KR20110123187A - 가스 토출 유닛, 그 제조방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 토출 유닛, 그 제조방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20110123187A
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reflection control
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discharge unit
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gas injection
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이승호
최선홍
이호철
배성록
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명의 일실시예는 평판 형상의 바디; 상기 바디 상에 구비된 복수 개의 가스 분사구; 및 상기 가스 분사구가 형성된 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛을 제공한다.

Description

가스 토출 유닛, 그 제조방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{GAS DISCHARGING UNIT, METHOD FOR MANUFACTURING IT AND APPARATUS FOR PROCESSING A SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛에 관한 것이다.
통상적으로 반도체소자, 평면표시장치, 태양전지 등을 제조하기 위하여 웨이퍼(wafer) 또는 글래스(glass)에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정 및 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각 (etching) 공정 등이 필요하다.
여기서, 상술한 공정 중 대부분은 기판의 오염을 방지하기 위하여 진공 상태의 공정 챔버의 내부에서 진행된다.
기판 처리 장치는 반응 공간을 가진 공정 챔버의 내부에 균일한 공정 가스를 분포시키기 위하여 가스 토출 유닛 등의 가스 분배 장치를 사용한다. 일반적으로 기판 상에 박막을 증착시키기 위하여 주요한 방법으로 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장치 등을 사용한다.
이때, 통상적으로 챔버 내에 원료를 공급하는 가스 토출 유닛의 원료인 스테인레스 스틸(Sustainless Steel)은 표면의 광택으로 인하여 반사도가 뛰어나므로 공정 중 기판 표면의 열 반사에 의해 기판의 온도를 변화시킬 수 있다.
그리고, 공정이 진행되면서 가스 토출 유닛의 표면이 공정 가스 및 소스 물질에 의하여 가스 토출 유닛의 표면에 증착(Deposition)이 이루어지고, 가스 토출 유닛 표면의 색상이 변화될 수 있다. 이에, 가스 토출 유닛 표면의 색상이 변화함에 따라 가스 토출 유닛 표면의 열 반사 및 열 흡수 정도가 변화될 수 있기 때문에 기판에 전달되는 열 에너지가 변화되어 기판의 온도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 공정이 진행되면서 기판의 온도가 변화하게 되면, 기판의 품질의 동일성(Uiformity)에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 MOCVD 등의 공정 중, 색상 변화에 따른 열 손실이 발생하지 않는 가스 토출 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 기판 처리 공정에서 가스 토출 유닛의 코팅에 소모되는 시간을 줄여서, 공정 시간과 원료 물질의 사용양을 줄이고자 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 평판 형상의 바디; 상기 바디 상에 구비된 복수 개의 가스 분사구; 및 상기 가스 분사구가 형성된 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛을 제공한다.
다른 실시예는, 기판 지지대가 내부에 구비된 챔버; 상기 챔버의 리드에 구비되고, 복수 개의 가스 분사구를 갖는 바디를 포함하며, 상기 가스 분사구가 형성된 상기 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부가 형성된 가스 토출 유닛; 및
상기 챔버의 측면에 구비되어 상기 챔버에 기판을 출입시키기 위한 기판 출입부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
여기서, 상기 반사조절부는 표면처리부 및 반사조절물질로 구성된 반사조절층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 반사조절물질은 실리콘(Si), 아연(Zn) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 반사조절물질은 SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 표면처리부는 비즈(beads) 또는 샌딩(sanding) 처리될 수 있다.
그리고, 상기 반사조절층은 0.1~1000 마이크로 미터의 두께를 가질 수 있다.
그리고, 상기 가스 분사구는 적어도 2가지 이상의 원료 물질을 각기 다른 루트를 통해 기판 상으로 분사하는 제 1 가스 분사구와, 다른 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 제 2 가스 분사구를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 가스 분사구는 상기 적어도 2가지 이상의 원료 물질들의 분해 온도의 평균보다 그 분해 온도가 높은 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사할 수 있다.
또한, 상기 기판 지지대는 복수 개의 기판이 중심을 기준으로 방사상으로 배치되게 구비될 수 있다.
또 다른 실시예는, 평판 형상의 바디 상에 복수 개의 가스 분사구를 형성하는 단계; 상기 가스 분사구가 형성된 상기 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 반사조절부를 형성하는 단계는 표면처리부 및 반사조절물질로 구성된 반사조절층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 반사조절물질은 실리콘, 아연 및 탄소 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 반사조절물질은 SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 반사조절층을 형성하는 단계는 상기 반사조절물질을 케미컬 코팅, 스퍼터링, 스프레이법 및 아크 이온 방식 중 적어도 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 케미컬 코팅으로 형성된 반사조절물질을 베이킹할 수 있다.
또한, 상기 표면처리부를 형성하는 단계는 상기 가스 분사구의 표면을 비즈 또는 샌딩 처리할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 가스 토출 유닛, 그 제조방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, MOCVD 등의 공정 중에서 가스 토출 유닛의 색상 변화에 따른 열 손실이 발생하지 않는다.
둘째, 기판 처리 공정에서 가스 토출 유닛의 코팅에 소모되는 시간이 감소되므로 공정 시간과 원료 물질의 사용양이 줄어든다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예의 단면도이고,
도 2는 도 1에서 가스 토출 유닛의 사시도이고,
도 3a 내지 3d는 가스 토출 유닛의 일실시예들의 단면도이고,
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 가스 토출 유닛의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1에서 기판 지지대의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 1에서 가스 토출 유닛의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7 및 도 8은 도 6의 가스 토출 유닛의 상세 단면도 및 분해 사시고이고,
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 가스 토출 유닛 및 기판 처리 장치의 일실시예의 효과를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예의 단면도이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 공정 챔버는 반도체소자, 평면표시장치, 태양전지 등을 제조하기 위한 것이며, 주로 기판 상에 특정 재료를 박막으로 증착하는데 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 기판 처리 장치는 공정 챔버(200)와 기판출입부(100)가 면접하여 이루어지며, 기판출입부(100)는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에서 이동하면서 상기 하우징(110) 상의 개구부(120)를 개폐하는 블레이드(130)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 기판출입부(100)는 공정 챔버들 사이에서 선택적으로 개방 또는 폐쇄되어 기판(웨이퍼 또는 글래스)을 이송하며, 도시된 구조 외에 다른 구조를 취할 수도 있다.
그리고, 공정 챔버(200)는 프레임(210)과 상기 프레임(210)의 상부를 밀폐하는 챔버 리드(220)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 프레임(210)은 알루미늄 등으로 제조되는데, 단일 알루미늄 블록을 절삭 가공하여 제조하거나 바닥판과 다수의 측판을 용접하여 제조하거나 또는 바닥판과 다수 측판의 경계면에 오링 등을 개재한 후에 볼트로 결합하여 제조할 수도 있다. 이때, 오링 또는 볼트를 통한 결합은 공정 챔버(200) 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 것임은 당연하다.
그리고, 상기 챔버 리드(220)도 상기 프레임(210)과 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 후술하는 바와 같이 RF(Radio frequency) 전원이 연결되어 RF 전극의 역할도 수행할 수 있다.
그리고, 상기 프레임(210)의 내부에는 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(230)가 구비되어 있고, 프레임(210)의 일측면에는 기판출입부(100)와 면접한 기판 출입부가 형성되어 있다.
여기서, 프레임(210)의 하부에는 가스 토출 유닛(250)이 결합되고, 중앙부에는 가스 공급관(260)이 관통하여 설치된다. 또한, 챔버 리드(220)의 중앙부에는 RF 전력을 공급하는 RF전원(270)이 연결된다.
상술한 구조의 공정 챔버(200) 내부에 기판(S)을 안치한 후에, 가스 토출 유닛(250)을 통해 원료물질을 분사하고 챔버 리드(220)에 RF전력을 인가하면, 이온과 활성종의 혼합체인 플라즈마가 발생하며, 이온 또는 활성종이 기판(S)에 입사함으로써 박막증착 또는 식각 등의 공정이 진행된다.
그리고, 원료물질이나 식각부산물 등(이하 '잔류물질')은 기판(S)의 주변부를 거쳐 기판 지지대(230)의 하부로 유동하여 배기구를 통해 배출된다.
도 2는 도 1에서 가스 토출 유닛의 사시도이고, 도 3a 내지 3d는 가스 토출 유닛의 일실시예들의 단면도이다. 이하에서, 도 2 내지 도 3d를 참조하여 본 발명에 따른 가스 토출 유닛의 일실시예를 설명한다.
가스 토출 유닛(250)은 원료물질 등을 분사할 수 있으며, 평판 형상의 바디(252) 상에 복수 개의 가스 분사구(254)가 홀(Hole) 타입(Type)으로 형성되어 이루어진다. 여기서, 도 2에서는 편의상 도 1에 도시된 기판 처리 장치 내의 가스 토출 유닛(250)의 상하를 역전하여 도시하고 있다.
그리고, 상기 평판 형상의 바디(252)의 표면 상에 반사조절부(256)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 반사조절부(256)는 상기 챔버(200) 내부에 분사된 가스에 노출되는 상기 바디(252)의 일측 표면 상에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 반사조절부(256)는 표면처리부(256b)와 반사조절층(256a) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있으며, 여기서 상기 반사조절층(256a)은 하기의 반사조절물질로 이루어질 수 있다.
즉, 스테인레스 스틸을 주성분으로 하는 가스 토출 유닛(25)의 바디 표면의 반사도와 열 흡수 정도를 일정하게 유지하기 위하여 반사조절부(256)를 형성하는데, 상기 반사조절부(256)는 표면에 요철 등을 형성하는 방법과 반사조절층을 코팅 등의 방법으로 형성하는 방법이 있다.
이때, 상기 바디(252)의 표면은 상기 반사조절층(256a)에 의해 흑색으로 처리될 수 있고, 상기 가스 분사구(254)의 내부에는 상기 반사조절부(256)가 형성되지 않을 수 있다.
도 3a에 도시된 실시예에서, 가스 토출 유닛(250)의 바디(252)에는 복수 개의 가스 분사구(254)가 형성되어 있고, 원료 물질 등이 분사될 출구 방향의 표면에는 반사조절층(256a)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 반사조절물질은 Si(실리콘), Zn(아연) 및 C(탄소) 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있고, 또한 SiO2, ZnO 및 SiC 중 어느 하나의 물질을 포함할 수도 있다
여기서, 상기 반사조절물질은 SiO2, ZnO 및 SiC 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상술한 물질들은 흑색 또는 이와 유사한 색을 나타내어 가스 토출 유닛(250) 표면의 반사도와 열 흡수 정도를 일정하게 유지할 수 있으며, 공정 챔버 내에서 원료 물질과 반응하지 않는다.
도 3b에서, 가스 토출 유닛(250)의 바디(252)에는 복수 개의 가스 분사구(254)가 형성되어 있고, 원료 물질 등이 분사될 출구 방향의 표면에는 표면처리부(256b)가 형성되어 있다.
도시된 바와 같이, 표면처리부(256b)는 요철 형상으로 이루어지며 불규칙 또는 규칙적인 요철 형상일 수 있다. 그리고, 상기 표면처리부(256b)는 비즈(Beads) 또는 샌딩(Sanding) 처리로 이루어질 수 있고, 이에 대하여는 후술한다.
도 3c에서는, 가스 토출 유닛(250)의 바디(252)에는 복수 개의 가스 분사구(254)가 형성되어 있고, 원료 물질 등이 분사될 출구 방향의 표면에는 반사조절층(256a)이 형성되고, 상기 반사조절층(256a)의 표면이 요철 등으로 처리되어 표면처리부(256b)가 형성되어 있다.
도 3d에서는, 복수 개의 가스 분사구(240)가 형성된 가스 토출 유닛(250)의 바디(252) 상에, 표면처리부(256b)가 형성되고 상기 표면 처리부(256b) 상에 반사조절층(256a)이 형성되어 있다.여기서, 상기 반사조절물질은 실리콘 SiO2, ZnO 및 SiC 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있고, 상기 표면처리부(256b)는 비즈(Beads) 또는 샌딩(Sanding) 처리로 이루어질 수 있음은 상술한 바와 동일하다. 그리고, 상술한 물질들의 질량비는 Si 또는 Zn이 33~35%, C가 11~13%, O가 43~45% 포함될 수 있다.
그리고, 반사조절층(256a) 내에 포함되는 물질은 MOCVD 공정에서 공정 챔버 내의 물질과 반응하지 않아야 하므로, 1000도(℃) 이상의 고온에서 견디는 물질이여야 한다. 또한, 공정에 악영향을 미치는 파우더(Powder)를 형성하지 않아야 하며, 예를 들어 질화 갈륨(GaN) 공정의 경우 1000도 이상에서 H2 및 NH3와 반응하지 않는 물질이어야 한다.
상술한 실시예들에서, 상기 반사조절층(256a)은 0.1~1000 마이크로 미터(㎛)의 두께를 갖을 수 있다. 만일, 0.1 마이크로 미터 미만의 두께로 형성되면 반사조절층(256a)의 형성 전/후의 열효율에서 차이가 미약하며, 1000 마이크로 미터를 초과하는 두께로 형성되면 열효율이 더 이상 증가하지 않고 오히려 필링(Peeling) 현상이 발생할 수 있다.
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 가스 토출 유닛의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 4a 내지 4d를 참조하여 본 발명에 따른 가스 토출 유닛의 제조방법의 일실시예를 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 가스 토출 유닛의 바디(252)에 복수 개의 가스 분사구를 형성한다. 이때, 스테인레스 스틸의 바디(252) 상에 처음부터 가스분사구가 형성되게 할 수도 있다.
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이 가스 분사구(254)가 형성된 바디(252)의 표면에 요철이 형성되도록 처리한다. 이때, 샌딩 또는 비딩으로 요철을 형성할 수 있으며, 도 4b에서는 좌측 일부에 요철이 형성되고 있다.
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이 가스 분사구(254)와 요철 등의 표면처리부(256b)가 형성된 바디(252)의 표면에 반사조절층을 형성한다. 이때, 반사조절층의 재료인 반사조절물질로는 실리콘, 아연 및 탄소 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하거나 SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 어느 하나의 물질을 사용할 수 있다.
그리고, 상술한 4b 및 4c와 반대 순서로, 반사조절층 등을 먼저 코팅 등으로 형성하고, 표면에 샌딩 또는 비딩으로 표면상태를 거칠게 만들어 주어 반사조절층과의 흡착성을 증대시킬 수도 있다.
그리고, 스테인레스 스틸과 반사조절층과의 열팽창계수의 차이로 인해 위 물질들을 직접 코팅하기 어려울 경우에는 Ni 또는 Al 등을 이용하여 본드 코팅(Bond Coating)을 먼저 실시한 후 반사조절층을 코팅할 수 있다.
그리고, 반사조절층의 형성은 케미컬 코팅, 스퍼터링, 스프레이법 및 아크 이온 방식 중 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다.
먼저, 케미컬 코팅(Chemical Coating)은 금속의 표면에 일종의 화학 피막을 만들어주는 처리방법으로 인산염 피막처리, 크로메트리처리, 착색 등이 있다.
그리고, 케미컬 코팅된 반사조절물질을 베이킹(baking)할 수 있는데, 500 ℃ 이상의 온도에서 베이킹하여야 상기 반사조절물질을 충분히 베이킹할 수 있다.
그리고, 스퍼터링(Sputtering)은 진공 챔버내에서 Ar(아르곤)같은 무반응 가스를 투입하고 전압을 걸어주면, Ar 가스의 이온이 음극 물질(Target)에 충돌하고, 이때 음극 물질에 붙어있던 재료가 튀어나와서 반대쪽에 있는 기판(샤워 헤드)의 표면에 코팅이 되는 방식이다.
또한, ArC 이온방식에 의한 방법은,　진공 챔버내에 적정 진공도를 유지하고 타겟에 전원을 걸어준 다음 반응을 시키면 플라즈마가 형성되고, 이때 금속이온이 방출되면서 가스 토출 유닛에에 피막이 입혀진다.
도 4d에는 가스 토출 유닛(250)의 바디(252)에 가스 분사구(254)가 형성되고, 표면에 표면처리부(256b)와 반사조절층(256a)이 형성되어 있다. 다만, 도 3a 또는 3b에 도시된 바와 같이 표면에 표면처리부(256b)와 반사조절층(256a) 중 하나만을 형성하고자 할 경우, 도 4b 또는 4c의 공정 중 하나의 공정을 생략할 수 있다.
도 5는 도 1에서 기판 지지대의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 기판 지지대(230)는 5개의 서셉터(235) 상에 각각 하나의 기판(S)이 중심을 기준으로 방사상으로 안착되어 있다. 즉, 기판 지지대(230) 상에 균일한 크기를 가진 복수 개의 기판(S)이 안착되어 있으며, 기판(S)은 반드시 5개가 아니어도 무방하다. 다른 실시예에 따르면, 하나의 기판 지지대(230) 상에 하나의 기판이 안착될 수도 있다.
도 6은 도 1에서 가스 토출 유닛의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
즉, 가스 토출 유닛 내의 가스 분사구로 동일한 원료물질이 분사될 수도 있으나,
도시된 바와 같이, 원료물질 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ이 다른 루트를 통하여 가스 토출 유닛(250)을 통하여 공정 챔버 내로 공급된다. 즉, 적어도 2가지 이상의 원료 물질 Ⅰ,Ⅱ는 제 1 가스 분사구를 통하여, 그리고 원료 물질 Ⅲ은 제 2 가스 분사구를 통하여 공정 챔버 내로 공급될 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 6의 가스 토출 유닛의 상세 단면도 및 분해사시도이다. 이하에서, 도 7 및 도 8을 참조하여 가스 토출 유닛에 서로 다른 루트를 통하여 원료물질이 공급되는 실시예를 설명한다.
본 실시예에서, 원료물질 Ⅰ(제1 공정가스) 및 원료물질 Ⅱ(제 2 공정가스)를 공급받아 가스 토출 유닛으로 공급하는 구조가 도시되어 있다. 즉, 가스 토출 유닛 내의 가스 분사구는, 다른 원료 물질을 각기 다른 루트를 통해 기판 상으로 분사하는 제 1 가스 분사구와 다른 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 제 2 가스 분사구를 포함한다.
도시된 바와 같이, 가스 분배 장치(300)의 제 1 가스 분배판(304)은 챔버 리드(300)에 고정되고, 챔버 리드(300)와 제 1 가스 분배판(304) 사이에는 제 1 가스 도입관(304a)을 통하여 도입되는 제 1 공정 가스를 수용하는 제 1 공간(330)이 형성된다.
제 1 가스 분배판(304)과 대응되는 챔버 리드(300)에는 함몰부(318)가 형성되고, 함몰부(318)와 제 1 하우징(304b)에 의해서 형성되는 제 1 공간(330) 사이에는 배플(304c)이 설치된다. 상기 배플(304c)은 플레이트(319)와 플레이트(319)를 천공한 다수의 공급 홀(320)로 구성되고, 함몰부(318)의 제 1 공정가스를 제 1 공간(330)으로 균일하게 공급하기 위한 기능을 한다.
여기서, 함몰부(318)의 제 1 공정 가스를 제 1 공간(330)에 균일하게 공급하기 위하여 다수의 공급홀(320) 중 어느 하나라도 제 1 가스 도입관(304a)과 일치되지 않도록 한다. 즉, 제 1 가스 도입관(304a)을 통하여 공급되는 제 1 공정 가스가 배플(304c)에 의해 반사되고 함몰부(318)에 수용된 후에 다수의 공급홀(320)을 통하여 제 1 공간(330)으로 공급되게 한다.
그리고, 제 1 가스 분배판(304)은 가공성이 용이한 알루미늄을 사용하여 제조할 수 있다. 벌크(bulk) 알루미늄을 사용하여 내부를 굴삭하여 제 1 공정 가스를 수용하는 제 1 공간(330)을 형성하고, 제 1 공간(330)의 저면을 천공하여 제 1 공정 가스를 통과시키기 위한 다수의 제 1 통과홀(304d)을 형성한다.
이때, 벌크 알루미늄을 사용하지 않고, 판재의 알루미늄을 용접 등의 방법으로 서로 결합시키고, 하부의 천공하여 제 1 가스 분배판(304)을 형성할 수도 있다. 제 1 하우징(304b)의 측벽은 최소한 제 2 가스 분배판(306)에서 제 2 하우징(306b)에 설치되는 버퍼 공간(306c)을 복개할 수 있을 정도의 두께를 가지도록 가공한다.
제 1 하우징(304b)의 측벽이 버퍼 공간(306c)을 커버할 수 있을 정도의 두께를 가지는 이유는 버퍼 공간(306c)과 연결되는 제 2 가스 도입관(306a)이 챔버 리드(300) 및 제 1 하우징(304b)의 측벽을 통하여 인입되기 때문이다. 따라서, 제 1 하우징(304b)의 측벽 두께는 제 2 하우징(306b)의 측벽 및 버퍼 공간(306c)의 너비를 합한 두께와 동일한 두께와 되도록 가공하는 것이 바람직하다.
제 1 가스 분배판(304)의 다수의 제 1 통과홀(304d)과 제 2 가스 분배판(306)의 다수의 제 2 통과홀(306d)이 연통되도록 정렬시킨 후 제 2 가스 분배판(306)을 제 1 가스 분배판(304)에 결합시킨다. 제 2 가스 분배판(306)은 가공성이 용이한 알루미늄을 사용하여 제작한다. 벌크 알루미늄에 상하를 관통하는 다수의 제 2 통과홀(306d)을 형성하고, 벌크 알루미늄의 양측과 다수의 제 2 통과홀(306d) 사이를 굴삭하여 버퍼 공간(306c)과 제 2 공정 가스를 수용하는 제 2 공간(332)을 형성한다. 그리고, 다수의 제 2 통과홀(306d) 사이를 천공하여 다수의 제 3 통과홀(306e)을 형성한다.
본 실시예에서는 제 1 가스 분배판(304)에서 제 1 공정 가스를 공급받아 수용 및 통과시키고, 제 2 가스 분배판(306)에서 제 2 공정 가스를 공급받아 수용하고 제 1 및 제 2 공정 가스를 통과시키며, 상기 제 1 /제 2 공정 가스는 제 3 가스 분배판(308)을 통하여 기판 지지대 방향으로 분사된다. 즉, 제 3 가스 분배판(308)은 가스 분사구의 역할을 한다.
그리고, 제 2 가스 분사구는 상기 제 1 가스 분사구를 통하여 분사되는 적어도 2가지 이상의 원료 물질들의 분해 온도의 평균보다 그 분해 온도가 높은 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사할 수 있다.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 가스 토출 유닛 및 기판 처리 장치의 일실시예의 효과를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 9a 내지 9c를 참조하여 본 발명에 따른 가스 토출 유닛 및 기판 처리 장치의 일실시예의 효과를 설명한다.
도 9a는 종래의 가스 토출 유닛을 셋업하여 공정 중의 가스 토출 유닛의 온도를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 종래의 가스 토출 유닛은 공정 중에 표면이 코팅되고 안정화되기까지 30분이 넘는 시간이 소요되고, t2와 t1의 온도차는 약 10 ℃로 가스 토출 유닛의 온도가 약 10 ℃ 상승한다.
도 9b는 스테인레스 스틸의 표면에 반사조절부를 형성한 가스 토출 유닛의 온도를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이. 챔버 내부의 가스나 원료물질의 증착에 큰 영향을 받지 않고 온도가 안정되며, t4와 t3의 온도차는 약 1 ℃로 가스 토출 유닛의 온도 변화가 미미하다.
도 9c는 가스 토출 유닛의 반사조절부의 유무에 따른 메인 디스크의 온도 경향성을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 반사조절부가 형성된 가스 토출 유닛이 사용된 공정 챔버의 경우 메인 디스크의 온도가 고르게 분포하며, 반사 조절부가 형성되지 않은 가스 토출 유닛은 메인 디스크의 에지(edge)부분에서 온도 변화가 특히 큼을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기판출입부 200 : 공정 챔버
210 : 프레임 220 : 챔버 리드
230 : 기판 지지대 235 : 서셉터
250 : 가스 토출 유닛 252 : 바디
254 : 가스 분사구 256 : 반사조절부
256a : 반사조절층 256b : 표면처리부
S : 기판

Claims (23)

  1. 평판 형상의 바디;
    상기 바디 상에 구비된 복수 개의 가스 분사구; 및
    상기 가스 분사구가 형성된 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사조절부는,
    표면처리부 및 반사조절물질로 구성된 반사조절층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사조절물질은,
    실리콘(Si), 아연(Zn) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반사조절물질은,
    SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 표면처리부는,
    비즈 또는 샌딩 처리된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 반사조절층은,
    0.1~1000 마이크로 미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는 적어도 2가지 이상의 원료 물질을 각기 다른 루트를 통해 기판 상으로 분사하는 제 1 가스 분사구와, 다른 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 제 2 가스 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분사구는,
    상기 적어도 2가지 이상의 원료 물질들의 분해 온도의 평균보다 그 분해 온도가 높은 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛.
  9. 평판 형상의 바디 상에 복수 개의 가스 분사구를 형성하는 단계;
    상기 가스 분사구가 형성된 상기 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사조절부를 형성하는 단계는,
    표면처리부 및 반사조절물질로 구성된 반사조절층 중 적어도 하나를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반사조절물질은,
    실리콘, 아연 및 탄소 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 것을 　특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 반사조절물질은,
    SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 반사조절층을 형성하는 단계는,
    상기 반사조절물질을 케미컬 코팅, 스퍼터링, 스프레이법 및 아크 이온 방식 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 케미컬 코팅으로 형성된 반사조절물질을 베이킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 표면처리부를 형성하는 단계는,
    상기 가스 분사구의 표면을 비즈 또는 샌딩 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 가스 토출 유닛 제조방법.
  16. 기판 지지대가 내부에 구비된 챔버;
    상기 챔버의 리드에 구비되고, 복수 개의 가스 분사구를 갖는 바디를 포함하며, 상기 가스 분사구가 형성된 상기 바디의 일측 표면에서 반사각을 조절하는 반사조절부가 형성된 가스 토출 유닛; 및
    상기 챔버의 측면에 구비되어 상기 챔버에 기판을 출입시키기 위한 기판 출입부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 반사조절부는,
    표면처리부 및 반사조절물질로 구성된 반사조절층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 반사조절물질은
    실리콘, 아연 및 탄소 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 것을 　특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 반사조절물질은,
    SiO2, ZnO 및 SiC 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 표면처리부는,
    비즈 또는 샌딩 처리된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 반사조절층은,
    0.1~1000 마이크로 미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 기판 지지대는 복수 개의 기판이 중심을 기준으로 방사상으로 배치되게 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 분사구는, 적어도 2가지 이상의 원료 물질을 각기 다른 루트를 통해 기판 상으로 분사하는 제 1 가스 분사구와 다른 원료 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 제 2 가스 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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