KR101680635B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101680635B1
KR101680635B1 KR1020150120333A KR20150120333A KR101680635B1 KR 101680635 B1 KR101680635 B1 KR 101680635B1 KR 1020150120333 A KR1020150120333 A KR 1020150120333A KR 20150120333 A KR20150120333 A KR 20150120333A KR 101680635 B1 KR101680635 B1 KR 101680635B1
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신동화
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국제엘렉트릭코리아 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 기판 처리 장치는 상부가 개방된 하부챔버 및 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 상부챔버를 갖는 공정 챔버; 상기 하부 챔버 내에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 상기 지지부재와 대향되게 상기 상부 챔버의 저면에 설치되되; 상기 상부 챔버의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀을 갖는 반응 부재를 포함하며; 상기 복수의 반응셀 중 어느 하나는 저면의 정 중앙을 가로지르도록 상기 상부 챔버의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 가스 통로가 형성된 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀이며, 상기 가스 통로에는 가스의 유동 변화를 제공하는 적어도 하나의 블로커(blocker)가 설치될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{substrate processing apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 특히 기판으로 분사하는 가스의 다방향 배기로 가스의 정체를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 증착 과정에 증착 막질의 형성도(conformability)를 개선하기 위해서 하나의 시스템 내에서 두 가지 이상의 가스의 반응 생성물을 이용하여 전구체(precursor)와 반응 증착시 온도, 압력, 가스율(Gas Ratio), 반응 시간(Reaction Time), 균일한 가스 공급 등의 제어는 매우 중요하다.
특히, 균일한 가스의 공급을 하기 위하여 다양한 가스 공급 방식이 제시되었다.
도 1에 도시된 중앙 분사 노즐 타입의 가스 공급 구조, 도 2에 도시된 샤워헤드 타입의 가스 공급 구조는 홀(Hole), 슬롯(Slit)의 크기, 개수 및 기판과의 거리를 조절하여 가스를 공급한다.
하지만, 도 1의 가스 공급 구조에서는 중앙 분사 노즐(2)로부터 멀어질수록 가스 농도가 낮아지고, 도 2의 샤워헤드 타입(다운 플로우)(3)에서는 배기부(4)로 갈수록 농도가 높아지는 농도 불균형이 발생된다.
이처럼, 단반향 배기형태의 넓은 반응 공간에서는 가스 정체로 인한 농도(Concentration)의 편차 조절이 어렵고 매우 제한적이다.
특히, 전구체(Precursor)의 경우 종류에 따라 홀 패턴(Hole Pattern), 위치(Position) 및 샤워헤드, 노즐 내부 볼륨(Volume) 변경시 전구체의 분해(Decomposition) 가속화로 인한 기상반응 및 흡착(Adsorption) 특성 변화에 의한 농도 편차 조절이 난이하여 디프레션(Depression), 단차도포성(Step Coverage), 로딩 이펙트(loading Effect), 막(Film)의 조성 변화로 균일한 품질 확보가 어려웠다.
또한, 도 2의 샤워헤드 타입은 예방적 유지보수(preventive maintenance;PM) 주기가 짧고 유지보수에 어려움이 많다.
본 발명의 목적은 가스의 고속 와류 유동을 유도하여 고품질의 박막을 확보할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이웃하는 반응셀로의 가스 유출 및 유입을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 가스 사용량을 줄일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 예방적 유지보수 주기 연장 및 유지 보수 시간 단축이 가능한 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 가스의 와류유동 유도 및 유도된 와류 위치 조절을 가능하게 하여 유니포미티(uniformity), 러프니스(roughness), 로딩이펙트(loading effect) 개선으로 균일한 박막 품질을 확보할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부가 개방된 하부챔버 및 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 상부챔버를 갖는 공정 챔버; 상기 하부 챔버 내에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 상기 지지부재와 대향되게 상기 상부 챔버의 저면에 설치되되; 상기 상부 챔버의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀을 갖는 반응 부재를 포함하며; 상기 복수의 반응셀 중 어느 하나는 저면의 정 중앙을 가로지르도록 상기 상부 챔버의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 가스 통로가 형성된 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀이며, 상기 가스 통로에는 가스의 유동 변화를 제공하는 적어도 하나의 블로커(blocker)가 설치되는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 고속 와류 반응셀은 상기 상부 챔버의 중심과 가까운 상기 가스 통로의 일단에 제공되고, 상기 가스 통로의 길이방향으로 직진성을 갖도록 가스를 분사하는 가스 인젝터; 및 상기 가스 통로의 끝단에 제공되고 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 직진성을 차단(억제)하기 위한 에어커튼을 형성하는 에어 토출구를 더 포함하고, 상기 블로커는 상기 가스 인젝터와 상기 에어 토출구 사이에 위치될 수 있다.
또한, 상기 블로커는 상기 고속 와류 반응셀 상에서의 가스 와류 형태에 변화를 주기 위해 상기 가스 통로 상에서 그 위치가 가변될 수 있다.
또한, 상기 고속 와류 반응셀은 상면에 상기 블로커의 위치를 가변시키기 위한 블로커 이동 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 블로커 이동 부재는 자성을 이용하여 상기 블로커의 위치를 가변시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 반응셀은 상기 상부 챔버의 중심으로부터 방사상으로 배치되는 구획부재들에 의해 구획되되; 상기 고속 와류 반응셀의 저면은 이웃하는 상기 구획부재의 저면과 동일한 높이를 가질 수 있다.
또한, 상기 에어 토출구는 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 흐름과 수직하게 수직 하방으로 에어를 토출할 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 가장자리를 둘러싸는 그리고 배기관을 통해 진공압을 제공받는 링 형상의 펌핑 배플을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌핑 배플은 상기 반응 부재와 대향되는 상면에 펌핑홀들이 형성되되, 상기 고속 와류 반응셀과 대향되는 상면에는 상기 펌핑홀들이 상기 가스 통로와 인접한 영역에만 제공되고, 상기 고속 와류 반응셀을 제외한 상기 복수의 반응셀과 대향되는 상면에는 상기 펌핑홀들이 일정간격으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 고속 와류 반응셀은 상기 펌핑 배플과 인접한 가장자리를 따라 형성된 사이드 에어 토출구를 더 포함하고, 상기 사이드 에어 토출구는 상기 고속 와류 반응셀로부터 상기 펌핑 배플로 빠져나가는 가스를 차단하기 위한 에어 커튼을 형성할 수 있다.
또한, 상기 펌핑 배플과 상기 지지부재 사이에는 틈새가 형성되고, 상기 틈새를 통해 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 직진성을 차단(억제)하기 위한 에어커튼을 형성하는 에어가 분사될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 상부면에 기판들이 놓여지는 6개의 스테이지들이 오목하게 형성되되; 상기 스테이지는 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스가 기판이 놓여진 스테이지 상부에서 와류 유동이 발생되도록 기판의 두께보다 큰 깊이를 가질 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 상면과 상기 고속 와류 반응셀의 저면 사이의 간격은 상기 스테이지에 놓여지는 기판의 상면과 상기 고속 와류 반응셀의 저면 사이의 간격보다 좁을 수 있다.
또한, 상기 가스 인젝터는 전구체(Precursor) 가스에 해당되는 제1공정가스를 상기 가스 통로에 분사할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부가 개방된 하부챔버 및 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 상부챔버를 갖는 공정 챔버; 상기 하부 챔버 내에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 상기 지지부재와 대향되게 상기 상부 챔버의 저면에 설치되되; 상기 상부 챔버의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀; 상기 복수의 반응셀 중 어느 하나는 저면의 정 중앙을 가로지르도록 상기 상부 챔버의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 가스 통로가 형성된 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀이고, 상기 상부 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 고속 와류 반응셀의 상기 가스 통로로 가스가 직진성을 갖도록 가스를 분사하는 가스 인젝터; 상기 가스 통로상에 설치되어 상기 가스 인젝터로부터 분사되는 가스의 흐름을 방해하는 적어도 하나의 블로커를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고속 와류 반응셀에서 가스의 고속 와류 유동을 유도하여 고품질의 박막을 확보할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고속 와류 반응셀의 저면은 이웃하는 구획부재의 저면과 동일한 높이를 가짐으로써 이웃하는 반응셀들로의 가스 유입을 최소화할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고속 와류 반응셀에 설치되는 블로커에 의해 가스의 와류유동 유도 및 유도된 와류 위치 조절이 가능함으로써 유니포미티, 러프니스, 로딩이펙트 개선으로 균일한 박막 품질을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고속 와류 반응셀에서의 가스 피딩 구조 단순화로 예방적 유지보수 주기 연장 및 유지 보수 시간 단축이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
도 1은 종래 인젝터 타입의 가스 공급 구조를 갖는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 샤워헤드 타입의 가스 공급 구조를 갖는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 기판 처리 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 상부 챔버의 저면도이다.
도 6은 고속 와류 반응셀을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 고속 와류 반응셀의 정면도이다.
도 8은 고속 와류 반응셀과 기판 스테이지를 보여주는 요부 단면도이다.
도 9는 고속 와류 반응셀과 기판 스테이지의 모식도이다.
도 10은 블로커의 다양한 형태를 보여주는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
( 실시 예 )
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 기판 처리 장치의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(process chamber)(100), 지지부재(support member)인 기판 서셉터(200), 펌핑 배플(300), 구획부재(400) 및 반응 부재(500)를 포함한다.
공정 챔버(100)는 상부 챔버(120) 및 하부 챔버(110)로 구성된다. 하부 챔버(110)는 내부 하단부에 기판들이 안착되는 기판 서셉터(200)가 배치된다. 하부 챔버(110)는 상부면이 개방되고, 하부 챔버(110)는 측벽 테두리에 상부 챔버(120)가 놓여진다. 즉, 공정 챔버(100)의 내부 공간은 상부 챔버(120) 및 하부 챔버(110)가 결합되어 외부로부터 밀폐된다. 공정 챔버(100)는 일측에 출입구(미도시됨)가 제공된다. 출입구는 공정 진행시 기판(W)들의 출입이 이루어진다.
기판 서셉터(200)는 공정 챔버(100)의 내부 공간에 설치된다. 기판 서셉터(200)는 복수개의 기판들이 놓여지는 배치 타입으로 이루어진다. 기판 서셉터(200)에 구비된 스테이지(212)는 기판의 형상과 유사한 원형으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 기판 서셉터(200)는 상부면에 기판(W)들이 놓여지는 6개의 스테이지(212)들이 형성된 원판형상으로 이루어진다.
스테이지(212)는 기판 서셉터(200)의 중앙을 중심으로 동심원상에 60도 간격으로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 6개의 스테이지(212)를 갖는 기판 서셉터(200)를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 기판 서셉터(200)는 스테이지의 개수는 6개보다 적거나 또는 6개 이상이 적용될 수 있다.
스테이지(212)는 기판 서셉터(200)의 상면으로부터 일정 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성될 수 있다. 스테이지(212)의 깊이는 기판의 두께보다 클 수 있다. 따라서, 기판(W)이 스테이지(212)에 놓여졌을 때 스테이지(212) 상부에는 반응 공간이 제공될 수 있다. 일 예로, 기판 두께가 0.75mm인 경우 스테이지의 깊이는 1.3 mm ~ 2.5 mm로 제공될 수 있다. 일 예로, 기판 서셉터(200)의 상면과 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀(510)의 저면 간의 간격은 1~3mm로 제공될 수 있다. 따라서, 스테이지(212)가 고속 와류 반응셀(510)에 위치되었을 때 고속 와류 반응셀(510)과 기판 사이에는 1.55mm ~ 4.80mm 깊이를 갖는 와류 형성 공간이 제공될 수 있다. 이렇게 제공되는 스테이지(212)의 반응 공간은 고속 와류 반응셀(510)을 통과할 때 가스 통로(520)로 흐르는 가스의 일부가 와류되는 와류 형성 공간이 될 수 있다.
한편, 지지부재(200)의 각 스테이지(212)에는 안착된 기판(W)을 가열하는 히터(270)가 구비될 수 있다. 히터(270)는 기판(W)의 온도를 기 설정된 온도(공정 온도)로 상승시키기 위해 기판을 가열한다.
기판 서셉터(200)는 회전축(280)과 연결된 구동부(미도시됨)에 의해 회전될 수 있다. 기판 서셉터(200)를 회전시키는 구동부는 구동모터의 회전수와 회전속도를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
도시하지 않았지만, 기판 서셉터(200)는 각각의 스테이지에서 기판(W)을 승강 및 하강시키는 복수의 리프트 핀(미도시됨)이 구비될 수 있다. 리프트 핀은 기판(W)을 승하강함으로써, 기판(W)을 기판 서셉터(200)의 스테이지로부터 이격시키거나, 스테이지에 안착시킨다.
펌핑 배플(300)은 기판 서셉터(200)의 가장자리를 둘러싸는 링 형상으로 제공된다. 펌핑 배플(300)은 배기관(310)을 통해 진공압을 제공받아 반응부재(500)로 진공압을 전달한다. 이를 위해, 펌핑 배플(300)는 반응 부재(500)와 대향되는 상면에 제1펌핑홀(320)들을 갖는다.
펌핑 배플(300)은 고속 와류 반응셀(510)과 대향되는 제1구역(302)과, 고속 와류 반응셀(510)을 제외한 다른 반응셀과 대향되는 제2구역(304)으로 구분될 수 있다. 제2구역(304)에는 펌핑홀(302)들이 일정 간격으로 형성되는데 반해, 제1구역(302)에는 펌핑홀(302)들이 가스 통로(520)와 인접한 부분에만 형성되어 가스통로(520)를 경유한 가스를 펌핑한다.
참고로, 기판 서셉터(200)와 펌핑 배플(300) 사이에는 틈새(S)가 제공된다. 하부 챔버(110)의 내부공간으로 불활성 가스가 공급되는데, 이 불활성 가스는 틈새(S)를 통해 분사될 수 있다. 이렇게 분사되는 불활성 가스는 가스 통로(520)를 통과하는 제1공정가스의 흐름을 제한하는 에어커튼 역할을 한다.
도 5는 상부 챔버의 저면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상부 챔버(120)의 저면에는 구획부재(400)와 반응 부재(500)가 제공된다.
구획부재(400)는 기판 서셉터(200)와 대향되는 상부 챔버(120)의 저면에 상부 챔버(120)의 중심으로부터 방사상으로 배치된다. 구획부재(400)는 막대형상으로 제공되며, 탈부착 가능하게 상부 챔버(120) 저면에 설치될 수 있다. 일 예로, 구획부재(400)들은 상부 챔버(120) 중앙을 중심으로 동심원상에 90도 간격으로 배치될 수 있다.
반응 부재(500)는 기판 서셉터(200)와 대향되게 상부 챔버(120)의 저면에 설치될 수 있다. 반응 부재(500)는 상부 챔버(120)의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀을 포함할 수 있다. 복수의 반응셀은 구획부재(400)들 사이에 배치될 수 있다. 복수의 반응셀 중 하나는 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀(510)일 수 있다.
일 예로, 복수의 반응셀은 3개의 반응셀(500-1,500-2,500-3)과 1개의 고속 와류 반응셀(510)을 포함할 수 있고, 이들은 일체형 또는 분리형으로 상부 챔버(120)의 저면에 설치될 수 있다. 3개의 반응셀(500-1,500-2,500-3)은 구획부재(400)들에 의해 구획된 오목하고 넓은 반응공간들을 제공하고, 1개의 고속 와류 반응셀(510)은 가스 통로(520)를 제공한다.
3개의 반응셀(500-1,500-2,500-3)과 고속 와류 반응셀(510)은 전체적으로 원반형상을 갖고, 각각은 90도 간격으로 구획된 부채꼴 모양으로 제공될 수 있다. 예컨대, 3개의 반응셀(500-1,500-2,500-3)과 1개의 고속 와류 반응셀(510)은 90도 간격의 부채꼴 형상을 하고 있으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며 공정 목적이나 특성에 따라 그리고 설치 개수에 따라 달리 구성할 수도 있으며, 공정 챔버 형태에 따라 크기, 형태 및 설치 위치를 달리 구성할 수도 있다.
3개의 반응셀 중에서 세 번째 반응셀(500-3)에는 반응(reactant)가스인 제2공정가스를 분사하는 막대형 분사노즐(700)이 설치될 수 있다. 세 번째 반응셀(500-3)에는 막대형 분사노즐(700)을 통해 제2공정가스가 공급되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 필요에 따라서는 막대형 분사노즐을 생략하고, 중앙 노즐부(800)가 세번째 반응셀(500-3)의 반응공간으로 제2공정가스를 공급하도록 형성할 수 있다.
상부 챔버(120)의 중앙에는 중앙 노즐부(800)가 설치된다. 중앙 노즐부(800)는 공급부재(미도시됨)로부터 공급받은 퍼지가스를 서로 대향되게 배치된 첫번째 반응셀(500-1)과 두번째 반응셀(500-2) 각각에 독립 분사한다. 즉, 중앙 노즐부(800)는 반응셀(500-1,500-2)로 퍼지 가스를 공급하기 위한 분사구(미도시됨)들이 측면에 형성될 수 있다. 중앙 노즐부(800)의 일측에는 고속 와류 반응셀(510)의 가스 통로(520)로 제1공정가스를 분사하는 가스 인젝터(530)가 배치될 수 있다. 가스 인젝터(530)는 중앙 노즐부(800)와 일체 또는 독립된 형태로 제공될 수 있다.
도시하지 않았지만, 기판 처리 장치는 가스 인젝터(530), 중앙 노즐부(800) 그리고 막대형 분사노즐(700) 각각으로 해당 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7은 고속 와류 반응셀을 보여주는 사시도 및 정면도이고, 도 8은 고속 와류 반응셀과 기판 스테이지를 보여주는 요부 단면도이며, 도 9는 고속 와류 반응셀과 기판 스테이지의 모식도이다. 도 7 및 도 8에서는 도면 편의상 블로커가 생략되었다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 고속 와류 반응셀(510)에는 전구체(Precursor) 가스에 해당되는 제1공정가스가 빠른 유속으로 지나가는 가스 통로(520)가 형성될 수 있다. 가스 통로(520)는 저면(512)의 정 중앙을 가로지르도록 상부 챔버(120)의 중심으로부터 가장자리로 형성되는 일직선의 홈 형태로 제공될 수 있다.
고속 와류 반응셀(510)은 상부 챔버(120)의 중심과 가까운 가스 통로(520)의 일단에 가스 인젝터(530)가 제공된다. 가스 인젝터(530)는 가스 통로(520)의 길이방향으로 직진성을 갖도록 가스를 분사한다. 고속 와류 반응셀(510)은 가스 통로(520)의 끝단에 에어 토출구(540)와, 펌핑 배플(300)과 인접한 가장자리를 따라 형성된 사이드 에어 토출구(548)들을 포함한다.
에어 토출구(540)는 가스 통로(520)를 따라 흐르는 가스의 직진성을 차단(억제)하기 위한 에어커튼을 형성한다. 사이드 에어 토출구(548)은 반응공간(219)로부터 빠져나온 가스가 펌핑 배플로 유입되는 것을 차단하기 위한 에어 커튼을 형성한다. 에어 토출구(540) 및 사이드 에어 토출구(548)로부터 분사되는 에어는 불활성가스일 수 있다. 고속 와류 반응셀(510)은 다른 반응셀(500-1,500-2,500-3)들의 저면보다 그 높이가 낮은 저면(512)을 갖는다. 일 예로, 고속 와류 반응셀(510)의 저면(512)은 이웃하는 구획부재(400)의 저면과 동일한 높이를 가질 수 있다.
한편, 가스 통로(520) 상에는 가스의 유동 변화를 제공하는 블로커(blocker)(550)가 적어도 한개 이상 설치될 수 있다.
도 10에서와 같이, 블로커(550)의 단면은 사각형, 원형, 삼각형 등으로 다양하게 제공될 수 있다. 블로커(550)는 크기, 개수 위치 조절로 가스의 와류유동 유도 및 유동의 변화, 유도된 와류 및 유동의 변화 위치를 조절하여 유니포미티 및 로딩 이팩터를 개선할 수 있다.
한편, 블로커(550)는 가스 통로(520)를 통해 흐르는 가스 흐름을 완전히 차단하지 않도록 가스 통로(520)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 가스 통로(520)의 폭이 40mm인 경우 블로커(550)의 폭은 10-20mm로 제공될 수 있다.
블로커(550)는 가스 통로(520) 상에서 그 위치가 가변될 수 있다. 이를 위해 고속 와류 반응셀(510)의 상면에는 블로커(550)의 위치를 가변시키기 위한 블로커 이동 부재(560)이 제공될 수 있다. 일 예로, 블로커 이동 부재(560)는 자성을 이용하여 블로커의 위치를 가변시키는 전자석일 수 있다.
즉, 고속 와류 반응셀(510)에서의 제1공정가스는 빠른 유속으로 가스 통로와 스테이지(212) 상부(기판 상부)의 반응 공간(219)에서 유동되며, 블로커(550)에 의해 와류유동 유도 및 유동의 변화, 유도된 와류 및 유동의 변화 위치를 조절하며, 유도 에어 토출구(540)에 의한 에어커튼 효과를 펌핑 배플(300)로 배기되는 제1공정가스의 배기량을 줄여 이를 스테이지(212) 상부의 반응 공간으로 재공급할 수 있을 뿐만 아니라 이웃하는 반응셀로 제1공정가스의 유출을 최소화할 수 있어 적은 가스만으로 빠른 증착 효과를 기대할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 공정 챔버 200 : 기판 서셉터
300 : 펌핑 배플 400 : 구획부재
500 : 반응 부재 550 : 블로커

Claims (16)

  1. 기판 처리 장치에 있어서:
    상부가 개방된 하부챔버 및 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 상부챔버를 갖는 공정 챔버;
    상기 하부 챔버 내에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재;
    상기 지지부재와 대향되게 상기 상부 챔버의 저면에 설치되되; 상기 상부 챔버의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀을 갖는 반응 부재를 포함하며;
    상기 복수의 반응셀 중 어느 하나는
    저면의 정 중앙을 가로지르도록 상기 상부 챔버의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 가스 통로가 형성된 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀이며,
    상기 가스 통로에는 가스의 유동 변화를 제공하는 적어도 하나의 블로커(blocker)가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 와류 반응셀은
    상기 상부 챔버의 중심과 가까운 상기 가스 통로의 일단에 제공되고, 상기 가스 통로의 길이방향으로 직진성을 갖도록 가스를 분사하는 가스 인젝터; 및
    상기 가스 통로의 끝단에 제공되고 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 직진성을 차단(억제)하기 위한 에어커튼을 형성하는 에어 토출구를 더 포함하고,
    상기 블로커는 상기 가스 인젝터와 상기 에어 토출구 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 블로커는 상기 고속 와류 반응셀 상에서의 가스 와류 형태에 변화를 주기 위해 상기 가스 통로 상에서 그 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고속 와류 반응셀은 상면에 상기 블로커의 위치를 가변시키기 위한 블로커 이동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블로커 이동 부재는
    자성을 이용하여 상기 블로커의 위치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 반응셀은
    상기 상부 챔버의 중심으로부터 방사상으로 배치되는 구획부재들에 의해 구획되되;
    상기 고속 와류 반응셀의 저면은 이웃하는 상기 구획부재의 저면과 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 에어 토출구는
    상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 흐름과 수직하게 수직 하방으로 에어를 토출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부재의 가장자리를 둘러싸는 그리고 배기관을 통해 진공압을 제공받는 링 형상의 펌핑 배플을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌핑 배플은
    상기 반응 부재와 대향되는 상면에 펌핑홀들이 형성되되,
    상기 고속 와류 반응셀과 대향되는 상면에는 상기 펌핑홀들이 상기 가스 통로와 인접한 영역에만 제공되고,
    상기 고속 와류 반응셀을 제외한 상기 복수의 반응셀과 대향되는 상면에는 상기 펌핑홀들이 일정간격으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 고속 와류 반응셀은 상기 펌핑 배플과 인접한 가장자리를 따라 형성된 사이드 에어 토출구를 더 포함하고,
    상기 사이드 에어 토출구는 상기 고속 와류 반응셀로부터 상기 펌핑 배플로 빠져나가는 가스를 차단하기 위한 에어 커튼을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌핑 배플과 상기 지지부재 사이에는 틈새가 형성되고, 상기 틈새를 통해 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스의 직진성을 차단(억제)하기 위한 에어커튼을 형성하는 에어가 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부재는
    상부면에 기판들이 놓여지는 6개의 스테이지들이 오목하게 형성되되;
    상기 스테이지는 상기 가스 통로를 따라 흐르는 가스가 기판이 놓여진 스테이지 상부에서 와류 유동이 발생되도록 기판의 두께보다 큰 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지부재의 상면과 상기 고속 와류 반응셀의 저면 사이의 간격은 상기 스테이지에 놓여지는 기판의 상면과 상기 고속 와류 반응셀의 저면 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 인젝터는 전구체(Precursor) 가스에 해당되는 제1공정가스를 상기 가스 통로에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 기판 처리 장치에 있어서:
    상부가 개방된 하부챔버 및 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하는 상부챔버를 갖는 공정 챔버;
    상기 하부 챔버 내에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재;
    상기 지지부재와 대향되게 상기 상부 챔버의 저면에 설치되되; 상기 상부 챔버의 중심을 중심으로 동심원상에 배치되는 복수의 반응셀;
    상기 복수의 반응셀 중 어느 하나는 저면의 정 중앙을 가로지르도록 상기 상부 챔버의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 가스 통로가 형성된 고속 와류(high velocity vortex) 반응셀이고,
    상기 상부 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 고속 와류 반응셀의 상기 가스 통로로 가스가 직진성을 갖도록 가스를 분사하는 가스 인젝터;
    상기 가스 통로상에 설치되어 상기 가스 인젝터로부터 분사되는 가스의 흐름을 방해하는 적어도 하나의 블로커를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 블로커는 상기 가스 통로의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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