KR101030926B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판의 처리를 위하여 챔버의 내부의 온도를 상승시켰을 때 다른 부위에 비하여 챔버의 게이트 및 배기공 인근에서 온도가 낮아지는 것을 보완할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판이 출입되는 게이트가 형성되고, 배기라인이 연결되는 배기공이 형성되는 챔버를 포함하고, 상기 챔버에는 상기 게이트 및 배기공 중 적어도 어느 하나의 인접 위치에 보조 가열수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
챔버, 게이트, 배기공, 가열, 램프, 기판
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 처리를 위하여 챔버의 내부의 온도를 상승시켰을 때 다른 부위에 비하여 챔버의 게이트 및 배기공 인근에서 온도가 낮아지는 것을 보완할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판 표시 장치는 기판 상에 다수의 박막 증착과 식각을 통해 형성된다. 즉, 기판의 소정 영역, 주로 중심부에 박막을 증착하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판 중심부의 박막 중 일부를 제거하여 소정의 박막 패턴을 갖는 소자를 제조하게 된다.
이러한 박막 증착 공정 및 식각 공정을 진행하는 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 챔버가 구비되고, 챔버의 내부에는 처리가스를 공급하는 가스분사유닛 및 가스분사유닛과 대향하여 기판이 안착되는 기판안착유닛이 배치된다. 그리고, 가스분사유닛과 기판안착유닛 사이에 플라즈마를 형성함에 따라 기판에 박막을 증착하 거나 증착된 박막을 식각하는 소정의 처리공정을 수행하게 된다.
이때 기판의 효율적인 처리를 위하여 기판 및 챔버 내부의 온도를 상승시킨다. 일반적으로 기판 및 챔버 내부의 온도를 상승시키기 위하여 기판안착유닛 및 가스분사유닛 등에 가열수단을 구비한다. 이렇게 구비된 가열수단을 가열함에 따라 기판 및 챔버 내부의 온도를 상승시킨다.
하지만, 챔버의 벽면에는 기판이 출입되는 게이트 및 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 배기 가스를 배출하기 위한 배기공이 형성되는데, 게이트 및 배기공의 형성에 의해 챔버 내부의 온도가 균일하게 상승하지 못하고, 게이트 및 배기공 부근이 다른 지점에 비하여 온도 상승이 더뎌지는 문제점이 있었다. 특히, 근래에는 처리되는 기판이 점점 대구경화 되면서 이러한 문제점이 더욱 심화되고 있다.
이에 따라 챔버 내부의 온도가 균일하지 않아 가스의 기류가 불안정되게 형성되어 박막의 증착 및 식각을 균일하게 진행하지 못하는 문제가 발생되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 챔버 내부에서 상대적으로 온도의 상승이 지연되는 게이트 및 배기공이 형성되는 부근에 보조 가열수단을 구비하여 온도 상승이 지연되는 것을 보완하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판이 출입되는 게이트가 형성되고, 배기라인이 연결되는 배기공이 형성되는 챔버를 포함하고, 상기 챔버에는 상기 게이트 및 배기공 중 적어도 어느 하나의 인접 위치에 보조 가열수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버의 측벽면 중 게이트가 형성되는 측벽면에는 상기 게이트를 향하는 개구부를 갖는 적어도 하나 이상의 설치홈이 설치되고, 상기 설치홈의 내부에 보조 가열수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 설치홈에는 상기 개구부를 밀폐하는 투명한 재질의 커버가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버의 측벽면 중 적어도 상기 개구부에 대향되는 부위는 상기 보조 가열수단에서 발생되는 열을 반사시키는 반사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사면은 챔버의 측벽면을 폴리싱처리 하거나, 반사판을 부착하여 이루 어지는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버의 바닥면 또는 벽면 중 상기 배기공이 형성되는 위치의 외벽에는 상기 배기공과 배기라인을 연통하는 적어도 하나 이상의 관통홈이 형성되는 체결구가 설치되고, 상기 보조 가열수단은 상기 배기공을 통하여 상기 체결구와 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 가열수단이 장착되는 클램프가 더 구비되고, 상기 클램프는 상기 체결구에 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 체결구와 클램프 사이에는 밀폐용 오링이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 가열수단은 램프히터 또는 코어히터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 챔버 내부의 온도를 상승시킬 때, 다른 지점에 비하여 상대적으로 온도 상승이 지연되는 게이트 및 배기공이 형성되는 지점에 온도 상승을 보완할 수 있는 보조 가열수단을 구비하여 챔버 내부의 온도를 균일하게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 챔버 내부의 온도가 균일하게 상승함에 따라 챔버 내부의 기류가 안정됨에 따라 박막의 증착 및 식각 공정을 균일하게 진행시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 요부인 설치홈에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 평단면도이며, 도 3은 본 발명의 요부인 설치홈에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 수직단면도이고, 도 4는 본 발명의 요부인 체결구에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 처리공간을 구비하는 챔버(10)와; 상기 챔버(10) 내부의 상측에 배치되어 반응 가스를 분사하는 가스분사유닛(20)과; 상기 챔버(10) 내부의 하측에 배치되어 기판이 안착되는 기판안착유닛(30)을 포함한다. 특히, 상기 챔버(10)에는 게이트(11) 및 배기공(15)이 형성되고, 상기 게이트(11) 및 배기공(15) 중 적어도 어느 하나의 인접 위치에 보조 가열수단(100,200)이 구비된다.
상기 보조 가열수단(100,200)은 챔버(10) 내부의 온도를 상승킬 수 있으면 어떠한 수단이라도 사용될 수 있다. 예를 들어 전원의 공급에 의해 가열되는 램프히터 또는 열선과 같은 코어히터 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 램프히터 를 예로 하여 설명하겠다.
챔버(10)는 내부에 반응공간이 마련되는 통 형상으로 제작된다. 이때, 상기 챔버(10)의 내부 형상은 그 수평 단면 형상이 일정한 형태에 한정되지 않고, 공정이 진행되는 기판의 형상에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 본 실시예의 챔버(10)는 측벽면과 바닥면을 구성하는 하부 몸체부(10b)와, 상측면을 구성하는 상부 몸체부(10a)로 구성된다. 그리고, 챔버(10)의 측벽면 일측에는 기판의 인입 및 인출을 위한 게이트(11)가 마련된다. 그리고, 상기 게이트(11)는 개폐부(13)에 의해 개폐된다. 이때, 상기 개폐부(13)로 게이트 벨브 또는 슬릿 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 물론 이에 한정되지 않고, 개폐부(13)로 기판 인입후 챔버(10) 내부를 진공으로 유지할 수 있는 다양한 형태의 개폐 수단이 사용될 수 있다.
이때 챔버(10)의 측벽면 중 상기 게이트(11)가 형성되는 측벽면에는 상기 게이트(11)를 향하는 개구부를 갖는 적어도 하나 이상의 설치홈(110)이 설치된다. 예를 들어 상기 게이트(11)의 하단에 해당되는 챔버(10)의 측벽면 상단에는 상부방향으로 개구되는 설치홈(110)이 한 쌍 형성되고, 각각의 설치홈(110)에는 보조 가열수단(100)이 적어도 하나 이상씩 설치된다.
그리고, 상기 설치홈(110)에는 상기 개구부를 밀폐하여 내부에 설치된 보조 가열수단(100)을 보호하는 투명한 재질의 커버(120)가 구비된다. 예를 들어 커버(120)는 석영(quartz)으로 제조된다. 그래서 보조 가열수단(100)에서 발생되는 열이 커버(120)를 용이하게 통과할 수 있도록 한다.
또한, 상기 챔버(10)의 측벽면 중 적어도 상기 개구부에 대향되는 부위는 상 기 보조 가열수단(100)에서 발생되는 열을 반사시켜서 열효율을 향상시킬 수 있도록 열 또는 빛의 반사가 잘 이루어지는 반사면(130)으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 챔버(10)의 측벽면 중 설치홈(110)과 대향되는 지점 및 이와 인접되어 챔버(10)의 내부 공간을 향하는 지점을 반사면(130)으로 형성한다.
상기 반사면(130)의 형성은 챔버(10)의 측벽면 중 해당되는 지점을 폴리싱(Polishing) 처리를 하거나, 해당되는 지점에 열 또는 빛의 반사가 용이한 알루미늄판과 같은 반사판을 부착하여 형성할 수 있다. 물론 반사면(130)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 열 또는 빛의 반사를 용이하게 시킬 수 있다면 어떠한 방법으로 형성되어도 무방하다.
또한, 챔버(10)의 바닥면 또는 측벽면의 일측에는 챔버(10) 내부의 압력을 일정하게 유지하거나, 챔버(10) 내부의 미반응 가스 및 불순물을 배기하기 위한 배기공(15)이 형성되고, 상기 배기공(15)은 진공펌프(41)가 연결되는 배기라인(40)과 연통된다.
이때 배기공(15)이 형성되는 위치의 챔버(10) 외벽에는 상기 배기공(15)과 배기라인(40)을 연결하는 체결구(210)가 설치된다.
상기 체결구(210)는 대략 원기둥 형상으로 형성되고, 길이방향으로 따라 상기 배기공(15)과 배기라인(40)을 연통하는 적어도 하나 이상의 관통홈(211)이 형성되며, 상기 챔버(10)의 배기공(15)과 대향되는 면에는 보조 가열수단(200), 즉 램프 히터가 장착된다. 예를 들어 상기 다수의 관통홈(211)은 체결구(210)의 가장자 리에 단면 형상이 호의 형상을 갖도록 다수개 형성되고, 램프 히터가 중심부에 장착된다.
이때 상기 보조 가열수단(200)은 배기공(15)을 통하여 챔버(10)의 내측으로 배치될 수 있도록 클램프(220)에 의해 장착되는데, 상기 클램프(220)가 상기 체결구(210)의 중심부에서 배기공(15) 방향으로 돌출되도록 고정된다. 그리고, 상기 체결구(210)와 클램프(220) 사이에는 챔버(10) 내부의 기밀을 유지하기 위하여 밀폐용 오링(230)이 구비된다.
전술된 보조 가열수단(100,200)은 게이트(11)의 인접위치 또는 배기공(15)의 인접위치에 선택적으로 구비되거나, 게이트(11) 및 배기공(15)의 인접위치 모두에 구비될 수 있다.
가스분사유닛(20)은 플라즈마 형성시 캐소드 또는 애노드 역할 및 반응 가스를 공급하는 수단으로서, 예를 들어 샤워헤드 구조가 적용될 수 있다. 그리고, 상기 가스분사유닛(20)은 제 1 승강수단(21)에 의해 승하강하여 챔버(10) 내에서 설치위치를 조절할 수 있고, 도면에 도시하지 않았지만 반응 가스를 공급하는 가스공급부와 연결된다.
기판안착유닛(30)은 챔버(10) 내부로 인입되는 기판이 안착되도록 상기 가스분사유닛(20)의 하부에 대향되도록 배치되고, 플라즈마 형성시 캐소드 또는 애노드 역할을 하는 수단으로서, 도면에 도시하지 않았지만 플라즈마 전원을 인가받는 하부 전극판을 포함한다. 그리고, 상기 기판안착유닛(30)의 하면을 지지하는 지지로드(33)가 챔버(10)의 바닥면을 관통하여 설치되고, 상기 지지로드(33)가 제 2 승강 수단(35)에 의해 승하강하여 챔버(10) 내에서 기판안착유닛(30)의 설치위치를 조절할 수 있다.
이때 상기 기판안착유닛(30)에는 기판 및 챔버(10) 내부의 온도를 상승시키기 위한 주 가열수단(31)이 구비된다. 상기 주 가열수단(31)은 전술된 보조 가열수단(100,200)과 마찬가지로 챔버(10) 내부 및 기판의 온도를 상승킬 수 있으면 어떠한 수단이라도 사용될 수 있다. 예를 들어 전원의 공급에 의해 가열되는 램프히터 또는 열선과 같은 코어히터 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 코어히터를 예로 하여 설명하겠다.
상기 가스분사유닛(20)과 기판안착유닛(30)은 제시된 실시예에 한정되지 않고, 기판을 처리하는 장치에 대응하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 사용 상태를 설명하면 다음과 같다.
기판이 챔버(10)의 내부로 인입되어 기판안착유닛(30)의 상면에 안착된 다음, 기판안착유닛(30)을 가스분사유닛(20)의 하부까지 상승시켜서 기판의 전면과 가스분사유닛(20) 사이에서 플라즈마가 바람직하게 형성될 정도의 간격까지 근접시킨다.
그리고, 주 가열수단(31)을 작동시켜 챔버(10)의 내부 및 기판을 기판의 처리가 용이한 온도까지 상승시킨다. 주 가열수단(31)에 의해 온도가 상승되는 챔버(10)의 내부는 각종 장비 및 챔버(10) 내부 형상에 의해 균일하게 온도가 상승하 지 않는다. 특히, 게이트(11) 및 배기공(15)이 형성되는 인접 지점은 상대적으로 주 가열수단(31)으로부터 멀리 위치되고, 게이트(11) 및 배기공(15)의 형성에 따라 챔버(10)의 측벽면 또는 바닥면으로부터 함몰된 형상을 갖기 때문에, 특히 이 지점으로 전달되는 주 가열수단(31)의 열이 미비하게 전달된다. 이때 보조 가열수단(100,200), 즉 램프히터를 작동하여 게이트(11) 및 배기공(15)이 형성되는 인접 지점을 별도로 가열함에 따라 챔버(10)의 다른 지점보다 상대적으로 낮게 상승되는 온도를 보완한다. 이에 따라 챔버(10) 내부의 온도를 균일하게 상승시킬 수 있다.
이렇게 챔버(10) 내부의 온도를 균일하게 유지한 상태에서 가스분사유닛(20)에서 반응 가스를 챔버(10) 내부에 분사한다. 그러면 균일한 온도에 따라 가스의 기류가 안정되어 기판의 전면에 균일하게 분포된다. 그런 다음 기판안착유닛(30)에 고주파 전원을 인가한다. 그러면 가스분사유닛(20)이 캐소드의 역할을 하게 되고, 기판안착유닛(30) 및 기판이 애노드의 역할을 하게 되며, 캐소드 및 애노드 사이의 반응가스에 예를 들어 13.56 ㎒의 고주파가 부여되여 플라즈마가 생성된다. 이렇게 생성된 플라즈마를 이용하여 기판의 전면에 박막의 증착 또는 식각 공정을 수행하게 된다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 요부인 설치홈에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 평단면도이며,
도 3은 본 발명의 요부인 설치홈에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 수직단면도이고,
도 4는 본 발명의 요부인 체결구에 설치된 보조 가열수단을 보여주는 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 챔버 20: 가스분사유닛
30: 기판안착유닛 100,200: 보조 가열수단
110: 설치홈 120: 커버
210: 체결구 220: 클램프
Claims (9)
- 기판이 출입되는 게이트가 형성되고, 배기라인이 연결되는 배기공이 형성되는 챔버를 포함하고,상기 챔버의 측벽면 중 게이트가 형성되는 측벽면에는 상기 게이트를 향하는 개구부를 갖는 적어도 하나 이상의 설치홈이 설치되고,상기 챔버에는 상기 설치홈의 내부 및 배기공의 인접 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에 설치되어 상기 챔버 내부를 국부적으로 가열시키는 보조 가열수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 설치홈에는 상기 개구부를 밀폐하는 투명한 재질의 커버가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 챔버의 측벽면 중 적어도 상기 개구부에 대향되는 부위는 상기 보조 가열수단에서 발생되는 열을 반사시키는 반사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 4에 있어서,상기 반사면은 챔버의 측벽면을 폴리싱처리 하거나, 반사판을 부착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 챔버의 바닥면 또는 벽면 중 상기 배기공이 형성되는 위치의 외벽에는 상기 배기공과 배기라인을 연통하는 적어도 하나 이상의 관통홈이 형성되는 체결구가 설치되고,상기 보조 가열수단은 상기 배기공을 통하여 상기 체결구와 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 6에 있어서,상기 보조 가열수단이 장착되는 클램프가 더 구비되고,상기 클램프는 상기 체결구에 고정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 체결구와 클램프 사이에는 밀폐용 오링이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 청구항 1, 4, 6 및 7 중 어느 한 항에 있어서,상기 보조 가열수단은 램프히터 또는 코어히터인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR100624273B1 (ko) * | 1999-09-02 | 2006-09-13 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20210025983A (ko) * | 2019-08-28 | 2021-03-10 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
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