KR101362892B1 - 돔이 형성된 디퓨저커버를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents
돔이 형성된 디퓨저커버를 포함하는 기판처리장치Info
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Abstract
본 발명은 반도체소자 또는 평판디스플레이를 제조하기 위해 기판을 처리하는 기판처리장치를 개시한다. 본 발명의 기판처리장치는 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 상부를 밀폐하며, 하면에 상방으로 오목한 돔이 형성된 디퓨저커버; 상기 디퓨저커버의 하부에 위치하며 다수의 분사홀을 가지는 가스분배판; 상기 가스분배판의 하부에 위치하는 기판안치대; 상기 디퓨저커버를 관통하여 설치되며, 상기 가스분배판의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관을 포함한다.
본 발명에 따르면, 디퓨저커버의 하면에 돔 구조를 형성하고 가스분배판의 중앙부를 상기 돔 구조에 대응하도록 당겨 올림으로써 디퓨저커버와 가스분배판의 간격을 전체적으로 균일하게 유지시킬 수 있다. 또한 이를 통해 가스분배판의 상부에서 가스의 분포밀도가 균일해지기 때문에 박막의 균일도가 향상된다.
디퓨저커버, 돔
Description
본 발명은 웨이퍼나 글래스(이하 '기판'이라 함)를 처리하는 기판처리장치에서 챔버의 상부를 밀폐하는 디퓨저커버를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하부의 가스분배판과 일정한 간격을 유지할 수 있도록 저면에 돔이 형성된 디퓨저커버를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자나 평면표시장치를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각(etching)공정 등을 수행하여야 한다.
이러한 증착, 식각 등의 공정은 원료물질의 종류나 박막 특성에 따라 다양한 방식으로 진행될 수 있으며, 각 공정에 따라 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.
한편, 최근에는 저온공정이 가능하고 막질이나 공정특성이 우수한 장점때문에 플라즈마를 이용한 증착공정 또는 식각공정이 많이 사용되고 있다.
도 1은 이와 같이 플라즈마를 이용하는 기판처리장치 중에서 기판에 박막을 증착하는PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
이러한 PECVD장치는 반응공간을 형성하며 상부가 디퓨저커버(16)에 의해 밀폐되는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)의 내부에서 기판(s)을 안치하는 기판안치대(12)와, 상기 디퓨저커버(16)의 하부에 결합되는 가스분배판(13)을 포함한다.
챔버(11)의 하부에는 압력조절 및 배기를 위한 배기구(20)가 형성된다.
가스분배판(13)은 디퓨저커버(16)의 중앙부를 관통하여 설치된 가스공급관(18)을 통해 공급되는 원료물질을 다수의 분사홀(14)을 통해 챔버(11)의 내부로 분사하는 역할을 한다. 가스분배판(13)은 단부에 형성된 연결부(15)를 이용하여 디퓨저커버(16)의 저면에 결합된다.
디퓨저커버(16)의 중앙부에는 RF전원(19)이 연결되며, RF전원(19)에서 공급되는 RF전력에 의해 디퓨저커버(16)와 전기적으로 연결된 가스분배판(13)과 그 하부의 기판안치대(12)의 사이에 RF전기장이 형성된다. 이러한 RF전기장에 의해 가속된 전자가 중성기체와 충돌하면서 이온과 활성종의 혼합체인 플라즈마가 형성되는 것이다.
한편 최근 기판(s)의 면적이 갈수록 커짐에 따라 대형의 기판처리장치에서 는 가스분배판(13)의 중앙부가 하부로 처지는 현상이 나타나고, 이로 인해 박막의 균일도가 저하되는 문제점이 발생하고 있다.
이러한 처짐현상을 방지하기 위해서는 도면에 도시된 바와 같이 볼트(17) 등을 이용하여 가스분배판(13)의 중앙부를 상부의 디퓨저커버(16)에 고정시키면 된다.
그런데 대형의 기판처리장치에서는 가스분배판(13)뿐만 아니라 기판안치대(12)도 자체 무게때문에 주변부가 중앙부에 비해 아래로 처지는 현상이 나타나며, 이로 인해 가스분배판(13)과 기판안치대(12)이 간격이 균일하지 않게 되어 박막균일도가 나빠지는 경향이 있다.
따라서 기판처리장치를 세팅할 때는 공정 중에 기판안치대(12)와 가스분배판(13)의 간격이 최대한 균일해질 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 가스분배판(13)의 중앙부를 볼트(17)를 이용하여 위로 더욱 당겨올려서 세팅하고 있다.
그런데 가스분배판(13)의 중앙부를 이와 같이 위로 당겨올리면, 중앙부와 주변부에서 가스분배판(13)과 디퓨저커버(16)의 간격이 달라지게 되며, 이로 인해 가스분배판(13)의 상부로 공급되는 원료물질의 밀도도 위치에 따라 달라지게 된다.
이와 같이 원료물질의 분포밀도가 불균일해지면 기판(s)의 중앙부와 주변부에서 박막의 특성, 예를 들어 막두께, 반사도(Reflectance Index), 식각율(Etching Rate) 등이 달라지는 문제점이 발생한다.
한편 디퓨저커버(16)도 장시간 사용하면 진공압력 및 온도의 영향을 받아 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부가 아래로 처지게 되는데, 이 경우에도 여전히 가 스분배판(13)과 디퓨저커버(16)의 간격이 불균일한 문제점은 존재하게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판처리장치에서 가스분배판과 그 상부에 위치하는 디퓨저커버와의 간격을 일정하게 유지시킴으로써 박막특성의 균일도를 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 상부를 밀폐하며, 하면에 상방으로 오목한 돔이 형성된 디퓨저커버; 상기 디퓨저커버의 하부에 위치하며 다수의 분사홀을 가지는 가스분배판; 상기 가스분배판의 하부에 위치하는 기판안치대; 상기 디퓨저커버의 중앙부를 관통하여 설치되며, 상기 가스분배판의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 상부를 밀폐하며, 하면에 곡률을 가지는 제1돔이 형성된 디퓨저커버; 상기 디퓨저커버의 하부에 위치하고 다수의 분사홀을 가지며, 하면에 상기 디퓨저커버의 상기 제1돔의 곡률과 동일한 곡률의 제2돔이 형성되는 가스분배판; 상기 가스분배판의 하부에 위치하는 상기 기판안치대; 상기 디퓨저커버를 관통하여 설치되며, 상기 가스분배판의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
상기 기판처리장치에서, 상기 가스분배판의 상면은 상기 제2돔과 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로할 수 있다.
또한 상기 가스분배판의 하면과 상기 기판안치대의 거리는 중심부에서 주변부까지 선형적으로 달라지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 디퓨저커버의 하면과 상기 가스분배판의 하면의 거리는 위치에 관계없이 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은, 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 상부를 밀폐하며, 하면에 주변부에서 중앙부로 갈수록 높아지는 제1단차를 가지는 돔이 형성된 디퓨저커버; 상기 디퓨저커버의 하부에 위치하고 다수의 분사홀을 가지며, 하면에 상기 디퓨저커버의 상기 제1단차에 대응하는 위치에 주변부에서 중앙부로 갈수록 높아지는 제2단차를 가지는 가스분배판; 상기 가스분배판의 하부에 위치하는 상기 기판안치대 상기 디퓨저커버를 관통하여 설치되며, 상기 가스분배판의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.
상기 기판처리장치에서, 상기 가스분배판의 하면과 상기 기판안치대의 거리는 중심부에서 주변부까지 비선형적으로 달라지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 디퓨저커버의 하면과 상기 가스분배판의 하면의 거리는 위치에 관계없이 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 가스분배판의 하면은 상기 제2단차에 의해 다수의 영역으로 분할되며, 동일영역에서는 상기 기판안치대와의 거리가 동일한 것을 특징으로 할 수 있 다.
또한 상기 가스분배판의 하면에 형성된 상기 다수의 영역중에서 중앙부쪽 영역이 주변부쪽 영역에 비하여 기판안치대와의 거리가 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 가스분배판의 하면에 형성된 상기 다수의 영역은 각각 상기 가스공급관에 대하여 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 디퓨저커버의 하면은 상기 제1단차에 의해 다수의 영역으로 분할되며, 동일영역에서는 상기 가스분배판의 하면과의 거리가 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 가스분배판과 상기 디퓨저커버의 간격을 유지하기 위한 것으로서, 상기 디퓨저커버를 관통하여 상기 가스분배판에 체결되는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디퓨저커버의 하면에 돔 구조를 형성하고 가스분배판의 중앙부를 상기 돔 구조에 대응하도록 당겨 올림으로써 디퓨저커버와 가스분배판의 간격을 전체적으로 균일하게 유지시킬 수 있다.
또한 이를 통해 가스분배판의 상부에서 가스의 분포밀도가 균일해지기 때문에 박막의 균일도가 향상된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
제1실시예
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치는 상부가 디퓨저커버(100)에 의해 밀폐되는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)의 내부에서 기판(s)을 안치하는 기판안치대(12)와, 상기 디퓨저커버(100)의 하부에 결합되는 가스분배판(13)을 포함한다. 챔버(11)의 하부에는 압력조절 및 배기를 위한 배기구(20)가 형성된다. 또한 디퓨저커버(100)의 중앙부에는 RF전원(19)이 연결된다.
다만 본 발명의 제1실시예에서는 상기 디퓨저커버(100)의 저면에 곡률을 가지는 오목한 형태의 돔(110)이 형성된 점에 특징이 있다.
디퓨저커버(100)의 상면은 도시된 바와 같이 평탄한 것이 바람직하며, 이 경우 디퓨저커버(100)는 주변부에서 중앙부로 갈수록 두께가 얇아진다. 상면 형상은 필요에 따라 달라질 수도 있음은 물론이다.
가스분배판(13)은 단부에 형성된 연결부(15)를 이용하여 디퓨저커버(100)의 저면에 결합되는 한편, 그 중앙부는 상부에 위치하는 디퓨저커버(100)에 볼트(17) 등의 결합수단을 이용하여 고정된다.
이때 가스분배판(13)과 디퓨저커버(100)의 간격은 전면에 걸쳐서 균일한 것 이 바람직하다.
따라서 가스분배판(13)이 평판형태로 제작된 경우에는 가스분배판의 상면이 상기 디퓨저커버(100)의 하면과 평행하도록 볼트(17)를 이용하여 가스분배판(13)의 중앙부를 당겨올리는 것이 바람직하다.
이를 통해 가스분배판(13)과 디퓨저커버(100)의 간격이 균일해지면, 원료공급관(18)을 통해 그 사이로 공급되는 가스의 분포밀도가 균일해지며 따라서 기판안치대(12)의 상부로 분사되는 가스의 밀도도 균일해져 박막균일도가 향상된다.
디퓨저커버(100)의 돔(110)의 높이는 디퓨저커버(100) 자체의 처짐량과 기판안치대(12) 주변부의 처짐량 등을 감안하여설정된다.
즉, 디퓨저커버(100)의 하면과 균일한 간격을 유지하도록 가스분배판(13)의 중앙부를 당겨올리더라도, 기판안치대(12) 주변부가 처지는 것을 감안하여 가스분배판(13)과 기판안치대(12)의 간격이 전면에 걸쳐 균일한 간격을 유지할 수 있도록 돔(110)의 높이를 결정하는 것이 바람직하다.
다만, 일반적으로 기판안치대(12)의 중심부 부근에서 RF전력의 세기가 강하기 때문에 이러한 점을 감안하여 가스분배판(13)과 기판안치대(12)의 간격을 반드시 균일하게 설정하지 않을 수도 있다.
이와 같이 가스분배판(13)의 중앙부를 당겨올리는 경우에 만일 기판안치대(12)의 상면이 수평을 유지한다면, 가스분배판(13)의 하면과 기판안치대(12) 사이의 간격은 주변부에서 중심부로 갈수록 선형적으로 증가하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 가스분배판(30)을 평판형태가 아니라 하면에 상방으로 오목한 돔이 형성된 형태로 제작할 수도 있다.
이 경우에는 굳이 가스분배판(30)의 중앙부를 디퓨저커버(100)쪽으로 당겨 올리지 않아도 되지만 가스분배판(30)과 디퓨저커버(100)의 간격을 일정하게 유지시켜주기 위해서는 도시된 바와 같이 볼트(17)를 이용하여 가스분배판(30)과 디퓨저커버(100)를 연결하여 가스분배판(30)의 처짐현상을 방지하는 것이 바람직하다.
이때 디퓨저커버(100)의 하면에 형성된 돔(110)의 곡률과 가스분배판(30)의 하면에 형성된 돔의 곡률은 동일한 것이 바람직하며, 따라서 적어도디퓨저커버(100)의 하면과 가스분배판(30)의 하면의 거리는 위치에 관계없이 동일하게 유지될 수 있다.
제2실시예
디퓨저커버(100)의 하면에 형성되는 돔(100)을 곡률을 가지는 구면 형태가 아니라 도 5에 도시된 바와 같이 주변부에서 중심부로 갈수록 높아지는 단차(120)를 가지는 형태로 제작할수도 있다.
이 경우에도 디퓨저커버(100)와 가스분배판(30)의 간격을 일정하게 유지시키기 위해서는 가스분배판(30)에도 상기 디퓨저커버(100)의 단차(120)에 대응하는 위치에 주변부에서 중앙부로 갈수록 높아지는 단차(32)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 디퓨저커버(100)의 단차(120) 및 가스분배판(30)의 단차(32)는 중앙 부, 즉 가스공급관(18)이 연결되는 부분에 대하여 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 디퓨저커버(100)와 가스분배판(30)에 단차(120)(32)를 형성함으로써 디퓨저커버(100)의 하면과 가스분배판(30)의 하면 사이의 거리는 일정하게 유지될 수 있다. 만일 가스분배판(30)이 단차(32)에도 불구하고 균일한 두께를 가진다면 디퓨저커버(100)의 하면과 가스분배판(30)의 상면 사이의 거리도 위치에 관계없이 일정하게 유지될 수 있다.
이 경우 기판안치대(12)의 상면이 수평을 유지한다면, 가스분배판(13)의 하면과 기판안치대(12) 사이의 거리는 주변부에서 중심부로 갈수록 비선형적으로 증가하게 된다.
또한 상기 디퓨저커버(100)는 단차(120)에 의해 다수의 영역으로 분할되므로 적어도 동일한 영역에서는 디퓨저커버(100)의 하면과 기판안치대(12)의 거리가 동일해진다. 또한 동일영역에서는 상기 가스분배판(13)의 하면과의 거리도 동일하다.
마찬가지로 가스분배판(13)도 단차(32)에 의해 다수의 영역으로 분할되므로 기판안치대(12)의 상면이 수평이라면, 적어도 동일한 영역에서는 기판안치대(12)와의 거리가 동일하다.
도 1은 일반적인 PECVD장치의 개략 구성도
도 2는 종래 디퓨저커버와 가스분배판의 결합관계를 나타낸 도면
도 3은 종래 디퓨저커버의 중앙부가 하부로 처진 모습을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 개략 구성도
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 개략 구성도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 디퓨저커버 110: 돔
120: 단차
Claims (13)
- 하부벽과 측벽을 갖는 챔버;상기 챔버의 상부에 결합되어 반응공간을 형성하며, 가장자리가 상기 하부벽으로부터 제 1 높이를 갖고 중앙이 상기 하부벽으로부터 상기 제 1 높이보다 큰 제 2 높이로 구성되는 하면을 갖는 디퓨저커버;상기 디퓨저커버의 하부에 위치하며 다수의 분사홀을 가지는 가스분배판;상기 제 2 높이를 갖는 상기 디퓨저커버의 하면과 상기 가스분배판을 체결시켜 상기 디퓨저커버와 상기 가스분배판 사이의 간격을 유지하기 위한 결합수단상기 가스분배판의 하부에 위치하는 기판안치대를 포함하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스분배판은 가장자리가 상기 하부벽으로부터 제 3 높이를 갖고 중앙이 상기 하부벽으로부터 상기 제 3 높이보다 큰 제 4 높이로 구성되는 하면을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 가스분배판의 상면은 상기 가스분배판의 하면과 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스분배판의 하면과 상기 기판안치대의 거리는 중심부에서 주변부까지 선형적으로 달라지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디퓨저커버의 하면과 상기 가스분배판의 상면의 거리는 위치에 관계없이 동일한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디퓨저커버는 하면이 곡률을 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 가스분배판은 그 하면이 상기 디퓨저커버의 하면 형상에 대응하여 곡률을 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디퓨저커버는 상기 하면에 상기 가장자리에서 상기 중앙으로 갈수록 높아지는 제 1 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 가스분배판은 가장자리에서 중앙부로 갈수록 높아지는 제 2 단차를 상기 제 1 단차에 대응되는 위치에 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스분배판의 하면과 상기 기판안치대의 거리는 중심부에서 주변부까지 비선형적으로 달라지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디퓨저커버를 관통하여 설치되며, 상기 가스분배판의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 가스분배판의 하면은 상기 가스공급관에 대하여 대칭적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 삭제
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