KR101710944B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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제성태
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김경훈
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신양식
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Abstract

본 발명은 기판이 처리되는 내부공간을 제공하는 튜브, 상기 튜브의 내부공간에서 복수의 기판을 다단으로 적재하는 기판지지부, 상기 복수의 기판으로 공정가스를 공급하는 가스공급부, 상기 공정가스를 흡입하도록 상기 가스공급부와 마주보게 배치되는 배기부, 및 상기 가스공급부와 상기 배기부 사이에서 상기 튜브의 둘레를 따라 형성되어 조절가스를 분사하는 분사구를 구비하는 유동조절부를 포함하고, 공정가스의 유동을 조절하여 기판의 상부면으로 공급되는 공정가스의 양을 제어할 수 있다.

Description

기판처리장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정가스의 유동을 조절하여 기판의 상부면으로 공급되는 공정가스의 양을 제어할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리장치에는 하나의 기판에 대하여 기판처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single Wafer Type)과 복수개의 기판에 대하여 기판처리공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch Type)이 있다. 매엽식은 설비의 구성이 간단한 이점이 있으나, 생산성이 떨어지는 문제로 인해 대량 생산이 가능한 배치식이 많이 사용되고 있다.
배치식 기판처리장치는, 수평상태에서 다단으로 적층된 기판을 수납하여 처리하는 처리실과, 처리실 내에 공정가스를 공급하는 공정가스 공급노즐, 처리실 내를 배기하는 배기라인을 포함한다. 이러한 배치식 기판처리장치를 이용한 기판처리공정은 다음과 같이 수행된다. 우선, 복수의 기판을 처리실 내로 반입한다. 그 다음, 배기라인을 통해 처리실 내를 배기하면서 공정가스 공급노즐을 통해 처리실 내에 공정가스를 공급한다. 그 다음, 공정가스 공급노즐에서 분사된 공정가스가 각 기판의 사이를 통과하면서 배기구를 통해 배기라인으로 유입되고 기판 상에는 박막이 형성된다.
그러나 종래의 기판처리장치에서는 공정가스 중 일부가 기판의 상부면을 통과하지 않고 기판의 둘레를 따라 이동하여 배기라인으로 흡입된다. 즉, 공정가스 중 기판의 둘레를 따라 이동하는 공정가스가 기판에 대한 처리공정에 실제 참여하지 않고 배기라인으로 흡입될 수 있다. 이에, 공정가스가 낭비되고 기판에 대한 처리공정의 효율이 저하될 수 있다.
KR 10-1463592 B1
본 발명은 공정가스의 유동을 조절할 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판처리공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판이 처리되는 내부공간을 제공하는 튜브, 상기 튜브의 내부공간에서 복수의 기판을 다단으로 적재하는 기판지지부, 상기 복수의 기판으로 공정가스를 공급하는 가스공급부, 상기 공정가스를 흡입하도록 상기 가스공급부와 마주보게 배치되는 배기부, 및 상기 가스공급부와 상기 배기부 사이에서 상기 튜브의 둘레를 따라 형성되어 조절가스를 분사하는 분사구를 구비하는 유동조절부를 포함한다.
내부에 상기 튜브를 수용하는 외부튜브를 더 포함하고, 상기 유동조절부는 상기 튜브 및 상기 외부튜브 사이에 배치된다.
상기 기판지지부는, 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간을 구분하도록 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 기판 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 포함하고, 상기 분사구는 복수개가 구비되고 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 상기 튜브에 형성된다.
상기 유동조절부는, 상기 튜브의 외측면에 설치되고, 상기 조절가스가 상기 분사구로 이동하도록 유동공간을 제공하는 덕트, 및 조절가스를 공급하도록 상기 덕트에 연결되는 조절가스 공급라인을 포함한다.
상기 유동조절부는, 상기 덕트의 내부에서 각 처리공간에 대응하여 조절가스를 분사하도록 상기 덕트의 내부에 배치되고, 상기 조절가스 공급라인과 연결되는 분사유닛을 더 포함한다.
상기 분사구는 상기 튜브의 양측에 각각 형성되어 서로 마주보게 배치된다.
상기 분사구는 슬릿 또는 일렬로 배치되는 복수의 홀 형태로 형성된다.
상기 분사구는 상기 가스공급부에서 상기 배기부로 측으로 갈수록 폭이 변하다.
상기 복수의 분사구는 높이에 따라 서로 다른 면적을 가진다.
상기 복수의 분사구는 상기 가스공급부의 공정가스를 분사하는 복수의 분사노즐과 각각 같은 높이로 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따르면 기판처리장치에 유동조절부를 구비하여 공정가스의 유동을 조절할 수 있다. 즉, 유동조절부가 기판의 둘레를 따라 이동하는 공정가스를 기판의 중심부를 향하도록 유동을 조절할 수 있다. 이에, 공정가스의 대부분이 기판에 대한 처리공정에 참여하여 낭비되는 공정가스의 양을 감소시키고, 기판처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 에에 따른 가스공급부 및 유동조절부를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유동조절부를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분사구 및 덕트를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유동조절부의 작동을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동조절부를 나타내는 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 에에 따른 가스공급부 및 유동조절부를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유동조절부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분사구 및 덕트를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유동조절부의 작동을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유동조절부를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 기판(S)이 처리되는 내부공간을 제공하는 튜브(111), 상기 튜브(111)의 내부공간에서 복수의 기판(S)을 다단으로 적재하는 기판지지부(170), 상기 복수의 기판(S)으로 공정가스를 공급하는 가스공급부(130), 상기 공정가스를 흡입하도록 상기 가스공급부(130)와 마주보게 배치되는 배기부(140), 및 상기 가스공급부(130)와 상기 배기부(140) 사이에서 상기 튜브(111)의 둘레를 따라 형성되어 조절가스를 분사하는 분사구(191)를 구비하는 유동조절부(190)를 포함한다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 기판(S) 상에 에피택셜 층을 형성하는 에피택셜 장치일 수 있다. 기판(S)에 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth: SEG) 공정을 진행하는 경우, 모든 처리공간으로 공정가스가 공급된다. 공정가스는, 원료가스, 식각가스, 도판트 가스, 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 기판(S) 상 박막의 두께를 제어하기 위해 다양한 비율로 가스들이 혼합되어 공급될 수 있다.
이러한 가스들은 분자량이 다르기 때문에, 비율에 따라 공정가스의 유동이 달라질 수 있다. 따라서, 선택적 에피택셜 성장에서는 공정가스의 흐름 또는 플로우가 기판(S) 상 박막의 두께 및 조성을 결정하는 중요한 요인될 수 있다. 예를 들어, 기판(S)으로 분사된 공정가스는, 기판(S)의 상부면 외에 기판(S)의 둘레 및 기판(S)의 하부면을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 상부면으로 공급된 일부 공정가스만 기판(S) 처리공정에 실제 참여하고, 다른 가스들은 기판(S) 처리공정에 실제 참여하지 않을 수 있다. 이에, 유동조절부(190)를 구비하여 공정가스의 흐름을 조절하여 기판(S)의 상부면으로 더 많은 양이 공정가스가 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.
챔버(120)는 사각통 또는 원통 형상을 형성될 수 있다. 챔버(120)는 상부몸체(121) 및 하부몸체(122)를 포함할 수 있고, 상부몸체(121)의 하부와 하부몸체(122)의 상부는 서로 연결된다. 하부몸체(122)의 측면에는 기판(S)이 출입할 수 있는 출입구가 구비될 수 있다. 이에, 기판(S)이 출입구를 통해 챔버(120) 내부로 로딩될 수 있다. 또한, 하부몸체(122) 내로 적재된 기판(S)은 상측으로 이동하여 상부몸체(121) 내에서 처리될 수 있다. 따라서, 하부몸체(122)의 내부는 기판(S)이 적재되는 적재공간을 형성할 수 있고, 상부몸체(121)의 내부는 기판(S)의 공정공간을 형성할 수 있다. 그러나 챔버(120)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
외부튜브(112)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 상부가 개방된 하부몸체(122)의 상측 또는 상부몸체(121)의 내부에 배치될 수 있다. 외부튜브(112)의 내부에는 튜브(111)가 수용될 수 있고 공간이 형성되고, 하부가 개방된다. 이때, 외부튜브(112)의 내벽과 튜브(111)의 외벽은 이격되어 외부튜브(112)와 튜브(111) 사이에 공간이 형성될 수 있다. 그러나 외부튜브(112)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
튜브(111)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 외부튜브(112) 내부에 배치될 수 있다. 튜브(111)의 내부에는 기판(S)이 수용될 수 있는 공간이 형성되고, 하부가 개방된다. 이에, 튜브(111)의 내부가 하부몸체(122)의 내부와 연통될 수 있고, 기판(S)이 튜브(111)와 하부몸체(122) 사이를 이동할 수 있다. 그러나 튜브(111)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
기판지지부(170)는, 기판홀더(171), 튜브(111) 내부를 밀폐시킬 수 있는 차단플레이트(172), 샤프트(173), 및 상기 복수의 기판(S)이 각각 처리되는 처리공간을 구분하도록 상기 기판(S)이 적재되는 방향을 따라 상기 기판(S) 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트(175)를 포함할 수 있다.
기판홀더(171)는 복수의 기판(S)이 상하방향으로 적재되도록 형성된다. 기판홀더(171)는 상하방향으로 연장형성될 수 복수의 지지바(171b) 및 상기 지지바들과 연결되어 지지바들을 지지하는 상부 플레이트를 포함할 수 있고, 지지바에는 기판(S)을 용이하게 지지하기 위한 지지팁이 기판(S) 중심을 향하여 돌출형성될 수 있다.
상부 플레이트(171a)는 원판 형태로 형성되고, 기판(S)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지바(171b)는 세 개가 구비되어 상부 플레이트(171a)의 둘레를 따라 서로 이격되어 상부 플레이트의 외곽부분의 하부에 연결될 수 있다. 지지팁은 복수개가 구비되어 지지바(171b)의 연장방향을 따라 일렬로 이격 배치될 수 있다. 이에, 기판홀더(171)는 상하방향으로 기판(S) 적재되는 복수의 층을 형성하고, 하나의 층(또는 처리공간)에 하나의 기판(S)이 적재될 수 있다. 그러나 기판홀더(171)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
차단플레이트(172)는 원판 형태로 형성될 수 있고, 기판홀더(171)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 차단플레이트(172)는 기판홀더(171)의 하부에 연결된다. 따라서, 기판홀더(171)가 하부몸체(122)에서 튜브(111) 내로 이동하는 경우, 차단플레이트(172)도 기판홀더(171)와 함께 상측으로 이동하여 튜브(111)의 개방된 하부를 폐쇄한다. 이에, 기판(S)에 대한 처리공정이 진행되는 경우, 튜브(111)의 내부가 하부몸체(122)로부터 밀폐될 수 있고, 튜브(111) 내 공정가스가 하부몸체(122)로 유입되거나 하부몸체(122) 내 이물질이 튜브(111) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 차단플레이트(172)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
샤프트(173)는 상하방향으로 연장되는 바(Bar) 형태로 형성될 수 있다. 샤프트(173)의 상단은 차단플레이트(172)에 연결되고, 하단은 구동부(160)와 연결될 수 있다. 따라서, 기판홀더(171)는 샤프트(173)의 상하방향 중심축을 기준으로 구동부(160)에 의해 회전할 수 있고, 샤프트(173)를 따라 구동부(160)에 의해 상하로 이동할 수 있다.
아이솔레이션 플레이트(175)는 원판 형태로 형성될 수 있고, 복수개가 구비되어 지지팁 하측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 아이솔레이션 플레이트(175)는 지지바들에 끼워져 지지팁들 사이사이에 이격되어 배치될 수 있다. 이에, 아이솔레이션 플레이트(175)는 각 기판(S)이 처리되는 공간을 구분할 수 있다. 따라서, 기판홀더(171)의 각 층에 처리공간이 개별적으로 형성될 수 있다.
구동부(160)는, 기판지지부(170)를 상하로 이동시키는 상하구동기 및 기판지지부(170)를 회전시키는 회전구동기를 포함할 수 있다.
상하구동기는 실린더일 수 있고, 기판지지부(170)의 하부 즉, 샤프트(173)와 연결되어 기판지지부(170)를 상하로 이동시키는 역할을 한다. 이에, 기판(S)을 적재한 기판지지부(170)가 튜브(111)와 하부몸체(122) 사이를 상하로 이동할 수 있다. 즉, 상하구동기가 기판지지부(170)를 하측으로 이동시키면 하부몸체(122)의 출입구를 통해 기판(S)이 기판지지부(170)에 안착되고, 기판(S)이 기판지지부(170)에 모두 안착되면 상하구동기가 기판지지부(170)를 상측의 튜브(111) 내로 이동시켜 기판(S)에 대한 처리공정을 수행할 수 있다.
회전구동기는 모터일 수 있고, 기판지지부(170)의 하부 즉, 샤프트(173)와 연결되어 기판지지부(170)를 회전시키는 역할을 한다. 회전구동기를 이용하여 기판지지부(170)를 회전시키면 기판지지부(170)에 적재된 기판(S)을 통과하여 이동하는 공정가스가 믹싱되면서 기판(S)의 상부에 균일하게 분포될 수 있다. 이에, 기판(S)에 증착되는 막의 품질이 향상될 수 있다. 그러나 구동부(160)가 기판지지부(170)를 상하로 이동시키거나 회전시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가열부(150)는 외부튜브(112)의 외측에 배치되는 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열부(150)는 상부몸체(121)의 내벽에 삽입되어 설치되어 외부튜브(112)의 측면과 상부를 감싸도록 배치될 수 있다. 이에, 가열부(150)가 열에너지를 발생시키면 열에너지가 외부튜브(112)를 지나 튜브(111) 내부의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 가열부(150)를 제어하여 튜브(111) 내부의 온도가 기판(S)이 처리되기 용이한 온도가 되도록 조절할 수 있다. 그러나 가열부(150)의 설치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 2를 참조하면, 가스공급부(130)는, 튜브(111) 내부의 기판(S)으로 공정가스를 분사하는 복수의 분사노즐(131) 및 분사노즐(131)에 연결되어 공정가스를 공급하는 공정가스 공급라인(132)을 포함할 수 있다.
분사노즐(131)들은 튜브(111)의 일측, 예를 들어 튜브(111) 전면의 내벽을 관통하여 삽입설치되고, 서로 다른 높이에 배치된다. 즉, 분사노즐(131)들은 아이솔레이션 플레이트(175)에 의해 구분된 각 기판이 처리되는 처리공간들에 각각 대응하여 상하방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 각 처리공간으로 공급되는 공정가스의 양을 개별적으로 제어할 수 있다.
공정가스 공급라인(132)은 파이프 형태로 형성되어, 일단이 분사노즐(131)에 연결되고, 타단이 공정가스 공급원(미도시)에 연결될 수 있다. 이에, 공정가스 공급원에서 공급되는 공정가스가 공정가스 공급라인(132)을 통해 분사노즐(131)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 공정가스 공급라인(132)은 복수개가 구비되어 각 분사노즐(131)들에 연결될 수도 있고, 하나의 라인이 복수개로 분기되어 각 분사노즐(131)에 연결될 수도 있다. 또한, 공정가스 공급라인(132)에는 하나 또는 복수의 제어밸브가 구비되어 분사노즐(131)로 공급되는 공정가스의 양을 제어할 수 있다. 그러나 공정가스 공급라인(132)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
배기부(140)는, 튜브(111) 내부의 가스가 유입되는 배기구(141), 상기 배기구(141)를 통과한 가스를 흡입하는 배기포트(142), 배기포트(142)에 연결되어 배기포트(142)로 흡입된 가스를 튜브(111) 외부로 배기하는 배기라인(143), 및 배기포트(142)를 수용하는 배기덕트(144)를 포함할 수 있다.
배기구(141)들은 분사노즐(131)들과 마주보는 튜브(111)의 타측, 예를 들어 튜브(111) 후면 내벽에 형성될 수 있다. 배기구(141)는 상하방향으로 연장되어 구비될 수도 있고, 복수개가 구비되어 서로 다른 높이에 배치될 수도 있다. 즉, 복수의 배기구(141)는 각 분사노즐(131)에 대응하여 상하방향으로 배치될 수 있다. 이에, 분사노즐(131)에서 공급되는 공정가스가 처리공간을 지나 반대편에 위치하는 배기구(141)를 향하여 흐를 수 있다. 따라서, 공정가스와 기판(S)의 표면이 반응할 수 있는 충분한 시간이 확보될 수 있다. 이때, 기판처리공정 발생한 미반응가스 및 반응부산물들은 배기구(141)를 통해 흡입되어 배출될 수 있다.
배기포트(142)는 튜브(111)의 외측에서 배기구(141)에 대응하여 설치된다. 배기포트(142)는 내부에 가스가 이동하는 공간을 가지며 배기구(141)와 마주보는 부분에 흡입홀이 형성된다. 이에, 배기구(141)를 통과한 가스가 흡입홀을 통해 배기포트(142) 내부로 유입될 수 있다. 흡입홀은 배기구(141)또는 각 처리공간에 대응하여 하나 또는 복수개가 구비될 수 있다. 그러나 배기포트(142)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
배기라인(143)은 파이프 형태로 형성되어, 일단이 배기포트(142)에 연결되고, 타단이 흡입기(미도시)에 연결될 수 있다. 이에, 흡입기에서 제공하는 흡입력에 의해 튜브(111) 내부의 가스가 배기구(141)를 통과하여 배기포트(142)로 흡입되고 배기라인(143)을 따라 튜브(111) 외부로 배출될 수 있다. 그러나 배기라인(143)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
배기덕트(144)는 내부에 배기포트(142)를 수납하는 공간을 형성하고, 튜브(111)의 타측, 예를 들어 후면에 설치될 수 있다. 또한, 배기덕트(144)는 튜브(111)와 외부튜브(112) 사이에 배치된다. 따라서, 배기덕트(144)는 배기포트(142)로 흡입되려는 가스들이 튜브(111)와 외부튜브(112) 사이의 공간으로 유출되는 것을 차단할 수 있다.
한편, 분사노즐(131) 및 배기구(141)는 튜브(111)와 외부튜브(112) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 튜브(111)의 내부가 2중으로 밀폐되어 튜브(111) 내 가스가 외부로 유출되거나 외부의 이물질이 튜브(111) 내로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 튜브(111)로 공정가스 공급라인(132)이나 배기라인(143)이 구비되지 않아 튜브(111) 내부의 공간효율성이 향상될 수 있다.
이때, 분사노즐(131), 기판(S), 및 배기구(141)는 서로 동일선상에 위치할 수 있다. 이에, 기판(S)이 지지팁에 의해 하부면이 떠있는 상태를 유지하기 때문에, 분사노즐(131)에서 분사된 공정가스가 기판(S)을 지나 배기구(141)로 흡입되면서 라미나 플로우(Laminar Flow)될 수 있다. 즉, 공정가스가 기판(S)의 측면과 접촉한 후 기판(S)의 상부면과 하부면을 따라 이동하면서 배기구(141)로 유입될 수 있다. 따라서, 공정가스가 기판(S)과 평행하게 흐르기 때문에, 기판(S) 상부면으로 균일하게 공급될 수 있다.
이러한 라미나 플로우를 형성하여 기판(S)에 대한 처리공정을 진행하는 경우, 공정가스의 흐름 또는 유동을 제어하는 것이 매우 중요하다. 이에, 유동조절부(190)를 구비하여 공정가스의 유동을 조절하고, 더 많은 양의 공정가스가 기판(S)의 실제 처리공정에 참여하도록 유도할 수 있다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 유동조절부(190)는, 상기 튜브(111) 및 상기 외부튜브(112) 사이에 배치되고, 공정가스의 이동방향과 교차하는 방향으로 조절가스를 분사하여 공정가스의 유동을 조절하는 역할을 한다. 유동조절부(190)는, 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 상기 튜브(111)의 측면에 형성되는 복수의 분사구(191), 상기 튜브(111)의 외측면에 설치되고, 상기 조절가스가 상기 분사구(191)로 이동하도록 유동공간을 제공하는 덕트(192), 조절가스를 공급하도록 상기 덕트(192)에 연결되는 조절가스 공급라인(193), 및 상기 조절가스 공급라인(193)을 따라 이동하는 조절가스의 유량을 조절하는 조절밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 조절가스로 기판(S) 처리공정에 영향을 주지 않는 즉, 기판(S) 처리공정에 실제 참여하지 않는 수소 등을 사용할 수 있다. 조절가스는 공정가스에 포함되는 캐리어 가스와 동일한 성분의 가스일 수 있다. 따라서, 조절가스의 양의 제어하면 공정가스 내 캐리어 가스의 비율을 제어할 수 있기 때문에, 조절가스로 공정가스의 혼합비율을 제어할 수도 있다. 그러나 조절가스의 종류는 이에 한정되지 않고 기판(S) 처리공정에 영향을 주지 않는 다양한 가스가 사용될 수 있다.
분사구(191)는 분사노즐(131)과 배기구(141) 사이에서 튜브(111)의 둘레를 따라 형성된다. 즉, 분사구(191)는 공정가스의 분사되는 방향과 교차하는 방향으로 조절가스를 분사하도록 분사노즐(131)과 배기구(141) 사이에 배치된다. 분사구(191)는 복수개가 구비되고 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 튜브(111)에 형성될 수 있다. 이에, 각 처리공간에서 공정가스의 유동을 제어하여 기판(S)의 상부면으로 공급되는 공정가스의 양을 증가시킬 수 있다.
또한, 복수의 분사구(191)는 복수의 분사노즐(131)과 각각 같은 높이로 배치될 수 있다. 즉, 각 분사구(191)는 분사노즐(131) 및 기판(S)과 동일한 높이에 형성될 수 있다. 따라서, 분사구(191)에서 분사된 조절가스가 기판(S)의 둘레를 따라 이동하는 공정가스 즉, 공정가스와 조절가스가 서로 다른 높이에서 분사되면 조절가스가 공정가스를 밀어내는 것이 어려울 수 있다.
이에, 공정가스와 조절가스가 서로 동일한 높이에서 분사되도록 분사구(191)와 분사노즐(131)을 동일한 높이로 배치시킬 수 있다. 따라서, 기판(S) 처리공정에 참여하지 않는 공정가스를 기판(S)의 중심부 측으로 용이하게 밀어낼 수 있다. 공정가스가 처리가스에 의해 유동이 용이하게 조절되면 기판(S) 상부면과 접촉하는 공정가스의 양이 증가하면서 기판(S) 처리공정에 실제 참여하는 공정가스의 양이 증가할 수 있다.
또한, 분사구(191)는 슬릿 또는 일렬로 배치되는 복수의 홀 형태로 형성될 수 있다. 이에, 조절가스가 기판(S)의 측면 둘레를 향하여 분사되어 기판(S)의 둘레를 따라 이동하는 공정가스를 기판(S)의 중심부를 향하여 밀어낼 수 있다. 따라서, 더 많은 양의 공정가스가 기판(S)의 상부면으로 공급되어 기판(S) 처리공정에 실제로 참여할 수 있다.
또한, 분사구(191)는 상기 가스공급부(130)에서 상기 배기부(140) 측으로 갈수록 폭이 변할 수 있다. 즉, 분사구(191)는 분사노즐(131)에서 배기구(141)로 갈수록 폭이 증가하거나 감소할 수 있다. 이에, 가스공급부(130)과 근접한 부분에서 분사되는 조절가스의 양 및 배기구(141)와 근접한 부분에서 분사되는 조절가스의 양이 서로 달라지도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 공정가스가 분사노즐(131)에서 배기구(141)로 이동하면서 기판(S)의 분사노즐(131)과 근접한 부분에서 반응이 먼저 일어나 분사노즐(131)과 근접한 부분의 박막 두께가 원거리에 배치되는 부분의 박막 두께보다 두꺼워질 수 있다. 따라서, 기판(S)의 분사노즐(131)과 원거리에 배치되는 부분(또는 배기부(140)에 근접한 부분)으로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해 가스공급부(130)에서 배기부(140) 측으로 갈수록 폭이 증가하는 분사구(191)를 형성할 수 있다.
즉, 폭이 큰 부분에서 분사되는 조절가스의 양이 폭이 좁은 부분에서 분사되는 조절가스의 양보다 많을 수 있다. 이에, 배기구(141)에 근접한 부분으로 더 많은 양의 조절가스가 분사되면서 기판(S)의 배기구(141)에 근접한 부분으로 더 많은 양의 공정가스가 이동하도록 유도할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 배기부(140)와 근접한 부분에서 기판(S)의 표면과 공정가스가 반응하여 기판(S) 전체에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
또한, 복수의 분사구(191)는 높이에 따라 서로 다른 면적을 가질 수 있고, 상측에서 하측으로 갈수록 면적이 증가하거나 감소할 수 있다. 즉, 분사구(191)의 크기 또는 밀도를 조절하여 각 처리공간으로 공급되는 조절가스의 양을 제어할 수 있다.
예를 들어, 조절가스의 공급압력 때문에, 상측에서 분사구(191)에서 분사되는 처리가스의 양과 하측에서 분사되는 처리가스의 양이 다를 수 있다. 즉, 상측 분사구(191)와 하측 분사구(191)가 서로 동일한 크기로 형성되어도 상측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양이 하측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양보다 적을 수 있다. 따라서, 상측에서 하측으로 갈수록 분사구(191)들의 크기를 작아지게 할 수 있다. 이에, 상측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 증가되고, 하측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 감소하면서 각 처리공간으로 공급되는 조절가스의 양이 균일해질 수 있다.
또는, 분사구(191)의 밀도를 조절할 수도 있다. 즉, 분사구(191)에 구비되는 홀들의 개수를 다르게 할 수 있다. 상측에 배치되는 분사구(191)에 구비되는 홀의 개수를 증가시키고, 하측에 구비되는 홀의 개수를 감소시킬 수 있다. 이에, 상측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 증가되고, 하측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 감소하면서 각 처리공간으로 공급되는 조절가스의 양이 균일해질 수 있다.
또한, 분사구(191)는 튜브(111)의 양측에 각각 형성되어 서로 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 분사구(191)는 분사노즐(131)과 배기구(141) 사이의 양측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 분사구(191)가 튜브(111)의 좌측에만 구비되면 좌측에서 우측방향으로 분사되는 조절가스가 공정가스를 우측으로 밀어낼 수 밖에 없다. 이에, 공정가스가 기판(S)의 중심부로 공급되지 못하고, 기판(S)의 우측으로 공급되어 기판(S) 처리공정의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 도 5와 같이 튜브(111)의 좌측 및 우측에 서로 마주보도록 분사구(191)를 형성할 수 있다. 즉, 좌측에서 분사된 조절가스는 기판(S)의 좌측둘레를 따라 이동하는 공정가스를 기판(S)의 중심부로 밀고, 우측에서 분사된 조절가스는 기판(S)의 우측둘레를 따라 이동하는 공정가스를 기판(S)의 중심부로 밀어 공정가스들이 기판(S)의 중심부 상에서 서로 만나 기판(S)의 중심부에 집중될 수 있다. 이에, 기판(S)의 중심부 상부면에서 기판(S) 처리공정에 실제로 참여하는 공정가스의 양이 증가하여 기판(S) 처리공정의 효율이 향상될 수 있다. 그러나 분사구(191)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
덕트(192)는 튜브(111)의 외측면에 설치되고 내부에 조절가스가 유입될 수 있는 공간을 형성한다. 즉, 덕트(192)는 조절가스가 분사구(191)로 이동하도록 내부에 유동공간을 제공할 수 있다. 또한, 덕트(192)는 분사구(191)를 커버하도록 배치되어, 덕트(192)의 내부와 튜브(111)의 내부가 분사구(191)를 통해 서로 연통될 수 있다. 이에, 덕트(192) 내부로 조절가스가 공급되면, 조절가스가 분사구(191)를 통해 튜브(111) 내부로 분사될 수 있다.
덕트(192)는 한 쌍이 구비되어 서로 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 튜브(111)의 양측에 형성되는 분사구(191)에 대응하여 튜브(111)의 양측에 각각 설치될 수 있다. 이에, 덕트(192)는 분사구(191)로 조절가스를 공급할 수 있다. 그러나 덕트의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
조절가스 공급라인(193)은 파이프 형태로 형성되어, 일단이 덕트(192)에 연결되고, 타단이 조절가스 공급원(미도시)에 연결될 수 있다. 이에, 조절가스 공급원에서 공급되는 조절가스가 조절가스 공급라인(193)을 통해 덕트(192)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 조절가스 공급라인(193)은 일단이 공정가스 공급라인(132)을 따라 연장되어 튜브(111)와 외부튜브(112) 사이의 공간에서 분기되어 양측의 덕트(192)와 각각 연결될 수 있다.
또한, 조절가스 공급라인(193)은 덕트(192)의 상부와 연결될 수 있다. 이에, 조절가스가 덕트(192)의 상부에서부터 채워져 하부까지 채워질 수 있다. 즉, 조절가스가 덕트(192)의 하부에서부터 채워지는 경우, 조절가스가 덕트(192)의 상부로 이동하기가 어려워 상측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 적고 하측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양은 많을 수 있다. 따라서, 상측의 기판(S)과 하측의 기판(S)으로 공급되는 조절가스의 양이 달라져 상측 기판(S)에서 공정가스가 집중되는 위치와 하측 기판(S)에서 공정가스가 집중되는 위치가 달라질 수 있고, 상측 기판(S)의 박막 두께와 하측 기판(S)의 박막 두께가 균일해지지 않을 수 있다.
조절가스가 덕트(192)의 상부에서부터 채워지는 경우, 조절가스가 덕트(192)의 하부로 이동하기가 용이하기 때문에, 조절가스가 하측으로 이동하면서 복수의 분사구(191)를 통해 복수의 기판(S) 각각으로 분사될 수 있다. 따라서, 상측 분사구(191)와 하측 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양이 균일해질 수 있다. 이에, 상측 기판(S)에서 공정가스가 집중되는 위치와 하측 기판(S)에서 공정가스가 집중되는 위치가 동일 또는 유사해지면서 상측 기판(S)의 박막 두께와 하측 기판(S)의 박막 두께가 균일해지도록 조절될 수 있다.
한편, 도 6과 같이 유동조절부(190)는, 덕트(192)의 내부에 배치되고 상기 조절가스 공급라인(193)과 연결되며 덕트(192)의 내부로 조절가스를 분사하는 분사유닛(195)을 더 포함할 수 있다. 분사유닛(195)은 상하방향으로 연장형성되는 파이프 형태로 형성될 수 있고, 상하방향으로 복수의 홀이 일렬로 구비될 수 있다. 분사유닛(195)에 구비된 복수의 홀은 분사구(191)들의 위치에 대응하여 상하로 배치될 수 있다. 이에, 분사유닛(195)은 덕트(192)의 내부에서 각 처리공간에 대응하여 조절가스를 분사할 수 있다.
또한, 조절가스 공급라인(193)은 덕트(192)의 관통하여 분사유닛(195)의 하부와 연결될 수 있다. 따라서, 조절가스 공급라인(193) 내부를 이동하는 조절가스가 분사유닛(195)으로 공급되고, 분사유닛(195)의 홀들을 통해 조절가스가 덕트(192) 내로 균일하게 공급되며, 덕트(192)에 구비된 분사구(191)들을 통해 조절가스가 각 기판(S)으로 균일한 양이 공급될 수 있다. 즉, 분사유닛(195)의 홀들에서 균일한 양의 조절가스가 분사되기 때문에, 높이에 따라 분사구(191)에서 분사되는 조절가스의 양이 달라지는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 복수의 기판(S) 상에 균일한 양의 조절가스가 분사되어 상측 기판(S)과 하측 기판(S)의 박막 두께가 균일해지도록 조절될 수 있다.
예를 들어, 분사유닛(195)의 복수의 홀이 높이에 따라 폭이 달라지게 형성될 수 있다. 즉, 상측에서 하측으로 갈수록 홀의 폭을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 이에, 높이에 상관없이 균일한 양의 조절가스가 분사되도록 조절할 수 있다. 그러나 덕트(192) 내부로 조절가스를 공급하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
조절밸브은 조절가스 공급라인(193)에 설치되어 조절가스 공급라인(193) 내를 이동하는 조절가스의 유량을 제어하는 역할을 한다. 이에, 공정에 따라 튜브(111) 내로 분사되는 조절가스의 양을 제어하여 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 기판(S)의 중심부에 형성된 박막의 두께가 외곽부에 형성된 박막의 두께보다 두꺼운 경우, 조절밸브를 제어하여 덕트(192)로 공급되는 조절가스의 양을 감소시킬 수 있다. 이에, 공정가스를 기판(S)의 중심부로 밀어내는 조절가스의 양이 감소하여 기판(S)의 중심부로 밀려나는 공정가스의 양이 감소하고, 기판(S)의 외곽부로 공급되는 공정가스의 양은 증가한다. 따라서, 기판(S)의 중심부보다 외곽부에서 공정가스와의 반응이 더 활발히 이루어져 기판(S) 상에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
반대로, 기판(S)의 외곽부에 형성된 박막의 두께가 중심부에 형성된 박막의 두께보다 두꺼운 경우, 조절밸브를 제어하여 덕트로 공급되는 조절가스의 양을 증가시킬 수 있다. 이에, 공정가스를 기판(S)의 중심부로 밀어내는 조절가스의 양이 증가하여 기판(S)의 중심부로 더 많은 양의 공정가스가 집중되고, 기판(S)의 외곽부로 공급되는 공정가스의 양은 감소한다. 따라서, 기판(S)의 외곽부보다 중심부에서 공정가스와의 반응이 더 활발히 이루어져 기판(S) 상에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
이처럼 기판처리장치(100)에 유동조절부(190)를 구비하여 공정가스의 유동을 조절할 수 있다. 즉, 유동조절부(190)가 기판(S)의 둘레를 따라 이동하는 공정가스를 기판의 중심부를 향하도록 유동을 조절할 수 있다. 이에, 공정가스의 대부분이 기판(S)에 대한 처리공정에 참여하여 낭비되는 공정가스의 양을 감소시키고, 기판처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 기판처리장치 111: 튜브
112: 외부튜브 120: 챔버
130: 가스공급부 140: 배기부
190: 유동조절부 191: 분사구
192: 덕트 193: 조절가스 공급라인
195: 분사유닛

Claims (10)

  1. 기판이 처리되는 내부공간을 제공하는 튜브;
    상기 튜브의 내부공간에서 복수의 기판을 다단으로 적재하는 기판지지부;
    상기 복수의 기판으로 공정가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 공정가스를 흡입하도록 상기 가스공급부와 마주보게 배치되는 배기부; 및
    상기 가스공급부와 상기 배기부 사이에서 상기 튜브의 둘레를 따라 형성되어 조절가스를 분사하는 분사구를 구비하는 유동조절부를 포함하고,
    상기 유동조절부는, 상기 튜브의 외측면에 설치되고, 상기 조절가스가 상기 분사구로 이동하도록 유동공간을 제공하는 덕트, 및 조절가스를 공급하도록 상기 덕트에 연결되는 조절가스 공급라인을 포함하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    내부에 상기 튜브를 수용하는 외부튜브를 더 포함하고,
    상기 유동조절부는, 상기 튜브 및 상기 외부튜브 사이에 배치되는 기판처리장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판지지부는, 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간을 구분하도록 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 기판 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 포함하고,
    상기 분사구는 복수개가 구비되고 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 상기 튜브에 형성되는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동조절부는, 상기 덕트의 내부에서 각 처리공간에 대응하여 조절가스를 분사하도록 상기 덕트의 내부에 배치되고, 상기 조절가스 공급라인과 연결되는 분사유닛을 더 포함하는 기판처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사구는 상기 튜브의 양측에 각각 형성되어 서로 마주보게 배치되는 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사구는 슬릿 또는 일렬로 배치되는 복수의 홀 형태로 형성되는 기판처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분사구는 상기 가스공급부에서 상기 배기부로 측으로 갈수록 폭이 변하는 기판처리장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 분사구는 높이에 따라 서로 다른 면적을 가지는 기판처리장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 분사구는 상기 가스공급부의 공정가스를 분사하는 복수의 분사노즐과 각각 같은 높이로 배치되는 기판처리장치.
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