KR101282157B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 일면에 개방면이 형성되는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버의 내부에서 기판을 지지하는 서셉터 및 상기 개방면에 배치되는 지지부 및 상기 공정 챔버의 내부에서 상기 기판을 향해 열을 방출하는 히터 및 상기 기판을 향해 공정 가스를 확산시키도록 상기 지지부에 설치되는 가스 분사 유닛 및 상기 가스 분사 유닛과 상기 지지부의 사이에 설치되는 보호 부재를 포함하고, 상기 보호 부재의 표면에는 상기 보호 부재의 보온을 위한 코팅막이 형성된다.

Description

기판 처리 장치{Substrate Processing Device}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 향해 공정 가스를 분사하여 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치는 기판에 식각 공정, 증착 공정등과 같은 단위 공정을 수행하는 장치를 통칭한다. 기판 처리 장치는 공정이 이루어지는 공정 챔버, 공정 챔버 내부에서 기판을 지지하는 서셉터 및 상기 서셉터의 상부에서 기판을 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사 유닛을 포함할 수 있다.
한편 기판 처리 장치에 대한 선행 기술 문헌은 대한민국 공개 특허 공보 제 10-2010-0028752호(기판을 균일하게 가열하는 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 처리 장치, 2010.03.15.)에 개시되어 있다. 이러한 공개 발명은 공정 챔버, 서셉터, 가스 분사 유닛 및 램프히터를 포함한다.
상기 공개 발명은 공정 챔버의 내부에서 기판을 지지하는 서셉터를 램프 히터로 가열시키며 가스 분사 유닛으로부터 분사되는 공정 가스를 기반으로 기판에 소정의 공정을 실시하는 발명이다. 그러나 상기와 같은 공개 발명은 기판의 처리 공정에 있어 많은 양의 파티클이 발생되고 이로 인해 공정 챔버 내부 공간 및 가스 분사 유닛이 오염되는 문제점이 있었다. 이로 인해 공개 방명은 기판의 처리 공정에 있어 기판의 처리가 균일하지 않게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개 특허 공보 제 10-2010-0028752호(기판을 균일하게 가열하는 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 처리 장치, 2010.03.15.)
본 발명의 목적은 기판의 처리 공정에 있어 파티클의 발생이 감소되는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에서 기판을 지지하며 열에 의하여 가열되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부에 이격되어 위치하는 지지부; 상기 지지부에 설치되어 상기 기판을 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사 유닛; 및 상기 지지부의 상기 서셉터와 마주하는 면에 설치되며 상기 서셉터와 마주하는 면에 코팅막이 형성된 보호 부재를 포함한다.
상기 코팅막은, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
상기 가스 분사 유닛은 상기 지지부의 중심 부분에 설치되고, 상기 보호 부재와 상기 서셉터의 간격은 상기 중심 부분이 위치하는 부분이 가장 좁고, 테두리 부분이 가장 넓을 수 있다.
상기 보호 부재는, 석영으로 형성될 수 있다.
상기 가스 분사 유닛의 표면에는, 상기 가스 분사유닛의 보온을 위한 다른 코팅막이 형성될 수 있다.
상기 가스 분사 유닛은, 상기 기판과 마주하는 바닥면에 상기 다른 코팅막이 형성되는 하우징; 외부로부터 공급되는 제 1공정 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 분사시키도록 상기 하우징에 형성되는 제 1가스 분사부; 및 외부로부터 공급되는 제 2공정 가스를 상기 제 1가스 분사부의 하부에서 상기 공정 챔버의 내부로 분사시키도록 상기 하우징에 형성되는 제 2가스 분사부를 포함할 수 있다.
상기 코팅막은, 졸겔법 또는 기상 증착법에 의해 형성될 수 있다.
상기 보호 부재는, 상기 가스 분사 유닛과 상기 지지부의 사이에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판의 처리 공정에서 발생되는 파티클이 감소되는 효과가 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 제어의 정확성이 향상되고 장비의 유지 보수가 용이해지는 효과가 있다.
또한 상기와 같은 본 발명의 기술적 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 상부가 개방된 공정 챔버(100a)를 포함한다. 공정 챔버(100a)의 상부에는 지지부(100b)가 설치된다. 이에 따라 공정 챔버(100a)의 내부에는 기판(S)의 처리를 위한 공정 공간이 형성된다.
지지부(100b)에는 공정 챔버(100a)의 내부 공간을 향하는 가스 분사 유닛(110)이 설치된다. 가스 분사 유닛(110)은 외부로부터 공급되는 공정 가스(G1, G2, G3)를 공정 챔버(100a)의 내부 공간으로 분사시킨다. 이러한 가스 공급 유닛(110)에 대해서는 이후에서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
한편 지지부(100b)와 가스 분사 유닛(110)의 사이에는 보호 부재(120)가 설치된다. 보호 부재(120)는 테두리 측으로부터 가스 분사 유닛(110)과 인접되는 중심으로 갈수록 가스 분사 유닛(110)을 향해 돌출되는 형태로 설치된다. 이러한 보호 부재(120)는 가스 분사 유닛(110)으로부터 분사되는 공정 가스(G1, G2, G3)를 기판(S)을 향해 하향 이동시킨다. 보호 부재(120)의 재질은 석영을 포함할 수 있으며 지지부(100b)와 가스 분사 유닛(110)의 사이로부터 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
이러한 보호 부재(120)는 기판(S)과 마주하는 면에 코팅막(A)이 형성된다.
코팅막(A)은 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하도록 형성된다. 이러한 코팅막(A)은 후술하는 히터(150)로부터 방출되는 열에 의해 보호 부재(120)의 표면 온도가 상승될 때 보호 부재(120)의 표면을 균일하게 보온시킨다.
이러한 코팅막(A)은 기판(S)의 처리 공정 중 발생되는 파티클이 보호 부재(120)의 일면에 증착되는 것을 방지시킨다. 또한 코팅막(A)은 공정 챔버(100a)의 내부에서 발생되는 파티클을 감소시킬 수 있다. 이러한 코팅막(A)은 베이크(bake) 공정만으로 초기 상태를 유지될 수 있다. 이에 따라 코팅막(A)은 장비의 유지보수 시간의 감소 및 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 이러한 코팅막(A)은 졸겔법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면 보호 부재(120)의 일면에는 실리콘 카바이드를 포함하는 솔루션(Solution)이 도포될 수 있다. 이후 솔루션은 보호 부재(120)에 인가되는 열에 의해 화학적으로 반응하여 박막 형성될 수 있다.
한편 공정 챔버(100a)의 내부에는 가스 분사 유닛(110)에 대향되도록 서셉터(130)가 설치된다. 서셉터(130)는 기판(S)을 지지하는 기판 지지판(131), 기판 지지판(131)의 테두리를 지지하는 외벽(132) 및 외벽(132)을 지지하는 외벽 지지판(133)을 포함한다.
기판 지지판(131)은 평판으로 마련되며 상부면에 기판(S)이 지지된다. 이러한 기판 지지판(131)은 상부면에 복수개의 기판 수용홈(131a)이 구비되어 복수개의 기판(S)이 안착될 수 있다.
외벽(132) 및 외벽 지지판(133)은 기판 지지판(131)의 하부 공간을 폐쇄시킨다. 이러한 외벽(132) 및 외벽 지지판(133)은 기판 지지판(131)의 하부에 형성되는 공간을 폐쇄시킴으로써 공정 챔버(100a) 내부의 체적을 감소시켜 배기 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 외벽(132) 및 외벽 지지판(133)은 공정 가스(G1, G2, G3)가 서셉터(130)의 내부로 침부되는 것을 차단시킨다.
한편 서셉터(130)는 회전축(140)에 의해 지지되어 회전된다. 회전축(140)은 도시되지 않은 회전 모터에 연결되는 벨트와 같은 동력 전달 수단에 의해 회전되어 서셉터(130)를 회전시킨다. 이와 같이 서셉터(130)의 상부에 안착되는 기판(S)의 일면에는 동일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
한편 서셉터(130)의 내부에는 히터(150)가 설치될 수 있다. 히터(150)는 기판(S)이 공정 가스(G1, G2, G3)의 원료 물질과 화학적으로 반응할 수 있는 온도에 도달할 수 있도록 서셉터(130)를 가열시킨다.
또한 도시되지 않았지만 공정 챔버(100a)에는 배기 유닛이 설치될 수 있다. 이러한 배기 유닛은 공정 챔버(100a)의 내부를 진공 분위기로 연출시킨다. 배기 유닛은 고진공 분자펌프(Turbo Molecular Pump, TMP) 및 드라이 펌프(Dry pump)등이 사용될 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 실시예에 따른 가스 분사 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스 분사 유닛(110)은 지지부(100b)의 중심 부분에 설치되어 공정 챔버(100a)의 내부로 공정 가스(G1, G2, G3)를 균일하게 확산시킨다. 이러한 가스 분사 유닛(110)은 표면에 코팅층(A)이 형성되는 하우징(111)을 포함한다.
하우징(111)은 복수개의 가스 분사부(112)를 포함할 수 있다.
가스 분사부(112)는 제 1, 2, 3가스 분사부(112a, 112b, 112c)를 포함하며 도시되지 않은 가스 공급 유닛에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라 가스 분사부(112)는 가스 공급 유닛으로부터 공급되는 공정 가스(G1, G2, G3)를 공정 챔버(100a)의 내부 공간으로 확산시킬 수 있다.
예를 들어 제 1가스 분사부(112a)의 일측은 가스 공급 유닛에 연결되고, 타측은 하우징(111)의 외측면에 연결된다. 이와 같이 제 1가스 분사부(112a)는 공정 챔버(100a)의 내부와 연통될 수 있다. 따라서 제 1가스 분사부(112a)는 가스 공급 유닛으로부터 유입되는 제 1공정 가스(G1)를 공정 챔버(100a)의 내부를 향해 확산시킬 수 있다.
한편 제 2가스 분사부(112b)는 제 1가스 분사부(112a)의 하부에서 제 2공정 가스(G2)를 분사시킨다. 이러한 제 2가스 분사부(112b)의 일측은 가스 공급 유닛에 연결되고, 타측은 하우징(111)의 외측면에 연결된다. 이와 같이 제 2가스 분사부(112b)는 공정 챔버(100a)의 내부와 연통될 수 있다. 따라서 제 2가스 분사부(112b)는 가스 공급 유닛으로부터 유입되는 제 2공정 가스(G2)를 공정 챔버(100a)의 내부를 향해 확산시킬 수 있다.
한편 제 3가스 분사부(112c)는 제 2가스 분사부(112b)의 하부에서 제 3공정 가스(G3)를 분사시킨다. 이러한 제 3가스 분사부(112c)의 일측은 가스 공급 유닛에 연결되고, 타측은 하우징(111)의 외측면에 연결된다. 이와 같이 제 3가스 분사부(112c)는 공정 챔버(100a)의 내부와 연통될 수 있다. 따라서 제 3가스 분사부(112c)는 가스 공급 유닛으로부터 유입되는 제 3공정 가스(G3)를 공정 챔버(100a)의 내부를 향해 확산시킬 수 있다.
한편, 이러한 제 1, 2, 3가스 분사부(112a, 112b, 112c)는 복수개로 구비되어 하우징(111)의 전면적에 대하여 균일하게 형성될 수 있다. 예를 들면 하우징(111)의 내부에는 제 1, 2, 3가스 공급로(113a, 113b, 113c) 및 제 1, 2, 3가스 확산부(114a, 114b, 114c)가 형성될 수 있다.
제 1가스 공급로(113a)는 일측이 가스 공급 유닛에 연결되고 타측이 하우징(111) 내부에 형성되는 제 1가스 확산부(114a)에 연결될 수 있다. 이에 따라 제 1공정 가스(G1)는 제 1가스 공급로(113a)를 통해 제 1가스 확산부(114a)에서 복수개의 제 1가스 분사부(112a)로 확산된다. 이에 따라 제 1공정 가스(G1)는 하우징(111)의 외면에 형성되는 복수개의 제 1가스 분사부(112a)를 통해 공정 챔버(100a)의 내부로 균일하게 확산될 수 있다.
제 2가스 공급로(113b)는 제 1가스 공급로(113a)가 형성되는 위치에 비해 내측에 형성된다. 이러한 제 2가스 공급로(113b)는 일측이 가스 공급 유닛에 연결되고 타측이 하우징(111) 내부에서 제 1가스 확산부(114a)의 하부에 형성되는 제 2가스 확산부(114b)에 연결될 수 있다. 이에 따라 제 2공정 가스(G2)는 제 2가스 공급로(113b)를 통해 제 2가스 확산부(114b)에서 복수개의 제 2가스 분사부(112b)로 확산된다. 이에 따라 제 2공정 가스(G2)는 하우징(111)의 외면에 형성되는 복수개의 제 2가스 분사부(112b)를 통해 공정 챔버(100a)의 내부로 균일하게 확산될 수 있다.
제 3가스 공급로(113c)는 제 2가스 공급로(113b)가 형성되는 위치에 비해 내측에 형성된다. 이러한 제 3가스 공급로(113c)는 일측이 가스 공급 유닛에 연결되고 타측이 하우징(111)의 내부에서 제 2가스 확산부(114b)의 하부에 형성되는 제 3가스 확산부(114c)에 연결될 수 있다. 이에 따라 제 3공정 가스(G3)는 제 3가스 공급로(113c)를 통해 제 3가스 확산부(114c)에서 복수개의 제 3가스 분사부(112c)로 확산된다. 이에 따라 제 3공정 가스(G2)는 하우징(111)의 외면에 형성되는 복수개의 제 3가스 분사부(112c)를 통해 공정 챔버(100a)의 내부로 균일하게 확산될 수 있다.
한편 상기 공정 가스(G1, G2, G3)는 기판(S)의 처리 공정에 따라 동일하거나 각각 상이할 수 있으며 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
한편 하우징(111)의 표면에 형성되는 코팅막(A)은 실리콘 카바이드를 포함하도록 형성된다. 이러한 코팅막(A)은 히터(도 1참조, 150)로부터 방출되는 열에 의해 하우징(111)의 표면 온도를 상승될 때 하우징(111)의 표면을 균일하게 보온시킨다.
이러한 코팅막(A)은 기판(S)의 처리 공정 중 발생되는 파티클이 하우징(111)의 일면에 증착되는 것을 방지시킨다. 또한 코팅막(A)은 공정 챔버(100a)의 내부에서 발생되는 파티클을 감소시킬 수 있다. 이러한 코팅막(A)은 베이크(bake) 공정만으로 초기 상태를 유지될 수 있다 이에 따라 코팅막(A)은 장비의 유지보수 시간의 감소 및 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 이러한 코팅막(A)은 졸겔법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면 하우징(111)의 일면에는 실리콘 카바이드를 포함하는 솔루션(Solution)이 도포될 수 있다. 이후 솔루션은 보호 부재(120)에 인가되는 열에 의해 화학적으로 반응하여 박막 형성될 수 있다.
한편 본 실시예에서는 코팅막(A)이 졸겔법에 의해 형성되는 실시예를 설명하고 있으나, 코팅막(A)은 실리콘 카바이드를 포함하는 코팅막(A)을 물리적으로 형성하는 방식 및 기상 증착법을 통해 형성하는 방식 등 다양한 방식에 의해 형성될 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100a : 공정 챔버 100b : 지지부
110 : 가스 분사 유닛 111 : 하우징
112a : 제 1가스 분사부 112b : 제 2가스 분사부
112c : 제 3가스 분사부 113a : 제 1가스 공급로
113b : 제 2가스 공급로 113c : 제 2가스 공급로
114a : 제 1가스 확산부 114b : 제 2가스 확산부
114c : 제 3가스 확산부 120 : 보호 부재
130 : 서셉터 131 : 기판 지지판
132 : 외벽 133 : 외벽 지지판
140 : 회전축 150 : 히터

Claims (8)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부에서 기판을 지지하며 열에 의하여 가열되는 서셉터;
    상기 서셉터의 상부에 이격되어 위치하는 지지부;
    상기 지지부에 설치되어 상기 기판을 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사 유닛; 및
    상기 가스 분사 유닛의 상측에서 상기 지지부의 상기 서셉터와 마주하는 면에 설치되며 상기 서셉터와 마주하는 면에 코팅막이 형성된 보호 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코팅막은,
    실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은 상기 지지부의 중심 부분에 설치되고, 상기 보호 부재와 상기 서셉터의 간격은 상기 중심 부분이 위치하는 부분이 가장 좁고, 테두리 부분이 가장 넓은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 보호 부재는,
    석영으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛의 표면에는,
    상기 가스 분사유닛의 보온을 위한 다른 코팅막이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은,
    상기 기판과 마주하는 바닥면에 상기 다른 코팅막이 형성되는 하우징;
    외부로부터 공급되는 제 1공정 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 분사시키도록 상기 하우징에 형성되는 제 1가스 분사부; 및
    외부로부터 공급되는 제 2공정 가스를 상기 제 1가스 분사부의 하부에서 상기 공정 챔버의 내부로 분사시키도록 상기 하우징에 형성되는 제 2가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 코팅막은,
    졸겔법 또는 기상 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보호 부재는,
    상기 가스 분사 유닛과 상기 지지부의 사이에 탈착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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