배기부(400)의 상기 공정가스를 배기하기 위한 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기가 하측에 배치되는 상기 가스배기부(400)의 상기 가스가스배기홀(420)에 대한 단위면적 당 개수 또는 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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