KR101955580B1 - 기판처리장치 - Google Patents

기판처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101955580B1
KR101955580B1 KR1020120074118A KR20120074118A KR101955580B1 KR 101955580 B1 KR101955580 B1 KR 101955580B1 KR 1020120074118 A KR1020120074118 A KR 1020120074118A KR 20120074118 A KR20120074118 A KR 20120074118A KR 101955580 B1 KR101955580 B1 KR 101955580B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
inner tube
process gas
space
tube
Prior art date
Application number
KR1020120074118A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140006646A (ko
Inventor
이상곤
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020120074118A priority Critical patent/KR101955580B1/ko
Publication of KR20140006646A publication Critical patent/KR20140006646A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101955580B1 publication Critical patent/KR101955580B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45508—Radial flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45568—Porous nozzles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판처리장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 기판처리장치는 공정챔버; 공정챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛; 및 공정챔버 내에 배치되며 가스를 분사하는 노즐유닛을 포함하되, 노즐유닛은, 공정가스를 분사하는 제1분사관들; 및 제1분사관들 둘레에 형성되고, 제1분사관들을 통해 분사되는 공정가스의 분사 방향을 가이드해주기 위해 안내 가스를 분사하는 제2분사관들을 포함한다.

Description

기판처리장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 노즐유닛, 이를 포함하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 증착되어 박막을 형성하는 공정가스를 분사하는 노즐유닛, 이를 포함하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법에 관한 것이다.
반도체소자는 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 금속산화막에 회로패턴을 형성하여 제조되는데, 기판 상에 금속산화막을 입히는 박막형성법으로는 금속유기물화학기상증착(MOCVD: metal-organic chemical vapor deposition)법이 널리 이용되고 있다.
금속유기물화학기상증착법은, 액상의 금속유기화합물을 기화시켜 수소화합물과 혼합한 공정가스를 기판에 공급한 후 고온으로 가열하여 공정가스의 열분해반응을 유도하여 기판 상에 금속박막을 증착시켜 이루어진다.
그런데, 공정가스를 분사하는 복수의 분사홀들을 가지고 있는 노즐 유닛에서 공정 가스가 분사될 때 발생하는 확산 현상으로 인해 분사홀이 존재하지 않는 노즐 유닛 표면에 난기류(turbulence)가 발생하여 노즐 유닛 표면에 이상 증착이 발생하게 된다. 이러한 노즐 유닛 표면의 이상 증착은 파티클 유발 및 공정가스의 불균일한 분사로 금속산화막의 품질이 악영향을 주고, 결과적으로 반도체소자의 수율 및 성능을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명의 일 과제는, 공정가스를 분사하는 분사홀들 사이에서 발생하는 난기류 현상을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 공정챔버; 상기 공정챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛; 및 상기 공정챔버 내에 배치되며 가스를 분사하는 노즐유닛을 포함하되, 상기 노즐유닛은, 공정가스를 분사하는 제1분사관들; 및 상기 제1분사관들 둘레에 형성되고, 상기 제1분사관들을 통해 분사되는 공정가스의 분사 방향을 가이드해주기 위해 안내 가스를 분사하는 제2분사관들을 포함하는 기판처리장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 노즐 유닛은 상기 지지 유닛의 중심 영역의 상부에 배치되고, 상기 공정 가스 및 상기 불활성 가스가 상기 지지 유닛의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 향하는 방사형 가스 흐름을 형성하도록 원통형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 노즐 유닛은 상기 지지 유닛의 중심 영역의 상부에 배치되고, 상기 공정 가스 및 상기 가이드 가스가 상기 지지 유닛의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 향하는 방사형 가스 흐름을 형성하도록 원통형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2분사관들은 상기 제1분사관을 중심으로 방사상 배치될 수 있따.
또한, 상기 노즐 유닛은 냉각 가스가 흐르는 제1내관; 상기 제1내관을 둘러싸며, 공정 가스가 유입되는 제2내관; 상기 제2내관을 둘러싸며, 가이드 가스가 유입되는 제3내관; 및 상기 제3내관을 둘러싸며, 상기 제1내관과 연결되고, 상기 제2내관 내의 공정 가스를 냉각하는 냉각 유체가 흐르는 외관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1분사관은 상기 제2내관으로부터 상기 외관으로 연장되도록 형성되며, 상기 제2분사관은 상기 제3내관으로부터 상기 외관으로 연장되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 유닛은 판 형상을 가지고, 기판 홀더를 수용하는 복수개의 홀더홈들이 상면의 가장자리 영역에 원주 방향을 따라가며 형성된 지지 플레이트; 및 상기 지지 플레이트를 회전시키는 회전 구동 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 분사관은 상하 방향으로 복수 개가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 분사관들이 원주 방향을 따라 배치된 원통 형상의 노즐 보디를 갖되; 상기 분사관들은 공정 가스를 수평 방향으로 분사하는 제 1 분사관들; 및 상기 제 1 분사관을 중심으로 방사상 배치되고, 가이드 가스를 공정 가스와 나란한 수평 방향으로 분사하는 제2 분사관들을 포함하는 노즐 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 노즐 보디는 냉각 가스가 흐르는 외관을 더 포함하고, 상기 제1분사관들은 공정 가스가 냉각 가스에 의해 냉각되도록 상기 외관을 통과할 수 있다.
또한, 상기 노즐 보디는 상기 외관 내부에는 중앙으로부터 제1내관과 제2내관 그리고 제3내관이 순차적으로 제공되며, 상기 외관과 상기 제3내관 사이에는 냉각 가스가 흐르는 제1공간이 제공되고, 상기 제3내관과 상기 제2내관 사이에는 가이드 가스가 흐르는 제2공간이 제공되며, 상기 제2내관 상기 제1내관 사이에는 공정 가스가 흐르는 제3공간이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1분사관은 상기 제2공간과 상기 제1공간을 통과하여 상기 외관 외부로 분사하도록 제공되고, 상기 제2분사관은 상기 제1공간을 통과하여 상기 외관 외부로 분사하도록 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 처리실 내에 기판을 로딩하는 단계; 상기 기판을 가열하는 단계; 상기 기판에 공정 가스를 분사하는 단계를 포함하되; 상기 공정 가스가 상기 기판으로 분사되는 과정에서 난기류 현상 방지를 위한 가이드 가스를 분사하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가이드 가스는 상기 공정 가스가 분사되기 전 또는 상기 공정 가스와 동시에 분사될 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 지지 플레이트의 가장자리 영역에 원주 방향을 따라 복수개가 안착되고, 상기 공정 가스는 상기 지지 플레이트의 중심과 대응하는 상기 처리실의 상부에 배치된 노즐 유닛의 제1분사관들을 통해 방사형으로 분사되며, 상기 가이드 가스는 상기 제1분사관을 중심으로 방사상 배치된 제2분사관들을 통해 수평 방향으로 분사될 수 있다.
또한, 상기 공정 가스는 냉각 가스에 의해 냉각된 후 상기 제1분사관들을 통해 분사될 수 있다.
또한, 상기 가이드 가스는 냉각 유체에 의해 냉각된 후 상기 제2분사관들을 통해 분사될 수 있다.
또한, 상기 지지 플레이트는 자기 중심 축을 중심으로 회전하고, 상기 복수 개의 기판들 각각은 자기 중심축을 중심으로 회전할 수 있다.
본 발명에 의하면, 공정 가스를 분사하는 분사홀들 사이에 가이드 가스가 공정 가스의 분사 방향을 안내함으로써 노즐 유닛 표면에서 발생되는 공정 가스의 난기류 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 노즐 유닛 표면에서의 이상 증착을 방지하여 공정 챔버 내부의 크리닝 주기를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 상에 균일한 금속산화막을 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체소자의 수율 및 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 지지유닛의 평면도이다.
도 3은 도 1의 노즐유닛의 단면도이다.
도 4는 노즐유닛의 평단면도이다.
도 5는 노즐 유닛의 제1분사관들과 제2분사관들의 배치를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 노즐유닛에서 분사되는 가스의 흐름에 관한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.
본 명세서에 기재되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판처리장치(1000)는 엘이디(LED) 제조를 위해 사용되는 금속 유기 화학 기상 증착 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 이와 달리 기판처리장치(1)는 반도체 칩 제조를 위해 사용되는 금속 유기 화학 기상 증착 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 기판으로는 발광다이오드의 제조 공정에 사용되는 사파이어(Sapphire, Al2O3)기판, 실리콘카바이드(SiC)기판을 예로 들어 설명한다. 그러나 상술한 바와 달리 기판은 반도체 집적회로의 제조 공정에 사용되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)를 일 실시예의 단면도이다.
기판처리장치(1000)는 공정챔버(1100), 지지유닛(1200), 가열유닛(1300), 노즐유닛(1400) 및 배기유닛(1500)을 포함한다.
공정챔버(1100)는 금속유기물화학기상증착법에 따른 증착공정이 수행되는 공간을 제공한다. 지지유닛(1200)에는 기판(S)이 안착된다. 가열유닛(1300)은 기판(S)을 가열한다. 노즐유닛(1400)은 공정챔버(1100)의 내부로 가스를 분사하고, 배기유닛(1500)은 공정챔버(1100)에서 가스를 배기한다.
공정챔버(1100)는 공정챔버(1100)의 내부를 외부와 격리시키는 벽(1110, 1120, 1130)을 포함한다. 벽은 상부벽(1110), 상부벽(1110)의 가장자리로부터 아래방향으로 연장되는 측벽(1120) 및 측벽(1120)의 하단에 결합되어 상부벽(1110)과 마주보는 하부벽(1130)을 포함한다.
상부벽(1110)과 하부벽(1130)은 원판 형상으로 제공될 수 있다.
측벽(1120)에는 기판(S)이 반입되거나 반출되는 통로(1140)가 형성된다. 통로(1140)에는 통로(1140)를 개폐하는 도어(1150)가 설치된다. 도어(1150)는 도어(1150)에 결합된 승강기(1160)의 작동에 의해 통로(1140)의 길이방향에 수직한 방향으로 이동하여 통로(1140)를 개폐할 수 있다.
지지유닛(1200)은 공정챔버(1100)의 내부에 배치된다. 지지유닛(1200)은 지지플레이트(1210) 및 회전구동부재(1220)를 포함한다. 지지플레이트(1210)에는 기판(S)이 안착되며, 회전구동부재(1220)는 지지플레이트(1210)를 회전시킨다.
도 2는 도 1의 지지유닛(1200)의 평면도이다.
지지플레이트(1210)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 지지플레이트(1210)는 전기전도율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지플레이트(1210)의 재질은 흑연일 수 있다.
지지플레이트(1210)의 상면의 가장자리영역에는 원주를 따라 복수의 홀더홈(1211)이 형성된다. 각각의 홀더홈(1211)은 지지플레이트(1210)의 중심으로부터 동일 원주 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에서는 지지 플레이트(1210)가 60도 간격으로 6개의 홀더홈(1211)을 갖는 것으로 도시하였으나, 홀더홈(1211)의 개수는 지지 플레이트(1210)의 크기, 기판의 크기 그리고 홀더홈(1211)의 배치 구조에 따라 달라질 수 있다. 또한, 홀더홈(1211)의 배치나 형상은 상술한 예와 상이할 수 있다.
홀더홈(1211)에는 홀더(1212)가 삽입된다. 홀더(1212)에는 기판(S)이 안착된다. 하나의 홀더에 기판은 하나 또는 복수 개가 안착될 수 있다. 홀더(1212)는 외경이 홀더홈(1211)의 직경보다 작고, 내경이 기판(S)의 직경보다 크게 제공될 수 있다. 홀더(1212)는 상부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 홀더(1212)는 전기전도율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 홀더(1212)의 재질은 흑연일 수 있다.
홀더(1212)는 가스베어링의 원리에 의해 자기중심축을 중심으로 회전한다. 홀더홈(1211)의 하면에는 나선 형상의 회전홈(1213)이 제공된다. 회전홈(1213)에는 가스공급부재(미도시)로부터 회전가스가 공급된다. 공급된 회전가스는 회전홈(1213)을 따라 흐르며 홀드의 하면에 회전력을 전달하여 홀더(1212)를 회전시킨다. 기판(S)은 홀더(1212)의 회전에 따라 회전한다. 회전가스는 홀더(1212)와 홀더홈(1211) 사이의 공간을 통해 배기된다.
회전구동부재(1220)는 지지플레이트(1210)를 회전시킨다. 회전구동부재(1220)는 회전축 및 모터(1222)를 포함한다. 구동축(1221)은 공정챔버(1100)의 하부벽(1130)을 관통하도록 삽입될 수 있다. 구동축(1221)은 상단이 지지플레이트(1210)의 하면에 결합되고, 하단이 모터(1222)에 결합된다. 모터(1222)에 의해 구동축(1221)을 회전 또는 승강시킬 수 있다. 모터(1222)에 의해 구동축(1221)이 회전 또는 승강하면, 지지플레이트(1210)가 구동축(1221)에 의해 회전 또는 승강한다.
가열유닛(1300)은 지지플레이트(1210)에 안착된 기판(S)을 가열한다. 가열유닛(1300)은 지지플레이트(1210)의 하부 또는 지지플레이트(1210)의 내부에 배치될 수 있다. 가열유닛(1300)으로는 예를 들어, 무선주파수(RF: radio frequency)코일과 같은 고주파가열수단이 사용될 수 있다. 무선주파수코일은 구동축(1221)을 감싸도록 배치되어 외부로부터 전원을 받아 지지플레이트(1210)를 유도 가열시키고, 지지플레이트(1210)의 홀더(1212)를 통해 기판(S)을 공정온도로 가열할 수 있다.
노즐유닛(1400)은 지지플레이트(1210)의 중심영역의 상부에 이격되어 배치되고, 공정챔버(1100)의 내부로 가스를 분사한다. 노즐유닛(1400)은 노즐보디(1410), 제1분사관(1460) 및 제2분사관(1470)을 포함한다. 제1분사관(1460)은 공정가스를 분사하고, 제2분사관(1470)은 안내 가스를 분사한다.
여기서, 공정가스로는 금속유기화합물과 수소화합물이 혼합된 가스가 이용될 수 있다. 금속유기화합물의 성분은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등일 수 있으며, 수소화합물의 성분은 아르센(arsene), 포스핀(phosphine), 암모니아(ammonia) 등일 수 있다. 제1노즐(1450)은 공정가스의 분사를 돕기 위하여 공정가스를 캐리어가스와 함께 분사할 수도 있다. 캐리어가스의 성분은 수소(H2), 질소(N2) 등일 수 있다. 가이드 가스로는 불활성가스, 예를 들어, 헬륨(He), 아르곤(Ne)이나 캐리어가스와 유사한 성분의 가스가 이용될 수 있다.
배기유닛(1500)은 배기라인(1510), 배기펌프(1520) 및 배기밸브(1530)를 포함할 수 있다. 배기라인(1510)은 일단이 공정챔버(1100)에 형성된 배기홀(1170)에 연결되고, 타단이 배기펌프(1520)에 연결된다.
배기펌프(1520)는 배기라인(1510)을 통해 공정챔버(1100)의 내부에 음압을 가하고, 이에 따라 공정챔버(1100)의 내부로부터 반응가스, 캐리어가스, 가이드 가스 및 증착과정에서 발생하는 생성물 등이 배기된다. 배기펌프(1520)는 이러한 배기과정을 통해 공정챔버(1100)의 내부 압력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 공정챔버(1100)의 내부압력은 수 진공상태로부터 대기압 또는 그 이상의 고압에 이르기까지 다양한 범위로 조절될 수 있다. 배기밸브(1530)는 배기라인(1510) 상에 설치되어 배기라인(1510)의 유량을 제어한다.
도 3은 도 1의 노즐유닛(1400)의 단면도이고, 도 4는 도 1의 노즐유닛(1400)의 절개 사시도이다. 도 5는 노즐유닛의 평단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 노즐보디(1410)는 외관(1411), 제3내관(1412), 제2내관(1413) 그리고 제1내관(1414)을 포함한다. 외관(1411)은 제3내관(1412)을 감싸고, 제3내관(1412)은 제2내관(1413)을 감싸며, 제2내관(1413)은 제1내관(1414)을 감싸도록 제공된다. 관들(1411, 1412, 1413, 1414)의 상면은 서로 공유될 수 있다. 관들(1411, 1412, 1413, 1414)은 원통 형상으로 제공될 수 있다.
관들(1411, 1412, 1413, 1414)에 의해 노즐보디(1410)의 내부에는 외관(1411)과 제3내관(1412) 사이의 제1공간(1420), 제3내관(1412)과 제2내관(1413) 사이의 제2공간(1430), 제2내관(1413)과 제1내관(1414) 사이의 제3공간(1440) 그리고 제1내관(1414)의 제4공간(1450)이 제공된다. 제1공간(1420)과 제4공간(1450)은 연결된다. 제1공간(1420)으로는 냉각유체가 흐르고, 제2공간(1430)으로는 공정가스가 유입되고, 제3공간(1440)으로는 가이드 가스가 유입된다.
냉각유체는 냉각유체 공급원(1425)으로부터 냉각유체 유입라인(1423)을 통해 제1공간(1420)으로 유입되고, 제1공간(1420)과 제4공간(1450)을 거쳐 냉각유체 회수라인(1424)을 통해 냉각유체 공급원(1425)으로 회수되며 순환한다. 냉각유체 유입라인(1423)에는 온도조절부재(1426)가 설치된다. 온도조절부재(1426)는 냉각유체유입라인(1423)을 흐르는 냉각유체의 온도를 조절하여 제1공간(1420)으로 유입되는 냉각유체의 온도를 조절한다. 냉각유체로는 물(H2O) 또는 질소가스 등의 불활성가스가 사용될 수 있다.
공정가스는 공정가스공급원(1443)으로부터 공정가스라인(1442)을 통해 제3공간(1440)으로 공급된다. 일 예로, 공정가스공급원(1443)으로부터 공급되는 가스는 금속유기화합물 및 수소화합물을 포함할 수 있으며, 제3공간(1440)에서는 금속유기화합물 및 수소화합물이 혼합되어 공정가스가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 공정가스는 제2공간(1430)과 제1공간(1420)을 가로질러 설치되는 제1분사관(1460)들의 제1분사홀(1462)들을 통해 분사된다.
제1분사관(1460)들은 원주방향을 따라 복수로 제공될 수 있다. 제1분사관(1460)들은 서로 이격되게 제공될 수 있다. 또한, 원주방향에 따라 복수 개 제공되는 제1분사관(1460)들의 세트가 상하방향으로 이격되어 복수로 제공될 수 있다. 이에 따라 공정가스는 제1분사관들(1460)들을 통해 제3공간(1440)으로부터 공정챔버(1100)의 내부로 분사된다.
가이드 가스는 가이드가스공급원(1433)으로부터 가이드가스라인(1432)을 통해 제2공간(1430)으로 공급된다. 가이드 가스는 제1공간(1420)을 가로질러 설치되는 제2분사관(1470)들의 제2분사홀(1472)들을 통해 분사된다.
제2분사관(1470)들은 공정 가스의 분사 방향을 안내하기 위한 가이드 가스를 분사한다. 제2분사관(1470)들은 공정 가스를 분사하는 제1분사관(1460)들 사이 사이에 제공된다. 제2분사관(1470)들은 제1분사관(1460)들과 나란하게 수평방향을 향하도록 설치된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1분사관(1460) 하나에 4개의 제2분사관(1470)들이 사방으로 배치되는 형태를 갖는다. 즉, 제2분사관(1470)들은 제1분사관(1460) 주변을 둘러싸도록 배치된다. 이처럼, 가이드 가스가 공정 가스의 분사 방향을 안내함으로써 노즐 유닛 표면에서 발생되는 공정 가스의 난기류 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 도 1의 노즐유닛(1400)에서 분사되는 가스의 흐름에 관한 도면이다.
제1분사관(1460)은 공정챔버(1100)의 내부로 공정가스를 분사한다. 공정가스는 제1분사관(1460)들을 통해 제3내부공간(1440)으로부터 공정챔버(1100)의 내부로 분사된다.
이때, 공정가스는 제1분사관(1460)을 통해 냉각유체가 흐르는 제1공간(1420)을 통과하면서 냉각되므로, 제1분사관(1460)은 냉각된 공정가스를 분사한다. 냉각된 공정가스는 반응성이 낮아 기판(S)에 도달하기 전에 공정챔버(1100), 지지 플레이트, 노즐의 단부 등에 증착하지 않으므로, 기생증착 현상이 1차적으로 방지된다.
제2분사관(1470)은 공정가스가 제1분사관(1460)들을 통해 분사시 난기류 현상을 방지하기 위하여 가이드 가스를 분사한다. 이에 따라 가이드 가스는 제1분사관(1460)들 사이 사이로 분사된다. 가이드 가스는 공정 가스가 제1분사관(1460)으로부터 분사될 때 발생되는 확산 현상을 방지하고, 외관 표면에 이상 증착을 방지한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)를 이용하여 설명한다. 그러나, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 본 발명에 따른 기판처리방법은 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)와 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
기판처리방법의 일 실시예는, 기판(S)이 안착되는 단계(S110), 기판(S)을 가열하는 단계(S120), 가이드 가스가 분사되는 단계(S130), 공정가스가 분사되는 단계(S140), 박막이 증착되는 단계(S150), 공정챔버(1100)가 배기되는 단계(S160) 및 기판(S)이 반출되는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
기판(S)은 지지유닛(1200)에 안착된다(S110). 기판(S)은 공정챔버(1100)의 측벽(1120)에 형성된 통로(1140)를 통해 공정챔버(1100) 내부로 반출되고, 반출된 기판(S)은 지지플레이트(1210)의 홀더(1212)에 놓인다.
가열유닛(1300)은 기판(S)을 가열한다(S120). 기판(S)이 지지유닛(1200)에 놓이면, 가열유닛(1300)이 지지플레이트(1210)를 가열하고, 이에 따라 기판(S)이 가열된다.
기판(S)이 증착공정에 적합한 온도로 가열되면, 제2분사관(1470)이 가이드 가스를 분사하고(S130), 제1분사관(1460)은 공정가스를 분사한다(S140). 여기서, 가이드 가스가 먼저 분사된 후 공정가스가 분사되거나 또는 가이드 가스와 공정가스가 동시에 분사될 수 있다. 분사되는 가스는 냉각유체에 의해 냉각된 상태로 분사되므로 공정챔버(1100)의 내벽 또는 노즐유닛(1400), 지지유닛(1200) 등의 공정챔버(1100)의 내부에 설치된 구성요소에 증착되지 않는다. 또한, 가이드 가스가 노즐 유닛(140) 표면의 이상 증착을 효과적으로 예방한다.
분사된 공정가스는 기판(S) 상으로 제공되며 기판(S) 상에 박막을 증착한다(S150). 공정가스가 기판(S)에 제공되면, 가열된 기판(S)의 온도에 의해 기판(S) 상에 접착되어 금속산화막의 박막을 형성한다. 이때, 기판(S)은 홀더(1212)에 의해 회전하므로, 공정가스가 기판(S)에 골고루 퍼지고, 박막이 균일하게 형성될 수 있다. 이러한 과정에 따라 금속유기화합물기상증착법이 수행된다.
기판(S) 상에 금속산화막이 형성되면, 배기유닛(1500)이 공정유닛을 배기시키고(S160), 배기가 종료되면 공정챔버(1100)의 측벽(1120)에 형성된 통로(1140)를 통해 기판(S)이 외부로 반출되어(S170), 증착공정이 종료된다.
본 발명의 실시예에서는 금속유기물화학기상증착에 의해 기판 상에 박막을 증착하는 장치를 예를 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 종류의 증착 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 기판 처리 장치가 기판 상에 박막을 증착하는 장치인 것으로 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 식각, 애싱 등과 같이 기판이 제공된 챔버 내로 가스 또는 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 노즐 유닛 내에 냉각 가스가 흐르는 통로가 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 노즐 유닛에는 냉각 가스가 흐르는 통로가 제공되지 않을 수도 있다.
본 명세서에서 설명한 실시예에서 그 구성요소나 구성단계가 모두 필수적인 것은 아니므로, 본 발명은 그 구성요소나 구성단계의 일부를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 구성단계들은 반드시 설명된 순서로 수행되어야만 하는 것은 아니므로, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.
나아가, 상술한 실시예들은 반드시 독립적으로만 수행되어야 하는 것은 아니며, 개별적으로 또는 서로 조합되어 이용될 수 있다.
1000: 기판처리장치
1100: 공정챔버 1110: 상부벽 1120: 측벽
1130: 하부벽 1140: 통로 1150: 도어
1160: 승강기 1170: 배기홀
1200: 지지유닛 1210: 지지플레이트 1211: 홀더홈
1212: 홀더 1213: 회전홈
1220: 회전구동부재 1221: 구동축 1222: 모터
1300: 가열유닛
1400: 노즐유닛 1410: 노즐보디
1460: 제1분사관 1470: 제2분사관
1500: 배기유닛 1510: 배기라인

Claims (17)

  1. 공정챔버;
    상기 공정챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛; 및
    상기 공정챔버 내에 배치되며 가스를 분사하는 노즐유닛을 포함하되,
    상기 노즐유닛은,
    공정가스를 분사하는 제1분사관들;
    상기 제1분사관들 둘레에 형성되고, 상기 제1분사관들을 통해 분사되는 공정가스의 분사 방향을 가이드해주기 위해 가이드 가스를 분사하는 제2분사관들;
    냉각 가스가 흐르는 제1내관;
    상기 제1내관을 둘러싸며, 공정 가스가 유입되는 제2내관;
    상기 제2내관을 둘러싸며, 가이드 가스가 유입되는 제3내관; 및
    상기 제3내관을 둘러싸며, 상기 제1내관과 연결되고, 상기 제2내관 내의 공정 가스를 냉각하는 냉각 유체가 흐르는 외관을 포함하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 유닛은
    상기 지지 유닛의 중심 영역의 상부에 배치되고, 상기 공정 가스 및 상기 가이드 가스가 상기 지지 유닛의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 향하는 방사형 가스 흐름을 형성하도록 원통형상으로 제공되는 기판처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2분사관들은 상기 제1분사관을 중심으로 방사상 배치되는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1분사관은 상기 제2내관으로부터 상기 외관으로 연장되도록 형성되며,
    상기 제2분사관은 상기 제3내관으로부터 상기 외관으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은
    판 형상을 가지고, 기판 홀더를 수용하는 복수개의 홀더홈들이 상면의 가장자리 영역에 원주 방향을 따라가며 형성된 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트를 회전시키는 회전 구동 부재를 포함하는 기판처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사관은 상하 방향으로 복수 개가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 노즐 유닛에 있어서:
    분사관들이 원주 방향을 따라 배치된 원통 형상의 노즐 보디를 갖되;
    상기 분사관들은
    공정 가스를 수평 방향으로 분사하는 제 1 분사관들; 및
    상기 제 1 분사관을 중심으로 방사상 배치되고, 가이드 가스를 공정 가스와 나란한 수평 방향으로 분사하는 제2 분사관들을 포함하고,
    상기 노즐 보디는
    냉각 가스가 흐르는 외관을 더 포함하고,
    상기 제1분사관들은 공정 가스가 냉각 가스에 의해 냉각되도록 상기 외관을 통과하며,
    상기 외관 내부에는 중앙으로부터 제1내관과 제2내관 그리고 제3내관이 순차적으로 제공되며,
    상기 외관과 상기 제3내관 사이에는 냉각 가스가 흐르는 제1공간이 제공되고, 상기 제3내관과 상기 제2내관 사이에는 가이드 가스가 흐르는 제2공간이 제공되며, 상기 제2내관 상기 제1내관 사이에는 공정 가스가 흐르는 제3공간이 제공되는 노즐 유닛.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1분사관은 상기 제2공간과 상기 제1공간을 통과하여 상기 외관 외부로 분사하도록 제공되고,
    상기 제2분사관은 상기 제1공간을 통과하여 상기 외관 외부로 분사하도록 제공되는 노즐 유닛.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020120074118A 2012-07-06 2012-07-06 기판처리장치 KR101955580B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120074118A KR101955580B1 (ko) 2012-07-06 2012-07-06 기판처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120074118A KR101955580B1 (ko) 2012-07-06 2012-07-06 기판처리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140006646A KR20140006646A (ko) 2014-01-16
KR101955580B1 true KR101955580B1 (ko) 2019-03-08

Family

ID=50141531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120074118A KR101955580B1 (ko) 2012-07-06 2012-07-06 기판처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101955580B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021237240A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Lam Research Corporation Remote-plasma clean (rpc) directional-flow device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091617A (ja) * 2006-10-02 2008-04-17 Sharp Corp Ｍｏｃｖｄ装置およびｍｏｃｖｄ法
JP2008311507A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Sharp Corp 気相成長装置および気相成長方法
JP2010027868A (ja) 2008-07-18 2010-02-04 Toshiba Corp 気相成長装置及び気相成長方法
KR100996210B1 (ko) * 2010-04-12 2010-11-24 세메스 주식회사 가스 분사 유닛 및 이를 이용한 박막 증착 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091617A (ja) * 2006-10-02 2008-04-17 Sharp Corp Ｍｏｃｖｄ装置およびｍｏｃｖｄ法
JP2008311507A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Sharp Corp 気相成長装置および気相成長方法
JP2010027868A (ja) 2008-07-18 2010-02-04 Toshiba Corp 気相成長装置及び気相成長方法
KR100996210B1 (ko) * 2010-04-12 2010-11-24 세메스 주식회사 가스 분사 유닛 및 이를 이용한 박막 증착 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140006646A (ko) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8821641B2 (en) Nozzle unit, and apparatus and method for treating substrate with the same
KR100996210B1 (ko) 가스 분사 유닛 및 이를 이용한 박막 증착 장치 및 방법
KR100839190B1 (ko) 기판을 처리하는 장치 및 방법
KR20160134908A (ko) 기판 처리 장치
KR101955580B1 (ko) 기판처리장치
KR20130007149A (ko) 기판처리장치
KR101017163B1 (ko) 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치
KR20090051984A (ko) 기판 처리 장치
KR101324208B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101329318B1 (ko) 노즐유닛, 이를 포함하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법
KR101135083B1 (ko) 박막 증착 장치 및 방법
KR101573526B1 (ko) 유기금속 화학기상 증착장치의 퍼니스
KR101464202B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101374300B1 (ko) 배기부재와 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법
KR101559031B1 (ko) 기판처리장치
KR20110116900A (ko) 서셉터 및 이를 이용한 화학기상 증착장치
KR101502857B1 (ko) 기판지지부재, 이를 갖는 기판처리장치 및 기판처리방법
KR101395222B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR20150049180A (ko) 기판 처리 장치
KR100871755B1 (ko) 화학기상증착장치의 히터블록
KR20150077107A (ko) 화학기상증착장치
KR102026206B1 (ko) 증착 장치
KR20080062077A (ko) 기판을 처리하는 방법 및 장치
KR100860588B1 (ko) 노즐 어셈블리 및 이를 구비하는 기판처리장치, 그리고기판을 처리하는 방법
KR20080062339A (ko) 기판처리장치 및 이를 제조하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right