KR101324208B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101324208B1
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Abstract

본 발명의 가스 분사 장치는 분해 온도가 서로 다른 가스를 분사하는 다수의 가스 분사부와, 상기 가스 분사부에 연결되어 각기 서로 다른 가스를 공급하는 다수의 가스 공급부를 포함하고, 상기 분해 온도가 낮은 가스를 분사하는 가스 분사부에는 냉각 수단이 형성된다.
상기와 같은 발명은 분해 온도가 낮은 가스가 분사되는 가스 분사부에 냉각 수단을 구비함으로써, 분해 온도가 낮은 가스가 기판을 향해 분사될 때, 기판에 도달하기 이전에 분해되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
박막 증착, CVD, 챔버, 가스 분사부, 기판 처리 장치

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치를 구비한 CVD 방식의 기판 처리 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치의 가스 분사부를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치의 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치를 구비한 CVD 방식의 기판 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 챔버 200: 가스 분사 장치
210: 저온용 가스 분사부 220: 고온용 가스 분사부
230, 240: 가스 공급부 300: 기판 지지대
400: 냉각 수단 500: 구동 부재
600: 히팅 수단 700: 회전축
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분해 온도가 서로 상이한 가스를 효과적으로 분해하여 기판에 분사시키기 위한 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 평판 표시 장치(FPD; Flat Panel Display)는 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판(이하에서는 "기판" 이라 칭함) 상에 박막을 형성하고 부분적으로 그 박막을 사진, 이온확산, 식각(Etching), 증착 공정을 반복수행함으로써 제조할 수 있다.
상기 반도체 제조 공정 중 박막 증착 공정은 기판에 원하는 막을 원하는 두께로 증착하는 공정을 말하고, 이러한 증착 방식은 물리 증착(PVD; Physical Vapor Deposition) 방식과 화학 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 방식을 포함한다.
상기 물리 증착 방식은 고진공 조건하에서 화학반응이 일어나지 않는 상태로 원료 물질의 증기상을 기판 표면에 증착시키는 것을 의미하며, 이러한 물리 증착 방식으로는 스퍼터링(Sputtering)법, 레이저 증착(Laser ablation, pulsed laser deposition)법, 진공증착(Evaporation)법 등이 사용된다.
또한, 화학 증착 방식은 진공 조건하에서 화학 반응에 의해 형성되는 고체 상이 기판의 표면에 응축되어 피복층을 형성하는 공정을 말하고, 이러한 화학 증착 방식으로는 저압 화학 증착(Low pressure CVD)법, 상압 화학 증착(Atmospheric pressure)법, 플라즈마 화학 증착(Plasma enhanced CVD), 유기 금속 화학 증착(MOCVD; Metal organic vapor deposition)법 등이 사용된다.
이때, 상기 물리 증착 방식은 화학 증착 방식에 비해 박막이 형성되는 기구적인 원리가 간단한 반면 단차가 있는 기판에 균일한 박막을 형성시키기 어렵고, 고진공의 환경이 필요하기 때문에 장비의 가격이 고가인 단점을 가지고 있으며, 이에 비해 화학 증착 방식 중 유기 금속 화학 증착법은 저온 공정이 가능하고, 원료 물질의 도입량과 수송 가스의 양을 조절하여 박막의 조성과 증착 속도를 제어할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 상기 유기 금속 화학 증착법은 균일도(uniformity)가 높고 단차 피복성(step coverage)이 우수한 박막을 얻을 수 있고, 기판의 표면을 손상시키지 않는 장점도 지니고 있다.
상기와 같은 화학 증착 공정을 수행하기 위해 종래의 기판 처리 장치는 챔버 내의 상부에 마련된 가스 분사 장치에 서로 다른 종류의 소정의 가스를 주입하여 상기 가스를 기판에 분사함으로써 기판을 처리하거나, 혼합된 가스를 주입하여 상기 혼합된 가스를 기판에 분사함으로써 기판을 처리한다.
여기서, 상기 가스 분사 장치 내에는 상기 가스 분사 장치 내로 주입된 가스의 온도를 높이기 위한 히터가 마련되어 있으며, 상기 히터에 의해 온도가 높아진 가스는 챔버 내부에서 쉽게 분해되어 기판에서의 증착 온도를 낮추고 양질의 박막 을 얻을 수 있다.
하지만, 서로 다른 종류의 소정의 가스 특히, 분해 온도가 상이하게 다른 가스를 사용할 경우, 상기 히터는 분해 온도가 상대적으로 높은 가스를 기준으로 가열하게 되어, 이에 의해 상대적으로 분해 온도가 낮은 소스는 챔버 내부로 분사됨과 동시에 분해되게 된다. 다시 말해, 분해 온도가 상대적으로 높은 소스와 낮은 소스가 챔버 내부로 분사되면, 상기 분해 온도가 높은 가스 및 낮은 가스는 기판 상에서 반응하지 못하고 보다 상부인 반응 공간에서 미리 반응하고, 이에 의해 생성된 파티클에 의해 기판을 손상시켜 양질의 박막을 얻기 어렵다.
또한, 분해 온도가 상이한 가스가 사용되면 원하는 두께의 박막을 증착하기 위해서 이상적인 반응 가스 대비 훨씬 많은 가스의 양을 필요로 한다. 이는 사용되는 가스 양의 효율성을 떨어뜨린다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 분해 온도가 서로 상이한 두가지 이상의 가스를 효과적으로 분해하고 기판에 분사시키기 위한 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 분해 온도가 서로 상이한 두 가지 이상의 가스의 효율성을 높이기 위한 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 온도를 최소한으로 낮추면서 균일한 박막을 형성시키기 위한 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공함을 그 목적으 로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스 분사 장치는 분해 온도가 서로 다른 가스를 분사하는 다수의 가스 분사부와, 상기 가스 분사부에 연결되어 각기 서로 다른 가스를 공급하는 다수의 가스 공급부를 포함하고, 상기 분해 온도가 낮은 가스를 분사하는 가스 분사부에는 냉각 수단이 형성된다.
상기 분해 온도가 낮은 가스를 분사하는 가스 분사부와 분해 온도가 높은 가스를 분사하는 가스 분사부는 상하 소정 간격 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 냉각 수단은 가스 분사부 내부에 냉각 유로가 형성되고, 상기 냉각 유로에 냉각 매체가 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각 유로는 가스 분사부 내부에 개곡선으로 이루어지고, 상기 냉각 유로에 연결되는 냉각수 유입구 및 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분해 온도가 높은 가스를 분사하는 가스 분사부에는 히팅 수단이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 히팅 수단은 가스 분사부 내부에 유로가 형성되고, 상기 유로에 가열 매체가 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사부 전체를 회전시킬 수 있는 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 가스 분사부를 회전시킬 수 있는 회전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분해 온도가 낮은 가스가 분사되는 가스 분사부와, 분해 온도가 높은 가스가 분사되는 가스 분사부는 서로 중첩되지 않고 기판을 향해 가스가 분사되도록 교차되어 배열된 것을 특징으로 한다.
상기 분해 온도가 높은 가스가 분사되는 가스 분사부의 후면에는 열 차단 부재가 마련된 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치를 구비한 CVD 방식의 기판 처리 장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치의 가스 분사부를 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치의 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100)의 상부에 마련되어, 챔버(100) 내에 공정 가스를 분사시키는 가스 분사 장치(200)와, 상기 챔버(100) 내의 하부에 마련되어 기판(G)을 안착시키는 기판 지지 대(300)를 포함한다. 이때, 도시되지는 않았지만 상기 챔버(100)의 측벽에는 기판(G)을 인입 및 인출하는 게이트(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 챔버(100)의 하부면에는 상기 챔버(100) 내에 가스를 배기하는 배기 장치(미도시)가 마련될 수 있다.
상기 챔버(100)는 스테인레스 스틸 재질로서, 하부 챔버(100a)와, 상기 하부 챔버(100a)의 상부를 덮는 챔버 리드(Lid, 100b)를 포함한다. 상기 하부 챔버(100a)는 상부가 개방된 원통형 형상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판의 형상에 따라 그 형상이 변경될 수 있다. 또한, 상기 챔버 리드(100b)는 상기 하부 챔버(100a)의 상부를 폐쇄하는 역할을 하며, 상기 하부 챔버(100a)의 상부와 기밀하게 접속하여 챔버(100) 내에 소정 공간을 형성한다. 여기서 상기 하부 챔버(100a)와 챔버 리드(100b) 사이에 기밀한 접속을 위해 오링(미도시)이 더 마련될 수 있다. 상기에서는 하부 챔버(100a) 및 챔버 리드(100b)가 분리된 것으로 도시하였으나, 상하부가 밀폐되고, 내부에 소정 공간이 형성된 하나의 챔버로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 가스 분사 장치(200)는 다수의 가스 분사부(210, 220)를 포함하고, 상기 다수의 가스 분사부(210, 220)에는 상기 가스 분사부(210, 220)에 가스를 공급하는 가스 공급부(230, 240)가 연결되고, 상기 가스 분사부(210, 220) 중 일부에는 냉각 수단(400)이 구비되어 있다. 이때, 상기 가스 공급부(230, 240)는 도시되지 않은 가스 공급원과 각각 연결될 수 있다. 여기서, 상기 다수의 가스 분사부(210, 220)는 인젝터 방식으로 제조되며, 챔버 리드(100b)의 하부에 부착되어 설치된다. 물론, 챔버 리드(100b)의 하부에 별도의 지지 부재(미도시)를 마련하여 부착될 수도 있다.
즉, 상기 다수의 가스 분사부(210, 220) 중 일부는 분해 온도가 낮은 가스가 공급되는 저온용 가스 분사부(210)이고, 나머지는 분해 온도가 높은 가스가 공급되는 고온용 가스 분사부(220)이다. 또한, 상기 저온용 가스 분사부(210)에는 분해 온도가 낮은 가스를 냉각시키기 위한 냉각 수단(400)이 마련되어 있으며, 상기 냉각 수단(400)은 상기 저온용 가스 분사부(210)에 주입된 가스를 냉각시키는 역할을 한다. 상기 냉각 수단(400)이 구비된 가스 분사 장치(200)에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 기판 지지대(300)는 기판(G)의 형상과 동일한 형상으로 형성되고, 상기 기판 지지대(300)의 하부에는 상기 기판 지지대(300)를 승하강 또는 회전시키기 위한 구동 부재(500)가 연결된다. 여기서, 상기 기판 지지대(300)에는 하나의 기판이 안착될 수 있고, 다수개의 기판이 동시에 안착될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 기판 지지대(300)를 승하강 및 회전시키기 위한 구동 부재(500)는 하나의 구동 부재가 상기 기판 지지대를 승하강 및 회전시키도록 되어 있지만, 승하강 또는 회전을 따로 구동시키기 위해 분리될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 기판 지지대(300)에는 상기 기판 지지대(300)를 소정의 온도로 가열할 수 있는 가열 수단(미도시)이 마련될 수 있다. 즉, 상기 가열 수단은 상기 기판 지지대(300)에 안착된 기판(G)에 열을 가하여, 증착에 필요한 소정의 온도를 제공한다. 여기서, 상기 가열 수단으로 저항 가열 히터가 기판 지지대(300)의 내부 에 마련될 수 있으며, 별도의 램프 히터를 기판 지지대(300)에 하부에 연결하여 상기 기판 지지대(300)를 가열할 수 있다.
상기 게이트(미도시)는 상기 챔버(100)의 일측에 형성될 수 있으며, 상기 기판(G)을 챔버(100) 내로 인입 및 인출하는 역할을 한다. 이때, 상기 게이트는 상기 챔버(100)의 일측과 대향하는 타측에도 형성될 수 있다. 또한, 상기 배기 장치(미도시)는 상기 챔버(100)의 하부에 마련되며, 증착 시 발생되는 반응 부산물과 가스들을 챔버(100) 외부로 배기하는 역할을 한다. 이때, 상기 배기 장치는 챔버(100)의 하부 외에 챔버(100)의 측벽에도 형성될 수 있으며, 다수개로 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 가스 분사 장치(200)는 분해 온도가 낮은 가스가 분사되는 저온용 가스 분사부(210)와, 분해 온도가 높은 가스가 분사되는 고온용 가스 분사부(220)와, 상기 가스 분사부(210, 220)에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(230, 240)를 포함하고, 상기 저온용 가스 분사부(210)에는 냉각 수단(400)이 구비된다. 여기서, 상기 저온용 가스 분사부(210) 및 고온용 가스 분사부(220)는 중심을 축으로 하여 방사상으로 형성되고, 상기 저온용 가스 분사부(210) 및 고온용 가스 분사부(220)는 교차되어 배열된다.
여기서, 저온용 가스 분사부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 두께를 가지는 타원 형상의 몸체(212)와, 상기 몸체(212) 내에 형성된 소정 공간(214)을 포함하고, 상기 몸체(212) 내에 형성된 냉각 유로(410)와, 상기 냉각 유로(410)에는 냉각 매체 예를 들어, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(422) 및 냉각수 배출 부(424)를 포함한다. 이때, 상기 냉각 매체로서 냉각수 이외에 낮은 온도를 갖는 용매를 사용할 수도 있다.
즉, 상기 몸체(212)의 중심부에는 홈 형상의 소정 공간(214)이 형성되어 있으며, 상기 소정 공간(214)의 하부에는 상기 소정 공간(214) 내에 주입된 가스를 분사하기 위한 분사홀(216)이 형성되어 있다. 또한, 상기 소정 공간(214)의 외주면에는 상기 소정 공간(214) 내에 주입된 가스를 냉각시키기 위해 냉각 유로(410)가 개곡선을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 냉각 유로(410)의 일측 및 타측에는 냉각수 공급부(422) 및 냉각수 배출부(424)가 연결되어 있다. 이때, 상기 소정 공간(214)의 외주면에는 상기 소정 공간(214) 내에 주입된 가스가 외부로 새지 않도록 오링(미도시)이 더 마련될 수 있다.
따라서, 저온용 가스 분사부(210)에 분해 온도가 낮은 가스가 인입되면, 상기 냉각수 공급부(422)로부터 유입되어, 냉각 유로(410)를 통해 냉각수 배출부(424)로 흐르는 냉각수에 의해 분해 온도가 낮은 가스가 냉각되고, 이에 의해 상기 냉각된 가스는 챔버(100) 내에 분사되어 기판(G)에 도달하기 전에 분해되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 분사 장치가 구비된 기판 처리 장치의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 챔버(100) 내의 기판 지지대(300)에 하나 또는 다수개의 기판(G)이 안착되면, 가스 공급부(230, 240)로부터 분해 온도가 낮은 가스 및 분해 온도가 높은 가스가 각각 저온용 가스 공급부(210) 및 고온용 가스 공급부(220)에 주입된다. 여 기서, 상기 저온용 가스 공급부(210)의 몸체(212) 내에 형성된 냉각 유로(410)에는 미리 냉각수가 흐르게 되고, 이에 의해 상기 저온용 가스 공급부(210)에 주입된 분해 온도가 낮은 가스는 소정 온도로 냉각된다.
이후, 저온용 가스 공급부(210) 및 고온용 가스 공급부(220)로부터 서로 다른 분해 온도를 가지는 가스가 기판(G)을 향해 분사되고, 상기 분사된 가스는 기판(G)에 가해진 열에 의해 열분해되어 반응하고 이에 의해 기판(G) 상에 균일한 박막이 형성된다. 이때, 분해 온도가 낮은 가스는 저온용 가스 공급부(210)로부터 냉각되었기 때문에 기판(G)을 향해 분사되는 동안 분해되거나 손실되지 않아 균일한 양질의 박막을 얻을 수 있다.
또한, 상기 가스 분사 장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 구성될 수 있다. 즉. 상기 고온용 가스 분사부(220)의 구조는 상기 저온용 가스 분사부(210)와 같은 구조를 가지도록 형성하고, 냉각 수단(400) 대신 히팅 수단(600)을 구비함으로써, 냉각수와 같은 냉각 매체 대신 높은 온도의 용액과 같은 가열 매체를 고온용 가스 분사부(220)에 흐르도록 하고, 이에 의해 분해 온도가 높은 가스에 열을 가해 고온용 가스 분사부(220)에서 분사된 가스가 낮은 열에도 쉽게 분해가 이루어지도록 할 수 있다. 이는 기판 지지대(300)에 가하는 열의 온도를 낮추어 기판(G)에서의 박막의 증착 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 가스 분사 장치(200)이 고정된 상태에서 가스를 분사하도록 형성하였지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 구성할 수도 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스 분사 장치(200)는 냉각 수단(400) 이 구비된 저온용 가스 분사부(210)와 히팅 수단(600)이 형성된 고온용 가스 분사부(220)가 회전축(700)을 중심으로 방사상으로 교차되어 배열되고, 상기 회전축(700)은 저온용 가스 분사부(210)와 고온용 가스 분사부(220)를 회전시킨다. 따라서, 저온용 가스 분사부(210) 및 고온용 가스 분사부(220)는 동시에 회전하면서 가스를 분사시킬 수 있다.
따라서, 분해 온도가 낮은 가스 및 분해 온도가 높은 가스를 챔버(100) 내에 균일하게 분포시킴으로써, 기판(G)에 균일한 박막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치를 구비한 CVD 방식의 기판 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치를 구비한 기판 처리 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련된 가스 분사 장치(200)와, 상기 챔버(100) 내의 하부에 마련된 기판 지지대(300)를 포함한다. 여기서, 상기 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구조는 가스 분사 장치(200)를 제외하고는 제 1 실시예와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 가스 분사 장치(200)는 냉각 수단(400)을 구비한 저온용 가스 분사부(210)와, 상기 저온용 가스 분사부(210)와 소정 간격 이격되어 마련된 고온용 가스 분사부(220)를 포함한다.
상기 저온용 가스 분사부(210)는 중심축을 중심으로 방사상으로 다수개가 배열되며, 상기 저온용 가스 분사부(210)에는 제 1 실시예의 저온용 가스 분사부와 같이, 몸체 내에 소정 공간이 형성되고, 상기 소정 공간에 분해 온도가 낮은 가스가 주입되는 가스 공급부(230)가 연결된다. 또한, 상기 소정 공간의 하부에는 상기 소정 공간 내에 주입된 가스를 기판(G)을 향해 분사하도록 분사홀을 형성되어 있다. 또한, 상기 소정 공간의 외주면을 따라 개곡선을 이루도록 냉각 유로가 형성되며, 상기 냉각 유로에는 냉각수 공급부(422) 및 냉각수 배출구(424)가 마련되어 있다.
상기 고온용 가스 분사부(220)는 상기 저온용 가스 분사부(210)와 상하로 소정 간격 이격되어 형성되고, 이송축(250)과, 상기 이송축(250)을 중심으로 방사상으로 배열 연결된 다수의 분사부(260)로 이루어진다. 여기서, 상기 이송축(250)은 저온용 가스 분사부(210)의 중심부를 관통하여 챔버(100)의 상부에 연결되고, 상기 이송축(250)에 연결된 다수의 분사부(260)를 승하강 및 회전시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 고온용 가스 분사부(220)는 기판(G)과 가까운 거리에 형성되어 있기 때문에 기판 지지대(300)에서 발생된 열의 일부를 흡수하여, 상기 고온용 가스 분사부(220)의 온도를 높여줄 수 있으며, 이에 의해, 고온용 가스 분사부(220)에 인입된 가스의 온도를 높여 상기 가스가 기판(G)을 향해 분사되고, 이로부터 상기 가스는 낮은 온도에도 쉽게 분해가 이루어지도록 하여 박막의 증착 온도를 낮추면서 양질의 박막을 얻을 수 있다. 또한, 상기 고온용 가스 분사부(220)는 본 발명의 제 1 실시예에 사용된 히팅 수단을 제거하여 구성을 간단히 할 수 있는 효과도 있다.
또한, 상기 고온용 가스 분사부(220)는 승하강이 가능하기 때문에 저온용 가스 분사부(210) 및 고온용 가스 분사부(220)에서 분사되는 분해 온도가 상이한 가스가 분사되는 높이를 조절할 수 있으며, 이에 의해 보다 나은 박막을 형성할 수 있다.
상기 고온용 가스 분사부(220)는 도 8에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다. 즉, 상기 분사부(260)의 뒷면에서 열을 상부로 진행하는 것을 방지하도록 알루미늄과 같은 재질의 열 차단 부재(270)를 장착할 수 있다. 즉, 상기 열 차단 부재(270)는 상기 분사부(260)의 크기보다 약간 더 크도록 형성하여, 상기 분사부(260)의 후면에 장착한다. 따라서, 이에 의해 기판 지지대(300)에서 발생되는 열을 상부로 진행하는 것을 방지하고, 이에 의해 상기 열을 분사부(260) 주위에 머물게 함으로써, 상기 다수의 분사부(260)로 이루어진 고온용 가스 분사부(220)의 온도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이로써, 상기와 같이 저온용 가스 분사부(210)에 냉각 수단(400)을 구비하고, 고온용 가스 분사부(220)에 열을 가할 수 있도록 구성함으로써, 서로 분해 온도가 다른 두가지 이상의 가스를 이용하여 박막을 증착시킬 때, 분해 온도가 낮은 가스가 기판(G)에 도달하기 이전에 분해되어 분해 온도가 높은 가스와 서로 반응하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한, 분해 온도가 낮은 가스가 기판(G)에 도달하기 전에 손실되는 가스의 양을 최소화하여 기판(G)에 박막 증착율을 높이고, 분해 온도가 높은 가스는 충분한 열을 공급해 줌으로써, 가스 분해 효율을 높여 가 스의 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가스 분사 장치가 구비된 기판 처리 장치의 동작을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 챔버(100) 내의 기판 지지대(300)에 하나 또는 다수개의 기판(G)이 안착되면, 가스 공급부(230, 240)로부터 분해 온도가 낮은 가스 및 분해 온도가 높은 가스가 각각 저온용 가스 공급부(210) 및 고온용 가스 공급부(220)에 주입된다. 여기서, 상기 저온용 가스 공급부(210)에 연결된 냉각수 유입구(244)로부터 냉각 매체가 유입되어 저온용 가스 공급부(210)의 냉각 유로(410)에 흐르게 되어 상기 저온용 가스 공급부(210)에 주입된 분해 온도가 낮은 가스는 소정 온도로 냉각되고, 고온용 가스 공급부(220)는 기판 지지대(300)와의 거리가 가까워 기판 지지대(300)에서 발생된 열의 일부를 흡수하여 상기 고온용 가스 공급부(220)를 소정 온도로 상승시킨다.
이후, 저온용 가스 공급부(210) 및 고온용 가스 공급부(220)로부터 서로 다른 분해 온도를 가지는 가스는 기판(G)을 향해 분사되고, 상기 분사된 가스는 기판(G)에 도달하기전 손실되지 않고 기판(G)에 가해진 열에 의해 열분해되어 반응하고 이에 의해 기판(G) 상에 균일한 박막을 형성시킨다.
상기에서는 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 제 1 실시예와 제 2 실시예로 나누어 설명하였지만, 상기 제 1 실시예와 제 2 실시예가 조합되어 사용될 수 있음은 물론이다.
상기에서는 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 단순한 저압 CVD에 적용하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않으며, 다양한 구조의 CVD, ALD(Atomic Layer Deposition) 또는 식각 장치에 적용될 수 있음은 물론이다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 분사 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치는 분해 온도가 낮은 가스가 분사되는 가스 분사부에 냉각 수단을 구비함으로써, 분해 온도가 낮은 가스가 기판을 향해 분사될 때, 기판에 도달하기 이전에 분해되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분해 온도가 낮은 가스의 손실을 최소화할 수 있기 때문에 높은 박막의 증착율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분해 온도가 높은 가스가 분사되는 가스 분사부에 충분한 열을 공급해줌으로써, 가스 분해 효율을 높이고, 가스의 소모량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 공정보다 낮은 온도에서 양질의 막을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 박막 증착시 파티클 등의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 챔버와, 상기 챔버 내의 상부에 마련되는 가스 분사 장치와, 상기 챔버 내의 하부에 마련되어 기판이 안착되는 기판 지지대를 포함하고,
    상기 가스 분사 장치는 상기 챔버의 중심축에서 방사형으로 배치되고, 서로 중첩되지 않으며 교차로 배열된 복수의 저온용 가스 분사부와 복수의 고온용 가스 분사부를 포함하며,
    상기 복수의 저온용 가스 분사부는 내부에 냉각 수단이 마련된 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 저온용 가스 분사부와 상기 고온용 가스 분사부는 상하 이격되어 형성된 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 저온용 가스 분사부 내부에 형성된 냉각 유로와, 상기 냉각 유로에 냉각 매체를 공급 및 배출하는 냉각수 유입구 및 배출구를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 고온용 가스 분사부에는 히팅 수단이 형성된 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 히팅 수단은 상기 고온용 가스 분사부 내부에 유로가 형성되고, 상기 유로에 가열 매체가 공급되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 가스 분사부 전체를 회전시킬 수 있는 회전축을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 고온용 가스 분사부는 상기 저온용 가스 분사부보다 상기 기판 지지대에 더 가깝게 마련된 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 고온용 가스 분사부의 후면에는 열 차단 부재가 마련된 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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