KR20100134215A - 대면적 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20100134215A
KR20100134215A KR1020090052723A KR20090052723A KR20100134215A KR 20100134215 A KR20100134215 A KR 20100134215A KR 1020090052723 A KR1020090052723 A KR 1020090052723A KR 20090052723 A KR20090052723 A KR 20090052723A KR 20100134215 A KR20100134215 A KR 20100134215A
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Abstract

대면적 기판 처리 장치는 히터, 디퓨져 플레이트, 샤워 헤드, 서포터 및 다수의 연결 부재들을 포함한다. 히터에는 기판이 놓여진다. 히터는 기판을 가열한다. 디퓨져 플레이트는 히터의 상부에 배치되며, 외부로부터 제공되는 반응 가스를 기판으로 분사한다. 샤워 헤드는 히터와 디퓨져 플레이트 사이에 배치되어 반응 가스를 기판으로 균일하게 제공한다. 서포터는 디퓨져 플레이트와 샤워 헤드의 둘레에 배치되며, 샤워 헤드의 가장자리 부위를 지지한다. 연결 부재들은 샤워 헤드의 중심으로부터 사방에 위치한 가장자리 부위들을 디퓨져 플레이트와 전기적으로 연결시키며, 서포터에 지지된 샤워 헤드가 히터의 열에 의하여 열팽창할 때 디퓨져 플레이트와의 전기적인 연결이 유지되도록 변형이 가능하도록 구성된다. 따라서, 샤워 헤드가 열팽창할 때 디퓨져 플레이트와 전기적으로 연결을 연결 부재들을 통해 그대로 유지할 수 있다.

Description

대면적 기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING A LARGE AREA SUBSTRATE}
본 발명은 대면적 기판 처리 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 대면적을 갖는 기판에 반응 가스를 분사하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스, 디스플레이 패널 및 박막형 태양 전지 등은 각각의 특징에 요구되는 재질을 갖는 기판을 기초로 하여 기판 처리 장치를 통해 제조된다.
상기 기판 처리 장치는 통상적으로 반응 챔버, 히터, 디퓨져 플레이트 및 샤워 헤드를 포함한다. 상기 반응 챔버는 상기 기판을 처리하기 위한 공간을 제공한다.
상기 히터는 상기 반응 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판이 놓여지며, 상기 기판을 가열한다. 상기 디퓨져 플레이트는 상기 반응 챔버의 내부에서 상기 히터의 상부에 배치되어 외부로부터 제공되는 반응 가스를 상기 기판으로 분사한다.
상기 샤워 헤드는 상기 히터와 상기 디퓨져 플레이트 사이에 배치되어 상기 반응 가스를 상기 기판으로 균일하게 제공한다. 이때, 상기 샤워 헤드는 내부에 상기 반응 가스를 일시적으로 수용할 수 있는 수용 공간을 갖도록 용기 형태로 이루 어지며, 그 가장자리 부위는 상기 디퓨져 플레이트에 볼트 등을 통하여 고정되는 구조를 갖는다.
또한, 상기 기판 처리 장치는 상기 반응 챔버의 내부에 상기 기판을 처리하는데 필요한 플라즈마가 생성되도록 외부로부터 RF가 상기 디퓨져 플레이트를 거쳐 샤워 헤드로 인가된다. 즉, 상기 디퓨져 플레이트와 상기 샤워 헤드 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.
한편, 최근에는 TV의 사이즈가 커짐에 따른 디스플레이 패널의 대형화 및 생산성 증대에 따른 박막형 태양 전지의 대량화로 인하여 상기 기판 처리 장치의 구성 요소들의 사이즈가 대면적화 되는 추세에 있다.
그러나, 위치 상 상기 히터의 열에 직접 영향을 받아 고온 상태로 가열되는 샤워 헤드의 경우에는 가장자리 부위가 상기 히터의 열에 간접적으로 영향을 받아 상기 샤워 헤드보다 상대적으로 낮은 약 100도 정도로 가열되는 디퓨져 플레이트에 볼트 등에 의해 고정되어 있으므로, 그 사이즈가 대면적화될 경우 상기 히터의 열에 의한 열팽창도 상기 디퓨져 플레이트와 상이하게 진행되어 형태가 변형되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 샤워 헤드의 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있는 대면적 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 대면적 기판 처리 장치는 히터, 디퓨져 플레이트, 샤워 헤드, 서포터 및 다수의 연결 부재들을 포함한다.
상기 히터에는 기판이 놓여진다. 상기 히터는 상기 기판을 가열한다. 상기 디퓨져 플레이트는 상기 히터의 상부에 배치되며, 외부로부터 제공되는 반응 가스를 상기 기판으로 분사한다.
상기 샤워 헤드는 상기 히터와 상기 디퓨져 플레이트 사이에 배치되어 상기 반응 가스를 상기 기판으로 균일하게 제공한다. 상기 서포터는 상기 디퓨져 플레이트와 상기 샤워 헤드의 둘레에 배치되며, 상기 샤워 헤드의 가장자리 부위를 지지한다.
상기 연결 부재들은 상기 샤워 헤드의 중심으로부터 사방에 위치한 가장자리 부위들을 상기 디퓨져 플레이트와 전기적으로 연결시키며, 상기 서포터에 지지된 샤워 헤드가 상기 히터의 열에 의하여 열팽창할 때 상기 디퓨져 플레이트와의 전기적인 연결이 유지되도록 변형이 가능하도록 구성된다.
일 실시예에 따른 각 연결 부재는 양단 부위들이 상기 디퓨져 플레이트의 하면 및 상기 샤워 헤드의 상면에 체결되는 판 스프링을 포함할 수 있다.
한편, 상기 서포터는 상기 디퓨져 플레이트의 가장자리 부위를 하부에서 지지하는 제1 지지부 및 상기 샤워 헤드의 가장자리 부위를 하부에서 지지하며 상기 샤워 헤드의 열팽창을 위하여 상기 샤워 헤드의 측면과의 사이에 공간이 확보되도록 상기 제1 지지부와 단차를 이루는 제2 지지부를 포함한다.
이에, 다른 실시예에 따른 각 연결 부재는 일단 부위가 상기 디퓨져 플레이트를 지지하면서 전기적으로 연결되는 제1 지지부에 체결되고 타단 부위가 상기 공간에 삽입되어 장력에 의해 상기 샤워 헤드의 측면에 밀착되는 텐션 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서포터는 상기 제2 지지부에 상기 샤워 헤드가 열팽창할 경우에 발생되는 마찰을 감소시키기 위한 수지 패드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 서포터는 상기 히터의 열로부터 상기 수지 패드가 변형되는 것을 방지하기 위하여 상기 수지 패드와 인접하도록 구성된 냉각수 라인을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 샤워 헤드와 상기 수지 패드는 상기 샤워 헤드의 중심으로부터 멀어지는 수평 방향을 따라 구성된 돌기 및 결합홈의 결합을 통해 상기 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하면서 접촉할 수 있다.
이와 달리, 상기 디퓨져 플레이트 및 상기 샤워 헤드 중 어느 하나는 가장자리 부위에 상기 샤워 헤드의 중심으로부터 멀어지는 수평 방향으로 구성된 가이드 홈을 갖고, 다른 하나는 가장자리 부위에 상기 가이드홈에 이동 가능하도록 결합된 가이드바를 가질 수 있다.
또한 다른 실시예에 따른 각 연결 부재는 양단들이 상기 디퓨져 플레이트 하면 및 상기 샤워 헤드 상면의 제1 및 제2 삽입홈들에 삽입되는 코일 스프링을 포함할 수 있다.
이러한 대면적 기판 처리 장치에 따르면, 샤워 헤드의 중심으로부터 사방에 위치한 가장자리 부위들을 변형이 가능한 연결 부재들을 통하여 디퓨져 플레이트와 전기적으로 연결시킴으로써, 상기 샤워 헤드가 히터의 열에 의하여 열팽창이 진행될 때 상기 연결 부재들의 변형을 통하여 상기 디퓨져 플레이트와의 전기적인 연결을 그대로 유지시키면서 상기 샤워 헤드가 열팽창으로 인하여 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 샤워 헤드의 사이즈가 대면적화될 경우에도 기판에 반응 가스를 균일하게 제공함으로써, 처리된 기판의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 대면적 기판 처리 장치를 통하여 처리되는 상기 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 대면적 기판 처리 장치의 디퓨져 플레이트, 샤워 헤드 및 다수의 연결 부재들을 분해한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치(1000)는 반응 챔버(100), 히터(200), 디퓨져 플레이트(300), 샤워 헤드(400), 서포터(500) 및 다수의 연결 부재(600)들을 포함한다.
반응 챔버(100)는 기판(10)을 처리하기 위한 공간을 제공한다. 여기서, 기판(10)은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 반도체 기판일 수 있고, TV 등과 같은 표시 장치에 사용되는 디스플레이 패널을 제조하기 위한 유리 기판일 수 있고, 태양광을 통해 전기를 발생시키는 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 실리콘 기판일 수 있다.
반응 챔버(100)는 상부가 개구된 바디(110) 및 이 개구된 상부를 폐쇄하기 위한 세이프티 커버(120)로 이루어질 수 있다. 이럴 경우, 바디(110)의 측면(430) 부위에는 기판(10)이 외부로부터 반응 챔버(100)의 내부로 반입되거나 처리한 기판(10)을 반응 챔버(100)의 내부로부터 외부로 반출하기 위한 입구(112) 또는 출구(114)가 구성될 수 있다.
히터(200)는 반응 챔버(100)의 내부에 배치된다. 히터(200)에는 외부로부터 입구(112)를 통해 반입된 기판(10)이 놓여진다. 이때, 기판(10)이 상기의 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 실리콘 기판일 경우에는 다수의 기판(10)들이 트레이에 배열된 상태로 히터(200)에 놓여질 수 있다.
히터(200)에는 기판(10)이 원활하게 처리되도록 기판(10)을 가열하기 위한 발열 부재(210)가 내장된다. 여기서, 발열 부재(210)는 외부로부터 인가되는 구동 전원에 의하여 열을 발생하는 발열성 금속 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 대면적 기판 처리 장치(1000)는 히터(200)의 중심 부위로부터 반응 챔버(100)의 하부로 연장된 샤프트(250)를 더 포함한다. 샤프트(250)는 반응 챔버(100)의 하부를 통과하면서 수직 방향으로 이동이 가능하게 구성되어 히터(200)를 이동시킨다. 이로써, 기판(10)은 샤프트(250)의 이동을 통해서 히터(200)에 놓여지거나 히터(200)로부터 분리될 수 있다.
디퓨져 플레이트(300)는 반응 챔버(100) 내부에서 히터(200)의 상부에 배치된다. 디퓨져 플레이트(300)는 외부로부터 기판(10)을 처리하기 위한 반응 가스(RG)를 외부로부터 유입관(310)을 통해 제공받아 기판(10)으로 분사한다. 이때, 디퓨져 플레이트(300)는 반응 가스(RG)가 분사되는 부위에 반응 가스(RG)가 기판(10)으로 균일하게 분산되도록 하기 위한 다수의 제1 분사홀(320)들을 갖는다.
샤워 헤드(400)는 히터(200)와 디퓨져 플레이트(300) 사이에 배치된다. 샤워 헤드(400)는 디퓨져 플레이트(300)로부터 분사된 반응 가스(RG)를 기판(10)에 균일하게 제공되도록 하여 기판(10)이 균일하게 처리되도록 한다.
이를 위하여, 샤워 헤드(400)는 디퓨져 플레이트(300)의 제1 분사홀(320)들에서 일차적으로 분산된 반응 가스(RG)를 이차적으로 분산하기 위한 제2 분사홀(410)들을 가지며, 디퓨져 플레이트(300)와 같이 판 형태로 이루어진다.
서포터(500)는 반응 챔버(100)의 내부에서 디퓨져 플레이트(300) 및 샤워 헤 드(400)의 둘레를 감싸도록 배치되어 이들의 가장자리 부위들을 지지한다.
구체적으로, 서포터(500)는 디퓨져 플레이트(300)의 가장자리 부위를 하부에서 지지하는 제1 지지부(510) 및 제1 지지부(510)와 단차를 이루면서 샤워 헤드(400)의 가장자리 부위를 하부에서 지지하는 제2 지지부(520)를 포함한다. 여기서, 제1 지지부(510)에는 디퓨져 플레이트(300)와 서포터(500)의 사이를 씰링하기 위한 제1 오링(512)이 배치될 수 있다.
또한, 반응 챔버(100)는 서포터(500)를 지지하기 위하여 바디(110)로부터 안쪽으로 돌출된 제3 지지부(116)를 포함할 수 있다. 이에, 제3 지지부(116)에는 서포터(500)와 반응 챔버(100)의 바디(110)의 사이를 씰링하기 위한 제2 오링(117)이 배치될 수 있다.
연결 부재(600)들은 샤워 헤드(400)의 가장자리 부위들을 디퓨져 플레이트(300)와 전기적으로 연결시킨다. 이로써, 기판(10)을 처리하는데 필요한 플라즈마가 생성되도록 RF가 외부로부터 디퓨져 플레이트(300) 및 연결 부재(600)를 통해 샤워 헤드(400)로 인가될 수 있다. 이에, 디퓨져 플레이트(300), 연결 부재(600)들 및 샤워 헤드(400)는 모두 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.
이로써, 샤워 헤드(400)로부터 기판(10)으로 제공되는 반응 가스(RG)는 RF에 의해 플라즈마로 여기됨과 같이, 입자 형태로 기판(10)을 처리한다. 예를 들어, 상기 대면적 기판 처리 장치(1000)를 통하여 상기 기판(10)에 박막을 증착하고자 할 경우, 반응 가스(RG)는 아르곤(Ar), 실란(SiH4), 질소(N2), 암모니아(NH3) 또는 플 루오르(F) 등을 포함할 수 있다.
이때, 연결 부재(600)들은 일 예로, 반응 가스(RG) 중 화학적 작용이 강한 플루오르(F)와 반응하지 않도록 하기 위하여 하스텔로이(hastelloy), 인코넬(inconel), 알루미늄(aluminum) 등으로 이루어질 수 있다.
한편, RF가 넓은 면적을 갖는 반응 챔버(100)로 누설되는 것을 방지하기 위하여 제3 지지부(116)에는 가공성이 우수한 수지 재질로 이루어진 절연체(118)가 배치될 수 있다.
한편, 금속 재질인 샤워 헤드(400)는 히터(200)의 열로부터 직접 노출되어 있기 때문에, 기판(10)을 처리하는 동안 고온 상태로 가열되므로, 배경 기술에서와 같이 샤워 헤드(400)가 대면적화될 경우 열팽창은 더 심하게 진행될 수 있다.
이에, 연결 부재(600)들은 샤워 헤드(400)가 제2 지지부(520)에 지지된 상태에서 자연스럽게 열팽창할 때 상기 디퓨져 플레이트(300)와의 전기적인 연결을 유지하기 위하여 변형이 가능하도록 구성된다.
연결 부재(600)들은 도 2에서와 같이 샤워 헤드(400)의 중심(C)으로부터 서로 수직한 네 개의 수평 방향들(d1, d2, d3, d4)에 위치한 가장자리 부위들을 디퓨져 플레이트(300)와 연결시킨다. 이는, 샤워 헤드(400)가 중심(C)으로부터 모든 방향으로 열팽창하여도 판 형태로 인하여 대부분이 수평 방향으로 진행되기 때문이다.
이와 달리, 샤워 헤드(400)가 도 2에서와 같이 사각 형태로 이루어질 경우에, 연결 부재(600)들은 각각의 모서리 부위들을 디퓨져 플레이트(300)와 연결시킬 수 있다. 이때, 샤워 헤드(400)의 중심(C)은 열팽창과는 실질적으로 무관할 수 있으므로, 디퓨져 플레이트(300)에 볼트를 통하여 고정될 수 있다.
이러한 연결 부재(600)들 각각은 양단 부위들이 디퓨져 플레이트(300)의 하면 및 샤워 헤드(400)의 상면에 제1 및 제2 볼트(20, 30)들을 통하여 구부러진 상태로 체결되는 판 스프링(610)을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 볼트(20, 30)들은 작업을 보다 용이하게 하기 위하여 하부에서 상부 방향으로 판 스프링(610)을 체결시킬 수 있다. 이럴 경우, 제1 볼트(20)는 디퓨져 플레이트(300)의 하면이 노출되어 있어 그대로 작업하면 되지만, 제2 볼트(30)는 샤워 헤드(400)의 두께로 인하여 샤워 헤드(400)의 하부에서 상부 방향으로 가공된 체결홀(420)을 통하여 작업할 수 있다.
판 스프링(610)은 그 구부러진 구조로 인하여 어느 한 수평 방향으로만 변형이 가능하므로, 샤워 헤드(400)가 자연스럽게 열팽창할 때 샤워 헤드(400)의 중심(C)으로 멀어지는 수평 방향을 따라 구부러지도록 체결할 수 있다.
예를 들어, 판 스프링(610)은 샤워 헤드(400)의 중심(C)으로부터 상기의 네 개 수평 방향들(d1, d2, d3, d4) 각각으로 구부러질 수도 있고, 그 반대로, 상기의 네 개 수평 방향들(d1, d2, d3, d4) 각각으로부터 샤워 헤드(400)의 중심(C)으로 구부러질 수도 있다.
이하, 샤워 헤드(400)가 열팽창할 때 변형되는 판 스프링(610)의 구조에 대하여 도 3a 및 도 3b를 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열 팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다.
도 3a 및 도 3b를 추가적으로 참조하면, 샤워 헤드(400)는 판 스프링(610)의 구부러진 부분이 틀어짐으로써, 기본적인 판 형태를 그대로 유지하면서 자연스럽게 열팽창하게 된다.
이때, 샤워 헤드(400)는 수평 방향으로 열팽창할 수 있는 측면(430)과의 사이에 공간(530)이 확보되도록 서포트(500)의 제1 지지부(510)와 단차를 이루는 제2 지지부(520)에 놓여진다.
또한, 서포터(500)는 샤워 헤드(400)가 열팽창할 때 발생될 수 있는 마찰을 감소시키기 위하여 제2 지지부(520)에 수지 패드(522)가 배치된다. 수지 패드(522)는 일 예로, 가공성이 우수하면서 표면 마찰력이 작은 테프론(teflon) 재질로 이루어질 수 있다. 이에, 서포트(500)의 제2 지지부(520)와 샤워 헤드(400)는 수지 패드(522)에 의해 절연된다.
이러한 수지 패드(522)는 디퓨져 플레이트(300)와 샤워 헤드(400) 사이의 공간을 긴밀하게 유지시킴으로써, 디퓨져 플레이트(300)의 제1 분사홀(320)들로부터 분산된 반응 가스(RG)가 샤워 헤드(400)와의 사이에서 제2 분사홀(410)들이 아닌 다른 부분으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 히터(200)의 열에 일부가 노출된 수지 패드(522)는 상기의 열에 의해 형태 변형이 쉽게 발생될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 서포터(500)는 수지 패드(522)와 인접하도록 구성된 냉각수 라인(540)을 더 포함할 수 있다. 이러한 냉각수 라인(540)에는 냉각수(CW)가 지속적으로 순환하여 수지 패드(522)의 온도를 낮추게 된다.
한편, 대면적 기판 처리 장치(1000)는 수지 패드(522)를 히터(200)의 열로부터 원천적으로 차단하기 위하여 히터(200)와 서포터(500)의 사이에서 서포터(500)에 결합된 내열성이 우수한 세라믹 재질의 보호 부재(700)를 더 포함할 수 있다.
보호 부재(700)는 중앙 부위가 샤워 헤드(400)의 제2 분사홀(410)들이 노출되도록 개구되고, 가장자리 부위는 반응 챔버(100) 바디(110)의 안쪽 벽에 삽입된 구조를 가질 수 있다. 이러면, 보호 부재(700)는 반응 챔버(100)의 제3 지지부(116)에 배치된 절연체(118)도 히터(200)의 열로부터 보호할 수 있다.
이와 같이, 샤워 헤드(400)의 중심으로부터 사방에 위치한 가장자리 부위들을 변형이 가능한 판 스프링(610)으로 구성된 연결 부재(600)들을 통하여 디퓨져 플레이트(300)와 전기적으로 연결시킴으로써, 샤워 헤드(400)가 히터(200)의 열에 의하여 열팽창이 진행될 때 연결 부재(600)들의 변형을 통하여 디퓨져 플레이트(300)와의 전기적인 연결을 그대로 유지시키면서 샤워 헤드(400)가 열팽창으로 인하여 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 히터(200)의 열에 직접 영향을 받아 고온 상태로 가열되는 샤워 헤드(400)가 히터(200)의 열에 간접적으로 영향을 받아 샤워 헤드(400)보다 상대적으로 낮은 약 100도 정도로 가열되는 디퓨져 플레이트(300)와 상이하게 열팽창되어도 연결 부재(600)들을 통해서 디퓨져 플레이트(300)와의 전기적인 연결을 유지시키면서 샤워 헤드(400)의 형태 변형을 방지할 수 있다.
따라서, 샤워 헤드(400)의 사이즈가 대면적화될 경우에도 기판(10)에 반응 가스(RG)를 균일하게 제공함으로써, 처리된 기판(10)의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 대면적 기판 처리 장치(1000)를 통하여 기판(10)의 생산성 향상을 기대할 수 있다.
이하, 샤워 헤드(400)의 열팽창을 가이드하기 위한 일 실시예에 따른 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.
도 4는 도 3b의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 일 실시예에 따라 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 수지 패드(522)와 샤워 헤드(400)가 접촉하는 부위에 수지 패드(522)는 다수의 돌기(523)들을 갖고, 샤워 헤드(400)는 돌기(523)들이 결합되는 다수의 결합홈(440)들을 갖는다.
이때, 샤워 헤드(400)의 열팽창은 그 중심(C)으로부터 멀어지는 모든 수평 방향으로 대부분이 진행되므로, 돌기(523)들과 결합홈(440)들은 상기의 열팽창을 가이드하기 위하여 상기의 멀어지는 수평 방향을 따라 구성될 수 있다.
이와 같이, 샤워 헤드(400)의 열팽창이 돌기(523)들 및 결합홈(440)들을 통해 가이드됨으로써, 샤워 헤드(400)가 열팽창되거나 반대로 열수축할 때 항상 동일한 위치에 오도록 할 수 있다. 이로써. 샤워 헤드(400)로부터 반응 가스(RG)가 분사되는 위치를 대략 동일하게 유지하여 기판(10)의 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 돌기(523)들이 수지 패드(522)에 구성되고, 결합홈(440)들이 샤워 헤드(400)에 구성된다고 설명하였지만, 반대로 돌기(523)들이 샤 워 헤드(400)에 구성되고, 결합홈(440)들이 수지 패드(522)들에 구성될 수 있다.
이하, 샤워 헤드(400)의 열팽창을 가이드하기 위한 다른 실시예에 따른 구성에 대하여 도 5를 참조하여 설명하고자 한다.
도 5는 3a 및 도 3b에서 다른 실시예에 따라 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 디퓨져 플레이트(300)는 가장자리 부위에 가이드홈(330)들을 갖고, 샤워 헤드(400)는 가장자리 부위에 가이드홈(330)들 각각에 이동 가능하도록 결합된 가이드바(450)들을 갖는다.
이에, 샤워 헤드(400)의 열팽창이 중심(C)으로부터 멀어지는 모든 수평 방향으로 대부분이 진행하므로, 가이드홈(330)들은 상기의 열팽창을 가이드하기 위하여 상기의 멀어지는 수평 방향으로 구성될 수 있다.
이와 같이, 가이드홈(330)들과 가이드바(450)들을 판 스프링(610)의 바깥쪽에 별도로 구성함으로써, 샤워 헤드(400)의 사이즈가 매우 대면적화되어 열팽창 및 열수축하는 정도가 심해질 경우에도 이를 충분히 가이드할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 가이드홈(330)들이 디퓨져 플레이트(300)에 구성되고, 가이드바(450)들이 샤워 헤드(400)에 구성된다고 설명하였지만, 반대로 가이드홈(330)들이 샤워 헤드(400)에 구성되고, 가이드바(450)들이 디퓨져 플레이트(300)에 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 실시예에서는 연결 부재들이 연결된 구조를 제외하고는 도 1 내지 도 5에 도시된 구성과 동일할 수 있으므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치(1100)의 연결 부재(900)들 각각은 양단들이 디퓨져 플레이트(800) 하면 및 샤워 헤드(850) 상면의 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들에 삽입되는 코일 스프링(910)을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들 각각은 코일 스프링(910)의 양단들의 삽입을 용이하게 하기 위하여 테이퍼진 구조를 가질 수 있다.
코일 스프링(910)은 수직 방향과 수평 방향으로 모두 탄성을 갖는다. 이에, 코일 스프링(910)이 갖는 수직 방향으로의 탄성은 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들에 밀착되도록 작용하여 디퓨져 플레이트(800)와 샤워 헤드(850)를 전기적으로 연결시키고, 수평 방향으로 탄성은 샤워 헤드(850)가 자연스럽게 열팽창하도록 한다.
이와 같이, 연결 부재(900)들 각각을 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들에 삽입하여 연결되는 코일 스프링(910)으로 구성함으로써, 디퓨져 플레이트(800)와 샤워 헤드(850)의 연결 작업을 간단하게 수행할 수 있다.
이하, 샤워 헤드(8500)가 열팽창할 때 변형되는 코일 스프링(910)의 구조에 대하여 도 7a 및 도 7b를 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다
도 7a 및 도 7b를 추가적으로 참조하면, 샤워 헤드(850)는 코일 스프링(910)이 수평 방향으로 틀어짐으로써, 기본적인 판 형태를 그대로 유지하면서 자연스럽게 열팽창하게 된다.
이때, 코일 스프링(910)은 모든 수평 방향으로 틀어짐이 가능하므로, 도 1 내지 도 5에서 설명한 판 스프링(도 1의 610)과 같이 샤워 헤드(850)가 열팽창하는 수평 방향을 따라 한정하여 배치시킬 필요가 없다는 장점을 갖는다.
또한, 샤워 헤드(850)가 열팽창할 경우에, 코일 스프링(910)의 양단들이 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들로부터 분리될 수 있으므로, 제1 및 제2 삽입홈(810, 860)들 각각의 안쪽 부위들에는 코일 스프링(910)의 양단들을 소정의 힘으로 고정하기 위한 제1 및 제2 후크들(미도시)이 구성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다.
본 실시예에서는 연결 부재들이 연결된 구조를 제외하고는 도 1 내지 도 5에 도시된 구성과 동일할 수 있으므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치(1200)의 연결 부재(950)들 각각은 일단 부위가 서포터(550)의 디퓨져 플레이트(870)를 지지하면서 전기적으로 연결되는 제1 지지부(560)에 볼트를 통해 체결되고 타단 부위가 샤워 헤드(880)의 측면(882)에 장력을 가지면서 밀착되는 텐션 플레이트(960)를 포함한다.
구체적으로, 텐션 플레이트(960)의 타단 부위는 샤워 헤드(880)가 서포터(550)의 제1 지지부(560)와 단차를 이루는 제2 지지부(570)에 수지 패드(572)를 사이에 두고 놓여질 때 샤워 헤드(880)의 열팽창을 위하여 샤워 헤드(880)의 측면(882)과의 사이에 확보된 공간(580)에 삽입된다.
또한, 텐션 플레이트(960)의 타단 부위는 샤워 헤드(880)의 측면(882)으로 장력이 작용하는 고리 형태로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 텐션 플레이트(960)의 타단 부위는 샤워 헤드(880)의 측면(882)에 장력이 작용하도록 구성된 판 형태로 이루어질 수도 있다.
또한, 텐션 플레이트(960)는 보다 강한 장력을 갖기 위하여 측면(882)의 길이 방향을 따라 일정 길이만큼 연장된 구조를 가질 수 있다. 한편, 텐션 플레이트(960)는 알루미늄(aluminum) 재질로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 샤워 헤드(880)는 열팽창할 때 텐션 플레이트(960)가 오므라짐으로써, 기본적인 판 형태를 그대로 유지하면서 자연스럽게 열팽창하게 된다. 이때, 텐션 플레이트(960)가 샤워 헤드(880)의 측면(882)과 장력에 의해 더 밀착되어 디퓨져 플레이트(870)와 샤워 헤드(880)의 전기적인 연결이 더 긴밀하게 유지될 수 있다.
또한, 샤워 헤드(880)가 열수축할 때에도 텐션 플레이트(960)가 장력에 의해 벌어지려고 함으로써, 디퓨져 플레이트(870)와 샤워 헤드(880)의 전기적인 연결이 유지될 수 있다.
한편, 상기에서는 텐션 플레이트(960)의 타단 부위가 공간(580)에 장력을 가 지면서 삽입된다고만 설명하였지만, 이와 달리 타단 부위는 공간(580)에 삽입되어 볼트로 체결될 수도 있고 공간(580)과 인접한 부위에서 볼트로 체결될 수도 있다.
본 발명은 대면적화되는 샤워 헤드와 디퓨져 플레이트를 변형이 가능한 연결 부재들을 통하여 전기적으로 연결시켜 샤워 헤드가 열팽창할 경우에도 서로의 전기적인 연결을 유지함으로써, 열팽창에 따른 샤워 헤드의 형태가 변형되는 것을 방지할 수 있는 대면적 기판 처리 장치에 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 대면적 기판 처리 장치의 디퓨져 플레이트, 샤워 헤드 및 다수의 연결 부재들을 분해한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다.
도 4는 도 3b의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 일 실시예에 따라 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 3a 및 도 3b에서 다른 실시예에 따라 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 기판 처리 장치에서 샤워 헤드가 열팽창하는 상태를 나타낸 도면들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
RG : 반응 가스 10 : 기판
100 : 반응 챔버 200 : 히터
300, 800, 870 : 디퓨져 플레이트 310 : 유입관
320 : 제1 분사홀 330 : 가이드홈
400, 850, 880 : 샤워 헤드 410 : 제2 분사홀
420 : 체결홀 430, 882 : 측면
440 : 결합홈 450 : 가이드바
500, 550 : 서포터 510, 560 : 제1 지지부
520, 570 : 제2 지지부 522 : 수지 패드
523 : 돌기 530, 580 : 공간
540 : 냉각수 라인
600, 900, 950 : 연결 부재 610 : 판 스프링
910 : 코일 스프링 960 : 텐션 플레이트
1000, 1100, 1200 : 대면적 기판 처리 장치

Claims (9)

  1. 기판이 놓여지며, 상기 기판을 가열하는 히터;
    상기 히터의 상부에 배치되며, 외부로부터 제공되는 반응 가스를 상기 기판으로 분사하는 디퓨져 플레이트;
    상기 히터와 상기 디퓨져 플레이트 사이에 배치되어 상기 반응 가스를 상기 기판으로 균일하게 제공하기 위한 샤워 헤드;
    상기 디퓨져 플레이트와 상기 샤워 헤드의 둘레에 배치되며, 상기 샤워 헤드의 가장자리 부위를 지지하는 서포터; 및
    상기 샤워 헤드의 중심으로부터 사방에 위치한 가장자리 부위들을 상기 디퓨져 플레이트와 전기적으로 연결시키며, 상기 서포터에 지지된 샤워 헤드가 상기 히터의 열에 의하여 열팽창할 때 상기 디퓨져 플레이트와의 전기적인 연결이 유지되도록 변형이 가능한 연결 부재를 포함하는 대면적 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결 부재들 각각은 양단 부위들이 상기 디퓨져 플레이트의 하면 및 상기 샤워 헤드의 상면에 체결되는 판 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서포터는
    상기 디퓨져 플레이트의 가장자리 부위를 하부에서 지지하는 제1 지지부; 및
    상기 샤워 헤드의 가장자리 부위를 하부에서 지지하며, 상기 샤워 헤드의 열팽창을 위하여 상기 샤워 헤드의 측면과의 사이에 공간이 확보되도록 상기 제1 지지부와 단차를 이루는 제2 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연결 부재들 각각은 일단 부위가 상기 디퓨져 플레이트를 지지하면서 전기적으로 연결되는 제1 지지부에 체결되고 타단 부위가 상기 공간에 삽입되어 장력에 의해 상기 샤워 헤드의 측면에 밀착되는 텐션 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 서포터는 상기 제2 지지부에 상기 샤워 헤드가 열팽창할 경우에 발생되는 마찰을 감소시키기 위한 수지 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 서포터는 상기 히터의 열로부터 상기 수지 패드가 변형되는 것을 방지하기 위하여 상기 수지 패드와 인접하도록 구성된 냉각수 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 샤워 헤드와 상기 수지 패드는 상기 샤워 헤드의 중심으로부터 멀어지는 수평 방향으로 구성된 돌기 및 결합홈의 결합을 통해 상기 샤워 헤드의 열팽창을 가이드하면서 접촉하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 디퓨져 플레이트 및 상기 샤워 헤드 중 어느 하나는 가장자리 부위에 상기 샤워 헤드의 중심으로부터 멀어지는 수평 방향으로 구성된 가이드홈을 갖고, 다른 하나는 가장자리 부위에 상기 가이드홈에 이동 가능하도록 결합된 가이드바를 갖는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연결 부재들 각각은 양단들이 상기 디퓨져 플레이트 하면 및 상기 샤워 헤드 상면의 제1 및 제2 삽입홈들에 삽입되는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
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