KR101139215B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101139215B1
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장경호
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Abstract

공정 챔버, 기판 서포트 및 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 공정 가스를 제공하는 가스 소스와 연결되며 방사상으로 연장하는 다수의 장공들이 형성된 가장자리 부위를 갖는 상부 패널과, 상기 상부 패널을 통해 상기 상부 패널의 아래로 공급된 공정 가스를 상기 기판 상으로 균일하게 공급하기 위하여 다수의 관통홀들을 갖고 상기 상부 패널의 아래에 배치된 하부 패널과, 상기 상부 패널의 장공들을 통해 상기 하부 패널에 결합되며 상기 상부 패널과 하부 패널을 전기적으로 연결하는 다수의 결합 부재들과, 상기 상부 패널과 하부 패널 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널과 하부 패널의 측면들 각각의 적어도 일부를 감싸도록 배치되며 탄성을 갖는 링 구조물을 포함할 수 있다. 따라서, 온도 변화에 따른 상기 하부 패널의 팽창 및 수축이 발생되는 경우에도 상기 하부 패널의 편평도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치 {Apparatus for processing a substrate}
본 발명의 실시예들은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 샤워 헤드 구조의 가스 공급부를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양 전지 셀 등을 제조하기 위하기 위한 미세 처리 공정에서 기판 상에는 다양한 막들이 형성될 수 있으며 상기 막들은 목적하는 형태로 패터닝될 수 있다.
예를 들면, 기판 상에는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 등의 방법으로 다양한 막들이 형성될 수 있으며, 상기 막들은 건식 또는 습식 식각에 의해 패터닝될 수 있다. 특히, 상기 증착 방법들과 건식 식각 방법은 일반적으로 진공 상태에서 수행될 수 있으며, 목적하는 막 또는 패턴의 특성에 따라 플라즈마를 이용하는 증착 또는 식각 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced CVD; PECVD), 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(high density plasma CVD; HDP CVD, 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE), 고밀도 플라즈마 식각(HDP etching) 등과 같은 미세 처리 공정이 목적하는 막 또는 패턴의 특성에 따 라 선택될 수 있다.
상기와 같은 플라즈마를 이용하는 미세 처리 공정을 수행하는 일 예로서, 상기 PECVD 및 RIE 공정의 경우 축전결합 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스가 주로 사용되며, 상기 HDP CVD 및 HDP 식각의 경우 주로 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 소스가 사용될 수 있다.
상기 CCP 소스의 경우 기판을 지지하는 척 또는 서셉터와 같은 기판 서포트가 하부 전극으로 사용될 수 있으며, 상기 기판 상으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부가 상부 전극으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 가스 공급부는 샤워 헤드 구조를 가질 수 있으며, 가스 소스와 연결된 상부 패널과 다수의 관통홀들을 갖는 하부 패널을 포함할 수 있다.
한편, 대면적 기판 또는 다수의 기판들에 대한 미세 처리 공정이 요구되고 있으며, 이에 대응하여 상기 가스 공급부의 크기도 함께 증가하고 있다. 그러나, 상기 미세 처리 공정이 비교적 고온에서 수행되기 때문에 상기 가스 공급부의 열변형에 관한 문제점들이 제기되고 있다. 특히, 상기 대면적 기판 또는 다수의 기판들과 마주하는 하부 패널의 열팽창에 따른 문제점들, 예를 들면, 상기 하부 패널의 변형에 따른 편평도 저하, 이에 따른 막 또는 패턴의 균일도 저하 등이 발생되고 있다.
상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 편평도를 일정하게 유지할 수 있는 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 처리 장치는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 서포트와, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가스 공급부는 상기 공정 가스를 제공하는 가스 소스와 연결되며 방사상으로 연장하는 다수의 장공들이 형성된 가장자리 부위를 갖는 상부 패널과, 상기 상부 패널을 통해 상기 상부 패널의 아래로 공급된 공정 가스를 상기 기판 상으로 균일하게 공급하기 위하여 다수의 관통홀들을 갖고 상기 상부 패널의 아래에 배치된 하부 패널과, 상기 상부 패널의 장공들을 통해 상기 하부 패널에 결합되며 상기 상부 패널과 하부 패널을 전기적으로 연결하는 다수의 결합 부재들과, 상기 상부 패널과 하부 패널 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널과 하부 패널의 측면들 각각의 적어도 일부를 감싸도록 배치되며 탄성을 갖는 링 구조물을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 결합 부재들 각각은 상기 하부 패널에 체결되는 나사부와, 상기 상부 패널의 각 장공을 통해 연장하는 로드와, 상기 각 장공의 상부에 배치되는 머리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 공급부는 상기 결합 부재들의 머리부들과 상기 장공들의 상부 표면 사이에 각각 배치되는 다수의 절연링들과, 상기 결합 부재들의 머리부들과 상기 상부 패널 사이를 전기적으로 연결하는 부재들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 상부 패널과 하부 패널 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널의 장공들과 상기 결합 부재들을 커버하는 다수의 캡들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 링 구조물은 상기 상부 패널의 측면 부위에 결합되어 하방으로 연장하는 상부 링과, 상기 하부 패널의 측면 부위에 결합되어 상방으로 연장하며 상기 상부 링의 내측면과 접하는 하부 링을 포함할 수 있으며, 상기 상부 링과 하부 링 중 적어도 하나는 탄성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 공급부는 상기 공정 챔버의 상부에 배치되는 베이스 링을 더 포함할 수 있으며, 상기 상부 패널의 상부 측면에는 측방으로 돌출되어 상기 베이스 링에 의해 지지되는 단차부가 형성될 수 있고, 상기 하부 패널은 상기 베이스 링의 내측면으로부터 소정 간격 이격되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 공급부는 상기 상부 패널의 중앙 부위와 상기 하부 패널의 중앙 부위를 상호 고정시키는 제2 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하부 패널은 상기 제2 결합 부재 주위에 배치되며 상기 관통홀들이 형성된 다수의 가스 공급 영역들을 가질 수 있으며, 상기 상부 패널은 상기 가스 공급 영역들에 대응하며 상기 가스 소스와 연결되는 다수의 상부 관통홀들을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 기판 서포트 상에는 상기 가스 공급 영역들에 대응하도록 다수의 기판들이 지지될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 고온 공정이 수행되는 동안 경우 상기 하부 패널은 온도 변화에 의해 팽창 및 수축할 수 있으며, 이 경우 상기 하부 패널에 체결된 결합 부재들이 상기 방사상으로 연장하는 상부 패널의 장공들을 따라 안내되므로 상기 하부 패널의 팽창 및 수축이 수평 방향으로 일정하게 이루어질 수 있다.
따라서, 고온 공정을 수행하는 경우에도 상기 하부 패널의 변형에 의한 편평도 저하를 충분히 감소시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 기판 처리 공정의 균일도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상부 패널과 하부 패널의 중앙 부위들을 상호 고정시킴으로써 대형화된 기판들의 균일한 처리 및 처리 능력 향상 등과 같은 최근의 요구를 충분히 만족시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적 인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 'A' 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 반도체 장치의 제조를 위한 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이 장치의 제조를 위한 유리 기판, 태양전지 제조를 위한 실리콘 기판 등 다양한 종류의 기판들(10)에 대하여 소정의 처리 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 박막의 형성을 위한 PECVD 공정 또는 박막의 식각을 위한 RIE 공정 등이 바람직하게 수행될 수 있다.
상기 기판 처리 장치(100)는 상기 처리 공정이 수행되는 밀폐 공간을 제공하는 공정 챔버(102)와, 상기 공정 챔버(102) 내에서 적어도 하나의 기판(10)을 지지하는 기판 서포트(104), 상기 기판(10)의 처리를 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(120) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 공정 챔버(102)와 연결되어 상기 공정 챔버(102)의 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절부(106) 및 상기 가스 공급부(120)와 연결되어 상기 공정 가스를 제공하는 가스 소스(108)를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 처리 공정은 진공 상태에서 수행되므로 상기 압력 조절부(106)는 진공 펌프, 압력 센서, 다수의 밸브 등을 포함할 수 있으며, 상기 가스 소스(108)는 상기 공정 가스가 저장된 용기, 유량 센서, 유량 제어 밸브 등을 포함할 수 있다. 특히, 상기 공정 가스로는 상기 박막을 형성하기 위한 소스 가스들, 상기 박막을 식각하기 위한 반응 가스들, 상기 소스 가스들 또는 반응 가스들을 운반하기 위한 캐리어 가스, 상기 공정 챔버(102) 내에서 플라즈마를 점화시키기 위 한 플라즈마 점화용 가스, 상기 공정 챔버(102) 내부의 압력 조절 및 퍼지 기능을 수행하는 불활성 가스, 등을 포함할 수 있다.
상기 공정 챔버(102)는 개방된 상부 구조를 가질 수 있으며, 상기 가스 공급부(120)는 상기 개방된 상부를 커버하는 형태를 가질 수 있다. 상기 공정 챔버(102)의 측벽에는, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 기판(10)의 로드 및 언로드를 위한 슬릿 형태의 개구(102a)와 상기 개구(102a)를 개폐하기 위한 슬릿 밸브(미도시)가 구비될 수 있으며, 내측면 상에는 상기 처리 공정이 수행되는 동안 플라즈마 상태의 공정 가스에 의한 손상을 방지하기 위한 라이너(미도시)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 처리 공정이 수행되는 위치와 상기 기판(10)의 로드 및 언로드가 수행되는 위치 사이에서 상기 기판 서포트(104)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부(미도시)와 상기 기판(10)의 로드 및 언로드를 위하여 상기 기판 서포트(104)를 통해 수직 방향으로 배치되는 다수의 리프트 핀들(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 서포트(104)는 하나 또는 다수의 기판들(10)을 지지할 수 있으며, 상기 기판(10)의 형태에 따라 원형 또는 사각 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판 서포트(104)는 필요에 따라서 상기 기판(10)을 진공압 또는 정전기력을 이용하여 파지하도록 구성될 수도 있다. 이에 더하여, 상기 기판 서포트(104)는 상기 기판(10)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 포함할 수 있다. 일 예로서 상기 기판 서포트(104)에는 상기 기판(10)을 공정 온도로 가열하기 위한 히터(110)가 내장될 수 있다.
특히, 상기 가스 공급부(120)와 기판 서포트(104)는 CCP 타입의 플라즈마 소스를 구성하기 위하여 각각 상부 전극과 하부 전극으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 가스 공급부(120)는 RF(radio frequency) 소스(112)와 연결될 수 있으며, 기판 서포트(104)는 접지될 수 있다. 상기와 다르게, 가스 공급부(120)는 접지되고 기판 서포트(104)는 RF 소스와 연결될 수도 있으며, 또한 가스 공급부(120)와 기판 서포트(104)는 각각 서로 다른 주파수를 갖는 RF 소스들과 연결될 수도 있다.
상기 가스 공급부(120)는 상부 패널(122)과 하부 패널(124)을 포함할 수 있으며, 상기 상부 패널(122)은 가스 소스(108) 및 RF 소스(112)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 가스 공급부(120)는 상기 공정 챔버(102) 상부에 배치되어 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124)을 지지하는 베이스 링(126) 및 상부 패널(122)과 하부 패널(124) 사이의 공간을 한정하기 위한 링 구조물(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 패널(122)의 상부 측면에는 상기 베이스 링(126)에 의해 지지될 수 있도록 측방으로 돌출된 상부 단차(122a)가 구비될 수 있다. 또한, 이와 유사하게, 상기 베이스 링(126)의 하부 내측면에는 상기 상부 패널(122)을 지지하기 위하여 내측으로 돌출된 하부 단차(126a)가 구비될 수 있다. 상기 상부 단차(122a)와 하부 단차(126a)는 각각 링 형태를 가질 수 있다.
상기 상부 패널(122)과 베이스 링(126) 사이에는 상기 상부 패널(122)과 베이스 링(126) 사이를 전기적으로 절연하며 상기 공정 가스의 누설을 방지하기 위하여 링 형태를 갖는 절연 실 패드(seal pad; 128)가 배치될 수 있다.
상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124)은 다수의 결합 부재들(136)에 의해 서로 결합될 수 있다. 특히, 상기 상부 패널(122)의 가장자리 부위에는 중심에 대하여 방사상으로 연장하는 다수의 장공들(122b)이 형성되어 있으며, 상기 다수의 체결 부재들(136)은 상기 장공들(122b)을 통하여 상기 하부 패널(124)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 하부 패널(124)은 상기 결합 부재들(136)에 의해 상기 상부 패널(122)에 수직 방향으로 장착될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 장공들(122b)이 상기 상부 패널(122)에서 방사상으로 연장하기 때문에 수평 방향으로도 흔들림 또는 유동이 방지될 수 있다. 상기에 더하여, 상기 결합 부재들(136)은 상기 하부 패널(124)을 상기 상부 패널(122)에 전기적으로 연결할 수 있다. 따라서, 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124)은 플라즈마를 생성하기 위한 상부 전극으로서 기능할 수 있다.
각각의 결합 부재(136)는 상기 하부 패널(124)의 가장자리 부위에 나사 결합 방식으로 체결될 수 있다. 특히, 각각의 결합 부재(136)는 상기 하부 패널(124)의 가장자리 부위에 나사 결합되는 나사부(136a)와, 상기 상부 패널(122)의 각 장공(122b)을 통해 하방으로 연장하는 로드(136b)와, 상기 각 장공(122b)의 상부에 배치되는 머리부(136c)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 상부 패널(122)은 상기 결합 부재들(136)의 머리부(136c)가 삽입되는 다수의 리세스들(122c)을 가질 수 있으며, 상기 장공들(122b)은 상기 리세스들(122c)의 바닥을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 공급부(120)는 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124) 사이의 공간을 밀폐시키기 위하여 상기 상부 패널(122)의 장공들(122b)과 상기 결합 부 재들(136)을 커버하는 다수의 캡들(138)을 더 포함할 수 있다. 상기 캡들(138)은 볼트와 같은 체결 부재(미도시)를 이용하여 상기 상부 패널(122)에 결합될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 상기 캡들(138)과 상부 패널(122) 사이에는 오링(O-ring)과 밀봉 부재가 개재될 수 있다.
상기 상부 패널(122)은 상기 가스 소스(108)와 연결되는 가스 유로(122d)를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 패널(122)의 중앙 부위를 관통하는 가스 유로(122d)를 통하여 상기 공정 가스가 하방으로 공급될 수 있다. 상기 하부 패널(124)은 상기 가스 소스(108)로부터 제공된 공정 가스를 상기 기판(10) 상으로 균일하게 공급하기 위하여 다수의 관통홀들(124a)을 가질 수 있다. 즉, 상기 공정 가스는 상기 상부 패널(122)을 통해 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124) 사이의 공간으로 공급될 수 있으며, 상기 공간으로부터 상기 하부 패널(124)의 관통홀들(124a)을 통해 기판(10) 상으로 균일하게 공급될 수 있다. 즉, 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124) 사이의 공간은 상기 공정 가스를 균일하게 공급하기 위한 버퍼 공간으로서 사용될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 상부 패널(122)의 하부면 부위에는 상기 공정 가스를 상기 버퍼 공간 내부로 보다 균일하게 공급하기 위하여 다수의 홀들을 갖는 분산판(140)이 구비될 수도 있다.
상기 링 구조물(130)은 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124) 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널(122)과 하부 패널(124)의 측면들 각각의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 링 구조물(130)은 상기 공간을 한정함으로써 상기 공정 가스가 상기 하부 패널(124)의 관통홀들(124a)을 제외한 다른 부위를 통해 누설되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 하부 패널(124)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 베이스 링(126)의 하부 내측면, 즉 하부 단차(126a)의 내측면으로부터 이격될 수 있는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 베이스 링(126)의 하부 내측면과 하부 패널(124)의 외측면 사이에는 소정 간격이 유지되는 것이 바람직하다. 이는 하부 패널(124)이 열팽창되는 경우 하부 패널(124)의 열팽창을 제한하지 않기 위함이다. 즉, 하부 패널(124)이 수평 방향으로 열팽창될 수 있도록 함으로써 상기 하부 패널(124)의 변형을 감소시키고, 이를 통해 하부 패널(124)의 편평도를 일정하게 유지시키기 위함이다.
도 3은 하부 패널이 열팽창된 상태를 설명하는 부분 확대 단면도이고, 도 4 및 도 5는 하부 패널의 열팽창을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 기판(10)에 대한 처리 공정이 수행되는 경우 상기 하부 패널(124)은 고온의 기판 서포트(104) 및 챔버(102) 내부의 플라즈마에 의해 가열될 수 있으며, 이에 따라 열적으로 팽창될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 패널(124)의 가장자리 부위에 체결된 연결 부재들(136)은 상기 장공들(122b)의 연장 방향을 따라 이동될 수 있다. 즉, 상기 결합 부재들(136)은 상기 하부 패널(124)의 수평 방향 열팽창을 구속하지 않으면서 상기 하부 패널(124)을 수직 방향으로 지지하며, 상기 베이스 링(126)은 상기 하부 패널(124)의 열 변형량을 수용할 수 있는 정도의 크기를 가지므로 상기 하부 패널(124)의 열팽창이 발생되는 경우라 하더라도 상기 하부 패널(124)의 편평도는 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 상기 장공들(122b)이 상기 상부 또는 하부 패널(122 또는 124)의 중심 에 대하여 방사상으로 연장하기 때문에 팽창 후 수축하는 경우에도 상기 하부 패널(124)의 중심은 일정한 위치에서 유지될 수 있다. 즉, 상기 하부 패널(124)의 팽창 또는 수축이 상기 장공들(122b)의 연장 방향으로 일정하게 안내될 수 있으므로, 상기 기판 처리 공정의 재현성이 향상될 수 있다.
한편, 상기와 같이 하부 패널(124)의 열팽창에 의해 상기 결합 부재들(136)이 방사상으로 이동하는 경우 상기 상부 패널(122)과 결합 부재들(136) 사이의 전기적 연결 상태가 불안정해질 수도 있다. 즉, 상기 결합 부재들(136)의 머리부(136c)와 상기 리세스들(122c)의 바닥면 사이의 접촉 상태가 변화될 수도 있으며, 이 경우 상기 가스 공급부(120) 전체의 임피던스가 변화될 수 있다. 이를 개선하기 위하여, 상기 결합 부재들(136)의 머리부(136c)와 상기 장공들(122b)의 상부 표면(또는 상기 리세스들(122b)의 바닥면) 사이에는 각각 절연링들(142)이 배치될 수 있으며, 상기 결합 부재들(136)의 머리부(136c)와 상기 상부 패널(122)을 전기적으로 연결하기 위하여 별도의 연결 부재들(144)이 사용될 수 있다.
상기 절연링들(142)은 상기 상부 패널(122)과 결합 부재들(136) 사이의 전기적인 절연과 함께 상기 결합 부재들(136)의 이동시 마찰을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 연결 부재들(144)은 상기 하부 패널(124)의 팽창 및 수축에 대응하기 위하여 탄성을 가질 수 있다. 예를 들면, 각각의 연결 부재(144)로는 도시된 바와 같이 절곡된 밴드 형태를 갖는 판 또는 와이어 스프링이 사용될 수 있다. 그러나, 상기와 다르게 각각의 연결 부재(144)로서 일반적인 파워 케이블이 사용될 수도 있다. 상기 연결 부재들(144)은 도시된 바와 같이 나사못 또는 볼트 등의 체결 부재 를 이용하여 상기 결합 부재들(136)과 상부 패널(122)에 연결될 수도 있으며, 이와 달리 납땜 또는 용접에 의해 상기 결합 부재들(136) 및 상부 패널(122)에 접합될 수도 있다.
상기 링 구조물(130)은 상기 하부 패널(124)의 팽창 및 수축에 대응하기 위하여 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 링 구조물(130)은 상기 상부 패널(122)의 측면 부위에 결합되어 하방으로 연장하는 상부 링(132)과 상기 하부 패널(124)의 측면 부위에 결합되어 상방으로 연장하며 상기 상부 링(132)의 내측면과 접하는 하부 링(134)을 포함할 수 있으며, 상기 상부 링(132)과 하부 링(134) 중 적어도 하나가 탄성을 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 상부 링(132)은 상부 패널(122)의 하부 측면을 감싸도록 구성될 수 있으며, 상기 하부 링(134)은 하부 패널(124)의 상부 측면을 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 링(132)은 탄성을 갖는 불소 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 하부 링(134)은 상기 상부 링(132)에 비하여 상대적으로 강도가 큰 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 경우 상기 상부 링(132)이 탄성적으로 변형되고 있으나, 이와 다르게 상기 하부 링(134)이 탄성적으로 변형될 수도 있으며, 상기 상부 링(132) 및 하부 링(134) 모두가 탄성적으로 변형될 수도 있다.
한편, 상기 베이스 링(126)의 내부에는 열에 의한 변형을 방지하기 위하여 냉각 라인(126b)이 구비될 수 있으며, 상기 상부 패널(122)에도 별도의 냉각 라인(미도시)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(102)의 내부를 한정하는 베이스 링(126)의 하부 표면 부위와 상기 하부 패널(124)의 가장자리 하부면 부위는 플라 즈마 쉴드 링(146)에 의해 보호될 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도 변화에 따른 상기 하부 패널(124)의 팽창 및 수축시 상기 하부 패널(124)의 가장자리 부위에 체결된 결합 부재들(136)은 상기 상부 패널(122)의 장공들(122b)을 따라 수평 방향으로 안내되므로 상기 팽창 및 수축에 의한 하부 패널(124)의 편평도 저하를 크게 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 기판 서포트 상에 다수의 기판들이 지지된 상태를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 다수의 기판들(10)에 대하여 증착 또는 식각 공정과 같은 소정의 처리 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 기판 처리 장치(200)는 공정 챔버(202), 기판 서포트(204), 가스 공급부(220), 압력 조절부(206), 가스 소스(208), RF 소스(212) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 하기에서 설명될 가스 공급부(220)와 기판 서포트(204)의 특징들을 제외한 나머지 부분들은 도 1 내지 도 5를 참조하여 기 설명된 기판 처리 장치(100)의 구성 요소들과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 가스 공급부(220)는 상부 패널(222), 하부 패널(224), 베이스 링(226), 링 구조물(230) 및 상기 상부 및 하부 패널들(222, 224)을 서로 결합하기 위한 결합 부재들(236, 237)을 포함할 수 있다. 상기 베이스 링(226)과 링 구조물(230)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 이들에 대한 추가적인 설명 은 생략하기로 한다. 상기 상부 패널(222)의 가장자리 부위에는 다수의 장공들(222a)이 방사상으로 연장하도록 형성되어 있으며, 상기 장공들(222a)을 통해 다수의 제1 결합 부재들(236)이 상기 하부 패널(224)의 가장자리 부위에 결합될 수 있다. 상기 장공들(222a)을 통한 제1 결합 부재들(236)의 체결 방법은 도 1 내지 도 5를 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
상기 가스 공급부(220)는 상기 상부 패널(222)의 중앙 부위와 상기 하부 패널(224)의 중앙 부위를 상호 고정시키는 제2 결합 부재(237)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 결합 부재(237)는 상기와 같이 상부 및 하부 패널들(222, 224)의 중앙 부위들을 상호 고정시킴으로써 상기 하부 패널(224)이 온도 변화에 의해 팽창 또는 수축하는 경우 상기 하부 패널(224)의 중앙 부위가 처지거나 휘는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 하부 패널(224)의 중앙 부위가 고정됨으로써 상기 하부 패널(224)이 팽창 또는 수축하는 경우에도 상기 하부 패널(224)은 항상 일정한 위치를 유지할 수 있으며, 또한 항상 일정한 패턴으로 팽창과 수축을 반복할 수 있다.
상기와 같이 상부 패널(222)과 하부 패널(224)의 중앙 부위들을 상호 고정시키는 구성은 다수의 기판들(10)을 동시에 처리하기 위하여 가스 공급부(220)의 크기를 상대적으로 크게 할 필요가 있는 경우에 적절하게 사용될 수 있다. 즉, 가스 공급부(220)의 크기가 증가될 경우 하부 패널(224)의 가장자리 부위를 상기 장공들(222a)과 제1 체결 부재들(236)을 이용하여 일정하게 안내하더라도 하부 패널(224)의 중앙 부위에 하방으로 처짐이 발생할 수 있으며, 상기 제2 체결 부재(237)는 이와 같은 하부 패널(224)의 처짐을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 하부 패널(224)은 상기 제2 결합 부재(237) 주위에 배치되는 다수의 가스 공급 영역들(224a)을 가질 수 있으며, 각각의 가스 공급 영역(224a)에는 다수의 관통홀들(224b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 패널(222)에는 상기 가스 공급 영역들(224a)에 각각 대응하는 가스 유로들(222b), 즉 상부 관통홀들을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 가스 공급부(220)는 상기 상부 패널(222)의 가스 유로들(222b)을 가스 소스(208)와 연결하기 위한 분기 배관(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 분기 배관(250)은 상기 상부 패널(222) 상에 배치될 수 있으며, 가스 공급 배관(252)을 통해 상기 가스 소스(208)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 기판 서포트(204)는 상기 가스 공급 영역들(224a)과 대응하는 기판 처리 영역들(204a)로 구획될 수 있으며, 각각의 기판 처리 영역들(204a)에는 하나 또는 다수의 기판들(10)이 지지될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 가스 공급부(220)의 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있으므로 대면적 기판의 처리 또는 기판 처리 공정의 수율 향상 등에 대한 요구를 충분히 만족시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 고온의 플라즈마 처리 공정을 수행하는 경우 가스 공급부의 하부 패널이 일정한 패턴으로 팽창 및 수축할 수 있도록 가스 공급부를 구성함으로써 상기 하부 패널의 편평도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 가스 공급부를 이용하는 처리 공정에서 기판들의 처리 품질을 균일하게 할 수 있으며, 이를 이용하여 제조되는 장치들의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 다양한 실시예들을 통하여 기판의 대형화 및 기판 처리 능력의 향상 등과 같은 최근의 요구를 충분히 만족시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 하부 패널이 열팽창된 상태를 설명하는 부분 확대 단면도이다.
도 4 및 도 5는 하부 패널의 열팽창을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 기판 서포트 상에 다수의 기판들이 지지된 상태를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 100 : 기판 처리 장치
102 : 공정 챔버 104 : 기판 서포트
106 : 압력 조절부 108 : 가스 소스
110 : 히터 112 : RF 소스
120 : 가스 공급부 122 : 상부 패널
124 : 하부 패널 126 : 베이스 링
130 : 링 구조물 136 : 결합 부재
138 : 캡 144 : 연결 부재

Claims (8)

  1. 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 서포트와, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 공정 가스를 제공하는 가스 소스와 연결되며 방사상으로 연장하는 다수의 장공들이 형성된 가장자리 부위를 갖는 상부 패널과,
    상기 상부 패널을 통해 상기 상부 패널의 아래로 공급된 공정 가스를 상기 기판 상으로 균일하게 공급하기 위하여 다수의 관통홀들을 갖고 상기 상부 패널의 아래에 배치된 하부 패널과,
    상기 상부 패널의 장공들을 통해 상기 하부 패널에 결합되며 상기 상부 패널과 하부 패널을 전기적으로 연결하는 다수의 결합 부재들과,
    상기 상부 패널과 하부 패널 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널과 하부 패널의 측면들 각각의 적어도 일부를 감싸도록 배치되며 탄성을 갖는 링 구조물을 포함하며,
    상기 결합 부재들 각각은 상기 하부 패널에 체결되는 나사부와, 상기 상부 패널의 각 장공을 통해 연장하는 로드와, 상기 각 장공의 상부에 배치되는 머리부를 포함하며,
    상기 가스 공급부는 상기 결합 부재들의 머리부들과 상기 장공들의 상부 표면 사이에 각각 배치되는 다수의 절연링들과, 상기 결합 부재들의 머리부들과 상기 상부 패널 사이를 전기적으로 연결하는 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 패널과 하부 패널 사이의 공간을 한정하기 위하여 상기 상부 패널의 장공들과 상기 결합 부재들을 커버하는 다수의 캡들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 링 구조물은
    상기 상부 패널의 측면 부위에 결합되어 하방으로 연장하는 상부 링과,
    상기 하부 패널의 측면 부위에 결합되어 상방으로 연장하며 상기 상부 링의 내측면과 접하는 하부 링을 포함하며,
    상기 상부 링과 하부 링 중 적어도 하나가 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 공정 챔버의 상부에 배치되는 베이스 링을 더 포함하며,
    상기 상부 패널의 상부 측면에는 측방으로 돌출되어 상기 베이스 링에 의해 지지되는 단차부가 형성되어 있고, 상기 하부 패널은 상기 베이스 링의 내측면으로부터 소정 간격 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 상부 패널의 중앙 부위와 상기 하부 패널의 중앙 부위를 상호 고정시키는 제2 결합 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 패널은 상기 제2 결합 부재 주위에 배치되며 상기 관통홀들이 형성된 다수의 가스 공급 영역들을 갖고, 상기 상부 패널은 상기 가스 공급 영역들에 대응하며 상기 가스 소스와 연결되는 다수의 상부 관통홀들을 가지며, 상기 기판 서포트 상에는 상기 가스 공급 영역들에 대응하도록 다수의 기판들이 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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