KR102066990B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

기판의 전면(全面)에 박막을 증착할 수 있도록 한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하고 가열하는 서셉터; 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착되어 상기 서셉터에 지지된 기판의 테두리 부분을 지지하고 가열하는 간접 가열 부재; 및 상기 서셉터에 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기판의 전면(全面)에 박막을 증착할 수 있도록 한 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자, 평판 디스플레이 패널, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 회로 패턴 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 영역의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 기판 처리 공정을 수행하게 된다.

상기 기판 처리 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.

플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각 장치 등이 있다.

종래의 기판 처리 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(S)을 지지하는 서셉터(1) 및 서셉터(1)에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 수단(3)을 포함하여 구성된다. 이러한, 종래의 기판 처리 장치는 서셉터(1)에 기판(S)을 로딩시킨 후, 가스 분사 수단(3)에 플라즈마 전원을 인가하면서 가스 분사 수단(3)을 통해 공정 가스를 기판(S) 상에 분사함으로써 서셉터(1)와 가스 분사 수단(3) 사이에 플라즈마를 형성하여 기판(S)에 소정의 박막을 증착하게 된다. 그러나, 종래의 기판 처리 장치에서는 상기 플라즈마에 의해 형성되는 소정의 박막이 기판(S) 뿐만 아니라 서셉터(1)의 테두리 부분에도 증착되는 문제점이 있으며, 상기 플라즈마에 의해 서셉터(1)가 손상될 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 방지하기 위해, 종래의 기판 처리 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 테두리 부분과 서셉터(1)의 테두리 부분을 덮는 에지 프레임(5)을 추가로 구비한다.

상기 에지 프레임(5)은 개방부를 가지는 사각판 형상으로 형성되어 공정 챔버의 측벽에 설치된 거치대(미도시)에 거치되어 있다가, 기판(S)이 안착된 서셉터(1)의 상승에 따라 서셉터(1)의 테두리 부분에 안착되어 기판(S)의 테두리 부분과 서셉터(1)의 테두리 부분을 덮음으로써 공정시 플라즈마로부터 서셉터(1)를 보호하게 된다.

그러나, 상기 에지 프레임(5)을 포함하는 기판 처리 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 상기 에지 프레임(5)이 기판(S)의 테두리 부분을 가림으로써 기판(S)에 비증착 영역이 존재하여 기판(S)의 사용 면적이 감소된다는 문제점이 있다.

둘째, 상기 에지 프레임(5)과 기판(S)의 접촉 가능성이 있어 기판(S)이 파손될 수 있다는 문제점이 있다.

셋째, 상기 에지 프레임(5)을 서셉터(1)에 안착시키거나 거치대에 거치시키는 과정을 반복하여야 하기 때문에 상기의 과정 상의 동작 오류가 발생할 수 있고, 이물질이 발생될 수 있는 가능성이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판의 전면(全面)에 박막을 증착할 수 있도록 한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 플라즈마에 의한 서셉터의 손상을 최소화할 수 있도록 한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하고 가열하는 서셉터; 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착되어 상기 서셉터에 지지된 기판의 테두리 부분을 지지하고 가열하는 간접 가열 부재; 및 상기 서셉터에 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 간접 가열 부재와 결합되는 상기 서셉터의 테두리 부분은 20㎛ 이하의 표면 거칠기를 가지는 초평탄면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 서셉터는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하는 본체; 및 상기 기판보다 작은 면적을 가지도록 상기 본체로부터 돌출되어 상기 기판을 지지하는 기판 안착부를 포함하며, 상기 간접 가열 부재는 상기 기판 안착부의 상면으로부터 단차진 상기 본체의 테두리 부분에 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 기판 처리 장치는 상기 서셉터의 테두리 부분과 상기 간접 가열 부재의 테두리 부분을 덮도록 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착된 커버 프레임을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 커버 프레임은 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착되어 상기 서셉터의 테두리부를 덮으며 상기 간접 가열 부재의 측면을 둘러싸는 메인 프레임; 및 상기 메인 프레임의 측면으로부터 돌출되어 상기 간접 가열 부재의 테두리 부분을 덮는 돌출 프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 간접 가열 부재에 지지된 기판의 측면과 마주하는 상기 돌출 프레임의 측면은 상기 기판의 측면으로부터 1mm ~ 15mm 범위로 이격된 것을 특징으로 한다.

상기 커버 프레임은 상기 메인 프레임의 테두리 부분에 곡면 형태로 형성된 가스 안내부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 기판 처리 장치는 상기 서셉터의 테두리 부분에 설치되어 상기 커버 프레임을 지지하고, 상기 커버 프레임의 상면과 상기 기판의 상면 간의 단차를 조절하는 복수의 높이 조절 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 서셉터는 열전도성 도체로 이루어지고, 상기 간접 가열 부재는 열전도성 부도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 간접 가열 부재는 엇갈리는 형태로 상호 결합되는 복수의 플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 간접 가열 부재는 세라믹 또는 0.5(W/m.K) 이상의 열전도성을 가지는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 서셉터의 테두리 부분에 결합되는 상기 간접 가열 부재의 결합면은 초평탄면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 서셉터에 안착되는 기판의 전면(全面)이 공정 공간에 노출됨으로써 기판의 전면(全面)에 박막을 증착할 수 있어 기판의 사용 면적을 최대화할 수 있으며, 기판의 로딩/언로딩시 기판과 접촉되는 부분이 없이 기판과 기구물 간의 접촉으로 인한 기판의 파손을 방지할 수 있다.

둘째, 서셉터에 밀착 결합된 간접 가열 부재를 통해 서셉터에 안착된 기판의 테두리 부분을 가열함으로써 기판의 전면(全面)에 균일한 박막을 증착할 수 있다.

셋째, 서셉터의 테두리부와 간접 가열 부재가 초평탄면에 의해 서로 밀착 결합되기 때문에 공정 가스의 침투 및 플라즈마에 의한 서셉터의 손상을 방지 내지 최소화할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 서셉터와 간접 가열 부재를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 간접 가열 부재의 변형 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 서셉터, 간접 가열 부재, 커버 프레임, 및 높이 조절 수단을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 높이 조절 수단에 의한 가스 흐름 조절을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제 3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 서셉터와 간접 가열 부재를 나타내는 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(100), 서셉터(110), 간접 가열 부재(130), 복수의 리프트 핀(150), 및 가스 분사 수단(170)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 공정 챔버(100)는 플라즈마를 이용한 박막 증착 공정을 수행하기 위한 공정 공간을 제공하는 것으로, 하부 챔버(102), 및 상부 챔버(103)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 하부 챔버(102)는 상부가 개구된 "U"자 형태로 형성된다. 이러한, 상기 하부 챔버(102)의 일측에는 기판이 출입하는 기판 출입구(미도시)가 형성되고, 바닥면에는 공정 공간의 가스를 배기하기 위한 적어도 하나의 배기구(102a)가 형성된다.

상기 상부 챔버(104)는 하부 챔버(102)의 상부에 설치되어 하부 챔버(102)의 상부를 덮는다. 이때, 상기 하부 챔버(102)와 상기 상부 챔버(104) 간의 결합 부분에는 오-링(O-ring) 등과 같은 절연 부재가 개재된다. 여기서, 상기 절연 부재는 상기 하부 챔버(102)와 상기 상부 챔버(104) 사이를 밀봉함과 아울러 상기 하부 챔버(102)와 상기 상부 챔버(104)를 전기적으로 분리시키는 역할을 한다.

상기 서셉터(110)는 상기 공정 챔버(100)의 하부 챔버(102)에 승강 가능하게 설치되어 기판 반송 장치(미도시)에 의해 공정 공간으로 반입되는 기판(S)을 지지한다. 이때, 상기 서셉터(110)는 하부 챔버(102)의 바닥면을 관통하는 승강축(200)에 의해 승강 가능하도록 지지된다. 상기 승강축(200)은 벨로우즈(210)에 의해 밀봉되어 승강 장치(미도시)의 구동에 따라 승강된다.

상기 서셉터(110)는 본체(112) 및 기판 안착부(114)를 포함하여 이루어진다.

상기 본체(112)는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 재질로 이루어져 상기 승강축(200)에 결합된다. 상기 본체(112)에는 기판(S)을 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장되어 있다.

상기 기판 안착부(114)는 기판(S)보다 작은 면적을 가지도록 본체(112)의 테두리 부분(112a)을 제외한 나머지 본체(112)의 상면으로부터 일정한 높이로 돌출된다. 이러한, 상기 기판 안착부(114)는 평면적으로 기판(S)과 동일한 형태를 가지도록 형성되어 기판(S)의 테두리 부분을 제외한 나머지 부분을 지지한다.

상기 본체(112)의 테두리 부분(112a)은 상기 기판 안착부(114)를 둘러싸는 상기 기판 안착부(114)의 테두리 부분으로서, 상기 기판 안착부(114)의 상면으로부터 일정한 높이로 단차지도록 형성된다.

상기 본체(112)의 테두리 부분(112a)은 20㎛ 이하의 표면 거칠기를 가지는 초평탄면(ultrahigh flat surface)(112a1)으로 형성된다. 여기서, 상기 초평탄면(112a1)은 기계적 연마 공정, 화학적 연마 공정, 및 물리적 연마 공정 중 적어도 하나의 공정에 의해 형성될 수 있다. 이러한, 상기 초평탄면(112a1)은 상기 테두리부(112a)와 간접 가열 부재(130) 간의 밀착성을 향상시킴으로써 플라즈마 증착 공정시 공정 가스가 상기 서셉터(110)의 테두리 부분으로 침투하는 것을 차단한다.

상기 간접 가열 부재(130)는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 결합되어 상기 기판 안착부(114)에 안착되는 기판(S)의 테두리 부분을 지지한다. 이때, 상기 간접 가열 부재(130)는 스크류(또는 볼트) 등의 결합 부재에 의해 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 형성된 초평탄면(112a1)에 밀착 결합될 수 있다.

상기 간접 가열 부재(130)는 열전도성 부도체 재질로 형성되어 상기 서셉터(110)의 열을 기판(S)의 테두리 부분으로 전달하여 기판(S)의 테두리 부분을 가열함과 아울러, 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)이 공정 공간으로 노출되는 것을 방지하면서 공정 공간에 발생되는 플라즈마가 상기 기판 안착부(114)의 테두리부(114)에 전달되는 것을 차단한다. 예를 들어, 상기 간접 가열 부재(130)는 0.5(W/m.K) 이상의 열전도성을 가지는 엔지니어링 플라스틱 재질, 또는 세라믹 등의 재질로 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 따른 간접 가열 부재(130)는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)과 동일한 형상과 면적을 가짐과 아울러 상기 기판 안착부(114)의 면적과 동일한 개구부(131)를 가지도록 사각 띠 형태로 형성될 수 있다. 상기 간접 가열 부재(130)의 내측 테두리 부분(133)은 상기 기판 안착부(114)에 안착되는 기판(S)의 테두리 부분을 지지하게 된다. 여기서, 상기 내측 테두리 부분(133)과 상기 기판(S) 간의 중첩 폭(W)은 15mm 이하인 것이 바람직하며, 상기 15mm 이상일 경우에는 기판(S)의 테두리 부분에서 온도 저하가 발생되어 기판(S)의 전면(全面)에 균일한 박막을 증착할 수 없게 된다.

다른 실시 예에 따른 간접 가열 부재(130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판 안착부(114)의 면적과 동일한 개구부(131)를 가지도록 사각 띠 형태로 결합되는 제 1 내지 제 4 플레이트(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 제 4 플레이트(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각은 엇갈리는 방식으로 상호 결합될 수 있으며, 이 경우 상기 제 1 내지 제 4 플레이트(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 양 측면에는 단턱부(또는 단차부)(CP)가 형성되게 된다.

또 다른 실시 예에 따른 간접 가열 부재(130)는, 도시하지 않았지만, 개구부(114a)를 가지도록 사각 띠 형태로 결합되는 "┃"자 형태, "━"자 형태, 및 "┏"자 형태로 이루어지는 복수의 플레이트로 구성될 수도 있다.

상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 결합되는 상기 간접 가열 부재(130)의 하면은 20㎛ 이하의 표면 거칠기를 가지는 초평탄면으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 간접 가열 부재(130)는 상기 서셉터(110)의 열을 상기 기판(S)의 테두리 부분에 전달하여 기판(S)의 테두리 부분을 가열하게 되는데, 상기 간접 가열 부재(130)의 하면과 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a) 각각이 모두 초평탄면으로 형성됨으로써 상기 테두리 부분(112a)과 간접 가열 부재(130) 간의 밀착성이 더욱 향상되어 열 전달 효율이 증가하게 된다. 상기 간접 가열 부재(130)의 초평탄면은 기계적 연마 공정, 화학적 연마 공정, 및 물리적 연마 공정 중 적어도 하나의 공정에 의해 형성될 수 있다.

다시 도 3 및 도 4에서, 상기 복수의 리프트 핀(150) 각각은 상기 서셉터(110)를 관통하도록 수직하게 설치된다. 이를 위해, 상기 서셉터(110)의 기판 안착부(114)에는 상기 복수의 리프트 핀(150) 각각이 수직하게 삽입 관통하는 복수의 핀 관통 홀(116)이 형성되어 있다.

상기 복수의 리프트 핀(150) 각각은 상기 서셉터(110)의 핀 관통 홀(116)에 삽입되는 지지대(151), 및 상기 지지대(151)의 상면에 결합되어 기판(S)의 배면을 지지하는 헤드부(153)로 이루어질 수 있다.

상기 지지대(151)는 상기 서셉터(110)의 두께보다 상대적으로 긴 길이를 가지도록 "┃"자 형태로 형성되어 상기 서셉터(10)에 형성된 핀 관통 홀(116)에 삽입된다. 상기 지지대(151)의 하면은 공정 챔버의 내부 바닥면에 고정되거나 공정 챔버의 내부 바닥면에 놓여진 일정한 중량을 가지는 중량 부재(또는 무게 추)에 고정될 수 있다. 이러한, 상기 지지대(151)는 알루미나(Al₂O₃) 등과 같은 세라믹 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 서셉터(110)와 동일한 재질로 이루어질 수도 있다.

상기 헤드부(153)는 상기 지지대(151)의 상면에 결합되어 기판(S)을 지지하는 역할을 한다. 상기 헤드부(153)는 일정한 두께를 가지는 원판 또는 다각판 형태로 형성될 수 있으며, 상기 지지대(151)와 동일한 재질 또는 상기 지지대(151)보다 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 이러한, 상기 헤드부(153)는 상기 서셉터(110)의 하강시 상기 서셉터(110)의 상면으로부터 일정한 높이를 돌출되고, 상기 서셉터(110)의 상승시 상기 서셉터(110)에 형성되어 있는 핀 안착 홀에 삽입된다.

상기 지지대(151) 및 상기 헤드부(153)는 서로 동일한 재질로 이루어져 "┳"자 형태를 가지도록 하나의 몸체로 형성되거나, "┃"자 형태를 가지도록 상기 핀 지지대(151)만으로 구성될 수도 있다.

한편, 전술한 서셉터(110)에 형성되어 있는 복수의 핀 관통 홀(116) 각각에는, 도시하지 않은 관 형태의 부싱(bushing)이 삽입 설치될 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 리프트 핀(150)의 지지대(151) 각각은 상기 부싱에 삽입될 수 있다. 상기 부싱은 리프트 핀(150)의 수직 상태로 유지되도록 함과 아울러 상기 서셉터(110)의 승강을 가이드하는 역할을 한다.

상기 가스 분사 수단(170)은 상기 서셉터(110)에 마주보는 상기 공정 챔버(100)의 내부에 설치되어 상기 공정 챔버(100)의 상부 챔버(104)를 관통하는 가스 공급관(172)에 연결된다. 이러한 가스 분사 수단(170)은 가스 공급관(172)을 통해 공급되는 공정 가스를 균일하게 확산시켜 기판(S) 상에 분사한다.

상기 가스 분사 수단(170)은 전원 케이블(310)을 통해 공정 챔버(100) 외부의 전원 공급 수단(300)에 연결됨으로써 상기 전원 공급 수단(300)으로부터 플라즈마 전원을 인가받는다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 승강 장치의 구동에 따라 승강축(200)을 하강시켜 공정 챔버(100)에 설치된 서셉터(110)를 홈 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 서셉터(110)에 수직 관통되어 하부 챔버(102)에 수직하게 결합된 복수의 리프트 핀(150) 각각이 상기 서셉터(110)의 상면으로부터 일정한 높이로 돌출된다.

이어서, 기판(S)을 공정 챔버(100)의 공정 공간으로 반입하여 복수의 리프트 핀(150) 각각에 안착시킨다.

그런 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 승강 장치의 구동에 따라 승강축(200)을 상승시켜 서셉터(110)를 공정 위치로 상승시킨다. 이에 따라, 복수의 리프트 핀(150)에 지지된 기판(S)은 서셉터(110)의 상승에 따라 상기 서셉터(110)에 안착되게 된다. 다시 말해, 상기 기판(S)의 테두리 부분은 상기 서셉터(110)의 간접 가열 부재(130)에 안착되고, 상기 기판(S)의 테두리 부분을 제외한 나머지 부분은 상기 서셉터(110)의 기판 안착부(114)에 안착된다. 따라서, 상기 공정 챔버(100)의 공정 공간에 마주하는 상기 서셉터(110)의 기판 안착부(114) 상면은 상기 기판(S)과 상기 간접 가열 부재(130)에 의해 가려져 상기 공정 공간에 노출되지 않는다.

이어서, 공정 챔버(100)의 내부에 진공 분위기를 형성한 다음, 상기 전원 공급 수단(300)을 이용해 가스 분사 수단(170)에 플라즈마 전원을 인가하면서, 상기 가스 분사 수단(170)을 통해 플라즈마 증착 공정을 위한 공정 가스를 기판(S)에 분사한다. 이에 따라, 기판(S)과 가스 분사 수단(170) 사이에 플라즈마가 형성되고, 상기 플라즈마에 의해 기판(S)의 전면(全面)에 소정의 박막을 증착되게 된다.

이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 상기 서셉터(110)에 안착되는 기판(S)의 전면(全面)이 공정 공간에 노출됨으로써 기판(S)의 전면(全面)에 박막을 증착할 수 있어 기판(S)의 사용 면적을 최대화할 수 있으며, 기판(S)의 로딩/언로딩시 기판(S)과 접촉되는 부분이 없이 기판(S)과 기구물 간의 접촉으로 인한 기판(S)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 형성된 초평탄면(112a1)에 의해 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 밀착된 간접 가열 부재(130)를 통해 기판(S)의 테두리 부분을 가열함으로써 기판의 전면(全面)에 균일한 박막을 증착할 수 있으며, 공정 가스의 침투 및 플라즈마에 의한 서셉터(110)의 손상을 방지 내지 최소화할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 서셉터, 간접 가열 부재, 커버 프레임, 및 높이 조절 수단을 나타내는 사시도로서, 이는 커버 프레임 및 높이 조절 수단을 추가로 구성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

먼저, 상기 서셉터(110)는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치에서와 같이, 본체(112), 기판 안착부(114), 및 상기 본체(112)의 테두리 부분(112a)에 형성된 초평탄면(112a1)을 포함하여 이루어지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하고, 이하 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.

그리고, 상기 간접 가열 부재(130)는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 결합되어 상기 기판 안착부(114)에 안착되는 기판(S)의 테두리 부분을 지지한다. 이러한, 상기 간접 가열 부재(130)는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)보다 작은 폭을 가지는 것을 제외하고는, 도 3 내지 도 5에 도시된 간접 가열 부재와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.

상기 커버 프레임(450)은 높이 조절 가능하도록 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 결합되어 상기 테두리 부분(112a)과 상기 간접 가열 부재(130)의 테두리 부분을 덮는다. 이러한, 상기 커버 프레임(450)은 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)가 플라즈마에 노출되는 것을 방지함으로써 플라즈마에 의한 상기 서셉터(110)의 손상을 방지함과 아울러 기판(S)에 분사되어 하부 챔버(102)의 챔버 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 공정 가스의 흐름을 조절한다.

일 실시 예에 따른 커버 프레임(450)은 메인 프레임(451), 및 돌출 프레임(453)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 메인 프레임(451)은 상기 간접 가열 부재(130)가 삽입될 수 있는 면적의 중공부(451a)와 공정 공간으로 노출되는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)을 충분히 덮을 수 있는 폭을 가지도록 사각띠 형태로 형성됨으로써 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)을 덮으며 상기 간접 가열 부재(130)의 측면을 둘러싼다. 이때, 상기 메인 프레임(451)에는 복수의 결합 부재 삽입 홀(451b)이 일정한 간격으로 형성되어 있으며, 상기 복수의 결합 부재 삽입 홀(451b) 각각은 메인 프레임(451)을 수직 관통하도록 형성된다. 상기 복수의 결합 부재 삽입 홀(451b) 각각에는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 나사 결합되는 나사 또는 볼트와 같은 복수의 결합 부재(455)가 삽입된다. 이때, 상기 결합 부재(455)가 삽입된 결합 부재 삽입 홀(451b)에는 홀 밀봉 부재(457)가 삽입됨으로써 상기 결합 부재(455)의 헤드부는 상기 홀 밀봉 부재(457)에 의해 플라즈마 또는 공정 가스에 노출되지 않게 된다.

상기 메인 프레임(451)은 상기 복수의 결합 부재 삽입 홀(451b)에 삽입되어 나사 또는 볼트와 같은 복수의 결합 부재(455)에 의해 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)을 덮도록 서셉터(110)에 장착됨으로써 상기 기판 안착부(114)의 테두리부(114)가 플라즈마에 의해 노출되는 것을 방지하고, 기판(S)에 분사되어 하부 챔버(102)의 챔버 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 공정 가스의 흐름을 조절한다. 특히, 상기 메인 프레임(451)의 테두리 부분에는 가스 안내부(451c)가 형성될 수 있는데, 이 경우 상기 가스 안내부(451c)는 상기 메인 프레임(451)의 테두리 부분에 곡면 형태를 가지도록 형성됨으로써 기판(S)에 분사되어 하부 챔버(102)의 챔버 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 공정 가스의 흐름을 조절하게 된다.

상기 돌출 프레임(453)은 상기 메인 프레임(451)의 내측면으로부터 일정한 폭과 일정한 높이를 가지도록 사각띠 형태로 돌출되어 형성됨으로써 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 결합된 상기 간접 가열 부재(130)의 테두리 부분을 덮으며, 기판(S)의 측면을 둘러싼다. 이때, 상기 돌출 프레임(453)의 측면은 상기 기판(S)의 측면으로부터 1mm ~ 15mm 사이의 간격(D)으로 이격되는 것이 바람직하다. 그 이유로는 기판(S)과 상기 돌출 프레임(453)의 접촉을 방지하거나 가스 정체 현상을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 돌출 프레임(453)과 기판(S) 사이의 간격(D)이 1mm 이하일 경우, 기판(S)의 로딩 및 언로딩시 기판(S)이 상기 돌출 프레임(453)에 접촉되어 파손 및 로딩 오류 현상이 발생될 수 있고, 상기 돌출 프레임(453)과 기판(S) 사이의 간격(D)이 15mm 이상일 경우, 기판(S) 상에서 공정 챔버(100)의 챔벽 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 가스가 상기 돌출 프레임(453)의 측면과 상기 기판(S)의 측면 사이의 공간에서 정체되는 가스 정체 현상이 발생될 수 있기 때문이다.

상기 복수의 높이 조절 수단(470) 각각은 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)과 상기 메인 프레임(451)의 사이에 설치되어 상기 메인 프레임(451)의 상면과 기판(S)의 상면 간의 단차를 조절하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 복수의 높이 조절 수단(470) 각각은 상기 결합 부재(455)가 삽입 관통되는 결합 부재 관통 홀을 가지도록 관 형태로 형성되고, 하면 외주면에는 나사산이 형성되어 있다. 상기 높이 조절 수단(470)은 전술한 간접 가열 부재(130)와 동일한 재질로 형성되거나 절연 재질로 형성될 수 있다.

복수의 높이 조절 수단(470) 각각은 상기 나사산에 의해 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 나사 결합되어 상기 메인 프레임(451)의 하면을 지지함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 메인 프레임(451)의 상면과 기판(S)의 상면 간의 단차(H)를 조절하여 기판(S)에 분사되어 상기 메인 프레임(451)의 상면을 통해 하부 챔버(102)의 챔버 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 공정 가스의 흐름이 조절되도록 한다. 이때, 상기 메인 프레임(451)의 상면과 기판(S)의 상면 간의 단차(H)는 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)에 나사 결합되는 상기 높이 조절 수단(470)의 결합 깊이에 따라 설정될 수 있다. 여기서, 상기 서셉터(110)의 테두리 부분(112a)으로부터 돌출되는 상기 높이 조절 수단(470)의 높이는 상기 메인 프레임(451)의 하면이 상기 간접 가열 부재(130)의 상면 아래에 위치하도록 설정되는 것이 바람직하다.

전술한 서셉터(210)를 포함하는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막 증착 방법은 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치와 동일한 효과를 제공하면서 기판(S)에 분사되어 하부 챔버(102)의 챔버 측벽(102b) 쪽으로 흐르는 공정 가스의 흐름을 조절할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치에서는 공정 챔버(100) 내부에서 플라즈마를 이용한 박막 증착 공정이 수행되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 공정 챔버(100) 내부에서는 공정 가스에 따라 플라즈마를 이용한 식각 공정 또는 표면 처리 공정 등이 수행될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100: 공정 챔버 102: 하부 챔버
104: 상부 챔버 110: 서셉터
112: 본체 112a1: 초평탄면
114: 기판 안착부 130: 간접 가열 부재
150: 리프트 핀 170: 가스 분사 수단
450: 커버 프레임 451: 메인 프레임
453: 돌출 프레임 470: 높이 조절 수단

Claims (12)

1. 공정 챔버;
   상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판을 지지하고 가열하는 서셉터;
   상기 기판을 가열함과 아울러 상기 서셉터의 테두리 부분이 상기 공정 챔버의 공정 공간으로 노출되는 것을 방지하도록, 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착되어 상기 서셉터에 지지된 상기 기판의 테두리 부분을 지지하고 상기 기판의 테두리 부분을 가열하는 간접 가열 부재;
   상기 서셉터에 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사 수단; 및
   상기 서셉터의 테두리 부분과 상기 간접 가열 부재의 테두리 부분을 덮도록 상기 서셉터의 테두리 부분에 장착된 커버 프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 간접 가열 부재와 결합되는 상기 서셉터의 테두리 부분은 20㎛ 이하의 표면 거칠기를 가지는 초평탄면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 서셉터는,
   상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하는 본체; 및
   상기 기판보다 작은 면적을 가지도록 상기 본체로부터 돌출되어 상기 기판을 지지하는 기판 안착부를 포함하며,
   상기 간접 가열 부재는 상기 기판 안착부의 상면으로부터 단차진 상기 본체의 테두리 부분에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 프레임은,
   상기 서셉터의 테두리 부분에 장착되어 상기 서셉터의 테두리부를 덮으며 상기 간접 가열 부재의 측면을 둘러싸는 메인 프레임; 및
   상기 메인 프레임의 측면으로부터 돌출되어 상기 간접 가열 부재의 테두리 부분을 덮는 돌출 프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 간접 가열 부재에 지지된 기판의 측면과 마주하는 상기 돌출 프레임의 측면은 상기 기판의 측면으로부터 1mm ~ 15mm 범위로 이격된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 커버 프레임은 상기 메인 프레임의 테두리 부분에 곡면 형태로 형성된 가스 안내부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 서셉터의 테두리 부분에 설치되어 상기 커버 프레임을 지지하고, 상기 커버 프레임의 상면과 상기 기판의 상면 간의 단차를 조절하는 복수의 높이 조절 수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
9. 제 1 항 내지 제 3 항, 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 서셉터는 열전도성 도체로 이루어지고,
   상기 간접 가열 부재는 열전도성 부도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 간접 가열 부재는 엇갈리는 형태로 상호 결합되는 복수의 플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 간접 가열 부재는 세라믹 또는 0.5(W/m.K) 이상의 열전도성을 가지는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 서셉터의 테두리 부분에 결합되는 상기 간접 가열 부재의 결합면은 초평탄면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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