KR101157395B1 - 가스유압조절이 용이한 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치에 관한 것으로서, 챔버와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀이 형성된 가스박스와, 상기 가스박스를 통해 유입된 반응가스를 분사시키는 샤워헤드와, 기판이 안착되는 히터블럭을 구비하는 기판처리장치에 있어서, 상기 가스박스와 상기 샤워헤드 사이에 배치되어 복수의 유압조절 링과, 상기 복수의 유압조절 링을 수용하는 홈이 형성된 링 지지플레이트를 구비하고, 복수의 유압조절 링에는 각각 높이조절 로드가 각각 체결되어 있고, 상기 높이조절 로드는 상기 가스박스의 상부면에 설치된 체결부재에 의해 높이가 조절되며, 링지지플레이트는 상기 가스박스의 하부면을 절개하여 형성된 절개홈에 수용되어 상기 가스박스의 하부면과의 사이에 가스유로를 형성하여, 챔버 내에서 균등한 맵 데이터를 얻지 못하는 경우에도 챔버를 분해하고 챔버내의 샤워헤드나 가스박스 등의 하드웨어를 교체하거나 변경하지 않고도, 상기 유압조절 링을 높이조절 로드에 의해 조절함으로써, 챔버내로 공급되는 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있기 때문에 기판처리장치의 하드웨어를 변경하지 않고도 균등한 맵 데이터를 얻을 수 있고, 하드웨어의 변경, 교체에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

Description

가스유압조절이 용이한 기판처리장치{GAS FLOW ADJUSTABLE SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 챔버내로 공급되는 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 기판처리장치는 기판(웨이퍼)의 표면에 반응가스를 반응시켜서 원자 또는 분자 단위로 기판표면에 박막을 형성시키고 있다.

이러한 박막의 형성은, 공정챔버의 내부로 반응가스가 유입되고, 반응가스가 기판 상면에 균일하게 분포될 수 있도록 다수의 관통홀이 형성된 샤워헤드를 통하여 반응가스를 분사하여 기판상에 물질막을 증착시킴으로써 이루어진다. 최근에는 이러한 반응가스의 이온 또는 라디컬의 생성에 의해 용이하게 반응하도록 하기 위하여 챔버 외부의 고전압의 에너지를 이용하여 반응가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 반응가스들의 화학반응을 유도하는 플라즈마 강화 화학기상증착방식이 널리 이용되고 있다.

도 1은 종래기술에 의한 기판처리장치를 나타낸 것이다. 종래의 기판처리장치는 챔버(100)와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀이 형성된 가스박스(200)와, 상기 가스박스의 하부에 마련되어 상기 가스박스를 통해 유입된 반응가스를 분사시키는 샤워헤드(300)와, 상기 챔버(100)내의 하부에 마련되어 기판(W)을 안착시키는 히터블럭(400)과, 배기수단으로 구성되며, 상기 챔버(100)의 일측벽 또는 양측벽에는 기판출입구(110)가 형성되어, 상기 기판출입구(110)를 통하여 기판(W)이 이송수단에 의해 반입 및 반출된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 기판처리장치에 있어서는, 복수개의 챔버에 마련된 기판처리장치에서 각각 처리된 기판상의 막두께 등의 데이터(이하, “맵 데이터”라 한다)가 다른 챔버에서 처리된 기판상의 맵 데이터와 균일한 데이터를 얻어야만 해당 공정의 진행시에 기준사양에 준하는 결과를 얻을 수 있다.

그러나, 상술한 종래의 기판처리장치에 있어서는, 다른 챔버나 다른 설비와의 균일한 프로세스에 악영향을 주는 요인으로 인하여 균등한 맵 데이터를 얻지 못하는 경우가 자주 발생한다고 하는 문제점이 있었다.

예를 들어, 기판을 가열하는 히터에서의 불균일한 가열이나, 샤워헤드나 배플의 하드웨어적인 미세한 차이점, 해당 공정조건의 미세한 차이로 인하여, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 기판의 주변부에서 막두께가 두껍게 형성되거나, 도 2b에 나타낸 바와 같이 기판의 중앙부에서 막두께가 두껍게 형성되는 등 각각의 챔버의 기판처리장치에서 균등한 맵 데이터를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 종래의 기판처리장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 균등한 맵 데이터를 얻지 못하는 경우에는 챔버를 분리, 해체하고 각각의 하드웨어를 교체하거나 수리하는 등의 처리를 거쳐야 하므로, 비용이 많이 소요되고 시간이 많이 걸린다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 기판처리장치에서 처리되어야 할 공정과 기판상에 형성되는 막의 레이어마다 원하는 기준사양이 다를 수 있고, 이러할 때마다 각각의 챔버내의 기판처리장치의 하드웨어를 교체하거나 변경하여야 한다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 챔버내로 공급되는 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있도록 구성함으로써 기판처리장치의 하드웨어를 변경하지 않고도 균등한 맵 데이터를 얻을 수 있도록 가스유압조절이 용이한 기판처리장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기판처리장치는, 챔버와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀이 형성된 가스박스와, 상기 가스박스를 통해 유입된 반응가스를 분사시키는 샤워헤드와, 기판이 안착되는 히터블럭을 구비하는 기판처리장치에 있어서, 상기 가스박스와 상기 샤워헤드 사이에 배치되어 복수의 유압조절 링과, 상기 복수의 유압조절 링을 수용하는 홈이 형성된 링 지지플레이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복수의 유압조절 링에는 각각 높이조절 로드가 각각 체결되어 있고, 상기 높이조절 로드는 상기 가스박스의 상부면에 설치된 체결부재에 의해 높이가 조절되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 링지지플레이트는 상기 가스박스의 하부면을 절개하여 형성된 절개홈에 수용되어 상기 가스박스의 하부면과의 사이에 가스유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복수의 유압조절 링에는 복수개의 오리피스 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 챔버 내에서 균등한 맵 데이터를 얻지 못하는 경우에도 챔버를 분해하고 챔버내의 샤워헤드나 가스박스 등의 하드웨어를 교체하거나 변경하지 않고도, 상기 유압조절 링을 높이조절 로드에 의해 조절함으로써, 챔버내로 공급되는 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있기 때문에 기판처리장치의 하드웨어를 변경하지 않고도 균등한 맵 데이터를 얻을 수 있고, 하드웨어의 변경, 교체에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

또한, 기판처리장치에서 처리되어야 할 공정과 기판상에 형성되는 막의 레이어마다 원하는 기준사양이 다를 경우, 각각의 챔버내의 기판처리장치의 하드웨어를 교체하거나 변경하지 않고도 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있다고 하는 이점이 있다.

도 1은 종래의 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기판처리장치에 의한 불균등한 맵 데이터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 기판처리장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 A부분의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 유압조절 링을 나타내는 도면이다.
도 6a은 본 발명의 유압조절 링의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 6b는 다른 유압조절링이 장착된 기판처리장치를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 가스유압조절이 용이한 기판처리장치에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.

도 3 내지 도 6b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 기판처리장치는(1)는 챔버(2)와, 가스박스(3)와, 샤워헤드(4)와, 배플(5)과, 히터블럭(6)과, 유압조절링과 링지지플레이트를 구비한다.

상기 가스박스(3)는 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀(3a)이 형성되어 있다.

반응가스는 외부의 가스공급원으로부터 공급되어 상기 가스박스에 마련된 가스관통홀을 통하여 유입되고, 상기 가스박스의 하부에 마련된 배플(5)을 통하여 상기 샤워헤드 상부로 확산된 후, 상기 샤워헤드에 형성된 다수의 분사노즐을 통해 기판(W)의 상면으로 균일하게 분사되도록 구성되어 있다.

상기 샤워헤드의 하부에는 히터블럭(6)이 마련되어, 기판출입구를 통해 반입된 기판이 안착되어 가열된다.

상기 가스박스(3)와 상기 배플(5) 사이에는 유압조절 링(10a, 10b, 10c)과 링 지지플레이트(20)가 설치된다.

상기 링 지지플레이트(20)는 상기 가스박스의 중앙 하부면을 절개하여 형성된 절개홈(3b)에 수용된다. 여기서, 상기 링 지지플레이트는 상기 가스박스와 별도의 부재로서 구성할 수도 있으나, 상기 가스박스의 하부측에 후술하는 수용홈 등을 천공하여 상기 가스박스와 일체로 형성할 수 있다.

상기 링 지지플레이트의 두께는 상기 절개홈의 깊이보다 작게 형성되어, 상기 가스박스의 절개된 하부면과 상기 링 지지플레이트의 상부면과의 사이에 공간을 형성하여, 도 3에서 화살표로 나타낸 바와 같이 상술한 상기 가스박스의 가스관통홀(3a)과 연통하는 가스유로를 형성하도록 구성되어 있다.

상기 링 지지플레이트(20)에는 상기 복수의 유압조절 링이 수용되는 수용홈(20a)이 형성되어 있고, 상기 수용홈(20a)은 상기 링 지지플레이트(20)의 상부면을 관통하여 형성된 연장홈(20b)에 연통하도록 구성되어 있다.

상기 수용홈(20a)은 상기 수용홈에 수용되는 상기 복수의 유압조절 링의 상부면의 단면형상에 상응하는 단면형상을 갖도록 구성되어 있고, 상기 유압조절 링의 깊이나 직경보다 큰 치수를 가지도록 구성되어, 후술하는 바와 같은 유압조절 링의 높이조절시에 상기 유압조절 링을 수용할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 링 지지플레이트에는 복수의 유압조절 링(10a, 10b, 10c)이 수용된다. 상기 복수의 유압조절 링(10a, 10b, 10c)은 각각 서로 다른 반경을 가지는 고리형상으로 형성되어 있다.

상기 복수의 유압조절 링의 각각은, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 단면이 대략 반원 형상으로 형성되어 있고, 평평한 면은 상기 배플에 대향하고, 반원형상의 면은 상기 수용홈(20a)에 대향하도록 형성되어 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 유압조절 링의 형상은 단면이 반원 형상인 것을 예로 하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 삼각형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 유압조절 링의 반원형상의 면과 상기 수용홈 사이에 형성되는 공간은 상기 링 지지플레이트의 연장홈에 연통하도록 구성되어, 상술한 가스관통홀로부터 생성된 가스유로를 연통하여 형성하도록 구성된다.

한편, 상기 복수의 유압조절 링의 각각에는 높이조절 로드(11)가 각각 체결된다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 높이조절 로드(11)는 상기 복수의 유압조절 링의 각각에 대하여 복수 개 체결되도록 구성되어 있고, 상기 높이조절로드의 일끝단은 상기 유압조절 링에 체결되고, 타끝단은 진공은 이루는 상기 챔버의 외측에서, 즉 상기 가스박스의 상부면에서 벨로우즈와 볼트 및 너트 등으로 구성된 체결부재(12)에 체결되도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 기판처리장치에 의하면, 챔버 내에서 균등한 맵 데이터를 얻지 못한 경우, 공정후 맵의 상태에 따라 상기 복수의 유압조절 링을 전체적으로 또는 개별적으로 승강시킨다. 여기서, 상기 복수의 유압조절 링의 승강은 상기 챔버의 외부에서 상기 높이조절 로드(11)와 상기 체결부재(12)와의 체결정도에 따라 상기 높이조절 로드에 연결된 상기 유압조절 링의 높이를 조절함으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 유압조절 링의 원호면과 상기 링 지지플레이트의 상기 수용홈 사이의 간격을 조절할 수 있게 되어, 원하는 맵을 테스트를 통해 얻을 수 있다.

이로써, 균등한 맵 데이터를 얻지 못하거나, 처리되어야 할 공정과 기판상에 형성되는 막의 레이어마다 원하는 기준사양이 다를 경우에도, 상기 유압조절 링을 높이조절 로드에 의해 승강 조절함으로써, 챔버내로 공급되는 공정가스의 유량 및 유압을 가변적으로 조정할 수 있기 때문에 기판처리장치의 하드웨어를 변경하지 않고도 균등한 맵 데이터를 얻을 수 있고, 하드웨어의 변경, 교체에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에 있어서는, 유입된 반응가스의 확산을 위하여 상기 유압조절 링의 하부측에 배플을 배치하는 것을 예로 하였으나, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 상기 유압조절 링에 오리피스 홀(13)을 구비함으로써 상기 배플의 설치를 생략하도록 구성할 수 있다.

상기 오리피스 홀(13)은 상기 유압조절 링(10a, 10b, 10c)을 관통하여 형성되는 관통홀로서, 상기 유압조절 링의 둘레를 따라 일정간격으로 복수개 형성된다.

상기 오리피스 홀(13)을 상기 유압조절 링에 형성함으로써, 상기 가스관통홀을 통해 유입된 반응가스는 상기 가스박스의 하부면과 상기 링 지지플레이트 상부면 사이의 공극이 이루는 가스유로를 거쳐서, 상기 수용홈과 상기 유압조절 링이 이루는 공극을 통한 가스유로와 함께, 상기 오리피스 홀을 통해 상기 샤워헤드측에 공급되므로, 유입된 반응가스를 보다 골고루 분포 및 확산시킬 수 있다.

본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.

1 : 기판처리장치
2 : 챔버
3 : 가스박스
4 : 샤워헤드
5 : 배플
6 : 히터블럭
10a, 10b, 10c : 유압조절 링
11 : 높이조절 로드
12 : 체결부재
13 : 오리피스 홀

Claims (5)

1. 챔버와, 상기 챔버의 상부에 마련되며 중앙에 가스관통홀이 형성된 가스박스와, 상기 가스박스를 통해 유입된 반응가스를 분사시키는 샤워헤드와, 기판이 안착되는 히터블럭을 구비하는 기판처리장치에 있어서,
   상기 가스박스의 하부면에 형성된 절개홈에 수용되어 상기 가스박스의 하부면과의 사이에 가스유로를 형성하는 링 지지플레이트와,
   상기 링 지지플레이트에 형성된 수용 홈에 수용되는 복수의 유압조절 링을 구비하고,
   상기 수용 홈은 상기 가스유로와 연통하여 상기 유입된 반응가스를 상기 샤워헤드 측으로 확산시키도록 형성되며,
   상기 복수의 유압조절 링은 상기 수용 홈에 수용되어 상기 수용 홈과 소정 간격을 형성함으로써 상기 수용 홈을 통해 확산되는 반응가스의 유압을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 유압조절 링에 체결되는 복수의 높이조절 로드를 더욱 구비하고,
   상기 높이조절 로드는 상기 가스박스의 상부면에 설치된 체결부재에 의해 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 유압조절 링에는 복수개의 오리피스 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 링 지지플레이트는 상기 가스박스와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스유압조절이 용이한 기판처리장치.

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