KR102248048B1 - 가스 분배장치 - Google Patents

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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Abstract

가스 분배장치의 일 실시예는, 가스 유입구가 형성되는 상부판; 상기 상부판과 일정거리 이격되어 구비되고, 복수의 분사홀이 형성되는 제1플레이트; 상기 상부판과 상기 제1플레이트 사이에 구비되고, 복수의 관통홀이 형성되는 제2플레이트; 및 상기 관통홀 중 적어도 하나에 결합되어 공정가스의 상기 관통홀 유입량을 조절하는 가스유입량 조절수단을 포함할 수 있다.

Description

가스 분배장치{Gas distribution apparatus}
실시예는, 기판에 형성되는 증착막의 두께를 균일하게 조절할 수 있는 가스 분배장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다. 반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 반응챔버 내부에서 진행된다.
예를 들어, 반응챔버는 내부에 기판을 지지하는 기판 안착부와 공정가스를 분사하는 가스 분배장치가 대향되어 구비된다. 즉, 반응챔버 내부의 하측에 기판 안착부가 구비되어 기판을 지지하고, 반응챔버 내부의 상측에 가스 분배장치가 구비되어 기판상에 공정가스를 분사한다. 그런데, 기판이 대형화됨에 따라 기판의 전 영역에 고르게 박막이 증착되거나 식각되도록 하여 공정 균일도를 일정하게 유지해야 하는데, 이를 위해 넓은 영역에 고르게 공정 가스를 분사할 수 있는 플레이트 타입의 가스 분배장치가 많이 이용된다.
제1플레이트에는 그 상부에 구비되는 가스공급관으로부터 공급받는 공정가스를 기판상에 분사하는 복수의 분사홀이 형성된다. 그런데, 가스 공급관 직하방에 위치하는 분사홀을 통해 다른 영역에 비해 많은 양의 공정 가스가 분사될 수 있으므로 제1플레이트 하부에 제2플레이트를 구비하여 제1플레이트 내부에 공정가스가 고르게 퍼지도록 한다.
그러나, 특히, 기판에 증착막을 형성하는 박막 증착 공정에서는 이러한 제1플레이트, 제2플레이트의 단순한 구성만으로 기판에 형성되는 증착막의 두께를 균일하게 조절하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 실시예는, 기판에 형성되는 증착막의 두께를 균일하게 조절할 수 있는 가스 분배장치 및 이를 구비하는 기판 처리장치를 제공하는 데 목적이 있다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
가스 분배장치의 일 실시예는, 가스 유입구가 형성되는 상부판; 상기 상부판과 일정거리 이격되어 구비되고, 복수의 분사홀이 형성되는 제1플레이트; 상기 상부판과 상기 제1플레이트 사이에 구비되고, 복수의 관통홀이 형성되는 제2플레이트; 및 상기 관통홀 중 적어도 하나에 결합되어 공정가스의 상기 관통홀 유입량을 조절하는 가스유입량 조절수단을 포함할 수 있다.
상기 관통홀에는 암나사가 형성되고 상기 가스유입량 조절수단에는 수나사가 형성되어, 상기 가스유입량 조절수단은 상기 관통홀에 나사결합방식으로 결합하는 것일 수 있다.
상기 관통홀은, 암나사가 형성되어 상기 가스유입량 조절수단이 나사결합하는 대경부; 및 상기 대경부와 연통되고, 상기 대경부보다 작은 직경으로 형성되는 소경부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 대경부는 상기 제2플레이트에서 공정가스가 유입되는 면에 형성되고, 상기 소경부는 상기 제2플레이트에서 상기 대경부의 반대측 면에 형성되는 것일 수 있다.
상기 제2플레이트는 제1구역 및 제2구역을 포함하고, 상기 복수의 관통홀은 상기 제1구역 및 상기 제2구역에 각각 분포하며, 상기 가스유입량 조절수단은 상기 제1구역 또는 상기 제2구역에서 상기 복수의 관통홀과 결합하여 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것일 수 있다.
상기 제1구역은 상기 제2플레이트의 중앙부에 구비되고, 상기 제2구역은 상기 제1구역을 제외한 상기 제2플레이트의 나머지 부위에 구비되는 것일 수 있다.
상기 제2플레이트의 상기 제1구역은 원형 또는 타원형으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 제2플레이트는 정사각 판형으로 형성되고, 상기 제1구역은 원형으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 제2플레이트는 직사각 판형으로 형성되고, 상기 제1구역은 타원형으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 가스유입량 조절수단은, 상기 제1구역에 형성되는 상기 관통홀에만 결합하여 상기 제1구역에 구비되는 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것일 수 있다.
상기 가스유입량 조절수단은, 상기 제2구역에 형성되는 상기 관통홀에만 결합하여 상기 제2구역에 구비되는 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것일 수 있다.
상기 가스유입량 조절수단은 하스텔로이(hastelloy) 재질로 형성되는 것일 수 있다.
전술한 실시예에 의하면, 박막증착 공정에서 제2플레이트로부터 기판에 분사되는 공정가스의 분사량 분포를 제2플레이트의 가로 및 세로방향 전체에 걸쳐 용이하게 조절할 수 있으므로, 기판에 증착되어 형성되는 증착막의 두께를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 균일한 두께의 증착막을 가진 박막증착 기판을 용이하게 제조할 수 있으므로 제조원가의 절감과 제품 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가스 분배장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 가스 분배장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 가스 분배장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 제2플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 제2플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 제2플레이트에 가스유입량 조절수단이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 다른 실시예에 따른 제2플레이트에 가스유입량 조절수단이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 가스 분배장치(300)를 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리장치는 반응 공간이 구비된 반응챔버(100), 상기 반응챔버(100) 내에 구비되어 적어도 하나의 기판(10)을 지지하는 기판 안착부(200), 상기 기판 안착부(200)와 대향되는 반응챔버(100) 내의 타측에 구비되어 공정가스를 분사하는 가스 분배장치(300), 상기 반응챔버(100) 외측에 구비되어 가스 분배장치(300)로 공정가스를 공급하는 가스 공급부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 반응챔버(100) 내부를 배기하기 위한 배기부(500)를 더 포함할 수 있다.
반응챔버(100)는 내부에 기판(10)의 증착을 위한 공간이 구비되는 통 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 반응챔버(100)는 기판(10)의 형상에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 여기서, 기판(10)은 반도체 제조용 실리콘 기판이 이용될 수 있고, 평판 디스플레이 제조용 글래스 기판이 이용될 수도 있다. 즉, 실리콘 기판 등 기판(10)이 원형일 경우 반응챔버(100)는 횡단면이 원형인 원통형으로 구비될 수 있고, 유리 기판 등 기판(10)이 사각형일 경우 반응챔버(100)는 횡단면이 사각형인 육면체 형상으로 구비될 수 있다.
이러한 반응챔버(100)의 내부에는 기판 안착부(200)와 가스 분배장치(300)가 서로 대향되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 기판 안착부(200)가 반응챔버(100)의 하측에 구비되고, 가스 분배장치(300)가 반응챔버(100)의 상측에 구비될 수 있다. 또한, 반응챔버(100)에는 기판(10)이 인입 및 인출되는 기판 출입구(110)가 구비될 수 있다. 그리고, 반응챔버(100)에는 반응챔버(100) 내부로 공정가스를 공급하는 가스 공급부(400)와 연결된 가스 유입구(120)가 구비될 수 있다.
또한, 반응챔버(100)에는 반응챔버(100)의 내부 압력을 조절하거나, 공정가스 기타 반응챔버(100) 내부의 이물질 등을 배기하기 위해, 배기구(130)가 구비되고 배기구(130)에 배기부(500)가 연결될 수 있다.
예를 들어, 기판 출입구(110)는 반응챔버(100)의 일 측면에 기판(10)이 출입할 수 있는 정도의 크기로 구비될 수 있고, 가스 유입구(120)는 반응챔버(100)의 상부벽을 관통하여 구비될 수 있으며, 배기구(130)는 기판 안착부(200)보다 낮은 위치의 반응챔버(100)의 측벽 또는 하부벽을 관통하여 구비될 수 있다.
기판 안착부(200)는 반응챔버(100)의 내부에 구비되어 반응챔버 (100) 내부로 유입되는 적어도 하나의 기판(10)이 안착된다. 이러한 기판 안착부(200)는 가스 분배장치(300)와 대향하는 위치에 구비된다. 예를 들어, 반응챔버(100) 내부의 하측에 기판 안착부(200)가 구비되고, 반응챔버(100) 내부의 상측에 가스 분배장치(300)가 구비될 수 있다.
기판 안착부(200)는 기판(10)이 안착되어 지지될 수 있도록, 예를 들어 정전척 등이 구비되어 기판(10)과 정전기력에 의해 흡착을 유지할 수도 있고, 진공 흡착이나 기계적 힘에 의해 기판(10)을 지지할 수도 있다. 또한, 기판 안착부(200)는 기판(10) 형상과 대응되는 평면 형상, 예를 들어 원형 또는 사각형으로 구비될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다.
기판 안착부(200) 하부에는 기판 안착부(200)를 상하로 이동시키는 승강장치(210)가 구비될 수 있다. 승강장치(210)는 기판 안착부(200)의 적어도 일 영역, 예를 들어 중앙부를 지지하도록 구비되고, 기판 안착부(200) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 안착부(200)를 가스 분배장치(300)와 근접하도록 이동시킨다.
또한, 기판 안착부(200) 내부에는 히터(미도시)가 장착될 수 있다. 히터는 정해진 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 박막 증착 공정, 식각 공정 등이 기판(10) 상에서 용이하게 실시되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판 안착부(200) 내부에는 냉각수 공급로(미도시)가 구비되어 냉각수가 공급되어 기판(10)의 온도를 낮출 수 있다.
가스 분배장치(300)는 반응챔버(100) 내부의 상측에 구비되어 기판 안착부(200) 상에 안치된 기판(10)을 향해 공정가스를 분사한다. 이러한 가스 분배장치(300)는 기판 안착부(200)와 마찬가지로 기판(10) 형상에 대응되는 형상으로 제작될 수 있는데, 대략 원형 또는 사각형으로 제작될 수 있다. 실시예에서는 사각형 형상의 가스 분배장치(300)를 예로 들어 설명한다.
한편, 가스 분배장치(300)는 상부판(310), 제1플레이트(320), 측벽판(330), 제2플레이트(340), 가스유입량 조절수단(P, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 상부판(310)은 상기 반응챔버(100)의 상부벽과 마찬가지로 가스 유입구(120)가 형성되어 가스 공급부(400)와 연결될 수 있다.
제1플레이트(320)는 상기 상부판(310)과 상하방향으로 일정거리 이격되어 구비되고, 복수의 분사홀(321)이 형성될 수 있다. 제1플레이트(320)에 형성되는 복수의 분사홀(321)은 기판(10) 상에 공정가스가 균일하게 분사될 수 있도록 다양한 형상, 개수, 간격, 직경 등을 형성할 수 있다. 다만, 실시예와 관련된 도면들에서는 분사홀(321)들이 각각 상기 제1플레이트(320)에 가로 및 세로방향으로 일정한 간격으로 배치되는 것이 도시되었다.
측벽판(330)은 상기 상부판(310)과 제1플레이트(320) 사이의 공간을 밀폐하도록 구비되고, 또한 측벽판(330)에는 후술하는 제2플레이트(340)의 양단이 결합할 수 있다.
제2플레이트(340)는 상기 상부판(310)과 상기 제1플레이트(320) 사이에 구비되고, 복수의 관통홀(341)이 형성될 수 있다. 제2플레이트(340)는 상부판(310)을 통과한 공정가스가 그 하부에 위치하는 기판(10)에 고르게 공급되도록 하는 역할을 할 수 있고, 이를 위해 복수의 관통홀(341)이 형성된다.
관통홀(341)은 상기 제1플레이트(320)의 분사홀(321)들과 마찬가지로, 기판(10) 상에 공정가스가 균일하게 분사될 수 있도록 다양한 형상, 개수, 간격, 직경 등을 형성할 수 있다. 다만, 실시예와 관련된 도면들에서는 관통홀(341)들이 각각 상기 제1플레이트(320)에 가로 및 세로방향으로 일정한 간격으로 배치되는 것이 도시되었다.
가스 공급부(400)는 복수의 공정가스를 각각 공급하는 가스 공급원(410), 가스 공급원(410)으로부터 공정가스를 반응챔버(100) 내부로 공급하는 가스 공급관(420)을 포함할 수 있다. 공정가스는 박막증착 가스, 식각 가스 등을 포함할 수 있다.
즉, 가스 공급부(400)를 통해 다양한 가스를 공급함으로써 공정챔버(100) 내에서 박막증착, 식각 등 다양한 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급원(410)은 SiH4 등의 소오스 가스, O2, O3 등의 반응 가스, Ar, N2 등의 퍼지 가스를 각각 공급할 수 있다. 또한, 공정가스와 더불어 H2, Ar 등의 불활성 가스가 공급될 수 있다. 다만, 실시예에서는 기판(10)에 증착막(20, 도 7a 참조)을 형성하는 박막증착에 사용되는 공정가스를 사용하는 경우를 설명한다.
여기서, 가스 공급원(410)은 복수의 공정가스를 각각 공급하기 위해 복수로 구비될 수 있고, 가스 공급관(420)도 가스 공급원(410)의 수에 대응되는 수로 구비될 수 있다. 가스 공급관(420)은 상기 공정챔버(100) 및 가스 분배장치(300)에 형성되는 가스 유입구(120)를 통해 상기 가스 분배장치(300)와 연결될 수 있다. 한편, 가스 공급원(410)과 가스 공급관(420) 사이에는 공정가스의 공급을 제어하는 밸브 등이 구비될 수 있다.
배기부(500)는 배기장치(510)와 반응챔버(100)의 배기구(130)와 연결된 배기관(520)을 포함할 수 있다. 배기장치(510)는 진공 펌프 등이 사용될 수 있으며, 이에 따라 반응챔버(100) 내부를 진공에 가까운 압력, 예를 들어 0.1mTorr 이하의 압력까지 진공 흡입할 수 있도록 구성될 수 있다.
배기구(130)가 기판 안착부(200) 하측의 반응챔버(100)의 측벽뿐만 아니라 반응챔버(100)의 하부벽에 복수로 설치될 수도 있고, 이에 따라 배기관(520)은 복수 구비되어 배기구(130)와 연결될 수 있다. 또한, 배기되는 시간을 줄이기 위해 복수의 배기관(520) 및 배기장치(510)가 더 설치될 수도 있다.
한편, 실시예에서 기판 처리장치에는 RF전원(620), 임피던스 매칭박스(I.M.B (Impedance Matching Box), 610)를 구비하는 RF 전력공급부(600)가 더 포함될 수 있다. RF 전력공급부(600)는 상기 가스 분배장치(300)의 상부판(310)을 플라즈마 전극으로 사용하여 공정가스에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이를 위해 상부판(310)에는 RF전력을 공급하는 RF전원(620)이 연결되고, 상부판(310)과 RF전원(620)의 사이에는 최대 전력이 인가될 수 있도록 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭박스(610)가 위치할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 가스 분배장치(300)를 나타낸 단면도이다. 가스유입량 조절수단(P)은 상기 복수의 관통홀(341) 중 적어도 하나에 결합되어 상기 관통홀(341)로 공정가스가 통과하는 것을 차단하거나, 공정가스의 상기 관통홀 유입량을 조절하는 역할을 할 수 있다.
즉, 가스유입량 조절수단(P)은 제2플레이트(340)에 형성되는 관통홀(341)들의 일부를 폐쇄하여 폐쇄된 관통홀(341)로 공정가스가 통과하는 것을 차단하여 관통홀(341)들을 통해서 제2플레이트(340)를 통과하는 공정가스의 기판(10)상 분포를 조절하여 공정가스에 의해 기판(10)에 증착되는 증착막(20)의 두께가 균일하게 조절되도록 하는 역할을 할 수 있다.
이때, 가스유입량 조절수단(P)은 상기 복수의 관통홀(341) 중 일부 관통홀(341)을 완전히 폐쇄하여 관통홀(341)들을 통과하는 공정가스의 양을 조절할 수 있다. 또한, 가스유입량 조절수단(P)은 상기 복수의 관통홀(341) 중 일부 관통홀(341)을 부분적으로 폐쇄하여 가스유입량 조절수단(P)이 결합된 관통홀(341)을 통과하는 공정가스의 양을 조절하여, 결과적으로 제2플레이트(340)에 형성되는 전체 관통홀(3411)들을 통과하는 공정가스의 전체량, 분포 등을 조절할 수도 있다.
가스유입량 조절수단(P)은, 관통홀(341)을 부분적으로 폐쇄하여 공정가스의 관통홀(341) 유입량을 조절하기 위해, 관통홀(341)을 단순히 개폐하는 형태뿐만 아니라 관통홀(341)의 개도(開度)를 조절할 수 있는 형태로 구비될 수도 있다.
한편, 가스유입량 조절수단(P)은 알루미늄과 같은 재질을 사용할 수도 있으나, 공정가스와 가스 분배장치(300) 내부에 형성되는 플라즈마에 견딜 수 있는 내식성을 가진 재료를 사용하는 것이 보다 적절하다. 예를 들어 가스유입량 조절수단(P)은 내식성이 뛰어난 합금재질인 하스텔로이(hastelloy) 재질로 형성할 수 있다.
이때, 상기 관통홀(341)에는 암나사가 형성되고 상기 가스유입량 조절수단(P)에는 수나사가 형성되어, 상기 가스유입량 조절수단(P)은 상기 관통홀(341)에 나사결합방식으로 결합할 수 있다. 관통홀(341)의 직경은 공정가스의 성질, 분사량 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 따라서, 관통홀(341)의 직경을 비교적 크게 형성할 수 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 관통홀(341)의 측면 전체에 걸쳐 암나사를 형성하여 수나사가 형성되는 가스유입량 조절수단(P)과 나사 결합할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 가스 분배장치(300)를 나타낸 단면도이다. 가스유입량 조절수단(P)은 수나사산을 형성해야 하므로 그 직경을 크게 줄일 수 없는 제한이 발생할 수 있다. 그러나, 관통홀(341)의 직경은 공정가스의 성질, 분사량 등에 따라 그 직경을 크게 줄여야 하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 가스유입량 조절수단(P)의 직경보다 관통홀(341)의 직경이 작게 설계되는 경우 도 4에 도시된 형태의 가스 분배장치(300)를 형성할 수 있다. 실시예에서 상기 관통홀(341)은, 암나사가 형성되어 상기 가스유입량 조절수단(P)이 나사결합하는 대경부(341a), 상기 대경부(341a)와 연통되고 상기 대경부(341a)보다 작은 직경으로 형성되는 소경부(341b)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 대경부(341a)는 상기 제2플레이트(340)에서 공정가스가 유입되는 면에 형성되고, 상기 소경부(341b)는 상기 제2플레이트(340)에서 상기 대경부(341a)의 반대측 면에 형성되는 것이 적절할 수 있다. 이는 반대로 소경부(341b)가 제2플레이트(340)에서 가스가 유입되는 면에 형성되고 대경부(341a)는 제2플레이트(340)에서 대경부(341a)의 반대측 면 즉, 공정가스가 배출되는 면에 형성되는 경우, 가스유입량 조절수단(P)에 의해 관통홀(341)이 폐쇄되어도 소경부(341b)가 형성하는 홈이 공정가스가 유입되는 부위에 위치하게 된다. 이러한 구조의 경우 상기 소경부(341b)가 형성하는 홈은 공정가스의 유동을 방해하거나, 유로를 변경시키거나 와류를 형성하는 원인이 되므로 결국, 공정가스가 기판(10)에 불균일하게 분포되어 증착막(20)의 두께의 불균일을 가중시킬 수 있기 때문이다.
다만, 증착막(20)의 두께 불균일을 가중시키지 않는 환경의 경우에는 상기한 소경부(341b)가 제2플레이트(340)에서 가스가 유입되는 면에 형성되고 대경부(341a)는 제2플레이트(340)에서 대경부(341a)의 반대측 면 즉, 공정가스가 배출되는 면에 형성되도록 설계할 수도 있다.
한편, 도 4에 도시된 실시예에서 대경부(341a)의 깊이에 대응되도록 가스유입량 조절수단(P)의 길이는 적절히 조절될 수 있다. 이는 가스유입량 조절수단(P)이 대경부(341a)에 나사 결합하는 경우 가스유입량 조절수단(P)의 상단과 제2플레이트(340)의 상단이 동일하거나 극히 유사한 높이에 위치하도록 하는 것이 적절하기 때문이며, 이는 도 3에 도시된 실시예에서도 마찬가지이다. 그 이유는 하기에 후술한다.
도 5는 일 실시예에 따른 제2플레이트(340)를 나타낸 평면도이다. 제2플레이트(340)는 제1구역(A) 및 제2구역(B)을 포함하고, 상기 복수의 관통홀(341)은 상기 제1구역(A) 및 상기 제2구역(B)에 각각 분포하며, 상기 가스유입량 조절수단(P)은 상기 제1구역(A) 또는 상기 제2구역(B)에서 상기 복수의 관통홀(341)과 결합하여 상기 복수의 관통홀(341) 중 적어도 일부를 폐쇄하도록 구비될 수 있다.
제2플레이트(340)에 제1구역(A) 및 제2구역(B)을 설정하는 이유는 하기와 같다. 공정가스의 성질, 분사량 등은 박막증착 공정에서 각각 특정된 규격의 박막증착 기판에 따라 일정하게 지정될 수 있다.
따라서, 공정가스의 성질, 분사량 등이 일정한 환경에서 반복적인 박막증착 공정을 반복적으로 용이하게 수행하기 위해, 제2플레이트(340)에 제1구역(A) 및 제2구역(B)을 설정하여 동일한 규격의 박막증착 기판을 제조할 때마다 제1구역(A) 또는 제2구역(B)에 형성되는 관통홀(341)들을 정해진 개수, 위치에 따라 폐쇄하여 반복적인 작업을 진행하여 동일한 규격의 제품을 생산할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 제1구역(A)은 상기 제2플레이트(340)의 중앙부에 구비되고, 상기 제2구역(B)은 상기 제1구역(A)을 제외한 상기 제2플레이트(340)의 나머지 부위에 구비된다. 또한, 실시예에서 상기 제2플레이트(340)는 평면으로 보아 정사각 판형으로 형성되고, 제1구역(A)은 원형으로 형성될 수 있다.
박막증착 공정을 통해 기판(10)에 증착되는 증착막(20)의 두께는 유입되는 공정가스의 성질, 공정가스에 포함되는 물질의 물리적 또는 화학적 성질, RF 전력공급부(600)에 의해 공정가스에 발생하는 플라즈마의 불균일한 분포 등으로 인해 관통홀(341)을 폐쇄하지 않은 제2플레이트(340)만을 사용할 경우 증착막(20)의 두께는 불균일하게 분포할 수 있다.
구체적으로, 상기한 요인에 따라 증착막(20)의 두께는 기판(10)의 중앙부에서 가장 두껍고, 기판(10)의 가장자리 부분이 가장 얇게 형성될 수 있다. 반대로 증착막(20)의 두께는 기판(10)의 중앙부에서 가장 얇고, 기판(10)의 가장자리 부분이 가장 두껍게 형성될 수도 있다.
따라서, 증착막(20)의 두께를 균일하게 형성하기 위해 하기의 방법을 취할 수 있다. 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 중앙부에서 가장 두껍게 형성되는 경우, 기판(10)과 대향되는 제2플레이트(340)의 중앙부에 구비되는 제1구역(A)의 관통홀(341)들 중 일부를 가스유입량 조절수단(P)을 사용하여 폐쇄하여 기판(10)의 중앙부에 공정가스의 분사량을 줄임으로써 증착막(20)의 두께를 균일하게 형성할 수 있다. 반대로, 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 가장자리에서 가장 두껍게 형성되는 경우, 제2플레이트(340)의 가장자리에 구비되는 제2구역(B)의 관통홀(341)들 중 일부를 가스유입량 조절수단(P)을 사용하여 폐쇄하여 기판(10)의 가장자리에 공정가스의 분사량을 줄임으로써 증착막(20)의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서 제2플레이트(340)의 정사각 판형으로 형성되므로 제2구역(B)이 방사상으로 대칭을 이루도록 제1구역(A)은 원형으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(10)은 제2플레이트(340)의 형상에 대응하여 정사각 판형으로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 관통홀(341)들 중 일부를 제2플레이트(340)의 가로 및 세로방향으로 대칭되게 폐쇄하여 기판(10)에 형성되는 증착막(20)의 두께를 가로 및 세로방향으로 균일하게 형성할 수 있다.
이때, 원형의 제1구역(A)의 직경은 최대로 정사각 판형 제2플레이트(340)의 한 변의 길이와 동일하게 형성할 수 있다. 제1구역(A)의 직경은 상기한 요인에 따라 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 중앙부, 가장자리 중 어느 부위에서 가장 불균일한지 여부를 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 특히, 상기한 제1구역(A')의 직경을 최대로 형성하는 경우는 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 가장자리 중 모서리에서 가장 불균일한 경우 즉, 모서리에서 증착막(20)의 두께가 가장 얇거나 가장 두꺼운 경우에 보다 적절하다.
도 6은 다른 실시예에 따른 제2플레이트(340)를 나타낸 평면도이다. 도 6에 도시된 실시예에서, 제1구역(A)은 상기 제2플레이트(340)의 중앙부에 구비되고, 상기 제2구역(B)은 상기 제1구역(A)을 제외한 상기 제2플레이트(340)의 나머지 부위에 구비된다. 또한, 실시예에서 상기 제2플레이트(340)는 평면으로 보아 직사각 판형으로 형성되고, 제1구역(A)은 타원형으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(10)은 제2플레이트(340)의 형상에 대응하여 직사각 판형으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로, 직사각 판형의 제2플레이트(340)에서는 이러한 구조에 의해 관통홀(341)들 중 일부를 제2플레이트(340)의 가로방향(긴 변 방향) 및 세로방향(짧은 변 방향)으로 대칭되게 폐쇄하여 기판(10)에 형성되는 증착막(20)의 두께를 가로 및 세로방향으로 균일하게 형성할 수 있다.
이때, 제1구역(A')의 타원은 최대로 장축길이가 제2플레이트(340)의 긴 변의 길이와 일치하고, 단축길이가 제2플레이트(340)의 짧은 변의 길이와 일치하도록 형성할 수 있다. 제1구역(A)의 타원의 크기는 상기한 요인에 따라 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 중앙부, 가장자리 중 어느 부위에서 가장 불균일한지 여부를 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 특히, 상기한 제1구역(A)의 타원의 크기를 최대로 형성하는 경우는 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 가장자리 중 모서리에서 가장 불균일한 경우 즉, 모서리에서 증착막(20)의 두께가 가장 얇거나 가장 두꺼운 경우에 보다 적절하다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 제2플레이트(340)에 가스유입량 조절수단(P)이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다. 다만, 실시예에서는 간명한 설명을 위해 도 3에 도시된 관통홀(341)의 실시예를 도시하였으나, 도 4에 도시된 관통홀(341)에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하므로, 이하 도 3에 도시된 관통홀(341)의 실시예만을 설명한다.
이때, 가스유입량 조절수단(P)은 관통홀(341)에 결합하는 경우 가스유입량 조절수단(P)의 상단과 제2플레이트(340)의 상단이 동일하거나 극히 유사한 높이에 위치하도록 하는 것이 적절하다. 이는 관통홀(341)에 결합한 가스유입량 조절수단(P)이 제2플레이트(340)의 상단으로 소정 높이로 돌출되는 경우 제2플레이트(340)로 유입되는 공정가스가 이러한 돌출부위로 인해 유로가 변경되거나 불필요한 와류(vortex)가 형성되어 결국, 공정가스가 기판(10)에 불균일하게 분포되어 증착막(20)의 두께의 불균일을 가중시킬 수 있기 때문이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예는 상기한 요인에 의해 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 중앙부에서 최대가 되어 증착막(20)의 두께가 불균일한 경우에 증착막(20)의 두께를 균일하게 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.
이 경우 가스유입량 조절수단(P)은 상기 제1구역(A)에 형성되는 관통홀(341)에만 결합하여 상기 제1구역(A)에 구비되는 관통홀(341)들 중 적어도 일부를 폐쇄하여 기판(10)의 중앙부에 분사되는 공정가스의 분사량을 기판(10)의 가장자리에 비해 줄인다. 따라서, 도 7b에 도시된 바와 같이 기판(10)에 형성되는 증착막(20)의 두께를 기판(10) 상면 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 있다.
이때, 제1구역(A)에 결합하는 가스유입량 조절수단(P)들은 기판(10)을 평면상으로 보았을 때 기판(10)의 서로 마주보는 각 변과 대칭되도록 배치되는 것이 보다 적절하다. 이러한 가스유입량 조절수단(P)들의 배치로 인해 기판(10)은 가로 및 세로방향으로 증착막(20)의 두께가 더욱 균일하게 형성될 수 있다. 또한 가스유입량 조절수단(P)들에 의해 폐쇄되는 제2플레이트(340)의 제1구역(A)의 관통홀(341)들의 개수는 공정가스의 성질, 분사량 등에 의해 적절이 조절될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 다른 실시예에 따른 제2플레이트(340)에 가스유입량 조절수단(P)이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시예는 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예와 반대의 경우에 관한 것이다. 즉, 상기한 요인에 의해 증착막(20)의 두께가 기판(10)의 가장자리에서 최대가 되어 증착막(20)의 두께가 불균일한 경우에 증착막(20)의 두께를 균일하게 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.
이 경우 가스유입량 조절수단(P)은 상기 제2구역(B)에 형성되는 관통홀(341)에만 결합하여 상기 제2구역(B)에 구비되는 상기 복수의 관통홀(341) 중 적어도 일부를 폐쇄하여 기판(10)의 가장자리에 분사되는 공정가스의 분사량을 기판(10)의 중앙부에 비해 줄인다. 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이 기판(10)에 형성되는 증착막(20)의 두께를 기판(10) 상면 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 있다.
이때, 제2구역(B)에 결합하는 가스유입량 조절수단(P)들은 기판(10)을 평면상으로 보았을 때 기판(10)의 서로 마주보는 각 변과 대칭되도록 배치되는 것이 보다 적절하다. 그 이유는 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예와 마찬가지로 이러한 가스유입량 조절수단(P)들의 배치로 인해 기판(10)은 가로 및 세로방향으로 증착막(20)의 두께가 더욱 균일하게 형성될 수 있다. 또한 가스유입량 조절수단(P)들에 의해 폐쇄되는 제2플레이트(340)의 제2구역(B)의 관통홀(341)들의 개수는 공정가스의 성질, 분사량 등에 의해 적절이 조절될 수 있다.
한편, 제1구역(A) 또는 제2구역(B)의 폐쇄되는 관통홀(341)들의 개수 및 배치는 반복적인 실험에 의해 특정 규격의 박막증착 기판을 제조할 때 특정될 수 있고, 이러한 특정에 의해 특정 규격의 박막증착 기판을 용이하게 반복하여 제조할 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
10: 기판
20: 증착막
100: 반응챔버
200: 기판 안착부
300: 가스 분배장치
310: 상부판
320: 제1플레이트
321: 분사홀
330: 측벽판
340: 제2플레이트
341: 관통홀
341a: 대경부
341b: 소경부
P: 가스유입량 조절수단
A, A': 제1구역
B: 제2구역

Claims (12)

  1. 가스 유입구가 형성되는 상부판;
    상기 상부판과 일정거리 이격되어 구비되고, 복수의 분사홀이 형성되는 제1플레이트;
    상기 상부판과 상기 제1플레이트 사이에 구비되고, 복수의 관통홀이 형성되는 제2플레이트; 및
    상기 복수의 관통홀 중 적어도 하나에 나사결합되어 공정가스의 상기 관통홀 유입량을 조절하는 가스유입량 조절수단을 포함하고,
    상기 제2플레이트는 제1구역 및 제2구역을 포함하고, 상기 복수의 관통홀은 상기 제1구역 및 상기 제2구역에 각각 분포하며, 상기 가스유입량 조절수단은 상기 제1구역 또는 상기 제2구역에서 상기 복수의 관통홀과 결합하여 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀에는 암나사가 형성되고 상기 가스유입량 조절수단에는 수나사가 형성되어, 상기 가스유입량 조절수단은 상기 관통홀에 나사결합방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통홀은,
    암나사가 형성되어 상기 가스유입량 조절수단이 나사결합하는 대경부; 및
    상기 대경부와 연통되고, 상기 대경부보다 작은 직경으로 형성되는 소경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 대경부는 상기 제2플레이트에서 공정가스가 유입되는 면에 형성되고, 상기 소경부는 상기 제2플레이트에서 상기 대경부의 반대측 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1구역은 상기 제2플레이트의 중앙부에 구비되고, 상기 제2구역은 상기 제1구역을 제외한 상기 제2플레이트의 나머지 부위에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가스유입량 조절수단은,
    상기 제1구역에 형성되는 상기 관통홀에만 결합하여 상기 제1구역에 구비되는 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 가스유입량 조절수단은,
    상기 제2구역에 형성되는 상기 관통홀에만 결합하여 상기 제2구역에 구비되는 상기 복수의 관통홀 중 적어도 일부를 전부 또는 부분 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스유입량 조절수단은 하스텔로이(hastelloy) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분배장치.
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