JP7463459B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関し、より詳細には、高圧及び低圧によって基板処理が行われる基板処理装置に関するものである。
基板処理装置は、ウエハなどの基板に対する工程を処理するものであり、一般に基板に対するエッチング、蒸着、熱処理などを行うことができる。
このとき、基板上に蒸着による成膜する場合、基板の薄成膜後の膜内不純物除去及び膜の特性を改善するための工程が求められている。
特に、3次元半導体素子、高いアスペクト比を有する基板の登場に応じてステップカバレッジの規格を満たすために蒸着温度をより低温化するか、不純物の含量の高いガスを必然的に使用することより、膜内の不純物除去がさらに難しくなっている実状である。
従って、基板上に薄膜形成後の薄膜特性の劣化がなくても薄膜内に存在する不純物を除去して薄膜の特性を改善することができる基板処理方法とこれを行う基板処理装置が求められている。
また、基板上の薄膜だけでなく、チャンバ内部に残っている微量の不純物などにより、蒸着される薄膜が汚染されるなどの問題があり、これにより、基板を支持する基板支持部を含むチャンバ内部に対する不純物の除去などが必要である。
このような問題点を改善するために、従来の特許文献1は、高圧及び低圧の雰囲気を繰り返し形成し、基板表面及びチャンバ内部の不完全性を低減して薄膜の特性を改善する基板処理方法を開示した。
しかし、従来の基板処理装置に前述した基板処理方法を適用する場合、基板を処理する処理空間の容積が比較的大きいため、速い圧力変化速度を実現できない問題があった。
また、従来の基板処理装置は、低圧である0.01Torrから高圧である5Barレベルの広い圧力範囲を短時間で繰り返し行う工程を実現できないという問題があった。
また、従来基板処理装置は、高圧の基板処理実行時に、処理空間を密閉するゲートバルブが圧力に耐えられず、高圧の基板処理の実行が困難になり、ゲートバルブの耐久性を担保することができない問題があった。
しかし、従来基板処理装置により当該工程を行う場合、基板が処理される処理空間内の圧力が急変するにつれて温度変化が発生し、このような温度変化を能動的に制御することができないことから、基板処理の完成度が低下される問題があった。
より具体的に、基板を支持する基板支持部を介した基板加熱時に、基板の処理面とヒータと間の間接接触による熱伝達効率の低下、基板支持部とプロセスチャンバの下部面との間の近接性による熱損失、基板支持部内に設けられるヒータの特性により急変する温度に対応して基板温度を制御することができない問題があった。
このような問題点を改善するために、従来の基板処理装置に処理空間容積を最小化したが、最小化された処理空間容積により、基板とガスが供給されるガス噴射部との間の距離が隣接して、ガス噴射部によるガスによる影響が非常に大きな問題があった。
特に、ガス噴射部を介して基板に対する均一なガス供給が行えないため、局部的に基板の温度が低下し、その処理率が変わり、結果的に基板処理の均一度が低下される問題があった。
韓国 特許出願第10-2021-0045294A号
本発明の目的は、前記のような問題点を解決するために、処理空間の容積を最小化して、広い圧力範囲の圧力変化速度を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、前記のような問題点を解決するために、基板に対する温度制御が容易であり、基板に対する均一なガス供給が可能な基板処理装置を提供することにある。
本発明は、前記のような本発明の目的を達成するために創出されたものであり、本発明は、上部が開放され、底面の中心側に取り付け溝が形成され、一側に基板を搬出入するためのゲートを含むチャンバ本体と、前記チャンバ本体の上部に結合され、内部空間を形成するトップリッドを含むプロセスチャンバと、前記チャンバ本体の前記取り付け溝に内挿されるように設けられ、上面に基板が載置される基板支持部と、前記内部空間に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が前記取り付け溝に隣接した前記底面と密着して、前記基板支持部が内部に位置する密閉された処理空間を形成するインナーリッド部と、前記処理空間と連通するように設けられ、前記処理空間にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記トップリッドを貫通して設けられ、前記インナーリッド部の上下移動を駆動するインナーリッド駆動部と、を含むことを特徴とする基板処理装置を開示する。
前記底面は、前記基板支持部に載置される前記基板の上面より高く位置することができる。
前記取り付け溝は、前記処理空間が最小化されるように設けられる前記基板支持部に対応する形状に形成される。
前記基板支持部は、上面に前記基板が載置される平面視で円形である基板支持プレートと、前記取り付け溝の底を貫通して、前記基板支持プレートと連結される基板支持ポストと、を含み、前記取り付け溝は、前記基板支持プレートが設けられる空間を除いた残余空間が最小化されるように、前記基板支持プレートに対応される形状に形成される。
前記インナーリッド部と前記底面が密着する位置で、前記インナーリッド部の底面又は前記底面のいずれか一つに備えられるシール部を含む。
前記シール部は、前記インナーリッド部の底面の縁に沿って備えられる第1シール部材と、前記第1シール部材に一定間隔で離隔された位置に備えられる第2シール部材を含む。
前記プロセスチャンバの前記インナーリッド部と密着位置に設けられ、前記シール部をポンプするポンプ部をさらに含む。
前記ポンプ部は、前記第1シール部材と前記第2シール部材と間の間空間をポンプする。
前記ガス供給部は、前記基板支持部の縁に隣接して設けられる。
前記処理空間は、前記インナーリッド部の底面の一部と前記ガス供給部と前記基板支持部を結ぶ上面の間に形成される。
前記ガス供給部は、前記取り付け溝の縁に設けられ、前記プロセスガスを噴射するガス噴射部と、前記プロセスチャンバの下部面を貫通して備えられ、外部から前記プロセスガスを前記ガス噴射部に供給するガス供給流路を含む。
前記インナーリッド駆動部は、一端が前記プロセスチャンバの上部面を貫通して、前記インナーリッド部に結合される複数の駆動ロッドと、複数の前記駆動ロッドの他端に連結され、前記駆動ロッドを上下方向に駆動する少なくとも一つの駆動源を含む。
前記インナーリッド駆動部は、前記プロセスチャンバの上部面と前記インナーリッド部との間に前記駆動ロッドを囲むように設けられるベローズをさらに含む。
前記ガス供給部は、前記プロセスガスが拡散される第1拡散空間を形成するガス噴射部と、前記ガス噴射部に形成され、前記処理空間に向けて前記プロセスガスを噴射する複数のガス噴射孔と、を含む。
前記ガス噴射部は、前記基板支持部の縁に沿って設けられるように環状に設けられる。
前記プロセスチャンバは、下部面を貫通して備えられ、前記第1拡散空間と連通し、前記第1拡散空間に外部から前記プロセスガスを伝達する供給流路を含み、前記ガス噴射部は、底面に前記供給流路と連通し、前記第1拡散空間のための第1拡散溝が形成される。
前記ガス噴射部は、内部に前記第1拡散空間が形成され、前記ガス供給流路から前記プロセスガスが供給されるため、底面の前記ガス供給流路に対応する位置に形成される貫通口を含む。
前記ガス噴射孔は、前記ガス噴射部の上面に形成される。
前記ガス噴射孔は、前記ガス供給流路側に隣接するほど、段階的又は徐々に大きさを小さくすることができる。
前記ガス噴射孔は、前記ガス供給流路側に隣接するほど、段階的又は徐々に隣接するガス噴射孔との間隔が離れ得る。
前記ガス噴射孔は、平面視で前記基板支持部の中心に対して、点対称に配置される。
前記ガス噴射部は、上面が縁に行くほど、高くなる傾斜が形成される。
前記ガス供給部と前記プロセスチャンバとの間に配置され、第2拡散空間を形成して、前記ガス供給部に伝達される前記プロセスガスを拡散するガス拡散部をさらに含む。
前記ガス拡散部は、前記プロセスチャンバと共に前記第2拡散空間を形成するように、底面に第2拡散溝が形成される。
前記ガス供給部は、前記ガス噴射部を貫通して、前記ガス拡散部に結合する第1締結部材をさらに含む。
前記プロセスチャンバは、前記ガス拡散部の一部が挿入されるか、前記第2拡散溝にガス供給流路の一部が挿入されるように、段差を有して形成される第1段差部を含む。
前記ガス噴射部は、前記ガス拡散部の上面に設けられ、前記ガス拡散部の上面と共に前記第1拡散空間を形成し、前記ガス拡散部は、上面に前記第2拡散空間から前記第1拡散空間に前記プロセスガスを伝達するために形成される少なくとも一つのガス伝達孔を含む。
前記ガス拡散部は、上面に一部が前記第1拡散溝に挿入されるように形成される第2段差部を含む。
前記ガス伝達孔は、複数個であり、平面視で前記基板支持部の中心に対して点対称に配置される。
前記ガス拡散部は、前記プロセスチャンバと前記ガス噴射部との間に積層されて複数個備えられる。
前記インナーリッド部に設けられ、前記処理空間に位置する前記基板に対する温度を調節する温度調節部をさらに含む。
前記基板支持部は、上面に前記基板が載置される基板支持プレートと、前記取り付け溝の底を貫通して、前記基板支持プレートと連結される基板支持ポストと、前記基板支持プレート内部に設けられる内部ヒータと、を含む。
前記温度調節部は、前記インナーリッド部に設けられ、前記基板を加熱又は冷却する温度調節プレートと、前記トップリッドを貫通して、前記温度調節プレートに結合するロッド部と、を含む。
前記温度調節プレートは、前記基板1に対応する前記インナーリッド部の中心側に形成される貫通口に設けられる。
前記温度調節部は、前記インナーリッド部の下側で前記貫通口を覆うバッファープレートをさらに含む。
前記温度調節プレートは、平面視で互いに区分され、互いに独立して温度調節が可能である少なくとも2つの温度調節領域を含む。
前記温度調節部の加熱又は冷却を制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記処理空間の変圧過程の間、前記基板又は前記処理空間の温度を一定に維持するように前記温度調節部を制御する。
前記温度調節部は、前記インナーリッド部の上側で前記貫通口を覆うように設けられるカバープレートをさらに含む。
前記温度調節プレートは、前記インナーリッド部の底面の前記基板1に対向する位置に設けられる。
前記温度調節部は、前記基板を加熱するためのハロゲン又はLEDヒータであってもよい。
前記温度調節プレートは、前記基板に対応する前記インナーリッド部の上部面の中心側に形成される挿入溝に挿入されて設けられる。
前記温度調節領域は、平面視で円形である前記温度調節プレートと中心を共有して、前記基板の中心側に対応する位置で平面視で円形に区分される第1温度調節領域と、前記温度調節プレートの縁で区分される第3温度調節領域と、前記第1温度調節領域と前記第3温度調節領域との間に区分される第2温度調節領域を含む。
前記温度調節部の加熱又は冷却を制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記第3温度調節領域を前記第1温度調節領域より高い温度に制御する。
また、本発明は、内部空間を形成し、一側にゲートが形成されるプロセスチャンバと、上面に基板が載置される基板支持部と、前記基板支持部と対向し、前記内部空間で上下移動可能に設けられるインナーリッド部と、を含む基板処理装置の基板処理方法であって、外部に備えられた搬送ロボットにより、前記基板を前記ゲートを介して前記内部空間で導入し、前記基板支持部に載置される基板導入ステップと、前記基板導入ステップを通じて前記基板が前記基板支持部に載置された状態で、前記インナーリッド部を下降させ、一部を前記プロセスチャンバの底面と密着させることにより、前記内部空間を密閉された処理空間とそれ以外の非処理空間に分割形成する処理空間形成ステップと、前記処理空間内に配置された前記基板に対する基板処理を行う基板処理ステップと、を含む基板処理方法を開示する。
前記基板処理ステップを通じた基板処理後に、前記インナーリッド部を上昇させ、密閉された前記処理空間を解除する処理空間解除ステップと、外部に備えられた搬送ロボットにより、基板処理が完了した前記基板を前記ゲートを通介して内部空間から外部に搬出する基板搬出ステップを含む。
前記基板導入ステップ、前記処理空間形成ステップ、前記基板処理ステップ、前記処理空間解除ステップ及び前記基板搬出ステップは、順次に複数回繰り返し行うことができる。
前記基板導入ステップを通じて前記内部空間への前記基板1導入前に、前記インナーリッド部が上昇された状態で、前記処理空間側を介してガスを供給し、前記非処理空間側を介してガスを排気する洗浄ステップを含む。
前記基板処理ステップは、前記処理空間の圧力を常圧より高い第1圧力に上昇させる圧力上昇ステップと、前記処理空間の圧力を第1圧力から第2圧力に下降させる圧力下降ステップを含む。
前記第2圧力は、常圧より低い圧力であってもよい。
前記圧力下降ステップは、前記処理空間の圧力を前記第1圧力から常圧に下降させる第1圧力下降ステップと、前記処理空間の圧力を常圧から常圧より低い前記第2圧力に下降させる第2圧力下降ステップを含む。
前記基板処理ステップは、前記非処理空間の圧力を常圧より低い真空圧に一定に維持することができる。
前記処理空間解除ステップは、前記非処理空間及び前記処理空間の少なくとも一つの圧力を調節し、前記非処理空間と前記処理空間との間の圧力差を予め設定された範囲内に調節する圧力調節ステップと、前記インナーリッド部を上昇させ、前記処理空間を解除するインナーリッド上昇ステップを含む。
前記圧力調節ステップは、前記非処理空間及び前記処理空間の圧力が互いに等しくなるように調節することができる。
前記プロセスチャンバは、前記ゲートを開閉するゲートバルブをさらに含み、前記処理空間形成ステップ後に、前記ゲートバルブを通介して前記ゲートを閉鎖し、前記内部空間を密閉するゲート閉鎖ステップを含む。
本発明による基板処理装置は、チャンバ内部の基板が処理される処理空間の容積を最小化し、広い圧力範囲の圧力変化速度を向上させることができる利点がある。
特に、本発明による基板処理装置は、基板が処理される処理空間の容積を最小化することにより、低圧の0.01Torrから高圧の5Barまで1Bar/sの高い圧力変化速度で圧力変化が可能な利点がある。
特に、本発明による基板処理装置は、基板が導入及び搬出が容易でありながらも基板が処理される処理空間の容積を最小化することができる利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、最小化された処理空間からのシール部の設置を通じてガスなど異質物の漏れを防止しながらも、シール部に対するパージを通じてシール部の腐食及び損傷を防止し、耐久性に優れた利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、急激な圧力変化を通じて基板の異質物、不純物を効果的に除去し、基板処理速度を向上させることができる利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、高圧工程を通じて基板処理にもゲートバルブとは無関係に、インナーリッド部の下降密着を通じた密閉された処理空間の形成により基板処理を行うことができ、ゲートバルブの性能とは無関係に、高圧工程の基板処理実行が容易であり、ゲートバルブに対する損傷を防止することができる利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、高圧工程による基板処理時に、処理空間からリークが発生する場合にも二重空間の形成を通した内部空間でのポンプを介して装置外部への流出を防止し、安全性が向上される利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、基板が処理される処理空間の容積を最小化し、広い圧力範囲の圧力変化速度を向上させ、これにより、基板の温度変化に対応して精密な温度制御が可能な利点がある。
特に、本発明による基板処理装置は、急激な加減減の圧力変化による温度変化要因にも基板の温度を一定に維持するように調節し、工程効果を増大し、均一な膜質形成が可能な利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、基板処理面である上側で直接加熱又は冷却を行うことができ、温度補償が速く、基板に対する迅速且つ精密な温度制御が可能な利点がある。
また、本発明による基板処理装置は、最小化された処理空間で基板に隣接した位置に備えられるガス噴射部を介して均一なガスを噴射することにより、基板に対する局部的な温度及び処理偏差を改善し、均一な基板処理が可能な利点がある。
本発明による基板処理装置の様子を示す断面図である。 図1による基板処理装置の処理空間形成の様子を示す断面図である。 図1によるOリングの様子を示すA部分拡大図である。 図1による基板処理装置による工程による圧力変化の様子を示すグラフである。 本発明による基板処理装置の別の実施例を示す断面図である。 図5による基板処理装置における温度調節部の様子を示す断面図である。 図5による基板処理装置における温度調節部の別の実施例を示す断面図である。 図5による基板処理装置における温度調節部の区分される温度調節領域の様子を示す底面図である。 図5による基板処理装置による処理空間及び非処理空間の圧力変化の様子を示すグラフである 本発明による基板処理装置の別の実施例を示す断面図である。 図10による基板処理装置におけるガス供給部及びガス拡散部の様子を示す分解斜視図である。 図10による基板処理装置におけるガス供給部及びガス拡散部の底面の様子を示す底面方向分解斜視図である。 図10による基板処理装置におけるガス供給部及びガス拡散部の様子を示す拡大断面図である。 図10による基板処理装置における別の実施例のガス供給部及びガス拡散部の様子を示す拡大断面図である。 図10による基板処理装置における別の実施例のガス供給部及びガス拡散部の様子を示す拡大断面図である。 本発明による基板処理装置の別の実施例を示す断面図である。 本発明による基板処理装置を利用した基板処理方法を示す流れ図である。 図17による基板処理方法における基板処理ステップの様子を示す流れ図である。 図17による基板処理方法における処理空間解除ステップの様子を示す流れ図である。
以下、本発明による基板処理装置について、添付図面を参照して説明すれば以下の通りである。
本発明による基板処理装置は、図1に示されるように、図1に示されるように、上部が開放され、底面120の中心側に取り付け溝130が形成され、一側に基板1を搬出入するためのゲート111を含むチャンバ本体110と、前記チャンバ本体110の上部に結合され、内部空間S1を形成するトップリッド140を含むプロセスチャンバ100と、前記チャンバ本体110の前記取り付け溝130に内挿されるように設けられ、上面に基板1が載置される基板支持部200と、前記内部空間S1に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が前記取り付け溝130に隣接した前記底面120と密着して、前記基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2を形成するインナーリッド部300と、前記処理空間S2と連通するように設けられ、前記処理空間S2にプロセスガスを供給するガス供給部400と、前記トップリッド140を貫通して設けられ、前記インナーリッド部300の上下移動を駆動するインナーリッド駆動部600と、を含む。
また、本発明による基板処理装置は、前記プロセスチャンバ100の前記インナーリッド部300と密着位置に設けられ、シール部900に漏れるガスをポンプするポンプ部500をさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理装置は、前記基板支持部200と前記取り付け溝130の内面の間に設けられ、前記基板支持部200と前記取り付け溝130の内面との間の空間の少なくとも一部を占める充填部材700を含むことができる。
また、本発明による基板処理装置は、プロセスチャンバ100に導入及び搬出される基板1を支持し、基板支持部に200に載置される基板支持ピン部800をさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理装置は、インナーリッド部300に設けられ、処理空間S2に位置する基板1に対する温度を調節する温度調節部1100を含む。
ここで、処理対象となる基板1は、LCD、LED、OLEDなどの表示装置に使用する基板、半導体基板、太陽電池基板、ガラス基板などのすべての基板を含む意味である。
前記プロセスチャンバ100は、内部に内部空間S1が形成される構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記プロセスチャンバ100は、上部が開放されたチャンバ本体110とチャンバ本体110の開放された上部を覆い、チャンバ本体110と共に密閉された内部空間S1を形成するトップリッド140を含むことができる。
また、前記プロセスチャンバ100は、内部空間S1の底を形成する底面120と、底面120に基板支持部200が設けられるように形成される取り付け溝130と、を含むことができる。
また、前記プロセスチャンバ100は、基板1を搬出入するために、チャンバ本体110の一側に形成されるゲート111を開閉するためのゲートバルブ150をさらに含むことができる。
また、前記プロセスチャンバ100は、後記する基板支持部200中の基板支持リング820が設けられるために、下部面に形成される支持ピン取り付け溝160をさらに含むことができる。
前記チャンバ本体110は、上部が開放され、後記するトップリッド140と共に内部に密閉された内部空間S1を形成することができる。
このとき、前記チャンバ本体110は、アルミニウムをはじめとする金属材質であってもよく、別の例として、石英材質であってもよく、従来開示されたチャンバと共に直方体の形態を有することができる。
一方、前記内部空間S1は、後記するインナーリッド部300を介して処理空間S2と処理空間S2を除いた空間である非処理空間S3に区分される。
前記トップリッド140は、上部が開放されたチャンバ本体110の上側に結合され、チャンバ本体110と共に内部に密閉された内部空間S1を形成する構成であってもよい。
このとき、前記トップリッド140は、チャンバ本体110の形状に対応して、平面視で長方形の形態で形成されてもよく、チャンバ本体110と同じ材質で構成することができる。
また、前記トップリッド140は、後記するインナーリッド駆動部600が貫通して設けられるように、複数の貫通孔が形成され、底面に後記する第1ベローズ630の終端が結合され、外部への各種ガス及び異質物の漏れを防止することができる。
一方、前記トップリッド140の構成が省略され、前記チャンバ本体110が内部に密閉された内部空間S1を形成する一体型に形成されてもよいことはいうまでもない。
前記プロセスチャンバ100は、内側の下部面が内部空間S1の底を形成する底面120と、底面120に後記する基板支持部200が設けられるように形成される取り付け溝130と、を含むことができる。
より具体的に、前記プロセスチャンバ100は、図1に示されるように、下部面の中心側に、後記する基板支持部200に対応して、段差を有して取り付け溝130が形成され、取り付け溝130の縁に底面120が構成されてもよい。
即ち、前記プロセスチャンバ100は、内側の下部面に基板支持部200が設けられるための取り付け溝130が段差を有して形成され、それ以外の部分は、底面120として定義され、取り付け溝130より高い高さに形成することができる。
前記ゲートバルブ150は、基板1を搬出入するためにチャンバ本体110の一側に形成されるゲート111を開閉するための構成であり、様々な構成が可能である。
このとき、前記ゲートバルブ150は、上下駆動及び前後退駆動を通じてチャンバ本体110と密着又は解除されることにより、ゲート111を閉鎖又は開放することができ、別の例として、対角線方向への単一駆動を通じてゲート111を開放又は閉鎖することができ、この過程で、シリンダー、カム、電磁気など従来開示された様々な形態の駆動方法を適用することができる。
前記支持ピン取り付け溝160は、基板1を支持して基板支持部200に載置するか、基板支持部200から上側に離隔して、基板1を支持することにより、基板1が導入及び搬出されるようにする基板支持ピン部800を設けるための構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記支持ピン取り付け溝160は、後記する基板支持リング820が設けられるように、基板支持リング820に対応して、平面視で環状の溝で形成される。
このとき、前記支持ピン取り付け溝160は、プロセスチャンバ100の下部面に基板支持リング820が設けられる位置に対応して設けられ、より具体的には、取り付け溝130に形成される。
即ち、前記支持ピン取り付け溝160は、底面120から段差を有して形成される取り付け溝130に形成され、基板支持リング820が設けられた状態で、上下移動可能に一定の深さを有して形成される。
これにより、前記支持ピン取り付け溝160は、基板支持リング820が設けられ、複数の基板支持ピン810が上側に充填部材700及び基板支持プレート210を貫通して設けることができる。
一方、前記支持ピン取り付け溝160は、取り付け溝130に形成され、一定の大きさを形成するので、後記するインナーリッド部300により形成される処理空間S2の容積の増加を引き起こす問題があった。
このような問題点を改善するために、充填部材700が取り付け溝130に設けられ、支持ピン取り付け溝160を覆うことにより、処理空間S2と支持ピン取り付け溝160が形成する空間の間を遮断することができ、これにより、処理空間S2を最小容積で形成することができる。
より具体的に、前記支持ピン取り付け溝160がない場合には、後記する基板支持ピン810及び基板支持リング820のための空間が基板支持プレート210の下部に別途に必要となるため、デッドボリュームの増加を引き起こし、デッドボリュームの除去のために基板支持ピン810及び基板支持リング820が下降時に、内部に挿入されるように支持ピン取り付け溝160を形成することができる。
一方、これとは違って、前記支持ピン取り付け溝160は、プロセスチャンバ100の底面120に設けられず、取り付け溝130に設けられる充填部材700に形成することができる。
即ち、前記支持ピン取り付け溝160は、充填部材700の上部面に一定の深さ、より具体的には、基板支持リング820及び基板支持ピン810が内挿されるレベルの深さに形成され、充填部材700内に内挿された状態で、基板1を支持するために上昇することができる。
一方、このとき、基板支持ピン810は、充填部材700を貫通して設けられ得る。
前記基板支持部200は、プロセスチャンバ100に設けられ、上面に基板1が載置される構成であり、様々な構成が可能である。
即ち、前記基板支持部200は、上面に基板1を載置させることで、処理される基板1を支持し、基板処理過程で固定することができる。
また、前記基板支持部200は、内部にヒータを備え、基板処理のための処理空間S2の温度の雰囲気を形成することができる。
例えば、前記基板支持部200は、上面に前記基板1が載置される基板支持プレート210と、前記取り付け溝130の底を貫通して前記基板支持プレート210と連結される基板支持ポスト220と、前記基板支持プレート210内部に設けられる前記内部ヒータ230と、を含むことができる。
前記基板支持プレート210は、上面に基板1が載置される構成であり、基板1の形状に対応して、平面視で円形のプレート構成であってもよい。
このとき、前記基板支持プレート210は、内部に内部ヒータ230が備えられ、処理空間S2に基板処理のためのプロセス温度を造成し、このときのプロセス温度は、約400℃~550℃であってもよい。
前記基板支持ポスト220は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して基板支持プレート210と連結される構成であり、様々な構成が可能である。
前記基板支持ポスト220は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して基板支持プレート210と結合することができ、内部ヒータ230に電源を供給するための各種導線が内部に設けられる。
前記内部ヒータ230は、基板支持プレート210内部に設けられ、基板1を処理するために処理空間S2及び基板1を加熱する構成であってもよい。
このとき、前記内部ヒータ230は、従来開示されたいかなる形態のヒータも適用可能であり、一例として、基板支持プレート210の内部に備えられ、外部から伝達された電源を介して発熱する熱線形態であってもよい。
一方、本発明による基板処理装置は、図4に示されるように、高圧と低圧の圧力の雰囲気を短時間内に繰り返し変化させて造成する基板処理を行うための装置であり、より具体的には、5Barから0.01Torrの圧力範囲を1Bar/sレベルの圧力変化速度に繰り返し変化させなければならない必要がある。
しかし、チャンバ本体110の内部空間S1の膨大な空間容積を考慮するとき、前述した圧力変化速度を達成できないため、基板処理のための処理空間S2の容積を最小化しなければならない必要性がある。
そのために、本発明による基板処理装置は、前記内部空間S1に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が前記プロセスチャンバ100と密着して、前記基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2を形成するインナーリッド部300を含む。
前記インナーリッド部300は、内部空間S1に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部がプロセスチャンバ100と密着して、基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2を形成する構成であってもよい。
即ち、前記インナーリッド部300は、内部空間S1中の基板支持部200の上側で上下移動可能に設けられ、下降を通じてプロセスチャンバ100の内部面の少なくとも一部と密着することにより、内部空間S1をプロセスチャンバ100の内側の下部面との間に密閉された処理空間S2と処理空間S2を除いた非処理空間S3に分割形成することができる。
これにより、前記基板支持部200は、処理空間S2内に位置させることができ、基板支持部200に載置される基板1に対する基板処理を容積が最小化された処理空間S2内で行うことができる。
一例として、前記インナーリッド部300は、下降を通じて縁が底面120に密着することにより、底面とプロセスチャンバ100の内側の下部面との間で密閉された処理空間S2を形成することができる。
一方、別の例として、前記インナーリッド部300は、下降を通じて縁がプロセスチャンバ100の内側面に密着することにより、密閉された処理空間S2を形成することができることは言うまでもない。
前記インナーリッド部300は、下降を通じて縁が底面120に密着して、密閉された処理空間S2を形成し、取り付け溝130に設けられる基板支持部200を処理空間S2内に配置することができる。
即ち、前記インナーリッド部300は、図2に示されるように、下降を通じて縁が取り付け溝130と段差を有して高い位置に位置する底面120に密着することにより、底面と取り付け溝130との間に密閉された処理空間S2を形成することができる。
このとき、取り付け溝130に基板支持部200、より具体的には、基板支持プレート210と、充填部材700が設けられることにより、処理空間S2の容積を最小化して、上面に処理対象基板1を位置させることができる。
この過程で、処理空間S2の容積を最小化するために、取り付け溝130は、処理空間S2が設けられる基板支持部200に対応する形状で形成されてもよく、より具体的には、円形の基板支持プレート210に対応して円柱状の形態を有する溝で形成されてもよい。
即ち、取り付け溝130が形成する設置空間のうち、基板支持プレート210及び充填部材700が設けられる空間を除いた残余空間が最小化となるように、基板支持プレート210の形状に対応する形状で形成することができる。
この過程で、基板支持プレート210の上面に載置される基板1とインナーリッド部300との間の干渉を防止するために、底面120の高さは、基板支持部200に載置される基板1の上面より高い位置に形成することができる。
一方、基板支持部200に載置される基板1とインナーリッド部300の底面との間の間隔が広くなるほど、処理空間S2の容積もまた大きくなることを意味するので、基板1とインナーリッド部300との間の干渉が防止されながらも、これらの間の間隔が最小化される位置に底面120の高さを設定することができる。
前記インナーリッド部300は、インナーリッド駆動部600を介して上下移動するインナーリッド310を含むことができる。
前記インナーリッド310は、インナーリッド駆動部600を介して内部空間内で上下移動可能な構成であり、様々な構成が可能である。
このとき、前記インナーリッド310は、平面視で取り付け溝130を覆い、縁が底面120一部に対応する大きさに形成されてもよく、縁が底面120に密着することにより、取り付け溝130との間に密閉された処理空間S2を形成することができる。
一方、前記インナーリッド310は、別の例として、縁がプロセスチャンバ100の内側面に密着して、処理空間S2を形成することができることは言うまでもない。
また、前記インナーリッド310は、上下移動により形成される密閉された処理空間S2内のプロセス温度を効果的に達成及び維持するために、処理空間S2の温度が内部空間などで失われることを防止することができる断熱効果に優れた材質で形成することができる。
また、前記インナーリッド部300は、図5に示されるように、後記する温度調節部1100が設けられる構成であってもよい。
このとき、前記インナーリッド部300は、後記する温度調節部1100、より具体的には、温度調節プレート1110及びバッファープレート1130が設けられるように中心側に貫通口320が形成されてもよく、上側で貫通口320に温度調節プレート1110を設けることができる。
より具体的に、前記インナーリッド310の基板1及び基板支持プレート210に対向する位置に、貫通口320が形成され、温度調節プレート1110を設けることができる。
このとき、温度調節プレート1110を支持するために、貫通口320の上側にインナーリッド310の半径方向に支持段差340が形成されてもよく、支持段差340に温度調節プレート1110の終端が支持されることにより、温度調節プレート1110が貫通口320に安定的に支持される。
一方、別の例として、前記インナーリッド部300は、図5に示されるように、後記する温度調節プレート1110が内部に挿入されるように上部面に挿入溝330を形成することができる。
即ち、前記インナーリッド310は、前述したものと違って、図7に示されるように、上部面に単純挿入溝330が形成され、温度調節プレート1110が内部に挿入されて設けられてもよく、このとき、挿入溝330は、基板1及び基板支持部200に対向する位置であるインナーリッド310の中心側に形成され得る。
一方、この場合にも前述したように、挿入溝330の上側にインナーリッド310の半径方向に支持段差340が形成されることにより、挿入溝330に挿入されて設けられる温度調節プレート1110を支持できることは言うまでもない。
さらに、このとき、インナーリッド310は、挿入溝330の下側の部分360が温度調節プレート1110を介して供給される熱や基板1及び処理空間S2から温度調節プレート1110に提供される熱が容易に伝達されるように、透明な素材で形成することができる。
即ち、インナーリッド310は、挿入溝330の下側の部分360を通過して、基板1及び処理空間S2と熱交換を行わなければならなく、後記する温度調節プレート1110の熱供給方式がLEDヒータ又はハロゲンヒータであることを考慮するとき、下側の部分360が、熱透過が容易な透明な材質で部分的に構成することができる。
前記シール部900は、インナーリッド部300又はプロセスチャンバ100底面120の少なくとも一つに備えられる構成であり、プロセスチャンバ100の底面120とインナーリッド部300とが密着する位置に対応して備えられる。
即ち、前記シール部900は、インナーリッド部300の縁が底面120に接触して密閉された処理空間S2を形成する場合、インナーリッド部300の底面の縁に沿って備えられて底面120との間に接触することができる。
これにより、前記シール部900は、密閉された処理空間S2が形成されるように誘導することができ、処理空間S2のプロセスガスなどが内部空間S1等外部に流出されることを防止することができる。
例えば、前記シール部900は、インナーリッド部300の底面の縁に沿って備えられる第1シール部材910と、第1シール部材910に一定間隔が離隔された位置に備えられる第2シール部材920を含むことができる。
このとき、前記第1シール部材910及び前記第2シール部材920は、従来開示された形態のOリングであり、インナーリッド部300の底面の縁に従沿って互いに一定間隔で離隔されて並んで設けられてもよい。
即ち、前記第1シール部材910及び前記第2シール部材920は、二重で処理空間S2に対するシールを行うことにより、処理空間S2から外部へのプロセスガスなどの流出を遮断することができる。
一方、前記シール部900は、底面120に備えられる挿入溝に挿入されて設けられ、インナーリッド部300の上下移動によりインナーリッド部300と密着又は分離することができる。
別の例として、シール部900がインナーリッド部300の底面に備えられることは言うまでもない。
前記ポンプ部500は、プロセスチャンバ100の前記インナーリッド部300と密着位置に設けられ、シール部900に漏れるプロセスガスをポンプする構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記ポンプ部500は、インナーリッド部300とプロセスチャンバ100との間の密着位置に対応する位置でプロセスチャンバ100の下部面を貫通して設けられることにより、インナーリッド部300に設けられるシール部900をポンプすることができる。
即ち、前記ポンプ部500は、消耗品であるシール部900へのプロセスガスの露出を最小化することにより、高温及びプロセスガスが使用される処理空間S2に露出されるシール部900の腐食及び損傷を最小化して、耐久性を増大させることができる。
そのために、前記ポンプ部500は、第1シール部材910と第2シール部材920と間の間空間S4をポンプすることができる。
例えば、前記ポンプ部500は、外部に備えられ、間空間S4に対するポンプを行うポンプ530と、 第1シール部材910と第2シール部材920との間に対応する位置に設けられるポンプノズル510と、一端がポンプノズル510に連通し、他端が外部のポンプ530と連結するように、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して備えられるポンプ流路520と、を含むことができる。
このとき、前記ポンプノズル510は、シール部900に沿って平面視で円形で形成してもよく、別の例として、シール部900に沿ってプロセスチャンバ100の下部面に形成される溝の一部に備えられ、溝に沿ってポンプを行う構成であってもよい。
一方、前記ポンプ流路520は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通するように形成される別途の配管構成であってもよく、別の例として、プロセスチャンバ100の下部面を加工して形成することができる。
一方、前記ポンプ部500は、シール部900に漏れるプロセスガスをポンプする前述した例とは違って、第1シール部材910と第2シール部材920との間の間空間S4にパージガスを供給する構成であってもよい。
前記ガス供給部400は、処理空間S2と連通し、処理空間S2にプロセスガスを供給する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記ガス供給部400は、図1に示されるように、処理空間S2に露出され、処理空間S2内にプロセスガスを供給するガス供給ノズル410と、プロセスチャンバ100を貫通してガス供給ノズル410と連結し、ガス供給ノズル410を介して供給されるプロセスガスを伝達するガス供給流路420を含むことができる。
このとき、前記ガス供給部400は、図2に示されるように、取り付け溝130の縁に基板支持部200に隣接して設けられ、これにより、処理空間S2にプロセスガスを供給することができる。
一方、これにより処理空間S2は、インナーリッド部300の底面の一部とガス供給部400及び基板支持部200の上面との間に形成することができる。
前記ガス供給ノズル410は、処理空間S2に露出され、処理空間S2内にプロセスガスを供給する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記ガス供給ノズル410は、取り付け溝130の縁に基板支持プレート210の側面に隣接するように設けられ、上側又は基板支持プレート210側にプロセスガスを噴射して、処理空間S2内にプロセスガスを供給することができる。
このとき、前記ガス供給ノズル410は、取り付け溝130の縁に基板支持プレート210を囲むように備えられ、平面視で基板支持プレート210の側面の少なくとも一部からプロセスガスを噴射することができる。
一例として、前記ガス供給ノズル410は、取り付け溝130の縁からインナーリッド部300の底面に向けてプロセスガスを噴射することができ、処理空間S2の最小化された容積に応じて処理空間S2を短時間内に所望の圧力に造成するためにプロセスガスを供給することができる。
前記ガス供給流路420は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して、外部のプロセスガス貯蔵部と連結でき、プロセスガスが伝達されてプロセスガス供給ノズル410に供給することができる。
このとき、前記ガス供給流路420は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して設けられる配管であってもよく、別の例として、プロセスチャンバ100の下部面を加工して形成することができる。
一方、前記ガス供給部400は、別の例として、図10に示されるように、プロセスガスが拡散される第1拡散空間S5を形成するガス噴射部430と、ガス噴射部430に形成され、処理空間S2に向けてプロセスガスを噴射する複数のガス噴射孔440を含むことができる。
また、前記ガス供給部400は、ガス噴射部430を貫通してガス拡散部1000に結合する第1締結部材450をさらに含むことができる。
このとき、前記プロセスチャンバ100は、下部面を貫通して備えられ、第1拡散空間S5と連通して、第1拡散空間S5に外部からプロセスガスを伝達する供給流路190を含むことができる。
前記供給流路190は、前述したガス供給流路420に対応する構成であり、外部からプロセスガスを、プロセスチャンバ100を貫通して第1拡散空間S5に伝達するための構成であってもよい。
即ち、前記供給流路190は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して外部のプロセスガス貯蔵部と連結でき、プロセスガスを伝達されて後記するガス供給部400にプロセスガスを供給することができる。
このとき、前記供給流路190は、プロセスチャンバ100の下部面を貫通して設けられる配管を介して形成でき、別の例として、プロセスチャンバ100の下部面を加工して形成することができる。
また、前記供給流路190は、プロセスチャンバ100下部面の後記するガス供給部400が設けられる基板1の縁に隣接した位置の少なくともいずれか一つの位置に形成することができる。
従って、前記ガス供給部400は、前述した供給流路190に連通する 第1拡散空間S5を形成し、供給されるプロセスガスを拡散させ、処理空間S2に噴射する構成であってもよい。
前記ガス噴射部430は、基板支持部200の縁に沿って設けられるように環状に設けられており、基板支持部200の縁、即ち、基板1を囲んで設けられてもよい。
これにより、前記ガス噴射部430は、基板1最接近した縁でプロセスガスを処理空間S2に噴射することができる。
一方、前記ガス噴射部430は、基板支持部200の縁、即ち、基板1を囲んで設けられ、前述した取り付け溝130内壁面に設けられ、垂直方向に貫通してプロセスチャンバ100に結合する複数の第2締結部材(未図示)を介して固定設置することができる。
このとき、前記ガス噴射部430は、底面に第1拡散空間S5のための第1拡散溝431を形成することができる。
例えば、前記ガス噴射部430は、図11及び図12に示されるように、環状の構成であり、底面に第1拡散溝431を対応する環状に形成することができ、これにより、底面にプロセスチャンバ100の底面120又はガス拡散部1000上面が位置し、第1拡散溝431を覆うことによって第1拡散空間S5を形成することができる。
一方、このとき、前記ガス噴射部430は、上面に後記するガス噴射孔440が多数形成されて処理空間S2にプロセスガスを噴射することができ、このとき、上面は水平の平面に形成される。
これにより、前記ガス噴射部430は、プロセスガスを基板1側に直接噴射せずに処理空間S2を形成するインナーリッド部300の底面に直接噴射された以後に基板1側を向くようにすることにより、プロセスガス噴射圧及び温度による基板1への影響を最小化することができる。
また、別の例として、前記ガス噴射部430は、図14に示されるように、上面が縁に行くほど、高くなる傾斜が形成され、上面にガス噴射孔440が多数形成されるにつれて自然に処理空間S2中の基板1側に向けてプロセスガスが噴射することができる。
即ち、前記ガス噴射部430は、上面に傾斜が形成されるにつれてプロセスガスを上側垂直方向に噴射することなく、上側基板1側に向かう方向に噴射することができる。
一方、前記ガス噴射部430は、上面が縁に行くほど、低くなる傾斜で形成されてもよいことは言うまでもない。
また、別の例として、前記ガス噴射部430は、図15に示されるように、内部に第1拡散空間S5が形成され、供給流路190からプロセスガスの供給を受けるために、底面の供給流路190に対応する位置に形成される貫通口432を含むことができる。
即ち、前記ガス噴射部430は、内部に第1拡散空間S5が形成される構成であり、第1拡散空間S5にプロセスガスが供給されるように、供給流路190又は後記するガス拡散部1000の上面のガス伝達孔1020に対応する位置に貫通口432を形成することができる。
この場合、前記ガス噴射部430は、前述したように、第1拡散溝431が形成された状態で、底面を覆うカバー部(未図示)を溶接などで結合することにより作製でき、これにより、ガス噴射部430とガス拡散部1000の上面との間で基板支持部200側にプロセスガスの漏れを防止することができる。
前記ガス噴射孔440は、ガス噴射部430に形成され、処理空間S2にプロセスガスを噴射する構成であり、複数個備えられてもよい。
このとき、前記ガス噴射孔440は、ガス噴射部430の上面に複数個形成されてもよく、環状のガス噴射部430基準に複数個が互いに等しい間隔及び大きさに形成されてもよい。
即ち、前記ガス噴射孔440は、平面視で基板支持部200の中心に対して点対称に配置することができる。
また、別の例として、前記ガス噴射孔440は、均一なプロセスガス噴射のために基板支持部200を基準に縁の一側に単数で備えられる供給流路190を考慮して、供給流路190側に隣接するほど、段階的又は徐々にサイズが小さくなるように形成することができる。
即ち、平面視で供給流路190と隣接した位置に配置されるガス噴射孔440を介したプロセスガスの噴射量が、供給流路190から遠い位置に配置されるガス噴射孔440を介したプロセスガスの噴射量に比べて大きくなる場合があり、これを補正するために、ガス噴射孔440のサイズ及び配置を適切に調節することができる。
従って、前記ガス噴射孔440は、供給流路190側に隣接するほど、段階的又は徐々に孔のサイズが小さくなるように形成することができ、別の例として、前記ガス噴射孔440は、供給流路190側に隣接するほど、段階的又は徐々に隣接するガス噴射孔440との間隔が離れるように形成することができる。
前記ガス拡散部1000は、ガス供給部400とプロセスチャンバ100と間に配置され、第2拡散空間S6を形成してガス供給部400に伝達されるプロセスガスを拡散する構成であり、様々な構成が可能である。
即ち、前記ガス拡散部1000は、ガス供給部400と供給流路190との間に配置され、供給流路190からプロセスガスが伝達され、1次拡散を行って、拡散されたプロセスガスをガス供給部400に伝達する構成であってもよい。
このとき、前記ガス拡散部1000は、単数で備えられてもよく、別の例として、複数個が積層されて備えられることで、追加的な拡散を誘導することができる。
前記ガス拡散部1000は、プロセスチャンバ100と共に第2拡散空間S6を形成するように底面に第2拡散溝1010を形成することができる。
また、前記ガス拡散部1000は、上面に第2拡散空間S6から第1拡散空間S5にプロセスガスを伝達するために形成される少なくとも一つのガス伝達孔1020を含むことができる。
また、前記ガス拡散部1000は、上面に一部が第1拡散溝431に挿入されるように形成される第2段差部1030を含むことができる。
前記ガス拡散部1000は、前述したガス供給部400と同様の構成であり、基板支持部200の縁を囲むように環状に設けられてもよく、上面にガス供給部400が積層されて配置される構成であり、対応する平面形状及びサイズを有することができる。
前記第2拡散溝1010は、プロセスチャンバ100と共に第2拡散空間S6を形成するようにガス拡散部1000の底面に形成される構成であり、第1拡散溝431と一緒に底面全体に環状に形成することができる。
即ち、前記第2拡散溝1010は、プロセスチャンバ100を介して覆われ、第2拡散空間S6を形成することができる。
別の例として、前記ガス拡散部1000は、図15に示されるように、内部に第2拡散空間S6が形成され、供給流路190からプロセスガスの供給を受けるために底面の供給流路190に対応する位置に形成されるガス導入口1040を含むことができる。
即ち、前記ガス拡散部1000は、内部に第2拡散空間S6が形成される構成であり、第2拡散空間S6にプロセスガスが供給されるように供給流路190に対応する位置にガス導入口1040を形成することができる。
この場合、前記ガス拡散部1000は、前述したように、第2拡散溝1010が形成された状態で、底面を覆うカバー部(未図示)を溶接などで結合することによって作成することができ、これにより、ガス拡散部1000とプロセスチャンバ100接触面から基板支持部200側にプロセスガスが漏れることを防止することができる。
前記ガス伝達孔1020は、ガス拡散部1000の上面に第2拡散空間S6から第1拡散空間S5にプロセスガスを伝達するために形成される構成であり、少なくとも一つ、より好ましくは、複数個が形成されてもよい。
このとき、前記ガス伝達孔1020は、平面視で基板支持部200の中心に対して点対称に配置することができ、互いに同じ間隔で離隔されて配置することができる。
また、別の例として、前述したガス噴射孔440のように、供給流路190を考慮して、非対称に形成されてもよいことは言うまでもない。
前記第2段差部1030は、上面に一部が第1拡散溝431に挿入されるようにガス拡散部1000上面に突出して段差を形成する構成であってもよい。
即ち、前記第2段差部1030は、上面に突出して段差を形成し、第1拡散溝431に挿入されることにより、ガス拡散部1000とガス供給部400接触部と第1拡散空間S5との間に段差が形成され、プロセスガスの漏れを最小化することができる。
また、ガス拡散部1000一部が挿入されるか、第2拡散溝1010に供給流路190一部が挿入されるように、対応するプロセスチャンバ100の底面120に段差を有して形成される第1段差部191を含むことができる。
即ち、前記第1段差部191は、図13に示されるように、ガス拡散部1000一部が挿入されるように底面120に形成され、ガス拡散部1000とプロセスチャンバ100との間に形成される第2拡散空間S6からの漏れを防止することができる。
また、別の例として、前記第1段差部191は、供給流路190が形成される底面120が突出して前記第2拡散溝1010に挿入されることにより、第2拡散空間S6からガス拡散部1000とプロセスチャンバ100接触面と間に段差を形成して、プロセスガスの漏れを防止することができる。
前記インナーリッド駆動部600は、プロセスチャンバ100の上部面を貫通して設けられ、インナーリッド部300の上下移動を駆動する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記インナーリッド駆動部600は、一端がプロセスチャンバ100の上部面を貫通して、インナーリッド部300に結合される複数の駆動ロッド610と、複数の駆動ロッド610の他端に連結され、駆動ロッド610を上下方向に駆動する少なくとも一つの駆動源620を含むことができる。
また、前記インナーリッド駆動部600は、プロセスチャンバ100の上部面、即ち、トップリッド140に設けられ、前記駆動ロッド610の終端を固定して支持する固定支持部640と、プロセスチャンバ100の上部面とインナーリッド部300との間に駆動ロッド610を囲むように設けられる第1ベローズ630を含むことができる。
また、前記インナーリッド駆動部600は、後記する温度調節部1100のロッド部1120がインナーリッド部300の上下移動により上下に移動しており、ロッド部1120がトップリッド140を貫通して設けられることにより発生し得る外部へのガスの漏れを防止するために、ロッド部1120を囲んで設けられる第2ベローズ650を含むことができる。
前記駆動ロッド610は、一端がプロセスチャンバ100の上部面を貫通してインナーリッド部300に結合され、他端がプロセスチャンバ100の外部で駆動源620に結合され、駆動源620を介した上下移動によってインナーリッド部300を上下に駆動する構成であってもよい。
このとき、前記駆動ロッド610は、複数個、より具体的には、2個又は4個がインナーリッド部300の上面に一定間隔で結合し、インナーリッド部300が水平を維持して、上下移動するように誘導することができる。
前記駆動源620は、固定支持部640に設けられて結合する駆動ロッド610を上下に駆動する構成であり、様々な構成が可能である。
前記駆動源620は、従来開示された駆動方式であればどのような構成でも適用可能であり、例えば、シリンダー方式、電磁気駆動、スクリューモータ駆動、カム駆動など様々な駆動方式を適用することができる。
前記第1ベローズ630は、プロセスチャンバ100の上部面とインナーリッド部300との間に駆動ロッド610を囲むように設けられ、内部空間S1のガスなどがプロセスチャンバ100の上部面を介して漏れることを防止する構成であってもよい。
一方、前記第1ベローズ630は、インナーリッド部300の上下移動を考慮して設けることができる。
前記第2ベローズ650は、一端が後記するカバープレート1140に結合し、他端がトップリッド140の底面に結合し、ロッド部1120を囲むように設けられ、インナーリッド部300及び温度調節プレート1110の上下移動にもロッド部1120を貫通するトップリッド140を介したガスの漏れを防止することができる。
前記温度調節部1100は、前記インナーリッド部300に設けられ、前記内部ヒータ230と共に前記処理空間S2に位置する前記基板1に対する温度を調節する構成であり、様々な構成が可能である。
即ち、前記温度調節部1100は、内部ヒータ230と共に処理空間S2及び基板1に対する温度調節が可能に、基板1を加熱又は冷却する構成であってもよい。
例えば、前記温度調節部1100は、図5に示されるように、前記インナーリッド部300に設けられ、前記基板1を加熱又は冷却する温度調節プレート1110と、前記トップリッド140を貫通して前記温度調節プレート1110に結合するロッド部1120と、を含むことができる。
また、前記温度調節部1100は、インナーリッド部300の下側で貫通口320に結合し、温度調節プレート1110を覆うバッファープレート1130をさらに含むことができる。
また、前記温度調節部1100は、前記インナーリッド部300の上側で前記貫通口320を覆うように設けられるカバープレート1140をさらに含むことができる。
前記温度調節プレート1110は、インナーリッド部300に設けられ、基板1を加熱又は冷却する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記温度調節プレート1110は、前述したように、インナーリッド310に形成される貫通口320に設けられ、基板1を加熱又は冷却することができる。
一方、前述した内部ヒータ230は、電力供給による発熱体の発熱として基板支持プレート210を通過して基板1及び処理空間S2に熱を供給する構成であるところ、初期加熱に時間がかかり、急速な温度変化に即刻に対応するのが難しい問題があった。
これにより、前記温度調節プレート1110は、基板1に短時間内に即刻に熱を供給するための構成であり、例えばハロゲン又はLEDヒータを適用することができる。
また、前記温度調節プレート1110は、基板1を短時間内に即刻に冷却するために、内部に冷却流路が形成され、冷媒の循環を通じて基板1を冷却することができる。
一方、前記温度調節プレート1110は、縁に段差が形成され、前述したように、インナーリッド310の貫通口320に形成される支持段差340に支持されて設けることができる。
さらに、別の例として、前記温度調節プレート1110は、基板1に直接露出されるようにインナーリッド310の底面に単純付着、結合等によって設けられてもよいことは言うまでもない。
また、前記温度調節プレート1110は、平面視で互いに区分され、互いに独立して温度調節が可能である小さくても2つの温度調節領域を含むことができる。
このとき、温度調節領域は、図8に示されるように、平面視で円形である温度調節プレート1110と中心を共有して、基板1の中心側に対応する位置で平面視で円形に区分される第1温度調節領域1111と、温度調節プレート1110の縁で区分される第3温度調節領域1113と、第1温度調節領域1111と前記第3温度調節領域1113との間に区分される第2温度調節領域1112を含むことができる。
即ち、前記温度調節領域は、温度調節プレート1110に対向する基板1に対応する領域に応じて独立して温度調節が可能な領域に区分されてもよく、これにより、基板1の特定領域に対する温度を区分された領域とは独立して調節することができる。
前記ロッド部1120は、トップリッド140を貫通して温度調節プレート1110に結合する構成であり、様々な構成が可能である。
このとき、前記ロッド部1120は、内部に中空が形成され、外部から温度調節プレート1110に各種冷媒又は電源を供給するための構成であってもよい。
例えば、前記ロッド部1120は、トップリッド140を貫通して温度調節プレート1110に結合し、温度調節プレート1110を支持するロッド1121と、ロッド1121の中空に挿入され、外部から温度調節プレート1110に電源又は冷媒などを供給する供給ライン1122を含むことができる。
前記バッファープレート1130は、前記インナーリッド部300の下側で前記貫通口320に結合し、前記温度調節プレート1110を覆う構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記バッファープレート1130は、図6に示されるように、インナーリッド部300の下側で貫通口320に結合し、温度調節プレート1110と基板1との間に位置することができ、温度調節プレート1110と基板1と間の熱交換を媒介することができる。
このとき、前記バッファープレート1130は、高温高圧の環境でも安定した設計に作成することができ、石英材質で形成することができる。
これにより、前記バッファープレート1130は、処理空間S2の高圧環境に温度調節プレート1110の直接の露出を防止し、高圧による影響を最小化することができ、熱交換を容易にしながらも温度調節プレート1110を保護することができる。
このとき、前記バッファープレート1130は、図2に示されるように、インナーリッド310の貫通口320の下側に設けられ、より具体的には、インナーリッド310の貫通口320下側の縁に設けられる支持部350に支持されていてもよい。
前記カバープレート1140は、インナーリッド部300の上側で貫通口320を覆うように設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記カバープレート1140は、ロッド部1120が貫通した状態で、インナーリッド310の温度調節プレート1110が設けられる貫通口320を覆うことができ、前述した第2ベローズ650の終端が結合し、温度調節プレート1110の移動を容易にすることができる。
前記制御部は、前記温度調節部1100の加熱又は冷却を制御する構成であってもよい。
例えば、前記制御部は、基板1の縁に対する温度が中心側に比べて比較的に低い点を考慮して、これを補完するために前記第3温度調節領域1113を前記第1温度調節領域1111より高い温度に制御することができる。
また、前記制御部は、前記処理空間S2の変圧過程中に、前記基板1又は前記処理空間S2の温度を一定に維持するように前記温度調節部1100を制御することができる。
特に、本発明による基板処理装置は、図9に示されるように、処理空間S2に対する急激な圧力変化が行われるところ、基板1が位置する処理空間S2の圧力変化による温度変化が急激に発生する可能性がある。
このような温度変化を防止するために、基板1及び処理空間S2の温度を一定に維持するように温度調節部1100を制御することができる。
一方、前述したように、基板支持部200が取り付け溝130に設けられる場合、基板支持部200、より具体的には、基板支持プレート210と取り付け溝130との間に空間が形成され、処理空間S2の容積が増加する要因になることがある。
このような問題点を改善するために、基板支持部200を取り付け溝130に接触して設ける場合、基板支持部200内に存在するヒータを介して供給する熱をプロセスチャンバ100の下部面、即ち、取り付け溝130を介してプロセスチャンバ100に奪われて熱損失が発生し、処理空間S2に対するプロセス温度設定及び維持が困難になり、効率が低下される問題があった。
このような問題点を改善するために、本発明による前記充填部材700は、基板支持部200とプロセスチャンバ100の下部面との間に設けられる構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記充填部材700は、取り付け溝130に設けられてもよく、取り付け溝130に設けられた状態で、基板支持プレート210が上側に設けられ、取り付け溝130と基板支持プレート210との間の残余容積を最小化して、処理空間S2の容積を減らすことができる。
そのために、前記充填部材700は、前記処理空間S2が最小化されるように、前記取り付け溝130と前記基板支持部200との間の間空間に対応する形状に形成することができる。
より具体的に、前記充填部材700は、平面視で円形であり、底面120から一定の深さを有するように段差を有して形成される取り付け溝130と、平面視で円形の基板支持プレート210との間の間空間に対応する形状に形成することができる。
即ち、前記充填部材700は、前記基板支持プレート210の側面及び底面の少なくとも一つに隣接して設けられ、前記基板支持プレート210から離隔され、前記基板支持プレート210の底面及び側面を囲むように形成されて設けることができる。
このとき、前記基板支持部200は、充填部材700を介した熱損失を防止するために、充填部材700と離隔して設けられてもよく、より詳細には、接触しないレベルの微細な間隔を有して設けられてもよい。
これにより、前記基板支持部200と充填部材700との間には、一定の間隔が維持され、この間隔が排気流路として作用することにより、処理空間S2に対する排気を行うことができる。
より具体的に、前記基板支持部200と充填部材700が互いに離隔されて設けられることにより、排気流路を形成することができ、このとき、排気流路が、基板支持ポスト220が貫通する取り付け溝130の底と連通して外部に処理空間S2のプロセスガスを排気することができる。
一方、前記充填部材700は、石英、セラミック及びSUSの少なくとも一つの材質であってもよい。
また、前記充填部材700は、単純に処理空間S2の容積を最小化するために取り付け溝130と基板支持部200との間の空間を占めるだけでなく、断熱により基板支持部200を介して基板1に伝達される熱の損失を最小化し、さらに熱反射を通じて処理空間S2への損失される熱を反射することができる。
即ち、前記充填部材700は、処理空間S2の容積を最小化するだけでなく、基板支持部200を介した熱のプロセスチャンバ100底面120側への損失を防止するための断熱、さらに熱の反射を通した熱効率を増大させる反射機能を含むことができる。
一方、これに加えて、基板支持部200を介して発散する熱の処理空間S2への反射効果を増大させるために、表面に備えられる反射部720をさらに含むことができる。
即ち、前記充填部材700は、前記処理空間S2から外部への熱を遮断するための断熱部710と、前記断熱部710の表面に備えられ、熱を反射する反射部720を含むことができる。
このとき、前記反射部720は、断熱部710の表面にコートされるか、接着又は塗布され、反射層を形成することができ、処理空間S2からプロセスチャンバ100を介して失われる熱を反射させ、再度処理空間S2に伝達することができる。
また、前記充填部材700は、前述した基板支持ポスト220が設けられるために、中心に対応するサイズに形成される第1貫通口731と、複数の基板支持ピン810が貫通して、上下に移動するための複数の第2貫通口732をさらに形成することができる。
前記基板支持ピン部800は、プロセスチャンバ100に導入及び搬出される基板1を支持し、基板支持部に200に載置される構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記基板支持ピン部800は、前記充填部材700及び前記基板支持部200を貫通して上下に移動することにより、前記基板1を支持する複数の基板支持ピン810と、複数の前記基板支持ピン810が設けられる環状の基板支持リング820と、複数の前記基板支持ピン810を上下駆動する基板支持ピン駆動部830と、を含むことができる。
前記複数の基板支持ピン810は、基板支持リング820に複数個備えられ、充填部材700及び基板支持部200を貫通して上下に移動することにより、基板1を支持する構成であり、様々な構成が可能である。
このとき、複数の基板支持ピン810は、少なくとも3個が備えられてもよく、基板支持リング820に互いに離隔してそれぞれ設けられ、上昇して基板支持部200から露出されることにより、導入される基板1を支持するか、排出される基板1を支持し、下降して基板支持部200内部に位置することにより、基板1を基板支持部200に載置させることができる。
前記基板支持リング820は、環状の構成であり、複数の基板支持ピン810が設けられ、上下移動を通じて複数の基板支持ピン810が同時に上下に移動するように設けられる構成であってもよい。
特に、前記基板支持リング820は、プロセスチャンバ100の下部面、即ち取り付け溝130に形成される支持ピン取り付け溝160に設けられて、基板支持ピン駆動部830により上下に移動することができる。
前記基板支持ピン駆動部830は、プロセスチャンバ100の外部に設けられ、基板支持リング820を上下に駆動する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記基板支持ピン駆動部830は、一端が基板支持リング820の底面に連結され、他端が基板支持ピン駆動源833に連結され、基板支持ピン駆動源833の駆動力によって上下移動する基板支持ピンロッド831と、基板支持ピンロッド831の線形移動をガイドする基板支持ピンガイド832と、基板支持ピンロッド831を駆動する基板支持ピン駆動源833を含むことができる。
また、前記基板支持ピン部800は、基板支持ピンロッド831を囲んでプロセスチャンバ100の底面と基板支持ピン駆動源833との間に設けられる基板支持ピンベローズ840をさらに含むことができる。
以下では、本発明による基板処理装置の別の実施例について添付図面を参照して説明し、前述した構成と同じ構成に対する重複説明は省略する。
したがって、重複説明が省略された構成については、前述した内容をすべて同様に適用することができる。
本発明による基板処理装置は、図16に示されるように、上部が開放され、底面120の中心側に取り付け溝130が形成され、一側に基板1を搬出入するためのゲート111を含むチャンバ本体110と、前記チャンバ本体110の上部に結合され、非処理空間S3を形成するトップリッド140を含むプロセスチャンバ100と、前記チャンバ本体110の前記取り付け溝130に内挿されるように設けられ、上面に基板1が載置される基板支持部200と、前記内部空間に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が前記取り付け溝130に隣接した前記底面120と密着して、前記基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2を形成するインナーリッド部300と、前記処理空間S2と連通し、前記処理空間S2に対する圧力を調節する第1圧力調節部1200と、前記非処理空間S3と連通し、前記処理空間S2と独立して前記非処理空間S3に対する圧力を調節する第2圧力調節部1300と、を含む。
また、本発明による基板処理装置は、前記プロセスチャンバ100の上部面を貫通して設けられ、前記インナーリッド部300の上下移動を駆動するインナーリッド駆動部600をさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理装置は、図5に示されるように、第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300を介した処理空間S2及び非処理空間S3に対する圧力調節を制御する制御部をさらに含むことができる。
また、前記プロセスチャンバ100は、一側に後記する第2ガス供給部1310が連結され、充填ガスを非処理空間S3に供給するように備えられるガス供給孔170をさらに含むことができる。
また、前記プロセスチャンバ100は、他側に後記する第2ガス排気部1320が連結され、非処理空間S3を排気下記するように備えられるガス排気孔180をさらに含むことができる。
前記ガス供給孔170は、プロセスチャンバ100のチャンバ本体110一側に備えられ、第2ガス供給部1310が連結される構成であってもよい。
例えば、前記ガス供給孔170は、チャンバ本体110の一側に加工により形成されるか、チャンバ本体110の一側に形成される貫通口に設けられて備えることができる。
これにより、前記ガス供給孔170は、第2ガス供給部1310が設けられ、非処理空間S3と第2ガス供給部1310を連結することができ、これにより、非処理空間S3に充填ガスを供給することができる。
前記ガス排気孔180は、プロセスチャンバ100のチャンバ本体110他側に備えられ、第2ガス排気部1320が連結される構成であってもよい。
例えば、前記ガス排気孔180は、チャンバ本体110の他側に加工により形成されるか、チャンバ本体110の他側に形成される貫通口に設けられて備えられることができる。
これにより、前記ガス排気孔180は、第2ガス排気部1320が設けられ、非処理空間S3に対する排気を行うようにすることができる。
このとき、前記インナーリッド部300は、平面視で取り付け溝130を覆い、縁が底面120一部に対応するサイズに形成することができ、縁が底面120に密着することにより、取り付け溝130との間に密閉された処理空間S2を形成することができる。
一方、前記インナーリッド部300は、別の例として、縁がプロセスチャンバ100の内側面に密着して、処理空間S2を形成することができることは言うまでもない。
また、前記インナーリッド部300は、上下移動により形成される密閉された処理空間S2内のプロセス温度を効果的に達成及び維持するために、処理空間S2の温度が内部空間などに失われることを防止できる断熱効果に優れた材質で形成することができる。
即ち、前記インナーリッド部300は、内部空間S1に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が取り付け溝130に隣接した底面120と密着して、内部空間S1を前記基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2と、その以外の非処理空間S3に分割することができる。
結果的に、前記インナーリッド部300は、プロセスチャンバ100内部の内部空間S1を、下降を通じて底面120と密着して、基板支持部200が内部に位置する密閉された処理空間S2と以外の非処理空間S3に分割することができ、上昇を通じて処理空間S2と非処理空間S3を連通することができる。
前記第1圧力調節部1200は、処理空間S2と連通され、処理空間S2に対する圧力を調節する構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記第1圧力調節部1200は、処理空間S2にプロセスガスを供給するガス供給部400と、処理空間S2に対する排気を行うガス排気部1220と、を含むことができる。
即ち、前記第1圧力調節部1200は、処理空間S2にプロセスガスを供給し、処理空間S2を適切に排気することにより、処理空間S2に対する圧力を調節することができ、これにより、図9に示されるように、処理空間S2を高圧と低圧の圧力の雰囲気を短時間内に繰り返し変化させて造成することができる。
このとき、より具体的には、処理空間S2の圧力を5Barから0.01Torrの圧力範囲の間で1Bar/sレベルの圧力変化速度に繰り返し変化させることができる。
特に、このとき、前記第1圧力調節部1200は、第1圧力から常圧に処理空間S2の圧力を下降させ、常圧から真空の第2圧力に処理空間S2の圧力を段階的に下降させることができる。
また、前記第1圧力調節部1200は、基板処理のために処理空間S2の圧力を第1圧力から第2圧力を経て第1圧力に順次に複数回繰り返し変圧することができる。
前記ガス供給部400は、処理空間S2に連通され、プロセスガスを供給する構成であり、前述した構成が同様に適用されるところ詳細な説明は省略する。
前記ガス排気部1220は、処理空間S2に対する排気を行う構成であり、様々な構成が可能である。
例えば、前記ガス排気部1220は、処理空間S2と連通され、外部に設けられる外部排気装置を含むことにより、処理空間S2に対する排気量を制御することができ、これにより、処理空間S2の圧力を調節することができる。
前記第2圧力調節部1300は、非処理空間S3と連通され、処理空間S2と独立して非処理空間S3に対する圧力を調節する構成であり、様々な構成が可能である。
特に、前記第2圧力調節部1300は、処理空間S2と区分されて形成される非処理空間S3を処理空間S2と独立して圧力を調節することができる。
例えば、前記第2圧力調節部1300は、前記非処理空間S3と連通され、前記非処理空間S3に充填ガスを供給する第2ガス供給部1310と、非処理空間S3に対する排気を行う第2ガス排気部1320と、を含むことができる。
前記第2ガス供給部1310は、前述したガス供給孔170に連結され、非処理空間S3に充填ガスを供給することができ、これにより、非処理空間S3に対する圧力を調節することができる。
前記第2ガス排気部1320は、前述したガス排気孔180に連結され、非処理空間S3に対する排気を行う構成であり、これより、非処理空間S3に対する圧力を調節することができる。
一方、前記第2ガス供給部1310及び前記第2ガス排気部1320は、従来開示された充填ガスの供給と排気を行う構成であればどのような構成でも適用可能である。
前記第2圧力調節部1300は、基板処理のために、基板1が載置される処理空間S2の圧力を常圧より高い第1圧力から第2圧力に変化させる過程で、非処理空間S3の圧力を一定に維持することができる。
このとき、前記第2圧力調節部1300は、基板処理が行われる間、非処理空間S3の圧力を真空に維持でき、この過程で、処理空間S2の圧力より低いか、等しく維持することができる。
即ち、前記第2圧力調節部1300は、基板処理過程で非処理空間S3の圧力を第2圧力である0.01Torrに一定に維持することによって、処理空間S2の圧力よりも等しいか低く維持し、これにより、非処理空間S3の不純物などの処理空間S2への流入を防止することができる。
一方、別の例として、前記第2圧力調節部1300は、非処理空間S3の圧力を変圧させることができ、この過程でも処理空間S2の圧力よりは低い圧力値を有するようにすることができる。
また、前記第2圧力調節部1300は、基板処理過程で、非処理空間S3に対する充填ガスの供給なしに排気だけを通じて非処理空間S3の圧力を調節することができる。
即ち、前記第2圧力調節部1300は、第2ガス供給部1310による充填ガスの供給なしに第2ガス排気部1320の作動のみを介して非処理空間S3に対する圧力を調節することができる。
一方、別の例として、前記第2圧力調節部1300は、非処理空間S3に充填ガスを供給し、第2ガス排気部1320の排気と共に非処理空間S3の圧力を調節することもできることは言うまでもない。
一方、前述とは違って、前記第2圧力調節部1300は、プロセスチャンバ100、即ち、チャンバ本体110の一側に形成されるガス排気孔180と、他側に形成されるガス供給孔170であり、外部から供給される充填ガスを伝達するガス供給孔170と非処理空間S3に対する排気を行うガス排気孔180であってもよい。
前記制御部は、第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300を介した処理空間S2及び非処理空間S3に対する圧力調節を制御する構成であってもよい。
特に、前記制御部は、基板処理の工程ステップと連係し、各ステップにおける非処理空間S3及び処理空間S2の第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300を介した制御を行うことができる。
例えば、前記制御部は、インナーリッド部300が上昇し、処理空間S2及び非処理空間S3が互いに連通された状態で、ガス供給部400を介してパージガスを供給し、第2ガス排気部1320を介して排気を行うことができる。
より具体的に、前記制御部は、基板処理が行われる処理空間S2に対する洗浄を行うために、インナーリッド部300が上昇し、処理空間S2と非処理空間S3が互いに連通された状態で、ガス供給部400を介してパージガスを供給し、基板処理が行われた基板支持部200周囲を洗浄又はパージすることができる。
さらに、プロセスチャンバ100の側面に備えられる第2ガス排気部1320を介してパージガスを排気することにより、ガス供給部400を介して供給されたパージガスの側面への上昇流れを誘導し、内部浮遊物を非処理空間S3及び外部に排出するように誘導することができる。
また、前記制御部は、インナーリッド部300の上昇前に、第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300の少なくとも一つを介して処理空間S2と非処理空間S3の圧力を互いに等しくなるように調節することができる。
より具体的に、前記制御部は、インナーリッド部300の下降により密閉された処理空間S2が形成された状態で基板処理が行われ、処理が完了した基板1に対する搬出のためにインナーリッド部300が上昇する前、非処理空間S3と処理空間S2との間の圧力差による基板1に対する位置変化又は損傷を防止するために、第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300の少なくとも一つを介した非処理空間S3と処理空間S2との間の圧力が等しくなるように制御することができる。
即ち、前記制御部は、非処理空間S3と処理空間S2との間の圧力差が維持された状態で、インナーリッド部300の上昇により非処理空間S3と処理空間S2が連通される場合、圧力差による一方向への気流発生により基板1が影響されることを防止するために、これらの間の圧力を等しく調節するように第1圧力調節部1200及び第2圧力調節部1300の少なくとも一つを制御することができる。
以下、本発明による基板処理装置を使用した基板処理方法について添付図面を参照して説明する。
本発明による基板処理方法は、図16~図18に示されるように、外部に備えられた搬送ロボットにより前記基板1を、前記ゲート111を介して前記内部空間S1に導入して前記基板支持部200に載置する基板導入ステップS100と、;前記基板導入ステップS100を通じて前記基板1が前記基板支持部200に載置された状態で、前記インナーリッド部300を下降させて一部を前記プロセスチャンバ100の底面120と密着させることにより、前記内部空間S1を密閉された処理空間S2とそれ以外の非処理空間S3に分割形成する処理空間形成ステップS200と、前記処理空間S2内に配置された前記基板1に対する基板処理を行う基板処理ステップS300と、を含む。
また、本発明による基板処理方法は、前記基板処理ステップS300を通じた基板処理後に、前記インナーリッド部300を上昇させて密閉された前記処理空間S2を解除する処理空間解除ステップS400と、外部に備えられた搬送ロボットにより基板処理が完了した前記基板1を、前記ゲート111を介して内部空間S1から外部に搬出する基板搬出ステップS500と、をさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理方法は、基板導入ステップS100を通じて内部空間S1への基板1導入前に、インナーリッド部300が上昇された状態で、処理空間S2側を介してプロセスガスを供給し、非処理空間S3側を介してプロセスガスを排気する洗浄ステップをさらに含むことができる。
前記基板導入ステップS100は、外部に備えられた搬送ロボットにより前記基板1を、前記ゲート111を介して前記内部空間に導入し、前記基板支持部200に載置するステップであり、様々な方法によって行うことができる。
即ち、前記基板導入ステップS100は、処理対象である基板1を外部の搬送ロボットを介して内部空間S1で導入し、基板支持部200に載置させることにより、基板1に対する処理を準備することができる。
例えば、前記基板導入ステップS100は、後記する導入ステップの前に、インナーリッド部300が上昇された状態で、基板支持ピン810を基板支持部200の上側に上昇させる導入ピンアップステップを含むことができる。
また、前記基板導入ステップS100は、外部に備えられた搬送ロボットにより基板1を、ゲート111を介して内部空間に導入し、上昇された基板支持ピン810を介して支持する導入ステップと、基板1を支持する基板支持ピン810を下降させ、基板1を前記基板支持部200に載置させる導入ピンダウンステップを含むことができる。
前記導入ピンアップステップは、インナーリッド部300が上昇された状態、即ち、処理空間S2が解除された状態で、基板支持ピン810を基板支持部200の上側に上昇させるステップであってもよい。
このとき、前記導入ピンアップステップは、繰り返し多数の基板1に対する基板処理が行われるところ、最初の1回の基板1が導入される場合に行い、以降には後記する搬出ピンアップステップにより基板支持ピン810が上昇した状態で、基板処理が完了した基板1を搬出し、続いて直ちに導入ステップが続くことがあるので省略することができる。
結果的に、前記導入ピンアップステップは、基板処理装置に対して最初基板1を導入する状況で行われ、以降には省略することができる。
前記導入ステップは、外部に備えられた搬送ロボットにより基板1を、ゲート111を介して内部空間S1に導入し、基板支持ピン810を介して支持するステップであってもよい。
より具体的に、前記導入ステップは、外部に備えられた搬送ロボットにより支持された基板1を、ゲート111を介して内部空間S1に導入した状態で、搬送ロボットが下降して、基板1を基板支持ピン810に支持させ、外部ロボットは内部空間S1の外に搬出することができる。
一方、別の例として、外部に備えられた搬送ロボットにより支持された基板1を、ゲート111を介して内部空間S1に導入した状態で、基板支持ピン810を上昇させ、基板支持ピン810に基板1を支持させ、外部ロボットを搬出することもできる。
前記導入ピンダウンステップは、基板1を支持する基板支持ピン810を下降させ、基板支持部200、より具体的には、基板支持プレート210の内部に基板支持ピン810を挿入することにより、基板1を基板支持プレート210の上面に載置することができる。
前記処理空間形成ステップS200は、基板導入ステップS100を通じて基板1が基板支持部200に載置された状態で、インナーリッド部300を下降させ、一部をプロセスチャンバ100の底面120と密着させることにより、内部空間S1を密閉された処理空間S2とその以外の非処理空間S3に分割形成するステップであり、様々な方法によって行うことができる。
例えば、前記処理空間形成ステップS200は、基板1が基板支持部200に載置された状態で、インナーリッド部300を下降させ、プロセスチャンバ100の底面120と縁が密着することにより、密閉された処理空間S2を形成することができ、このとき、密閉された処理空間S2の形成のために、インナーリッド部300のシール部900が底面120と密着することができる。
これにより、前記処理空間形成ステップS200は、内部空間S1と分離される別途の密閉された処理空間S2を形成することができ、基板1が内部に配置された状態で、処理空間S2の容積を最小化して形成することができる。
さらに、前記処理空間形成ステップS200は、内部空間S1を、インナーリッド部300を下降し、プロセスチャンバ100底面120に一部を密着することにより、密閉された処理空間S2とその以外の非処理空間S3に分割することができる。
これより、従来内部空間を高圧に形成して基板処理を行うことにより、ゲートバルブに損傷が引き起こされる問題を改善して、処理空間S2とゲートバルブとの間に非処理空間S3の一種のバッファー空間が形成されることにより、高圧基板処理においてもゲートバルブの損傷を防止することができる利点がある。
前記基板処理ステップS300は、処理空間S2内に配置された基板1に対する基板処理を行うステップであり、様々な方法によって行うことができる。
このとき、前記基板処理ステップS300は、ガス供給部400を介して密閉された処理空間S2内にプロセスガスを供給することができ、これにより、処理空間S2内の圧力を調節及び制御することができる。
特に、前記基板処理ステップS300は、図17に示されるように、プロセスガスを通じて処理空間S2の圧力を上昇させる加圧ステップと、加圧ステップ以後に処理空間S2の圧力を下降させる減圧ステップを行うことができる。
このとき、前記基板処理ステップS300は、常圧より高い圧力、例えば、5バールレベルの高圧に圧力を上昇させることができ、常圧より低い圧力、例えば0.01Torrレベルの低圧に圧力を下降させることができる。
この場合、前記基板処理ステップS300は、加圧ステップ及び減圧ステップを短時間内に繰り返し行うことができる。
より具体的に、前記基板処理ステップS300は、処理空間S2の圧力を常圧より高い第1圧力に上昇させる圧力上昇ステップS310と、処理空間S2の圧力を第1圧力から第2圧力に下降させる圧力下降ステップS320を含む。
また、前記基板処理ステップS300は、圧力上昇ステップS310と圧力下降ステップS320を一つの単位サイクルとして複数回繰り返し行うことにより、処理空間S2の反復的な変圧を行うことができる。
このとき、前記第2圧力は、常圧より低い圧力であってもよく、第1圧力は常圧より高い圧力であってもよい。
前記圧力下降ステップS320は、処理空間S2の圧力を第1圧力から常圧に下降させる第1圧力下降ステップS321と、処理空間S2の圧力を常圧から常圧より低い第2圧力に下降させる第2圧力下降ステップS322を含むことができる。
従って、前記圧力下降ステップS320は、処理空間S2の圧力を常圧より高い第1圧力から常圧に下降させる第1圧力下降ステップS321と、常圧から常圧より低い第2圧力に下降させる第2圧力下降ステップS322を経て段階的に圧力を下降させることができる。
また、前記基板処理ステップS300は、処理空間S2での圧力変化過程の間、非処理空間S3の圧力を常圧より低い真空圧に一定に維持することができる。
前記処理空間解除ステップS400は、前記基板処理ステップS300を通した基板処理後に、前記インナーリッド部300を上昇させ、密閉された前記処理空間S2を解除するステップであり、様々な方法によって行うことができる。
このとき、前記処理空間解除ステップS400は、前述したインナーリッド駆動部600を介してインナーリッド部300を上昇させることにより、プロセスチャンバ100の底面120との接触を解除し、内部空間と処理空間S2との間を連通することができ、これにより、密閉された処理空間S2を解除することができる。
一方、この場合、処理空間S2と非処理空間S3との間の圧力差が大きい状態で、インナーリッド部300を上昇させる場合、2つの空間の圧力差により基板1及び耐久性の損傷が発生する可能性があるので、2つの空間の間の圧力差を最小化する必要がある。
そのために、前記処理空間解除ステップS400は、非処理空間S3及び処理空間S2の少なくとも一つの圧力を調節し、非処理空間S3と処理空間S2の間の圧力差を予め設定された水準以下に調節する圧力調節ステップS410と、インナーリッド部300を上昇させ、処理空間S2を解除するインナーリッド上昇ステップS420を含むことができる。
このとき、前記圧力調節ステップS410は、ガス供給部400又は処理空間S2を排気するための排気部(未図示)を介して処理空間S2の圧力を調節して非処理空間S3と圧力差を小さくすることができ、他の方法で非処理空間S3にガスを注入することにより処理空間S2と圧力差を一定水準以下に低減することができる。
この場合、前記圧力調節ステップS410は、処理空間S2と非処理空間S3との間の圧力差が一定範囲内の値を有するように処理空間S2と非処理空間S3の少なくとも一つの圧力調節を行うことができる。
特に、高圧状態の処理空間S2と真空状態の非処理空間S3の状態で、インナーリッド部300が上昇する場合、急激な空間の間の圧力差により基板1がスリープするなどの問題があるので、これらの間の圧力が等しくなるように調節した状態で、インナーリッド部300を上昇することができる。
前記基板搬出ステップS500は、外部に備えられた搬送ロボットにより基板処理が完了した前記基板1を、前記ゲート111を介して内部空間S1から外部に搬出するステップであり、様々な方法によって行うことができる。
即ち、前記基板搬出ステップS500は、処理が完了した基板1を外部の搬送ロボットを介して基板支持部200から渡され、内部空間S1から搬出することができる。
例えば、前記基板搬出ステップS500は、前記基板支持ピン810を上昇させて前記基板支持部200に載置された前記基板1を前記基板支持部200から上側に離隔し、前記基板支持ピン810を介して支持する搬出ピンアップステップと、外部に備えられた搬送ロボットにより基板処理が完了した前記基板1を、前記ゲート111を介して前記内部空間S1から外部に搬出する搬出ステップを含むことができる。
また、前記基板搬出ステップS500は、後記する搬出ステップ後に、前記基板支持ピン810を前記基板支持部200の内部に下降させる搬出ピンダウンステップをさらに含むことができる。
前記搬出ピンアップステップは、前述した処理空間解除ステップS400によりインナーリッド部300が上昇された状態、即ち、処理空間S2が解除された状態で、基板支持ピン810を基板支持部200の上側に上昇させるステップであってもよい。
これにより、前記搬出ピンアップステップは、基板支持部200の上面に載置された処理が完了した基板1を、基板支持ピン810を基板支持プレート210から上側に移動及び露出させ、基板1を基板支持プレート210から上側に離隔して支持するようにすることができる。
前記搬出ステップは、外部に備えられた搬送ロボットにより基板処理が完了した前記基板1を、前記ゲート111を介して前記内部空間S1から外部に搬出するステップであってもよい。
より具体的に、前記搬出ステップは、基板支持ピン810に支持された基板1を、ゲート111を介して内部空間S1に引入した搬送ロボットにより支持し、支持された基板1を外部に搬出することができる。
そのために、前記搬出ステップは、処理が完了した基板1が基板支持ピン810に支持された状態で、搬送ロボットが基板1の下側に位置し、搬送ロボットを上昇させることにより、搬送ロボットが基板1を支持するようにすることができる。
一方、別の例として、前記搬出ステップは、処理が完了した基板1が基板支持ピン810に支持された状態で、搬送ロボットが基板1の下側に位置し、基板支持ピン810を下降させることにより、搬送ロボットに基板1が位置するようにすることができる。
前述のように、基板1が搬送ロボットに支持された状態で、搬送ロボットがゲート111を介して外部に移動することにより、基板処理が完了した基板1を搬出することができる。
前記搬出ピンダウンステップは、基板1を支持する基板支持ピン810を下降させ、基板支持部200、より具体的には、基板支持プレート210の内部に基板支持ピン810を挿入するステップであってもよい。
このとき、前記搬出ピンダウンステップは、繰り返し多数の基板1に対する基板処理が行われるところ、最後の1回の基板1が搬出された以降に行うことができ、以前には前述した導入ステップが行われるために、基板支持ピン810が上昇した状態を維持する必要があるところ、省略することができる。
結果的に、前記搬出ピンダウンステップは、基板処理装置に対して最後の基板1を搬出する状況、又は中間に基板処理装置をメンテナンスの状況で行うことができる。
一方、前述した前記基板導入ステップS100、前記処理空間形成ステップS200、前記基板処理ステップS300、前記処理空間解除ステップS400及び前記基板搬出ステップS500は、単位サイクルS10をなして順次に複数回繰り返し行うことができ、一つの基板1に対して一つのサイクルが対応して行うことができる。
また、別の例として、本発明による基板処理方法は、前記処理空間形成ステップS200後に、ゲートバルブ150を介してゲート111を閉鎖し、前記内部空間S1を密閉するゲート閉鎖ステップをさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理方法は、前記基板導入ステップS100の前に、前記ゲートバルブ150を介して前記ゲート111を開放するゲート開放ステップをさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理方法は、前記処理空間解除ステップS400の後に、前記ゲートバルブ150を介して前記ゲート111を開放するゲート開放ステップをさらに含むことができる。
また、本発明による基板処理方法は、前記搬出ステップS500後に、前記ゲートバルブ150を介して前記ゲート111を閉鎖するゲート閉鎖ステップをさらに含むことができる。
前記ゲート閉鎖ステップは、ゲートバルブ150を介してゲート111を閉鎖し、内部空間S1を密閉するステップであってもよい。
このとき、前記ゲート閉鎖ステップは、処理空間形成ステップS200の後に、内部空間に対する密閉を行うことができ、この場合、別の例として、処理空間形成ステップS200の前、基板導入ステップS100の後に、ゲート閉鎖ステップが行われてもよいことは言うまでもない。
即ち、本発明による基板処理方法は、処理空間S2を内部空間S1内に別途必要に応じて選択的に形成することができるので、ゲートバルブ150を介したゲート111の閉鎖が処理空間S2の形成とは別に行うことができる。
即ち、インナーリッド部300の処理空間S2形成により、ゲートバルブ150を介したゲート111の閉鎖を必要に応じて行うことができる。
一方、内部空間に対する別途の圧力制御のために、ゲートバルブ150を介してゲート111を閉鎖するゲート閉鎖ステップを行うことができ、処理空間形成ステップS200の後に行うことができる。
また、前記ゲート閉鎖ステップは、搬出ステップS500の後に、ゲート111を閉鎖するように行うことができ、この場合、多数の基板1に対して繰り返し基板処理が行われる過程では省略され、最後の基板1に対する基板処理が完了する場合、又は基板処理装置に対するメンテナンスなどが必要な場合にのみ行うことができる。
前記ゲート開放ステップは、ゲートバルブ150を介してゲート111を開放するステップであってもよい。
このとき、前記ゲート開放ステップは、処理空間解除ステップS400の後に、内部空間に対する開放をおこなうことができ、この場合、別の例として、処理空間解除ステップS400の前、基板処理ステップS300お後に、ゲート閉鎖ステップが行われてもよいことは言うまでもない。
これにより、前記ゲート開放ステップは、基板搬出ステップS500の前に行われ、基板処理が完了した基板1が外部に搬出されるようにすることができる。
また、前記ゲート開放ステップは、基板導入ステップS100の前に、ゲート111を開放するように行うことができ、この場合、多数の基板1に対して繰り返し基板処理が行われる過程では省略され、最初の基板1に対する導入が行われる場合、又は基板処理装置に対するメンテナンスなどが必要な場合にのみ選択的に行うことができる。
前記洗浄ステップは、基板導入ステップS100を通じて内部空間S1への基板1導入の前、インナーリッド部300が上昇された状態で、処理空間S2側を介してガスを供給し、非処理空間S3側を介してガスを排気するステップであってもよい。
より具体的に、基板導入ステップS100を通した内部空間への基板1導入の前、また、基板排出ステップS500を通した内部空間への基板1の排出の後、基板処理が行われた処理空間S2を含む内部空間S1を洗浄するためのステップであってもよい。
このとき、前記洗浄ステップは、前述した非処理空間S3側のガス排気孔(未図示)を介して排気を行うことができ、処理空間側のガス供給部400を介して洗浄ガスを噴射することにより、処理空間S2を経て非処理空間S3のガス排気孔を介してパージガスが排出されるようにすることができる。
即ち、このとき、前記ガスは、基板処理のためのプロセスガス、装置内部を洗浄するための洗浄ガス及び内部空間S1に対するパージ実行のためのパージガスなど様々な種類のガスを意味し、処理空間側のガス供給部400を介して洗浄ガスを噴射し、非処理空間S3のガス排気孔を介してパージガスを排出することができる。
これにより、前記洗浄ステップは、処理空間S2から非処理空間S3に洗浄ガスの流れを誘導し、内部空間S1、特に処理空間S2に対応する領域に対する洗浄をより完全に行うことができる。
以上、本発明によって具現することができる好ましい実施例の一部について説明したもの過ぎず、周知のように本発明の範囲は前記実施例に限定されて解釈されるべきではなく、前述した本発明の技術的思想とその根本を合わせた技術的思想は、すべて本発明の範囲に含まれる。
100 プロセスチャンバ
200 基板支持部
300 インナーリッド
400 ガス供給部
500 ポンプ部
600 インナーリッド駆動部
700 充填部材
800 基板支持ピン部
900 シール部
1000 ガス拡散部
1100 温度調節部
1200 第1圧力調節部
1300 第2圧力調節部

Claims (20)

  1. 上部が開放され、底面の中心側に取り付け溝が形成され、一側に基板を搬出入するためのゲートを含むチャンバ本体と、前記チャンバ本体の上部に結合され、内部空間を形成するトップリッドを含むプロセスチャンバと、
    前記チャンバ本体の前記取り付け溝に内挿されるように設けられ、上面に基板が載置される基板支持部と、
    前記内部空間に上下移動可能に設けられ、下降を通じて一部が前記取り付け溝に隣接した前記底面と密着して、前記基板支持部が内部に位置する密閉された処理空間を形成するインナーリッド部と、
    前記処理空間と連通するように設けられ、前記処理空間にプロセスガスを供給するガス供給部と、
    前記トップリッドを貫通して設けられ、前記インナーリッド部の上下移動を駆動するインナーリッド駆動部と、
    を含むことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記底面は、
    前記基板支持部に載置される前記基板の上面より高く位置することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記取り付け溝は、
    前記処理空間が最小化されるように設けられる前記基板支持部に対応する形状に形成されることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板支持部は、
    上面に前記基板が載置される平面視で円形である基板支持プレートと、前記取り付け溝の底を貫通して、前記基板支持プレートと連結される基板支持ポストと、を含み、
    前記取り付け溝は、
    前記基板支持プレートが設けられる空間を除いた残余空間が最小化されるように、前記基板支持プレートに対応される形状に形成されることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
  5. 前記ガス供給部は、
    前記基板支持部の縁に隣接して設けられることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  6. 前記処理空間は、
    前記インナーリッド部の底面の一部と前記ガス供給部と前記基板支持部を結ぶ上面の間に形成されることを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記ガス供給部は、
    前記プロセスガスが拡散される第1拡散空間を形成するガス噴射部と、前記ガス噴射部に形成され、前記処理空間に向けて前記プロセスガスを噴射する複数のガス噴射孔と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  8. 前記ガス噴射部は、
    前記基板支持部の縁に沿って設けられるように環状に設けられることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  9. 前記プロセスチャンバは、
    下部面を貫通して備えられ、前記第1拡散空間と連通し、前記第1拡散空間に外部から前記プロセスガスを伝達する供給流路を含み、
    前記ガス噴射部は、
    底面に前記供給流路と連通し、前記第1拡散空間のための第1拡散溝が形成されることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  10. 前記ガス噴射孔は、
    前記ガス噴射部の上面に形成されることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  11. 前記ガス供給部と前記プロセスチャンバとの間に配置され、第2拡散空間を形成して、前記ガス供給部に伝達される前記プロセスガスを拡散するガス拡散部をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  12. 前記ガス拡散部は、
    前記プロセスチャンバと共に前記第2拡散空間を形成するように、底面に第2拡散溝が形成されることを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
  13. 前記ガス噴射部は、
    前記ガス拡散部の上面に設けられ、前記ガス拡散部の上面と共に前記第1拡散空間を形成し、
    前記ガス拡散部は、
    上面に前記第2拡散空間から前記第1拡散空間に前記プロセスガスを伝達するために形成される少なくとも一つのガス伝達孔を含むことを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
  14. 前記インナーリッド部に設けられ、前記処理空間に位置する前記基板に対する温度を調節する温度調節部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  15. 前記基板支持部は、
    上面に前記基板が載置される基板支持プレートと、前記取り付け溝の底を貫通して、前記基板支持プレートと連結される基板支持ポストと、前記基板支持プレート内部に設けられる内部ヒータと、を含むことを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置。
  16. 前記温度調節部は、
    前記インナーリッド部に設けられ、前記基板を加熱又は冷却する温度調節プレートと、前記トップリッドを貫通して、前記温度調節プレートに結合するロッド部と、を含むことを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置。
  17. 前記温度調節プレートは、
    前記基板に対応する前記インナーリッド部の中心側に形成される貫通口に設けられることを特徴とする請求項16に記載の基板処理装置。
  18. 前記温度調節部は、
    前記インナーリッド部の下側で前記貫通口を覆うバッファープレートをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の基板処理装置。
  19. 前記温度調節プレートは、
    平面視で互いに区分され、互いに独立して温度調節が可能である少なくとも2つの温度調節領域を含むことを特徴とする請求項16に記載の基板処理装置。
  20. 前記温度調節部の加熱又は冷却を制御する制御部をさらに含み、
    前記制御部は、
    前記処理空間の変圧過程の間、前記基板又は前記処理空間の温度を一定に維持するように前記温度調節部を制御することを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置。
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