KR20110024549A - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터부로 공정가스에 유입됨에 따라 히터부의 손상 및 수명단축이 유발되는 것이 방지되도록 구조가 개선된 기판처리장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 공정처리가 행해지는 공간부가 형성되어 있는 챔버와, 챔버의 공간부에 승강 가능하게 설치되며, 기판이 안착되는 서셉터와, 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 가스공급기와, 서셉터의 하방에 배치되며, 기판을 가열하는 히터부와, 히터부로 공정가스가 유입되는 것이 방지되도록 히터부로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급수단을 포함한다.

기판, 비반응 가스, 히터

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}

본 발명은 기판에 대하여 박막증착공정 또는 포토리소그라피 공정 등의 소정의 공정을 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자 또는 액정표시소자를 제조하기 위해서는 실리콘웨이퍼 또는 글래스(이하, '기판'이라 함)에 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정 등을 거치게 되는데, 이러한 공정은 기판처리장치에서 이루어진다.

도 1은 종래의 기판처리장치의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기판처리장치(9)는 챔버(1)와, 챔버의 내부에 승강 및 회전가능하게 설치되며 기판이 안착되는 서셉터(2)와, 서셉터의 상측에 배치되어 기판으로 공정가스를 분사하는 샤워헤드(3)와, 서셉터(3)의 하측에 배치되어 기판을 가열하는 히터부(4)를 포함한다. 히터부(4)는 기판을 공정온도로 가열하기 위한 것으로, 히터부(4)는 전원 인가시 발열하는 판 형상의 발열부재와, 발열부재를 보호하기 위하여 이 발열부재를 감싸도록 상호 조립되는 복수의 플레이트로 이루어져 있다.

하지만, 종래의 기판처리장치(9)의 경우, 도 1에 화살표로 도시된 바와 같이 샤워헤드(3)에서 분사된 공정가스가 플레이트 사이의 틈새를 통해 히터부의 내부로 유입된다. 그리고, 이와 같이 유입된 공정가스는 발열부재와 반응하거나 히터부의 내부(특히, 발열부재)에 증착되며, 그 결과 히터부(4)의 손상과 수명단축이 유발되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 히터부로 공정가스가 유입됨에 따라 히터부의 손상 및 수명단축이 유발되는 것이 방지되도록 구조가 개선된 기판처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판에 대한 공정처리가 행해지는 공간부가 형성되어 있는 챔버와, 상기 챔버의 공간부에 승강 가능하게 설치되며, 상기 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 가스공급기와, 상기 서셉터의 하방에 배치되며, 상기 기판을 가열하는 히터부와, 상기 히터부로 상기 공정가스가 유입되는 것이 방지되도록 상기 히터부로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 히터부는, 링 형상으로 형성되어 내부에 상기 구동축이 삽입되며, 둘레방향을 따라 복수의 유입공이 관통 형성되어 있는 내부링과, 상기 내부링의 외측에 배치되며, 전원 인가시 발열하는 발열부재와, 판상으로 형성되며, 상기 발열부재의 상측에 배치되도록 상기 내부링에 결합되는 상부 플레이트를 포함하며, 상기 비반응 가스는 상기 내부링의 유입공으로 유입된 후 외측 방향으로 유동되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 비반응 가스 공급수단은, 중공의 형상으로 형성되어 상기 챔버에 결합되며, 내부로 상기 구동축이 삽입되는 유로형성관과, 상기 유로형성관에 결합되며, 상기 유로형성관과 상기 구동축 사이의 공간으로 상기 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급관을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 챔버의 바닥부에는, 상기 내부링의 내부와 연통되는 주입공이 관통 형성되어 있으며, 상기 비반응 가스 공급수단은, 상기 주입공에 연결되며, 상기 내부링의 내부로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급관을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 히터부의 내부로 공정가스가 유입되는 것이 방지되므로, 발열부재가 공정가스와 반응하거나 또는 히터부의 내부에 공정가스가 증착됨에 따라서 히터부가 손상되거나 수명이 단축되는 현상이 방지된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 챔버(10)와, 서셉터(20)와, 가스공급기(30)와, 히터부(40)와, 비반응 가스 공급수단을 포함한다.

챔버(10)의 내부에는 기판에 대한 공정처리, 즉 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정 등이 행해지는 공간부(11)가 형성되어 있다. 또한, 챔버(10)에는 기판의 반입/반출을 위한 게이트(12) 및 챔버 내부의 가스를 배출하기 위한 배기유로(13)가 형성되어 있다.

서셉터(20)는 기판이 안착되는 곳으로, 평판 형상으로 형성되며 서셉터의 상 면에는 기판이 안착되는 안착면(미도시)이 복수로 형성되어 있다. 서셉터는 구동축(21)에 결합되어, 챔버의 공간부(11)에 승강 및 회전 가능하게 설치된다.

가스공급기(30)는 기판을 향하여 공정가스를 공급하기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 가스공급기로는 샤워헤드(30)가 채용된다. 샤워헤드는 서셉트(20)의 상방에 설치되며, 기판을 향하여 공정가스를 분사한다. 또한, 공정의 종류에 따라 샤워헤드(30)는 기판을 향하여 퍼지가스 등을 함께 분사할 수도 있다.

히터부(40)는 기판을 공정온도까지 가열하기 위한 것이다. 히터부(40)는 서셉터의 하방에 배치되며, 발열부재(41)와 보호부재로 이루어진다.

발열부재(41)는 기판을 가열하기 위한 것으로, 전원 인가시 발열하는 소재로 이루어진다. 본 실시예의 경우 발열부재는 압축된 카본 섬유로 제작되며, 구동축(21)을 둘레에 배치된다.

보호부재는 발열부재(41)를 공정가스로부터 보호하기 위한 것으로, 공정가스와 반응하지 않는 석영 재질로 이루어진다. 도 2에 확대되어 도시된 바와 같이, 보호부재는 내부링(42), 외부링(43), 상부 플레이트(44) 및 하부 플레이트(45)를 포함한다. 내부링(42)은 링 형상으로 형성되어 발열부재(41)의 내부에 배치되며, 그 내부에 구동축이 삽입된다. 내부링(42)에는 그 둘레방향을 따라 복수의 유입공(421)이 관통 형성되어 있다. 외부링(43)은 링 형상으로 형성되며, 내부에 발열부재(41)가 배치된다. 상부 플레이트(44)는 환형의 판 상으로 형성되며, 내부링(42) 및 외부링(43)에 결합되어 발열부재(41)의 상측에 배치된다. 하부 플레이트(45)는 환형의 판 상으로 형성되며, 내부링(42) 및 외부링(43)에 결합되어 발열 부재(41)의 하측에 배치된다. 본 실시예의 경우, 상부 플레이트(44)와 하부 플레이트(45)는 일체로 형성되지만, 이와 달리 상부 플레이트(44)와 하부 플레이트(45)는 제작의 용이성을 위해 둘레방향으로 분리되는 복수의 플레이트 조각이 결합된 형태로 이루어질 수도 있다.

비반응 가스 공급수단은 히터부(40)의 내부로 공정가스가 유입되는 것이 방지되도록, 히터부(40)로 비반응 가스를 공급하기 위한 것이다. 여기서 비반응 가스란, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체 또는 질소(N₂) 등과 같이, 챔버 내부에서 반응하지 않는 가스를 의미한다.

본 실시예의 경우 비반응 가스 공급수단은 유로형성관(51), 하부판(52) 및 비반응 가스 공급관(53)을 포함한다. 유로형성관(51)은 구동축(21)보다 큰 직경을 가지는 중공의 형상으로 형성된다. 유로형성관(51)은 챔버의 하단부에 결합되며, 유로형성관(51)의 내부로 구동축(21)이 삽입된다. 하부판(52)은 유로형성관(51)의 하단에 결합된다. 하부판(52)에는 구동축(21)이 삽입되는 관통공이 형성되어 있으며, 이 관통공에는 실링을 위한 오링(미도시)이 결합되어 있다. 그리고, 하부판(52)에는 유로형성관과 구동축 사이의 공간과 연통되는 유입유로(521)가 형성되어 있다. 비반응 가스 공급관(53)은 유입유로(521)에 연결되며, 외부(비반응 가스 저장탱크)로부터 공급된 비반응 가스를 유입유로(521)로 공급한다.

상술한 바와 같이 구성된 기판처리장치(100)에 있어서, 비반응 가스 공급관(53)을 통해 비반응 가스를 공급하면, 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이 비반응 가스는 유입유로(521), 유로형성관(51)과 구동축(21) 사이의 공간을 통해 내부링(42)의 내부로 유입된다. 이후, 비반응 가스는 내부링(42)에 형성된 유입공(421)을 통해 히터부의 내부로 유입된 후, 발열부재를 따라 외측방향으로 유동하여 히터부 전체에 퍼지며, 이후 도 2에 실선 화살표(a)로 도시된 바와 같이 상부 플레이트(44)와 외부링(43) 사이의 틈으로 유출되어 배기유로(13)를 통해 외부로 배출된다. 한편, 앞서 언급한 바와 같이 상부 플레이트(44)가 복수 개의 플레이트 조각으로 이루어지는 경우에는, 도 2에 점선 화살표(b)로 도시된 바와 같이 상부 플레이트 조각 사이의 틈을 통해서도 유출되게 된다.

그리고, 이와 같이 히터부(40)의 내부로 비반응 가스가 유입되는바 히터부 내의 압력이 히터부의 외부(히터부의 상방) 보다 상대적으로 높아지게 된다. 따라서, 샤워헤드에서 분사된 공정가스가 히터부의 내부로 유입되는 것이 방지되며, 그 결과 공정가스가 발열부재(41)와 반응하거나 발열부재에 증착됨에 따라 히터부가 손상되거나 수명이 단축되는 현상이 방지된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 경우 히터부의 내부로 비반응 가스가 공급되므로 히터부 내의 압력이 상대적으로 높아지게 되며, 따라서 히터부의 내부로 공정가스가 유입되는 것이 방지되며, 그 결과 종래와 같이 공정가스가 발열부재와 반응하거나 히터부 내에 공정가스가 증착됨에 따라 히터부의 손상 및 수명 단축이 유발되는 것이 방지된다.

또한, 구동축이 삽입된 공간을 비반응 가스의 유입경로로 이용하므로, 기존의 기판처리장치의 구조를 크게 변경하지 않고도 간단한 구성(유로형성관 및 하부 판)만을 더 추가함으로써 본 발명을 구현할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 챔버(10A)의 바닥부에는 주입공(14)이 관통 형성되어 있다. 이 주입공(14)은 내부링(42)의 하방에 배치되며, 내부링의 내부와 직접적으로 연통된다. 그리고, 비반응 가스 공급관(53A)은 주입공(14)에 연결되며, 외부로부터 공급된 비반응 가스를 주입공으로 공급한다. 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이, 공급된 비반응 가스는 내부링의 내부로 유입된 후 내부링의 유입공을 통해 히터부의 내부로 유입된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판처리장치(100B)의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 히터부(40B)는 발열부재(41B)와, 내부링(42B)과, 외부링(43B)과, 상부 플레이트(44B)로 이루어진다. 발열부재(41B)는 기판을 가열하기 위한 것으로, 구동축(21)을 둘레에 배치된다. 내부링(42B)은 링 형상으로 형성되어 발열부재(41B)의 내부에 배치되며, 그 내부에 구동축이 삽입된다. 외부링(43B)은 링 형상으로 형성되며, 내부에 발열부재(41B)가 배치된다. 상부 플레이트(44B)는 환형의 판 상으로 형성되며, 내부링(42B) 및 외부링(43B)에 결합되어 발열부재(41B)의 상측에 배치된다.

그리고, 챔버(10B)에는 발열부재의 하방에 배치되며, 챔버의 바닥부를 관통하는 주입공(14B)이 형성되어 있다. 본 실시예의 경우, 이 주입공(14B)은 발열부재(41B)의 둘레 방향을 따라 복수로 형성된다. 또한, 각 주입공(14B)에는 비반응 가스 공급관(53B)이 연결되어 있다.

도 4에 화살표로 도시된 바와 같이, 비반응 가스 공급관(53B)을 통해 공급된 비반응 가스는 발열부재(41B)쪽으로 유동되며, 이후 히터부 전체로 퍼진 다음, 외부링(43B) 및 내부링(42B)과 상부 플레이트(44B) 사이의 틈을 통해 유출되며, 이후 배기유로를 통해 외부로 배출된다.

본 실시예의 경우에도 앞서 설명한 실시예에서와 같이 히터부 내의 압력(발열부재가 배치된 공간의 압력)이 상대적으로 높아지게 되므로, 히터부의 내부로 공정가스가 유입되는 것이 방지되며, 그 결과 종래와 같이 공정가스가 발열부재와 반응하거나 히터부 내에 공정가스가 증착됨에 따라 히터부의 손상 및 수명 단축이 유발되는 것이 방지된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 본 실시예에서는 기존의 배기유로(13)를 통해 비반응 가스가 외부로 배출되었으나, 챔버에 비반응 가스를 배출하기 위한 별도의 배기유로를 추가적으로 형성할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 상부 플레이트와 외부링 사이의 틈을 통해 비반응 가스가 히터부의 외부로 배출되었으나, 외부링에 배출공을 관통 형성함으로써 비반응 가스가 배출공을 통해 히터부의 외부로 배출되도록 발명을 구성할 수도 있다.

도 1은 종래의 기판처리장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...기판처리장치 10...챔버

20...서셉터 21...구동축

30...샤워헤드 40...히터

41...발열부재 42...내부링

421...유입공 43...외부링

44...상부 플레이트 45...하부 플레이트

51...유로형성관 52...하부판

53...비반응 가스 공급관

Claims (5)

1. 기판에 대한 공정처리가 행해지는 공간부가 형성되어 있는 챔버;

   상기 챔버의 공간부에 승강 가능하게 설치되며, 상기 기판이 안착되는 서셉터;

   상기 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 가스공급기;

   상기 서셉터의 하방에 배치되며, 상기 기판을 가열하는 히터부; 및

   상기 히터부로 상기 공정가스가 유입되는 것이 방지되도록 상기 히터부로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 히터부는,

   링 형상으로 형성되어 내부에 상기 구동축이 삽입되며, 둘레방향을 따라 복수의 유입공이 관통 형성되어 있는 내부링과,

   상기 내부링의 외측에 배치되며, 전원 인가시 발열하는 발열부재와,

   판상으로 형성되며, 상기 발열부재의 상측에 배치되도록 상기 내부링에 결합되는 상부 플레이트를 포함하며,

   상기 비반응 가스는 상기 내부링의 유입공으로 유입된 후 외측 방향으로 유동되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 비반응 가스 공급수단은,

   중공의 형상으로 형성되어 상기 챔버에 결합되며, 내부로 상기 구동축이 삽입되는 유로형성관과,

   상기 유로형성관에 결합되며, 상기 유로형성관과 상기 구동축 사이의 공간으로 상기 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 챔버의 바닥부에는, 상기 내부링의 내부와 연통되는 주입공이 관통 형성되어 있으며,

   상기 비반응 가스 공급수단은,

   상기 주입공에 연결되며, 상기 내부링의 내부로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 히터부는,

   링 형상으로 형성되어 내부에 상기 구동축이 삽입되는 내부링과,

   상기 내부링의 외측에 배치되며, 전원 인가시 발열하는 발열부재와,

   판상으로 형성되며, 상기 발열부재의 상측에 배치되도록 상기 내부링에 결합되는 상부 플레이트를 포함하며,

   상기 챔버에는, 상기 챔버의 바닥부를 관통하며 형성되며, 상기 발열부재의 하방에 배치되는 주입공이 마련되어 있으며,

   상기 비반응 가스 공급수단은,

   상기 주입공에 연결되며, 상기 발열부재로 비반응 가스를 공급하는 비반응 가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.

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