KR101937692B1

KR101937692B1 - 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR101937692B1
Application number: KR1020120112024A
Authority: KR
Inventors: 이대준; 최형섭; 김용진
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2019-01-14
Also published as: KR20140045806A

Abstract

본 발명은 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 처리 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 분사기; 및 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 지지되는 기판 지지대를 포함하고, 상기 기판 지지대는 각각의 유통로를 통하여 상기 기판의 상부 에지 및 하부 에지로 퍼지 가스를 공급하는 유통경로를 구비하여, 기판의 가장자리 영역에 퍼지 가스의 균일하게 공급할 수 있다.

Description

기판 지지 장치 및 기판 처리 장치{Substrate support apparatus and substrate process apparatus}

본 발명은 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판의 가장자리 영역에 퍼지 가스의 균일하게 공급하기 위한 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 메모리 등 각종 전자 소자는 다양한 박막이 적층되어 제조된다. 즉, 기판상에 각종 박막을 형성하며, 이처럼 형성된 박막을 사진-식각 공정을 사용하여 패터닝하여 소자 구조를 형성하게 된다.

박막은 재료에 따라 도전막, 유전체막, 절연막 등 있으며, 박막을 제조하는 방법 또한 매우 다양하다. 박막을 제조하는 방법으로는 크게 물리적 방법 및 화학적 방법 등이 있다. 최근에는 반도체 소자 제조를 위해, 가스의 화학적 반응에 의해 기판상에 금속, 유전체 또는 절연체 박막을 형성하는 화학적 기상 증착(CVD: Chemical vapor deposition)을 주로 사용하고 있다.

CVD 방법으로 기판에 박막을 제조하는 경우, CVD 장치의 챔버 내부의 기판 지지대 상에 기판을 배치시키고, 챔버 내부로 공정 가스를 공급하여 이들 가스의 반응으로 박막을 제조한다. 이러한 CVD 방식은 기판상에서 박막이 모든 방향으로 형성되는 등방성 증착으로, 공정 가스가 공급되는 모든 영역에 박막이 제조된다. 기판이 CVD 챔버 내에 로딩되면, 기판의 후면이 기판 지지대에 지지되고, 기판의 앞면 및 측면이 노출되므로, 기판의 앞면 및 측면에 박막이 형성된다. 또한, 기판의 후면이 기판 지지대 상에 접촉하더라도, 기판의 후면과 기판 지지대 사이의 틈으로 공정 가스가 침투하여 기판 후면에도 박막이 형성될 수 있다.

한편, 반도체 소자는 기판 앞면의 유효 영역에 제조되며, 이러한 유효 영역에 고품질의 균일한 박막이 형성되는 것이 좋다. 또한, 기판의 가장자리 및 후면에 형성되는 박막은 소자로 활용되지 않을 뿐만 아니라, 기판에 부착되어 기판 전체 또는 일부를 쓸모없게 만드는 오염물을 야기시킨다. 기판의 가장자리 및 후면에 증착되는 재료는 박리되어, 입자(particle) 오염을 야기시킨다. 즉, 박리된 재료들이 원하지 않은 입자로 발생되어, 기판에 부적절하게 부착되거나 챔버 내부의 여러 곳에 오염을 야기시킨다.

이에, 기판을 기판 지지대에 장착하고, 기판의 가장자리 영역을 가지는 차폐하는 새도우 링을 설치하거나, 기판의 하면 혹은 가장자리에 퍼지 가스를 공급하여 이 부분에서의 박막 증착을 억제 혹은 방지하였다.

그러나, 새도우 링을 설치하더라도, 기판과 새도우 링의 틈 사이로 공정 가스가 침투하여 기판의 가장자리나 후면에서 박막 형성을 효율적으로 억제할 수 없는 문제가 있다. 또한, 퍼지 가스를 공급하더라도, 기판의 하면 혹은 가장자리에 퍼지 가스가 균일하게 공급되지 않아 일부 영역에는 여전히 박막이 형성되는 문제가 있다.

KR 852098 B

본 발명은 기판의 가장자리 영역에 퍼지 가스를 균일하게 공급할 수 있는 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치를 제공한다.

본 발명은 기판의 가장자리 및 후면에 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있는 기판 지지 장치 및 기판 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 기판 지지 장치는, 기판이 안착되는 기판 지지체; 및 상기 기판 지지체 상에 설치되고 상기 기판 지지체의 상면보다 높은 위치에서 상기 기판을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호링은, 링 형상의 제1몸체; 상기 제1몸체로부터 내측 방향으로 연장 형성된 제2몸체; 일단이 상기 제2몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로; 및 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 보호링은, 링 형상의 몸체, 상기 몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로 및 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 구비하는 하부 링 및 상기 하부 링 상에 설치되고, 상기 하부 링의 내측면과의 사이에 상기 제2유통로와 연결되는 제3유통로를 형성하는 상부 링을 포함하며, 상기 유통경로는 상기 제1유통로, 상기 제2유통로 및 상기 제3유통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 유통로는 상기 하부 링의 원주 방향을 따라 복수 개 형성될 수도 있다.

상기 제1유통로는 상기 하부 링의 몸체를 수직 관통하여 형성되고, 상기 제2유통로는 상기 몸체의 상면에 오목 홈으로 형성될 수도 있다.

상기 제2몸체는 내측면의 적어도 일부에 형성되고 하향 경사진 경사면을 구비할수도 있다.

상기 경사면은 45 내지 80°의 경사를 가질 수도 있다.

상기 제1몸체는 상면에 오목하게 형성된 적어도 하나 이상의 결합홈을 구비할 수도 있다.

상기 보호 링과 상기 기판 지지체 사이에는 가스가 통과하는 메인경로가 형성되며, 상기 메인경로는 상기 유통경로와 연결될 수도 있다.

상기 메인경로는 상기 제1유통로 및 상기 보호링의 하면 가장자리 영역과 상기 기판 지지체의 측면 사이에 형성된 제4유통로와 연결될 수도 있다.

상기 기판 지지체는 내부에 가스가 통과하는 가스 채널을 구비하고, 상기 가스 채널은 상기 메인경로와 연결될 수도 있다.

상기 하부 링은 상면에 오목하게 형성된 결합홈을 구비하고, 상기 상부 링은 하면에 상기 결합홈에 대응되는 결합 돌기를 구비할 수도 있다.

상기 결합홈은 복수개 구비되며, 그 중 일부는 상기 결합 돌기가 결합될 때, 상기 결합 돌기와 이격되는 간격을 가지도록, 상기 결합홈의 직경은 상기 결합 돌기의 직경보다 더 크게 형성될 수도 있다.

상기 결합홈에는 상기 하부링을 상기 하부링의 하측 방향으로 수직 관통하는 관통홀이 형성될 수도 있다.

상기 상부 링의 내측 단부에는 하방으로 절곡된 절곡부를 구비하고, 상기 하부 링의 내측면의 적어도 일부에는 하향 경사진 경사면을 구비하며,상기 절곡부와 상기 경사면 사이에 상기 제3유통로를 형성할 수도 있다.

상기 하부 링은 상면에 단턱부를 구비하고, 상기 상부 링은 하면에 상기 단턱부에 대응되는 돌출부를 구비할 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 처리 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 분사기; 및 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 지지되는 기판 지지대를 포함하고, 상기 기판 지지대는 각각의 유통로를 통하여 상기 기판의 상부 에지 및 하부 에지로 퍼지 가스를 공급하는 유통경로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 지지대는 기판이 안착되는 기판 지지체 및 상기 기판 지지체 상에 설치되는 보호 링을 포함하고, 상기 유통경로는 상기 보호 링을 통과하는 상부 유통로와 상기 지판 지지체와 상기 보호 링 사이에 형성된 하부 유통로를 포함할 수도 있다.

상기 보호링은, 링 형상의 제1몸체; 상기 제1몸체로부터 내측 방향으로 연장 형성된 제2몸체; 일단이 상기 제2몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로; 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 포함할 수도 있다.

상기 보호 링은 하부 링 및 상부 링을 포함하고, 상기 하부 링에는 일단이 상기 하부 링의 하면과 연결되고 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로 및 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로가 구비되고, 상기 하부 링의 내측면과 상기 상부링 사이에 상기 제2유통로와 연결되는 제3유통로가 형성되고, 상기 상부 유통로가 상기 제1유통로, 상기 제2유통로 및 상기 제3유통로를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 기판의 가장자리 영역에 퍼지 가스를 균일하게 공급할 수 있고, 이로부터 기판의 가장자리 및 후면에 박막이 증착되는 것을 효율적으로 억제 혹은 방지할 수 있다.

이처럼, 기판의 가장자리 및 후면 증착을 억제하여, 기판에 형성되는 박막의 품질을 향상시킬 수 있고, 입자 오염 발생을 현저하게 저감시킬 수 있다.

입자 오염 발생을 저감시켜, 박막의 품질을 향상시킴에 의하여 제조되는 반도체 소자의 특성 및 신뢰성를 향상시킬 수 있다.

또한, 보호 링에 경사면을 구비하므로, 기판을 기판 지지대에 로딩할 때 기판이 기판 지지체 상의 정위치로 이동할 수 있도록 가이드 할 수 있고, 기판 로딩 과정을 안정적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 3은 도 2의 일부분을 확대한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 보호 링의 구성을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 보호 링의 구성을 보여주는 사시도 및 확대 사시도.
도 6은 본 발명의 변형 예에 보호 링의 구성을 보여주는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 일부분을 확대한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 보호 링의 구성을 보여주는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 보호 링의 구성을 보여주는 사시도 및 확대 사시도이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 챔버(10), 기판지지대(30) 및 가스분사기(20)를 포함한다. 또한, 기판 처리 장치는 기판지지대(30)를 받치고 이를 이동시키는 회전축(40) 및 챔버(10) 내의 진공 분위기를 형성하는 진공 형성부(50)를 포함한다.

이러한, 기판 처리 장치는 챔버(10) 내에 기판(S)을 로딩시킨 후, 기판(S) 상에 각종 처리를 행하는 장치로, 예컨대 챔버 내에서 반도체 소자를 제조하기 위해서 웨이퍼를 로딩하고, 가스분사기로 공정 가스를 공급하여, 웨이퍼 상에 박막을 제조할 수 있다.

챔버(10)는 상부가 개방된 본체(11)와, 본체(11)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(12)를 구비한다. 탑리드(12)가 본체(11)의 상부에 결합되어 본체(11) 내부를 폐쇄하면, 챔버(10)의 내부에는 예컨대 증착 공정 등 기판(S)에 대한 처리가 행해지는 공간이 형성된다. 공간은 일반적으로 진공 분위기로 형성되므로, 챔버(10)의 소정 위치, 예컨대 챔버(10)의 바닥면이나 측면에는 공간에 존재하는 가스의 배출을 위한 배기관이(51)이 연결되어 있고, 배기관(51)은 진공 펌프(52)에 연결된다. 또한, 본체(11)의 바닥면에는 후술할 기판지지대(30)의 회전축(40)이 삽입되는 관통공이 형성되어 있다. 본체(11)의 측벽에는 기판(S)을 챔버(10) 내부로 반입하거나, 외부로 반출하기 위한 게이트 벨브(미도시)가 형성되어 있다.

기판 지지대(30)는 기판(S)을 지지하기 위한 구성으로서 챔버(10) 내부의 하측에 설치되고, 기판 지지체(31)와 기판 지지체(31) 상에 설치되는 보호 링(32, 33)을 포함한다. 여기서, 기판 지지대(30)는 각각의 유통로를 통하여 기판(S)의 상부 에지 및 하부 에지로 퍼지 가스를 공급하는 유통경로를 구비한다. 유통경로는 보호 링(32)을 통과하는 상부 유통로와 지판 지지체(31)와 보호 링(32) 사이에 형성된 하부 유통로를 포함한다. 이러한 유통경로에 대해서는 후술한다.

또한, 기판 지지대(30)는 정확하게는 기판 지지체(31)는 회전축(40) 상에 설치된다. 기판 지지체(31)는 소정 두께를 가지는 플레이트형으로, 기판(S)의 형상과 유사한 형상을 가지며, 예컨대 원판 형상으로 제작될 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경 가능하다. 기판 지지체(31)는 챔버(10) 내부에 수평방향으로 구비되고, 회전축(40)은 기판 지지체(31)의 저면에 수직으로 연결된다. 회전축(40)은 관통공을 통하여 외부의 모터 등의 구동수단(미도시)에 연결되어 기판 지지체(31)를 상승, 하강 및 회전시킨다. 이때, 회전축(40)과 관통공 사이는 벨로우즈(미도시) 등을 이용하여 밀폐시킴으로써 기판을 처리하는 과정에서 챔버(10) 내부의 진공이 해제되는 것을 방지한다. 또한, 기판 지지체(31)의 상부에는 기판(S)을 보호하고 기판(S) 가장자리 및 후면에 박막이 형성되는 것을 억제하는 보호 링(32, 33)이 구비된다. 이와 관련하여서는 후술한다.

가스분사기(20)는 기판 지지대(30) 상부에 이격되어 구비되며, 기판 지지대(30) 측으로 각종 처리 가스, 예컨대, 박막 증착을 위한 공정가스를 분사한다. 가스분사기(20)는 챔버(10)를 형성하는 탑리드(12)에 설치될 수 있고, 서로 다른 종류의 가스를 공급하는 복수의 가스 공급원과 연결될 수 있다. 가스분사기(20)는 기판 지지대(30)와 대향하고 이와 유사한 소정 면적을 가지고, 복수의 분사홀을 구비하는 샤워헤드 타입으로 제조될 수도 있고, 챔버(10) 내에 삽입되는 노즐이나 인젝터 타입으로 제조될 수도 있다. 노즐이나 인젝터 타입의 경우 챔버 측벽을 관통하여 설치될 수도 있다.

하기에서는 기판 지지 장치 및 보호 링을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

기판 지지 장치는 기판 지지체(31)와 기판 지지체(31) 상에 설치되고 기판 지지체(31)의 상면보다 높은 위치에서 기판(S)을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링(32, 33)을 포함한다.

기판 지지체(31)는 가장자리를 따라 단턱부(310)가 형성되며, 단턱부(310)에 보호 링(32, 33)이 설치된다. 즉, 단턱부(310)는 계단 형태로 상하방향으로 연장된 측벽 및 이와 연결되고 상기 측벽보다 높이가 낮은 수평면을 포함하며, 수평면상에 보호 링(32, 33)이 설치된다. 이때, 단턱부(310)의 측벽은 상기 수평면과 직교하는 수직 측벽일 수도 있고, 적어도 일부에 경사면을 구비할 수도 있다. 경사면의 설치는 후술할 퍼지 가스의 흐름을 보다 원활하게 한다.

기판 지지체(31)의 내부에는 퍼지 가스가 공급되는 가스 채널(311)이 형성되며, 이러한 가스 채널(311)은 회전축(40)을 따라 연장된 가스 라인(41)과 연결되며, 기판 지지체(31) 내에서 복수의 채널로 분기된 채널을 포함한다. 예컨대, 분기된 채널들은 기판 지지체(31) 내에서 방사상으로 형성될 수 있다. 이러한 가스 채널(311)은 단부가 단턱부(310) 근방에서 노출되어 챔버(10) 외부에서 공급되는 퍼지 가스를 지판 지지체(31)를 관통하여 챔버(10) 내부, 정확하게는 기판(S) 및 보호 링(32,33) 근방으로 공급할 수 있다.

보호 링(32, 33)은 링 형상의 몸체(321), 몸체(321)의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로(322) 및 제1유통로(322)의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로(323)를 구비하는 하부 링(32) 및 하부 링(32) 상에 설치되고, 하부 링(32)의 내측면과의 사이에 제2유통로(323)와 연결되는 제3유통로(327)를 형성하는 상부 링(33)을 포함한다. 보호 링(32, 33)은 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹 재질로 제조되는 것이 좋다.

하부 링(32)은 기판(S)의 외측에 설치되는 보호 링으로서 기판(S)이 기판 지지체(31)에 로딩되기 전에 기판 지지체(31)에 미리 장착된다. 하부 링(32)은 링 형상의 제1몸체(321a), 제1몸체(321a)로부터 내측 방향으로 연장 형성된 제2몸체(321b), 일단이 제2몸체(321b)의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로(322), 상기 제1유통로(322)의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로(323)를 포함한다.(도 4, 5 참조) 즉, 하부 링(32)은 기판 지지체(31)의 형상에 대응하는 링 형상이며, 예컨대, 기판 지지체(31)가 원판형일 경우, 하부 링(32)은 원형의 링 형상일 수 있다. 물론 이외 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 하부 링(32)의 몸체(321)는 상하방향으로 소정 두께를 형성하고 이와 교차하는 방향으로 소정 폭을 형성하여 상면, 하면 및 측면을 가지는 링 형상의 제1몸체(321a)와, 제1몸체(321a)의 내측면에서 내측 방향(즉, 내경 방향)으로 연장되어 형성되며, 상면, 하면 및 측면을 구비하는 제2몸체(321b)를 포함한다. 이에, 몸체(321)는 단면이 "ㄱ"자 형상이며, 상하 방향으로 형성된 수직부가 제1몸체(321a)가 되고, 수직부의 내측에서 수평 방향으로 연장 형성된 수평부가 제2몸체(321b)가 된다. 제1몸체(321a)가 기판 지지체(31) 상에 위치한다.

제1몸체(321a)의 상면에는 오목하게 형성된 결합홈(324)이 형성되며, 결합홈(324)에는 후술하는 상부 링(33)의 결합 돌기(332)가 삽입 설치된다. 상기 결합홈(324)은 복수개 구비되고, 그 중 일부는 그 외 결합홈 보다 크기가 크게 형성된다. 즉, 결함홈(324)은 결합 돌기(332)가 삽입되는 형상 및 크기로 제조되는데, 예컨대 결합 돌기(332)가 원형 단면을 가지는 경우 결합홈(324a)는 단면이 원형이고, 크기는 결합 돌기(332)의 단면 직경와 유사하거나 약간 큰 크기인 홈으로 형성된다. 이때, 일부 결합홈(324b)의 크기를 결합 돌기(332)가 결합될 때, 결합 돌기(332)와 이격되는 간격(D)을 가지는 크기로 예컨대, 단면이 원형보다 큰 타원형으로 형성될 수 있다. 이는 보호 링이 고온에서 사용됨에 의하여 열팽창을 하더라도, 팽창 마진을 확보하여 링의 변형을 방지하고, 고온에서 안정적으로 사용될 수 있게 한다. 또한, 일부 결합홈(324a)에는 제1몸체(321a)를 관통하는 관통홀이 연결될 수 있다. 관통홀은 가스가 통과하는 벤팅홀로 작용할 수 있다. 또한, 제1몸체(321a)의 하면에 결합홈(325)이 형성될 수 있고, 하면 결합홈(325)은 기판 지지체(31) 수평면에 형성된 돌기(미도시)와 대응하여 형성되며, 하부 링(32)이 기판 지지체(31) 상에 장착될 때 하면 결합홈(325)이 상기 돌기에 설치될 수 있다. 이에, 하부 링(32)이 기판 지지체(31)의 정위치에 용이하게 장착될 수 있다.

제2몸체(321b)에는 퍼지 가스가 통과하는 제1유통로(322) 및 제2유통로(323)가 형성된다. 일단이 제2몸체(321b)의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된, 즉 제2몸체(321b)의 수직 방향으로 형성되고 일단부가 하면으로 노출된 제1유통로(322) 및 제1유통로(322)의 타단과 연결되고 내측 방향 즉, 링의 내경 방향으로 연장 형성된 제2유통로(323)가 형성된다. 이때, 제1유통로(322)는 제2몸체(321b)를 상하로 관통하여 형성되고, 제2유통로(323)는 제2몸체의 상면에 오목 홈으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2유통로(322, 323)는 하부 링(32)의 원주 방향 정확하게는 제2몸체(321b)의 원주 방향을 따라 복수 개 형성되는 것이 좋다.(도 5 참조) 복수 개의 제1 및 제2유통로(322, 323)의 방향은 다양하게 조절될 수 있으며, 예컨대, 기판(S) 중심을 향상하도록 설치될 수 있다. 제1 및 제2유통로(322, 323)가 하부 보호 링(32)의 원주 방향을 따라 균일한 간격으로 복수 개 형성되면, 기판 에지 영역에 퍼지 가스를 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 제1 및 제2유통로(322, 323)의 방향을 제어하여, 퍼지 가스가 공급되는 량을 기판(S)의 위치 별로 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 하부 링(32)의 내측면, 정확하게는 제2몸체(321b)의 내측면에는 적어도 일부에 경사면(326)을 형성할 수 있다. 경사면(326)은 기판 지지체(31)을 향하여 하향 경사지도록 형성되며, 경사면(326)의 경사각은 45° 내지 80° 정도인 것이 좋다. 이처럼 하부 링(32)의 내측면에 경사면(326)이 형성되면, 기판 지지체(31) 상에 기판(S)을 로딩할 때, 기판(S)이 경사면(326)에서 슬라이딩되도록 할 수 있어 기판을 기판 지지체(31)의 정위치에 용이하게 로딩할 수 있다. 경사각이 45°보다 작으면 슬라이딩이 어렵고, 경사각이 80°를 초과하여 너무 크면, 기판(S) 로딩 시의 로딩 마진이 적어 로딩에 어려움이 발생한다.

상부 링(33)은 하부 링(32) 상에 설치되며, 기판(S)이 기판 지지체(31) 상에 장착된 후 설치된다. 상부 링(33)은 하부 링(32)의 형상에 대응되는 형상으로 제조된다. 예컨대, 하부 링(32)이 원형인 경우 상부 링(33)도 원형 링으로 제조된다. 물론 이외 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 또한, 상부 링(33)은 링의 내경이 하부 링(32)의 내경 보다 작게 형성되며, 상부 링(33)의 내측 단부에는 하방으로 절곡된 절곡부(333)를 구비하여, 절곡부(333)의 내측과 하부 링(32)의 내측면 사이에 제3유통로(327)을 형성한다. 이에, 상부 링(33)은 기판(S)의 에지 영역을 커버하게 된다. 즉, 상부 링(33)의 절곡부(333)는 기판(S)의 상부 에지 영역 상측에 약간의 간격을 두고 중첩되도록 배치된다. 또한, 상부 링(33)의 하면에는 상술된 하부 링(32)의 결합홈(324)에 삽입될 수 있는 결합 돌기(332)가 하측으로 돌출 형성된다. 이러한 결합 돌기(332)에 의하여 상부 링(33)이 하부 링(32)의 정위치에 용이하게 결합될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 퍼지 가스가 공급되는 경로를 설명한다.

도 3에 도시 하였듯이, 기판 지지대(30)는 각각의 유통로를 통하여 기판(S)의 상부 에지, 하부 에지 및 측면으로 퍼지 가스를 공급하는 유통경로를 구비하며, 유통경로는 상부 유통로 및 하부 유통로를 포함한다. 상부 유통로는 보호 링을 통하여 기판 지지체(31)의 상면보다 높은 위치에서 기판(S)을 향하여 위에서 아래로 가스를 분사하도록 하는 경로이며, 하부 유통로는 지판 지지체(31)와 보호 링 사이에 형성되어 아래에서 위로 기판을 향하여 가스를 분사하는 경로이다.

상부 유통로는 하부 링(32)의 하면과 연결되고 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로(322), 제1유통로(322)의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로(323), 제2유통로(323)와 연결되며 하부 링(32)의 내측면과 상부링(33) 사이에 형성되는 제3유통로(327)를 포함한다. 하부 유통로는 하부 링(32)의 하면 가장자리 영역과 기판 지지체(31)의 측면 사이에 형성된 제4유통로(328)를 포함한다. 이때, 제1유통로(322) 및 제2유통로(323)는 하부 링의 원주 방향을 따라 소정 간격으로 복수 개 형성된다.

또한, 하부 링(32)과 기판 지지체(31) 사이에는 가스가 통과하는 메인경로(312)가 형성된다. 즉, 하부 링(32)의 제1몸체(321a)의 내측면 및 제2몸체(321b)의 하면 일부와 기판 지지체(31)의 측벽 사이에 퍼지 가스가 통과하는 메인경로(312)가 형성되며, 이는 상기 설명된 유통경로와 연결된다. 상세하게는, 메인경로(312)는 하부 링(32)에 형성된 제1유통로(322) 및 하부 링(32)의 하면 가장자리 영역과 기판 지지체(31)의 측면 사이에 형성된 제4유통로(328)와 연결된다. 기판 지지체(31)의 내부에는 가스가 통과하는 가스 채널(311)이 형성되며, 이 가스 채널(311)은 메인경로(312)와 연결된다.

상기의 경로들을 통과하여, 퍼지가스가 공급되는 과정을 설명한다.

우선, 기판 지지체(31)의 가스 채널(311)에 퍼지 가스가 공급되면, 퍼지 가스는 가스 채널(311)과 연결된 메인경로(312)를 통과하게 되고, 이어서 메인경로(312)와 연결된 유통경로를 통과하여 기판 가장자리 영역(상면 에지, 하면 에지 및 측면을 포함하는 영역) 및 하부면에 공급된다. 유통경로는 제1 내지 제3유통로(322, 323, 327)를 포함하는 상부 유통로와 제4유통로(328)를 포함하는 하부 유통로로 분기되므로, 퍼지 가스도 상부 유통로 및 하부 유통로로 분기되어 기판(S)을 향해 분사된다. 즉, 하부 유통로를 통하여 기판(S) 전체의 하면 에지 및 측면에 퍼지 가스가 공급된다. 또한, 상부 유통로를 통하여, 특히 복수의 제1 및 제2유통로(322, 323)에 의해 형성되는 복수 개의 경로를 통하여 기판(S)의 상면 에지 및 측면에 퍼지 가스가 균일하게 공급된다. 즉, 보호 링(32, 33)에 형성된 복수의 유통로를 통하여 기판 가장자리의 복수 위치에 상방에서 하방으로 퍼지 가스가 균일하게 분사된다. 하부 및 상부의 유통로를 통하여 공급된 퍼지 가스는 상부 링(33)과 기판(S) 사이의 틈을 통과하여 기판(S) 상측으로 이동한다.

이러한, 퍼지 가스의 이동에 의하여, 기판(S)에 박막 증착을 위하여 공정 가스가 공급되더라도, 기판(S)의 가장자리 영역(상면 에지, 측면, 하면 에지) 및 하면에는 공정 가스가 공급되지 않아, 기판(S) 가장자리 영역에 박막이 증착되는 것을 효율적으로 억제 또는 방지할 수 있다. 특히, 기판(S) 가장자리의 복수 위치에 상방에서 하방으로 퍼지 가스가 균일하게 분사되므로, 기판(S) 상면 에지의 일부에 박막이 형성되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 보호 링의 다양한 변형을 예시적으로 설명한다. 도 6은 본 발명의 변형 예에 보호 링의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 하부 링(32)은 상면에 단턱부(329)를 구비하고, 상부 링(33)은 하면에 상기 단턱부(329)에 대응되는 돌출부를 구비할 수 있다. 즉, 하부 링(32)의 상면에 계단 형상으로 단턱부(329)를 형성하고, 단턱부의 높이에 대응하는 만큼 두껍게 상부 링(33)의 돌출부를 형성할 수 있다. 이로부터 상부 링(33)의 두께를 증가시킬 수 있어, 상부 링(33)의 안정되게 핸들링할 수 있고, 하부 링(32)과 상부 링(33)의 결합을 더욱 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 상기에서는 제1유통로가 하부 링(32)을 관통하며, 제2유통로는 하부 링(32)의 상부 표면에 형성되는 것으로 예시하였으나, 제1 및 제2유통로는 다양한 위치 및 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1유통로(322) 및 제2유통로(323)를 하부 링(32)의 제2몸체(321b)의 내부에 형성할 수 있다(도 6의 (b)). 즉, 제1유통로(322)는 제2몸체(321b)를 상하방향으로 가로질러 형성되는 공간이며 일단은 제2몸체(321b)의 하면으로 노출되고 타단은 노출되지 않게 형성된다. 제2유통로(323)는 제2몸체(321b)를 수평방향으로 가로질러 형성되는 공간이며 일단은 제1유통로(322)의 타단과 연결되며 타단은 제2몸체(321b)의 측면으로 노출된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 챔버 20 : 가스분사기
30 : 기판 지지대 31 : 기판 지지체
32 : 하부 링 33 : 상부 링

Claims

기판이 안착되는 기판 지지체; 및
상기 기판 지지체 상에 설치되고 상기 기판 지지체의 상면보다 높은 위치에서 상기 기판을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링을 포함하고,
상기 보호 링은,
링 형상의 제1몸체;
상기 제1몸체로부터 내측 방향으로 연장 형성된 제2몸체;
일단이 상기 제2몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로;
상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 포함하는 하부 링을 포함하며,
상기 보호 링과 상기 기판 지지체 사이에는 가스가 통과하는 메인경로가 형성되고,
상기 메인경로는 상기 유통경로와 연결되고, 상기 메인경로는 상기 제1유통로 및 상기 보호링의 하면 가장자리 영역과 상기 기판 지지체의 측면 사이에 형성된 제4유통로와 연결되는 기판 지지 장치.
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기판이 안착되는 기판 지지체; 및
상기 기판 지지체 상에 설치되고 상기 기판 지지체의 상면보다 높은 위치에서 상기 기판을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링을 포함하고,
상기 보호링은,
링 형상의 몸체, 상기 몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로 및 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 구비하는 하부 링 및
상기 하부 링 상에 설치되고, 상기 하부 링의 내측면과의 사이에 상기 제2유통로와 연결되는 제3유통로를 형성하는 상부 링을 포함하며,
상기 보호 링과 상기 기판 지지체 사이에는 가스가 통과하는 메인경로가 형성되고,
상기 메인경로는 상기 유통경로와 연결되고, 상기 메인경로는 상기 제1유통로 및 상기 보호링의 하면 가장자리 영역과 상기 기판 지지체의 측면 사이에 형성된 제4유통로와 연결되며,
상기 유통경로는 상기 제1유통로, 상기 제2유통로 및 상기 제3유통로를 포함하는 상부 유통로와,
제4유통로를 포함하는 하부 유통로를 포함하는 기판 지지 장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 제1 및 제2 유통로는 상기 하부 링의 원주 방향을 따라 복수 개 형성되는 기판 지지 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1유통로는 상기 하부 링의 몸체를 수직 관통하여 형성되고, 상기 제2유통로는 상기 몸체의 상면에 오목 홈으로 형성되는 기판 지지 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2몸체는 내측면의 적어도 일부에 형성되고 하향 경사진 경사면을 구비하는 기판 지지 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 경사면은 45 내지 80°의 경사를 갖는 기판 지지 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1몸체는 상면에 오목하게 형성된 적어도 하나 이상의 결합홈을 구비하는 기판 지지 장치.
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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 기판 지지체는 내부에 가스가 통과하는 가스 채널을 구비하고,
상기 가스 채널은 상기 메인경로와 연결되는 기판 지지 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 하부 링은 상면에 오목하게 형성된 결합홈을 구비하고,
상기 상부 링은 하면에 상기 결합홈에 대응되는 결합 돌기를 구비하는 기판 지지 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 결합홈은 복수개 구비되며, 그 중 일부는 상기 결합 돌기가 결합될 때, 상기 결합 돌기와 이격되는 간격을 가지도록, 상기 결합홈의 직경은 상기 결합 돌기의 직경보다 더 크게 형성되는 기판 지지 장치.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 결합홈에는 상기 하부링을 상기 하부링의 하측 방향으로 수직 관통하는 관통홀이 형성되는 기판 지지 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 상부 링의 내측 단부에는 하방으로 절곡된 절곡부를 구비하고,
상기 하부 링의 내측면의 적어도 일부에는 하향 경사진 경사면을 구비하며,상기 절곡부와 상기 경사면 사이에 상기 제3유통로를 형성하는 기판 지지 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 하부 링은 상면에 단턱부를 구비하고,
상기 상부 링은 하면에 상기 단턱부에 대응되는 돌출부를 구비하는 기판 지지 장치.
처리 공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 분사기; 및
상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 지지되는 기판 지지대; 및
를 포함하고,
상기 기판 지지대는 기판이 안착되는 기판 지지체; 및
상기 기판 지지체 상에 설치되고 상기 기판 지지체의 상면보다 높은 위치에서 상기 기판을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링을 포함하고,
상기 보호 링은,
링 형상의 제1몸체;
상기 제1몸체로부터 내측 방향으로 연장 형성된 제2몸체;
일단이 상기 제2몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로;
상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 포함하는 하부 링을 포함하며,
상기 보호 링과 상기 기판 지지체 사이에는 가스가 통과하는 메인경로가 형성되고,
상기 메인경로는 상기 유통경로와 연결되고, 상기 메인경로는 상기 제1유통로 및 상기 보호링의 하면 가장자리 영역과 상기 기판 지지체의 측면 사이에 형성된 제4유통로와 연결되어, 각각의 유통로를 통하여 상기 기판의 상부 에지 및 하부 에지로 퍼지 가스를 공급하는 기판 처리 장치.
처리 공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 분사기; 및
상기 챔버의 내부에 배치되며 기판이 지지되는 기판 지지대; 및
를 포함하고,
상기 기판 지지대는 기판이 안착되는 기판 지지체; 및
상기 기판 지지체 상에 설치되고 상기 기판 지지체의 상면보다 높은 위치에서 상기 기판을 향하여 가스를 분사하도록 하는 유통경로가 형성되는 보호 링을 포함하고,
상기 보호링은,
링 형상의 몸체, 상기 몸체의 하면과 연결되고 이로부터 상부 방향으로 연장 형성된 제1유통로 및 상기 제1유통로의 타단과 연결되고 내측 방향으로 연장 형성된 제2유통로를 구비하는 하부 링 및
상기 하부 링 상에 설치되고, 상기 하부 링의 내측면과의 사이에 상기 제2유통로와 연결되는 제3유통로를 형성하는 상부 링을 포함하며,
상기 보호 링과 상기 기판 지지체 사이에는 가스가 통과하는 메인경로가 형성되고,
상기 메인경로는 상기 유통경로와 연결되고, 상기 메인경로는 상기 제1유통로 및 상기 보호링의 하면 가장자리 영역과 상기 기판 지지체의 측면 사이에 형성된 제4유통로와 연결되며,
상기 유통경로는 상기 제1유통로, 상기 제2유통로 및 상기 제3유통로를 포함하는 상부 유통로와,
제4유통로를 포함하는 하부 유통로를 포함하여, 각각의 유통로를 통하여 상기 기판의 상부 에지 및 하부 에지로 퍼지 가스를 공급하는 기판 처리 장치.
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