KR20100028752A - Heating device heating substrate uniformly and substrate processing apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체소자 또는 평면표시장치를 제조하기 위해 웨이퍼 또는 글래스(이하, 기판이라 함)를 처리하는 기판처리장치에 관한 것으로, 구체적으로는 광학식 가열수단의 효율을 높일 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a wafer or glass (hereinafter, referred to as a substrate) for manufacturing a semiconductor device or a flat panel display device, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of increasing the efficiency of an optical heating means. will be.
일반적으로 반도체소자 또는 평판표시장치의 제조를 위해서는 실리콘웨이퍼, 사파이어웨이퍼 또는 글래스(이하, 기판이라 함)를 대상으로 여러 가지 다양한 공정을 진행하는데, 이중 기판 표면에 회로패턴을 형성하기 위해서 소정물질의 박막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo-lithography)공정, 박막의 노출된 부분을 제거함으로써 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복되고, 그 외에 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정이 수반된다.In general, for the manufacture of semiconductor devices or flat panel display devices, various processes are performed on silicon wafers, sapphire wafers, or glass (hereinafter, referred to as substrates). Thin film deposition process to form a thin film, photo-lithography process to expose selected portions of the thin film, and etching process to pattern the desired shape by removing the exposed portion of the thin film It is repeated several times, and also various processes, such as washing | cleaning, bonding, and cutting | disconnection, are involved.
이 같은 박막증착 및 식각 등의 박막처리공정은 통상 밀폐된 반응영역(E)을 정의하는 챔버형 박막처리장치에서 진행되어 왔다. Such thin film processing processes such as thin film deposition and etching have been generally performed in a chamber type thin film processing apparatus that defines a closed reaction region (E).
한편, 일반적으로 기판의 표면에 박막을 형성하기 위해서는 사전에 기판을 충분히 가열시키는 것이 효율적이다. 예를 들어 SiN박막을 증착하고자 할 경우, 기판의 온도를 700 ~ 750℃ 사이로 가열시킨 후 SiN박막을 증착하면 증착시간 및 증착속도 등에서 증착효율이 더욱 향상된다. On the other hand, in general, in order to form a thin film on the surface of the substrate, it is efficient to sufficiently heat the substrate in advance. For example, when the SiN thin film is to be deposited, if the temperature of the substrate is heated to 700 to 750 ° C., and then the SiN thin film is deposited, the deposition efficiency is further improved in the deposition time and the deposition rate.
이를 위해 도 1에 도시한 바와 같이 기판(2)이 안착되는 기판안치대(34) 하부에 광학식 가열수단인 램프히터(60)와 램프히터(60)의 하부에 램프히터(60)의 복사열을 기판안치대(34)로 반사시키는 반사수단(70)을 구비한다. To this end, as shown in FIG. 1, the radiant heat of the
그런데, 이러한 램프히터(60)는 다음과 같은 몇 가지 문제점을 안고 있다. However, the
첫째, 기판 가열수단인 램프히터(60) 자체의 온도 상승으로 인해 그 수명이 단축되거나, 파손될 수 있다. First, due to an increase in the temperature of the
즉, 램프히터(60)는 자체의 온도가 500℃ 이상이 되면 수명이 급격히 단축되는 특성이 있으며, 램프히터(60)의 재질상의 한계로 인하여 1000℃ 이상에서 장시간 사용이 어려운 단점이 있다. That is, the
둘째, 램프히터(60)가 반응가스에 노출되어, 램프히터(60) 표면에 박막이 형성되거나 오염이 누적되는 문제가 발생한다. Second, the
이를 통해, 램프히터(30)의 가열 효율을 단축시킬 수 있다. Through this, the heating efficiency of the lamp heater 30 can be shortened.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 램프히터의 온도 상승에 따른 수명단축을 억제할 수 있는 박막처리장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다. The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the present invention is to provide a thin film processing apparatus capable of suppressing a shortening of life due to a temperature rise of a lamp heater.
이를 통해, 램프히터의 가열 효율을 향상시키는 것을 제 2 목적으로 한다. Through this, the second object is to improve the heating efficiency of the lamp heater.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응영역을 정의하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 설치되는 기판안치대와; 상기 기판안치대의 상부에 설치되어 상기 기판을 향해 가스를 분사하는 가스분사수단과; 상기 기판안치대의 하부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 다수의 램프히터와; 상기 다수의 램프히터의 하부에 위치하며, 상기 각각의 램프히터에 대응하는 홀(hole)이 구성된 반사수단과; 상기 홀로 냉각가스를 주입하는 냉각가스 분사수단을 포함하며, 상기 홀(hole)을 통해 상기 각각의 램프히터로 냉각가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치을 제공한다. In order to achieve the object as described above, the present invention comprises a chamber defining a reaction zone; A substrate stabilizer installed inside the chamber; Gas injection means installed on an upper portion of the substrate stabilizer to inject gas toward the substrate; A plurality of lamp heaters installed under the substrate stabilizer to heat the substrate; Reflecting means positioned below the plurality of lamp heaters and configured with holes corresponding to the respective lamp heaters; And a cooling gas injection means for injecting cooling gas into the hole, and cooling gas is injected into the respective lamp heaters through the hole.
상기 반사수단은 홀(hole)이 구성된 하부 반사부와 상기 하부 반사부의 양측으로 위치하며 상기 하부 반사부의 배면으로 연장 노출된 측면 반사부로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 측면 반사부와 상기 기판안치대 사이에 슬릿(slit)이 형성되는 것을 특징으로 한다. The reflecting means may include a lower reflector having a hole and a side reflector positioned at both sides of the lower reflector and exposed to the rear surface of the lower reflector, and between the side reflector and the substrate holder. Slit (slit) is characterized in that formed in.
또한, 상기 하부 반사부에는 상기 각각의 램프히터가 수납되는 수납홈이 마련되며, 상기 각각의 수납홈에 상기 홀이 각각 마련되는 것을 특징으로 하며, 상기 홀은 상기 램프히터의 길이방향을 따라 1 ~ 4개가 구비되는 것을 특징으로 한다. In addition, the lower reflector is provided with a receiving groove for accommodating the respective lamp heaters, characterized in that the holes are provided in each of the receiving grooves, the hole is along the longitudinal direction of the lamp heater 1 ~ 4 is characterized in that it is provided.
또한, 상기 다수의 램프히터는 상기 반사수단의 상부의 동일 평면상에 동심원 또는 방사형으로 배열하는 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 램프히터는 원형이거나, 일자형인 것을 특징으로 한다. The plurality of lamp heaters may be arranged concentrically or radially on the same plane of the upper portion of the reflecting means, and the plurality of lamp heaters may be circular or straight.
그리고, 상기 램프히터는 상기 챔버 내부에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 챔버에는 상기 반사수단의 상기 홀을 통해 상기 램프히터로 상기 냉각가스를 분사하기 위한 냉각가스 주입포트가 구비되는 것을 특징으로 한다. And, the lamp heater is characterized in that located in the chamber, the chamber is characterized in that the cooling gas injection port for injecting the cooling gas to the lamp heater through the hole of the reflecting means .
이때, 상기 램프히터는 상기 챔버의 투명한 밑면의 외측에 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 반사수단의 하부에는 상기 냉각가스 주입포트가 마련된 가열수단 프레임이 구비되는 것을 특징으로 한다. At this time, the lamp heater is characterized in that it is installed on the outside of the transparent bottom surface of the chamber, characterized in that the heating means frame provided with the cooling gas injection port is provided below the reflecting means.
또한, 상기 챔버의 밑면 또는 측벽에 냉각가스 배기포트가 마련되는 것을 특징으로 하며, 상기 가스분사수단은 상기 챔버와 상기 상부전극을 관통하는 반응가스공급로와, 다수의 분사홀이 전 면적에 결쳐 상하로 투공된 가스분배판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, a cooling gas exhaust port is provided on the bottom or sidewall of the chamber, wherein the gas injection means includes a reaction gas supply passage passing through the chamber and the upper electrode, and a plurality of injection holes are formed in the entire area. Characterized in that the gas distribution plate perforated up and down.
또한, 본 발명은 기판이 안치되는 기판안치대와; 상기 기판안치대의 하부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 다수의 램프히터와; 상기 다수의 램프히터의 하부에 위치하며, 상기 각각의 램프히터에 대응하는 홀(hole)이 구성된 반사수단과; 상기 홀로 냉각가스를 주입하는 냉각가스 분사수단을 포함하며, 상기 홀(hole)을 통 해 상기 각각의 램프히터로 냉각가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 기판안치대 가열수단을 제공한다. In addition, the present invention is a substrate stabilizer on which the substrate is placed; A plurality of lamp heaters installed under the substrate stabilizer to heat the substrate; Reflecting means positioned below the plurality of lamp heaters and configured with holes corresponding to the respective lamp heaters; And cooling gas injection means for injecting cooling gas into the hole, and cooling gas is injected into each of the lamp heaters through the hole.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 램프히터의 하부에 위치하여 램프히터의 복사열을 하부전극으로 반사시키는 반사수단에 각각의 램프히터와 대응되는 퍼지홀(purge hole) 또는 퍼지슬릿(purge slit)을 구성함으로써, 외부로부터 냉각가스가 각각의 램프히터로 분사되도록 하여 램프히터를 장시간 사용하더라도 램프히터의 자체 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있다. As described above, a purge hole or purge slit corresponding to each lamp heater is provided in a reflecting means positioned below the lamp heater to reflect radiant heat of the lamp heater to the lower electrode according to the present invention. By this configuration, it is possible to suppress the increase in the temperature of the lamp heater itself even when the lamp heater is used for a long time by allowing the cooling gas to be injected to each lamp heater from the outside.
이를 통해, 램프히터의 수명이 급격히 단축되는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다. Through this, there is an effect that can prevent the problem that the life of the lamp heater is shortened rapidly.
또한, 각각의 램프히터로 분사되는 냉각가스에 의해 램프히터가 반응가스에 노출되는 것을 방지할 수 있으므로, 램프히터의 표면에 박막이 형성되거나 오염이 누적되는 현상을 방지할 수 있어, 램프히터의 가열 효율을 기존에 비해 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, since the lamp heater is prevented from being exposed to the reaction gas by the cooling gas injected into the respective lamp heaters, a phenomenon in which a thin film is formed on the surface of the lamp heater or accumulation of contamination can be prevented. There is an effect that can improve the heating efficiency compared to the existing.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
-제 1 실시예- First Embodiment
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PECVD 챔버형 박막처리장치를 개략적 으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 A영역을 확대 도시한 도면이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a PECVD chamber type thin film processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of region A of FIG.
도시한 바와 같이, PECVD 챔버형 박막처리장치는 밀폐된 반응영역(E)을 정의하는 공정챔버(100)를 필수적인 구성요소로 한다. As shown, the PECVD chamber type thin film processing apparatus has a
이를 보다 세부적으로 살펴보면, 먼저 공정챔버(100)는 내부로 기판(102) 상의 박막에 대한 증착을 위한 밀폐된 반응영역(E)을 제공하는데, 이를 위하여 공정챔버(100)는 밑면(111)과 밑면(111)에 수직한 측벽(113a, 113b)으로 이루어진 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)를 덮는 챔버리드(120)로 이루어진다.In more detail, first, the
이때 도면상에 도시하지는 않았지만, 챔버몸체(110)의 측벽(113a, 113b) 일측에는 기판(102) 출입을 위한 개구가 형성된다. Although not shown in the drawings, openings for entering and exiting the
밑면에는 배기포트(136)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(E)의 잔류가스를 배출하고 진공압력을 유지할 수 있도록 이루어진다.An
이러한, 공정챔버(100) 내부로는 RF 전압이 인가되는 상부전극(132)과, 상부전극(132)과 반응영역(E)을 사이에 두고 이와 대면되어 기판(102)이 안착되는 척(chuck)의 역할과 함께 바이어스 전압이 인가되는 하부전극(134)이 구비된다. The chuck to which the
이때, 하부전극(134)은 외부의 엘리베이터어셈블리(150)에 의해 상하 승강이 가능하도록 이루어진다.At this time, the
또한, 외부로부터 공급되는 반응가스를 반응영역(E) 내의 전면적으로 확산시킬 수 있도록 다수의 분사홀(142)이 전 면적에 걸쳐 상하로 투공된 가스분배판(140)이 마련되며, 공정챔버(100)의 상부에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(138)가 구비된다. 반응가스공급로(138)는 챔버리드(120)와 상부전극(132)의 중앙을 관통한다. In addition, a
이때, 상부전극(132)의 하부에는 반응가스공급로(138)를 통해 유입되는 반응가스의 확산을 위한 배플(미도시)이 더욱 구비될 수 있다. In this case, a lower baffle (not shown) may be further provided below the upper electrode 132 for diffusion of the reaction gas introduced through the reaction gas supply path 138.
그리고, 하부전극(134)의 하부에는 광학식 가열수단인 램프히터(160)가 구비되고, 램프히터(160)의 하부에는 램프히터(160)의 복사열을 하부전극(134)으로 반사시키는 반사수단(200)이 구비된다.A lower portion of the
이때, 램프히터(160)는 기판(102)을 균일하게 가열하기 위한 것이므로 평면형상이 하부전극(134)과 동일한 것이 바람직하다. 일반적으로 PECVD 챔버형 박막처리장치에서는 하부전극(134)이 원형의 평면을 가지므로 램프히터(160)도 원형으로 제조하는 것이 바람직하며, 그 직경은 하부전극(134) 보다 크거나 비슷한 것이 바람직하다. At this time, since the
여기서, 램프히터(160)가 하부전극(134)의 외부에 마련됨으로써, 하부전극(134)의 제작이 단순해질 수 있으며, 하부전극(134) 외측에서 이를 균일하게 가열하여 기판(102)의 온도차 발생을 방지할 수 있다. Here, since the
즉, 하부전극(134) 내에 램프히터(160)와 같은 가열수단이 마련될 때를 고려하면 가열수단에 의해 불균일한 가열이 발생할 경우에는 불균일한 가열이 하부전극(134)을 통해 기판(102)에 그대로 전달되어 하부전극(134)의 각 영역간의 온도차에 의하여 기판(102) 간의 온도차를 유발하게 된다. That is, when the heating means such as the
그러나, 본 발명에서와 같이 하부전극(134)의 하부에 광학시 가열수단인 램프히터(160)를 마련하고 이를 통해 하부전극(134)을 가열함으로써, 램프히터(160) 에 의한 불균일한 가열이 발행할 경우 불균일한 가열은 먼저 하부전극(134)을 가열시킨 다음 기판(102)을 간접적으로 가열시키기 때문에 불균일한 가열은 하부전극(134)에 의해 먼저 해소되어 기판(102) 간의 온도차 발생을 최소화 할 수 있다. However, as in the present invention, by providing a
이때, 램프히터(160)는 다수개가 마련되어 반사수단(200) 상부의 동일 평면상에 동심원을 따라 배열되는데, 램프히터(160) 각각은 내부가 비어있는 몸체와 몸체 내에 마련된 필라멘트 그리고 몸체 양 단에 마련되어 필라멘트에 접속되는 전력인가단자로 이루어진다. At this time, a plurality of
이러한 램프히터(160)의 온도 균일도는 기판(102)의 박막 균일도에 큰 영향을 미치므로 램프히터(160)는 하부전극(134)을 균일하게 가열할 수 있도록 배치되어야 한다. Since the temperature uniformity of the
이로 인하여, 램프히터(160)는 복사열을 이용하여 하부전극(134)을 가열하고 하부전극(134) 상에 안착된 기판(102)을 간접 가열하게 되는데, 이러한 램프히터(160)는 복사열을 통해 하부전극(134)을 100 ~ 1200℃ 범위의 온도로 가열할 수 있다. 바람직하게는 하부전극(134)을 300 ~ 1000℃의 온도로 가열하는 것이 효과적이다.As a result, the
이때, 본 발명의 램프히터(160)의 온도는 500℃ 이상을 넘지 않는데, 이는 램프히터(160)의 하부에 마련된 반사수단(200)에 의한 것이다. At this time, the temperature of the
즉, 램프히터(160)의 하부에 마련된 반사수단(200)은 하부 반사부(210)와 하부 반사부(210)의 양측에 마련된 측면 반사부(220a, 220b)로 이루어져, 램프히터(160)의 하측 및 양측으로 복사되는 복사열을 하부전극(134)으로 반사시킴으로써 램프히터(160)의 효율을 향상시키게 된다.That is, the reflecting means 200 provided below the
이때, 측면 반사부(220a, 220b)는 하부 반사부(210)의 배면으로 더욱 연장되어 챔버본체(110)의 밑면(111)과 접촉하며, 이를 통해 반사수단(200)의 하부 반사부(210)는 챔버본체(110)의 밑면(111)과 접촉하지 않게 된다.At this time, the
그리고, 이러한 측면 반사부(220a, 220b)는 하부전극(134)과 접촉하지 않고, 측면 반사부(220a, 220b)와 하부전극(134) 사이에 슬릿(slit : 250)을 형성하게 된다. The
이러한 반사수단(200)은 램프히터(160)의 복사열이 투과되지 못하도록 불투명한 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 일예로 반사 처리한 석영 등을 사용할 수 있다.The reflecting means 200 is preferably made of an opaque material such that the radiant heat of the
특히, 본 발명은 각각의 램프히터(160)와 대응되는 반사수단(200)에 상하로 투공된 퍼지홀(purge hole) 또는 퍼지슬릿(purge slit)(230)을 구성하는 것을 특징으로 한다. In particular, the present invention is characterized by configuring a purge hole (purge hole) or purge slit (230) perforated up and down in the reflecting means 200 corresponding to each
그리고, 챔버본체(110)의 밑면(111)에는 이러한 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 각각의 램프히터(160)의 온도 상승을 억제하기 위한 비활성가스(inert gas)와 같은 냉각가스를 주입시키기 위한 냉각가스 주입포트(115)가 마련된다. In addition, a cooling gas such as an inert gas for suppressing a temperature rise of each
이때, 반사수단(200)의 하부 반사부(210)는 챔버본체(110)의 밑면(111)과 접촉하지 않으므로, 챔버본체(110)의 밑면(111)에 구성된 냉각가스 주입포트(115)를 통해 주입되는 냉각가스는 반사수단(200)의 하부 반사부(210)에 형성된 다수의 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)으로 균일하게 주입된다. At this time, since the
따라서, 램프히터(160)는 자체의 온도가 500℃ 이상일 경우 수명이 급격히 단축되는 특성이 있으므로, 반사수단(200)의 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 외부로부터 냉각가스를 각각의 램프히터(160)로 분사되도록 함으로써, 램프히터(160)를 장시간 사용하더라도 램프히터(160)의 자체 온도가 500℃ 이상으로 상승되는 것을 억제할 수 있다.Therefore, since the
이를 통해, 램프히터(160)의 자체 온도가 상승되어 수명이 급격히 단축되는 문제점을 방지할 수 있다. Through this, the temperature of the
이때, 각각의 램프히터(160)로 분사된 냉각가스는 측면 반사부(220a, 220b)와 하부전극(134) 사이에 형성된 슬릿(250)을 통해 배기된다. At this time, the cooling gas injected into each
또한, 각각의 램프히터(160)로 분사되는 냉각가스에 의해 램프히터(160)가 공정챔버(100) 내부의 반응가스에 노출되는 것을 방지할 수 있다. In addition, it is possible to prevent the
즉, 램프히터(160)의 하부로부터 냉각가스가 분사되므로 램프히터(160)의 상부 공간은 압력이 높아지기 때문에 공정챔버(100)의 상부에서 분사되는 반응가스가 측면 반사부(220a, 220b)와 하부전극(134) 사이에 형성된 슬릿(250)을 통해 하부전극(134)과 램프히터(160) 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. That is, since the cooling gas is injected from the lower portion of the
이를 통해, 램프히터(160)의 표면에 박막이 형성되거나 오염이 누적되는 현상을 방지할 수 있어, 램프히터(160)의 가열 효율을 기존에 비해 향상시킬 수 있다.As a result, a phenomenon in which a thin film is formed on the surface of the
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 박막처리장치를 통한 증착 메커니즘을 살펴보면, 먼저 공정시간을 단축시키기 위하여 기판(102)을 공정챔버(100) 내부로 반입 하기 전에, 하부전극(134) 하부의 램프히터(160)에 전원을 가하여 하부전극(134)을 예열시킨다. Looking at the deposition mechanism through the thin film processing apparatus according to the present invention described above, in order to first reduce the process time before the
이어서, 공정챔버(100)의 하부전극(134) 상에 기판(102)이 안착된 후, 하부전극(134)이 상승하여 기판(102)을 가스분배판(140)과 소정 간격으로 대면시키고, 이어서 상, 하부전극(132, 134)으로는 RF 전압과 바이어스전압이 인가됨과 동시에, 반응가스공급로(138)를 통해 외부로부터 유입되는 반응가스를 가스분배판(140)의 다수의 분사홀(142)을 통해 공정챔버(100) 내부로 분사한다. Subsequently, after the
그 결과 반응영역(E)으로 유입된 반응가스는 플라즈마로 여기되어 여기에 함유된 라디칼의 화학반응 결과물이 기판(102) 상에 박막으로 증착되며, 박막증착이 완료되면 하부전극(134)이 하강한 후 배기포트(136)를 이용해서 반응영역(E)을 배기하여 기판(102) 교체에 이은 새로운 박막증착공정을 준비한다.As a result, the reaction gas introduced into the reaction region E is excited by plasma, and the chemical reaction product of radicals contained therein is deposited on the
한편, 이 과정 중에 하부전극(134)에 하부에 구비된 램프히터(160)를 통해 기판(102)을 가열하는데, 이때, 반사수단(200)에 구비된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 외부로부터 냉각가스를 각각의 램프히터(160)로 분사되도록 함으로써, 램프히터(160)를 장시간 사용하더라도 램프히터(160)의 자체 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있다.Meanwhile, during this process, the
여기서, 기판(102)에 대한 증착공정을 본격적으로 진행하는 동안에는 램프히터(160)의 온도를 기판(102)이 안착되는 하부전극(134) 보다 낮추는 것이 바람직하다. Here, during the deposition process on the
한편, 상술한 도면에서는 반사수단(200)의 하부 반사부(210)를 얇은 판 형태 인 구조로 도시하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 반사수단(200)은 이에 한정되지 않고 다양한 구조가 가능하다. Meanwhile, in the above-described drawings, the
여기서, 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)이 형성된 반사수단(200)의 모습에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. Here, the appearance of the reflecting means 200 in which the purge hole or the purge slit 230 is formed will be described in more detail.
도 4는 본 발명에 따른 반사수단의 또 다른 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing another aspect of the reflecting means according to the present invention.
도시한 바와 같이, 반사수단(200)은 램프히터(160)의 하부에 위치하여 램프히터(160)가 안착되는 하부 반사부(210)와 하부 반사부(210)의 양측에 마련되어 램프히터(160)의 양측면에 위치하는 측면 반사부(220a, 미도시)로 이루어져, 램프히터(160)가 위치하는 램프히터 가열영역을 정의하게 된다.As shown, the reflecting means 200 is provided at both sides of the
이로 인하여, 램프히터(160)의 복사열이 하부전극(134)으로 반사됨으로써 램프히터(160)의 효율을 향상시키게 된다.As a result, the radiant heat of the
이때, 측면 반사부(220a, 미도시)는 하부 반사부(210)의 배면으로 더욱 연장되어 챔버본체(110)의 밑면(111)과 접촉하며, 이를 통해 반사수단(200)의 하부 반사부(210)는 챔버본체(110)의 밑면(111)과 접촉하지 않게 된다. At this time, the
이러한 반사수단(200)은 램프히터(160)의 복사열이 투과되지 못하도록 불투명한 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 일예로 반사 처리한 석영 등을 사용할 수 있다.The reflecting means 200 is preferably made of an opaque material such that the radiant heat of the
그리고, 이러한 반사수단(200)은 램프히터(160)를 향하는 내측으로 광반사 특성이 우수한 물질로 표면 처리하여 반사막(미도시)을 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the reflecting means 200 may be surface-treated with a material having excellent light reflection characteristics toward the
특히, 이러한 반사수단(200)의 램프히터(160)가 안착하는 하부 반사부(210)에는 각각의 램프히터(160)가 수납될 수 있는 수납홈(240)을 마련한다. In particular, the
즉, 반사수단(200)은 반사수단(200)의 하부 반사부(210)에 다수개의 수납홈(240)을 마련하여 이의 수납홈(240)에 각각의 램프히터(160)를 수납하는데, 수납홈(240)은 밑면(241)과 서로 마주보는 내측으로 일정기울기을 갖는 양측면(243a, 243b)으로 이루어진다. That is, the reflecting means 200 provides a plurality of
그리고, 각각의 수납홈(240)의 밑면(241)에 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 구성한다. Then, a purge hole or a
따라서, 각각의 수납홈(240)에 마련된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 외부로부터 주입되는 냉각가스를 각각의 램프히터(160)로 분사함으로써, 램프히터(160)를 장시간 사용하더라도 램프히터(160)의 자체 온도가 500℃ 이상으로 상승되는 것을 억제할 수 있다.Accordingly, by injecting cooling gas injected from the outside through the purge hole or the purge slit 230 provided in each of the receiving
특히, 각각의 램프히터(160)가 반사수단(200)에 구성된 수납홈(240)에 일부 수납되도록 함으로써 인접한 램프히터(160) 간을 열적으로 분리시킬 수 있어, 램프히터(160)의 자체온도가 상승되는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. In particular, by allowing each
이를 통해, 램프히터(160)의 자체 온도가 상승되어 수명이 급격히 단축되는 문제점을 방지할 수 있다. Through this, the temperature of the
또한, 램프히터(160)를 수납홈(240)에 수납되도록 함으로써, 램프히터(160)가 공정챔버(100) 내부의 반응가스에 노출되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 통해, 램프히터(160)의 표면에 박막이 형성되거나 오염이 누적되는 현상 을 방지할 수 있어, 램프히터(160)의 가열 효율을 기존에 비해 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, by allowing the
한편, 이러한 반사수단(200)의 수납홈(240)은 램프히터(160)의 형태에 따라 다양하게 변형가능한데, 램프히터(160)의 형태는 도 5a ~ 5b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. On the other hand, the receiving
도 5a ~ 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 각각의 램프히터에 대응하는 반사수단 상에 퍼지홀 또는 퍼지슬릿이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다. 5A and 5B are plan views schematically illustrating a state in which a purge hole or a purge slit is formed on a reflecting means corresponding to each lamp heater according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 기판(도 4의 102)이 안착되는 하부전극(도 4의 134)은 원형의 디스크 형상을 갖는다. 따라서, 원형의 하부전극(도 4의 134)의 하부에 위치하여 이를 균일하게 가열하기 위하여 램프히터(160)는 단일의 중심을 갖는 다수의 원형상으로 배열된다. As shown, the lower electrode (134 of FIG. 4) on which the substrate (102 of FIG. 4) is seated has a circular disk shape. Therefore, the
따라서, 도 5a에 도시한 바와 같이 원형의 각각의 램프히터(160)가 일정간격 이격하여 배열된다. Thus, as shown in FIG. 5A, each
원형의 램프히터(160)는 각각이 내부가 비어있는 몸체와 몸체 내에 마련된 필라멘트 그리고 몸체 양 단에 마련되어 필라멘트에 접속되는 전력인가단자로 이루어진다. The
이때, 각각의 원형의 램프히터(160)에 대응하는 반사수단(200) 상에 구성된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)은 원형의 램프히터(160)의 길이방향을 따라 적어도 4개 이상 구비되는 것이 바람직하다. At this time, at least four purge holes or purge
또는 도 5b에 도시한 바와 같이 길이가 다른 다수개의 일자형의 램프히 터(260)가 원형상으로 배열될 수 있는데, 이때, 각각의 일자형의 램프히터(260)에 대응하는 반사수단(200) 상에 구성된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)은 일자형 램프히터(260)의 중앙부에 적어도 1개 이상 구비되는 것이 바람직하다.Alternatively, as illustrated in FIG. 5B, a plurality of
이를 통해, 냉각가스가 각각의 램프히터(160, 260)로 분사됨으로써, 램프히터(160, 260)를 장시간 사용하더라도 램프히터(160, 260)의 자체 온도가 상승되는 것을 억제할 수 있다.As a result, the cooling gas is injected into the
이를 통해, 램프히터(160, 260)의 자체 온도가 상승되어 수명이 급격히 단축되는 문제점을 방지할 수 있다. As a result, the temperature of the
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 램프히터(160)를 반사수단(200) 상부의 동일 평면상에 동심원을 따라 배열하였으나, 램프히터(160)를 방사형으로 배열할 수도 있다. On the other hand, in the description and drawings of the present invention, the
-제 2 실시예-Second Embodiment
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PECVD 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view of a PECVD chamber type thin film processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
이때, 여기서 중복된 설명을 피하기 위해 앞서 설명한 도 2 및 도 3의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다. In this case, in order to avoid redundant description, the same reference numerals are given to the same parts that play the same role as the description of FIGS. 2 and 3, and only the characteristic contents to be described above will be described.
도시한 바와 같이, PECVD 챔버형 박막처리장치는 밀폐된 반응영역(E)을 정의하는 공정챔버(100)를 필수적인 구성요소로 하는데, 공정챔버(100)는 내부로 기 판(102) 상의 박막에 대한 증착을 위한 밀폐된 반응영역(E)을 제공하며, 이를 위하여 공정챔버(100)는 밑면(311)과 밑면(311)에 수직한 측벽(113a, 113b)으로 이루어진 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)를 덮는 챔버리드(120)로 이루어진다.As shown, the PECVD chamber type thin film processing apparatus is an essential component of the
이때 도면상에 도시하지는 않았지만, 챔버본체(110)의 측벽(113a, 113b) 일측에는 기판(102) 출입을 위한 개구가 형성된다. Although not shown in the drawings, openings for entering and exiting the
그리고, 챔버본체(110)의 측벽(113a, 113b) 일측에는 배기포트(136)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(E)의 잔류가스를 배출하고 진공압력을 유지할 수 있도록 이루어진다.In addition, an
특히, 본 발명의 제 2 실시예에서는 챔버본체(110)의 밑면(311)이 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In particular, the second embodiment of the present invention is characterized in that the
이러한, 공정챔버(100) 내부로는 RF 전압이 인가되는 상부전극(132)과, 상부전극(132)과 반응영역(E)을 사이에 두고 이와 대면되어 기판(102)이 안착되는 척(chuck)의 역할과 함께 바이어스 전압이 인가되는 하부전극(134)이 구비된다. The chuck to which the
이때, 하부전극(134)은 외부의 엘리베이터어셈블리(150)에 의해 상하 승강이 가능하도록 이루어진다.At this time, the
또한, 외부로부터 공급되는 반응가스를 반응영역(E) 내의 전면적으로 확산시킬 수 있도록 다수의 분사홀(142)이 전 면적에 걸쳐 상하로 투공된 가스분배판(140)이 마련되며, 공정챔버(100)의 상부에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(138)가 구비된다. 반응가스공급로(138)는 챔버리드(120)와 상부전극(132)의 중앙을 관통한다. In addition, a
이때, 상부전극(132)의 하부에는 반응가스공급로(138)를 통해 유입되는 반응가스의 확산을 위한 배플(미도시)이 더욱 구비될 수 있다. In this case, a lower baffle (not shown) may be further provided below the upper electrode 132 for diffusion of the reaction gas introduced through the reaction gas supply path 138.
그리고, 이러한 공정챔버(100)의 외부에는 하부전극(132) 상에 안착되는 기판(102)을 가열하기 위한 광학식 가열수단이 마련되는데, 광학시 가열수단은 램프히터(160)와 램프히터(160)의 복사열을 하부전극(134)으로 반사시키는 반사수단(200) 그리고 냉각가스 주입포트(305)가 마련된 가열수단 프레임(300)으로 이루어진다. In addition, an optical heating means for heating the
여기서 이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 램프히터(160)는 다수개가 마련되어 반사수단(200) 상부의 동일 평면상에 동심원을 따라 배열되는데, 램프히터(160) 각각은 내부가 비어있는 몸체와 몸체 내에 마련된 필라멘트 그리고 몸체 양 단에 마련되어 필라멘트에 접속되는 전력인가단자로 이루어진다. Herein, in detail, each of the
그리고, 램프히터(160)의 하부에 마련된 반사수단(200)은 하부 반사부(210)와 하부 반사부(210)의 양측에 마련된 측면 반사부(220a, 220b)로 이루어져, 램프히터(160)의 하측 및 양측으로 복사되는 복사열을 하부전극(134)으로 반사시킴으로써 램프히터(160)의 효율을 향상시키게 된다.In addition, the reflecting means 200 provided below the
이때, 측면 반사부(220a, 220b)는 하부 반사부(210)의 배면으로 더욱 연장되어 가열수단 프레임(300)과 접촉하며, 이를 통해 반사수단(200)의 하부 반사부(210)는 가열수단 프레임(300)과 접촉하지 않게 된다. In this case, the
이러한 반사수단(200)은 램프히터(160)의 복사열이 투과되지 못하도록 불투명한 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 일예로 반사 처리한 석영 등을 사용할 수 있다.The reflecting means 200 is preferably made of an opaque material such that the radiant heat of the
특히, 본 발명은 각각의 램프히터(160)와 대응되는 반사수단(200)에 상하로 투공된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 구성하는 것을 특징으로 한다. In particular, the present invention is characterized in that it comprises a purge hole or purge slit 230 perforated up and down in the reflecting means 200 corresponding to each
그리고 가열수단 프레임(300)은 반사수단(200)의 하부에 위치하며 램프히터(160)와 반사수단(200)을 공정챔버(100) 하부에 고정하는 역할과 함께 냉각가스 주입포트(305)가 마련되어 외부로부터 냉각가스가 반사수단(200)의 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 각각의 램프히터(160)로 분사되도록 한다. In addition, the heating means
이때, 반사수단(200)의 하부 반사부(210)는 가열수단 프레임(300)과 접촉하지 않으므로, 가열수단 프레임(300)에 구성된 냉각가스 주입포트(305)를 통해 주입되는 냉각가스는 반사수단(200)의 하부 반사부(210)에 형성된 다수의 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)으로 균일하게 주입된다.At this time, since the
이때, 도시하지는 않았지만 냉각가스 주입포트(305)로 주입된 냉각가스는 챔버본체(110)의 밑면(111) 또는 챔버본체(110)의 측벽(113a, 113b)에 마련된 냉각가스 배기포트를 통해 배기된다. At this time, although not shown, the cooling gas injected into the cooling
이로 인하여, 램프히터(160)는 복사열을 이용하여 챔버본체(100)의 투명한 밑면(311)을 투과하여 하부전극(134)을 가열하고 하부전극(134) 상에 안착된 기판(102)을 간접 가열하게 된다. As a result, the
이때, 램프히터(160)가 가열되는 과정에서 반사수단(200)의 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)을 통해 외부로부터 냉각가스(inert gas)를 각각의 램프히터(160)로 분사되도록 함으로써, 램프히터(160)를 장시간 사용하더라도 램프히터(160)의 자체 온도가 500℃ 이상으로 상승되는 것을 억제할 수 있다.At this time, the
이를 통해, 램프히터(160)의 자체 온도가 상승되어 수명이 급격히 단축되는 문제점을 방지할 수 있다. Through this, the temperature of the
또한, 램프히터(160)가 공정챔버(100)의 외부에 위치함으로써, 램프히터(160)가 공정챔버(100) 내부의 반응가스에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 램프히터(160)의 표면에 박막이 형성되거나 오염이 누적되는 현상을 방지할 수 있어, 램프히터(160)의 가열 효율을 기존에 비해 향상시킬 수 있다.In addition, since the
한편, 이와 같이 램프히터(160)가 공정챔버(100)의 외부에 형성되는 본 발명의 제 2 실시예의 반사수단(200) 또한 램프히터(160)가 안착하는 하부 반사부(210)에 각각의 램프히터(160)가 수납될 수 있는 수납홈(도 4의 240)을 마련할 수 있으며, 반사수단(200)의 수납홈(도 4의 240)은 램프히터(160)의 형태에 따라 다양하게 변형가능하다. Meanwhile, the reflecting means 200 according to the second embodiment of the present invention in which the
그리고 램프히터 또한 원형의 램프히터(160)를 사용하거나, 일자형의 램프히터(260)를 사용할 수 있다. The lamp heater may also use a
이때, 원형의 램프히터(160)를 사용할 경우 각각의 원형의 램프히터(160)에 대응하는 반사수단(200) 상에 구성된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)은 원형의 램프히터(160)의 길이방향을 따라 적어도 4개 이상 구비하거나, 일자형의 램프히터(260)를 사용할 경우 각각의 일자형의 램프히터(260)에 대응하는 반사수단(200) 상에 구성된 퍼지홀 또는 퍼지슬릿(230)은 일자형 램프히터(260)의 중앙부에 적어도 1개 이상 구비하는 것이 바람직하다. In this case, when the
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 일반적인 PECVD 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a general PECVD chamber type thin film processing apparatus.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PECVD 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도. 2 is a schematic cross-sectional view of a PECVD chamber type thin film processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A영역을 확대 도시한 도면.3 is an enlarged view of region A of FIG. 2;
도 4는 본 발명에 따른 반사수단의 또 다른 모습을 개략적으로 도시한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing another aspect of the reflecting means according to the present invention.
도 5a ~ 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 각각의 램프히터에 대응하는 반사수단 상에 퍼지홀 또는 퍼지슬릿이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 평면도.5A to 5B are plan views schematically illustrating a state in which a purge hole or a purge slit is formed on a reflecting means corresponding to each lamp heater according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PECVD 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.6 is a schematic cross-sectional view of a PECVD chamber type thin film processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
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