KR20120009596A - 박막처리장치 - Google Patents

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KR20120009596A
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Abstract

본 발명은 반도체소자 또는 평판표시장치용 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 가스분배판을 포함하는 박막처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 박막처리장치의 챔버의 반응영역으로 반응가스를 분사하는 가스분배판을 적어도 2개 이상의 분할부로 나뉘어 이루어지도록 하며, 각각의 분할부 별로 독립하여 반응가스를 공급하도록 하는 것이다.
이를 통해, 기판의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있어, 기판 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하지 않게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스분배판을 제작하는 과정에서, 분할부 각각을 개별적으로 제작하게 됨으로써 원재료 수급이 용이하고, 기판 크기의 변경에 대해 가스분배판 크기 변경의 유연성을 확보할 수 있다.
그리고, 공정 진행 중 가스분배판 일부에 결함이 발생하는 경우에 결함이 발생한 분할부 만을 교체할 수 있어, 제조 비용을 절감 할 수 있다.

Description

박막처리장치{Thin film treatment apparatus}
본 발명은 반도체소자 또는 평판표시장치용 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 가스분배판을 포함하는 박막처리장치에 관한 것이다.
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)공정이 수 차례 반복되고, 그 외에 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정이 수반된다.
이 같은 박막증착 및 포토리소그라피(photo-lithography) 등의 박막처리공정은 통상 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버형 박막처리장치에서 진행된다.
도 1은 일반적인 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
보이는 바와 같이, 박막처리장치는 밀폐된 반응영역(E)을 정의하는 챔버(10)를 필수적인 구성요소로 하며, 이의 내부로는 기판안치대(20)와, 기판안치대(20)의 상부로 반응가스가 균일하게 분사되도록 다수의 분사홀(31)이 전면적에 걸쳐 상하로 투공된 가스분배판(30)이 위치한다.
처리대상물인 다수의 기판(1)은 기판안치대(20) 상에 안착되며, 기판안치대(20)는 엘리베이터 어셈블리(23)를 통해 승강운동 및 회전운동하게 된다.
더불어 챔버(10)의 상부에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(32)가 구비되는데, 반응가스공급로(32)는 챔버(10)를 관통하여 설치된다.
따라서, 기판(1)이 실장된 챔버(10)의 반응영역(E) 내로 소정의 반응가스를 유입시킨 후 이를 활성화 시켜 목적하는 박막처리공정을 진행한다.
챔버(10)의 하부에는 배기포트(40)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(E)을 배기할 수 있도록 이루어진다.
한편, 이와 같은 챔버형 박막처리장치를 통한 증착공정에서는 박막의 두께가 기판(1)의 전면적에 걸쳐 균일해야 하므로 균일도(uniformity) 특성이 막질을 판단하는 중요한 기준이 된다.
따라서, 기판(1)에 균일한 박막을 형성하기 위해서는 사전에 기판(1)을 충분히 가열시키는 것이 효율적이다. 이를 위해 기판안치대(20)의 하부에 발열수단(50)을 포함하고, 기판안치대(20)의 온도 균일도를 향상시키기 위하여 기판안치대(20)를 회전시킨다.
또한, 기판(1) 상에 분사되는 반응가스는 기판(1)의 전면적에 대해 성분비, 공급량 등이 균일하게 조성되어야만 한다.
하지만 기판(1) 처리의 공정환경에 따라 실제 기판(1)으로 분사되는 반응가스의 성분비, 공급량 등이 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나의 기판(1)으로 분사되는 반응가스의 성분비와 공급량 등을 동일하게 분사한다 하더라도, 기판안치대(20)가 회전함에 따라, 기판(1) 상으로 분사되는 반응가스가 기판(1)의 가장자리부 쪽으로 흘러 배출됨에 따라, 실제로는 기판(1)의 중앙부와 가장자리부에 분사되는 반응가스의 성분비, 공급량 등에 차이가 발생 될 수 있다.
이와 같이 기판(1)의 중앙부와 가장자리부에 분사되는 반응가스의 성분비, 공급량 등에 차이가 발생 되면, 기판(1)의 처리가 전면적에 대해 불균일하게 이루어져 제품의 불량생산으로 이어지는 문제점이 있다.
또한, 가스분배판(30)은 평면적으로 일체형으로 제작되어 박막처리장치에 장착되는데, 현재 반도체소자 및 평판표시장치가 대형화 됨에 따라 기판(1)의 크기 또한 대형화되고, 이에 박막처리장치에 장착되는 가스분배판(30)의 크기 또한 대형화되고 있다.
가스분배판(30)의 크기가 대형화 됨에 따라 원재료의 수급에 문제가 발생하게 되고, 가스분배판(30)을 제작하기 위한 시간이 증가하는 등 비용이 상승하게 된다.
그리고, 가스분배판(30)은 박막처리장치 내에서 반응가스와 반응하고, 아킹(arcing)이나 스크래치(scratch) 등이 발생하여 결함이 발생하게 되는데, 일부에 결함이 발생하는 경우에도 가스분배판(30) 전체를 폐기해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판의 처리공간을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역으로 공급되는 가스의 성분비 및 공급량을 자유롭게 조절하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이로 인하여, 균일한 박막층을 형성하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 가스분배판이 대형화됨에 따라 제작 비용이 상승하고, 가스분배판의 일부에 결함이 발생하는 경우에도 폐기해야 되는 문제를 개선할 수 있는 박막처리장치를 제공하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응영역을 정의하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와; 상기 기판안치대 상부에 설치되며, 평면적으로 n(n≥2)개의 분할부로 분할되어, 상기 n개의 분할부 각각을 통해 상기 기판을 향해 독립적으로 가스를 분사하는 가스분배판을 포함하며, 상기 n개의 분할부는 상기 가스분배판의 가장자리로부터 중심부를 향하면서 분할되는 박막처리장치를 제공한다.
이때, 상기 n개의 분할부는 상기 기판의 처리공간과 각각 대응되며, 상기 n개의 분할부는 중심부의 제 1 분할부와 가장자리부의 제 2 분할부 그리고 상기 제 1분할부 및 상기 제 2 분할부 사이의 제 3 분할부로 이루어진다.
그리고, 상기 n개의 분할부는 각각 별도로 제작된 후, 일체형으로 조립 체결되며, 상기 n개의 분할부 중 서로 결합되는 제 1및 제 2 분할부는 서로 대응되는 단차를 갖는다.
또한, 상기 제 1 분할부는 상부측 외측 가장자리를 따라 돌출단이 형성되어 있으며, 상기 제 2 분할부는 상부측 내측 가장자리를 따라, 상기 돌출단과 결합되는 단턱이 형성되며, 상기 단턱의 깊이는 상기 돌출단의 두께와 대응된다.
이때, 상기 돌출단과 상기 단턱 사이에는 높이조절부재가 구비되며, 상기 n개의 분할부 각각은 제 1 반응가스가 유입되는 제 1 공급라인이 형성되어, 독립적으로 상기 제 1 반응가스를 분사한다.
여기서, 상기 n개의 분할부 각각에는 상기 제 1 반응가스를 상기 기판을 향해 분사하는 다수의 제 1 분사홀을 포함하며, 상기 n개의 분할부 각각은 제 2 반응가스가 유입되는 제 2 공급라인과 상기 제 2 반응가스를 상기 기판을 향해 분사하는 다수의 제 2 분사홀을 포함한다.
그리고, 상기 다수의 제 1 분사홀은 상기 다수의 제 2 분사홀에 관통 삽입된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명의 박막처리장치는 챔버의 반응영역으로 반응가스를 분사하는 가스분배판이 적어도 2개 이상의 분할부로 나뉘어 이루어지도록 하며, 각각의 분할부 별로 독립하여 반응가스를 공급하도록 함으로써, 기판 상에 분사되는 반응가스의 공급량이 동일하도록 조절할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 기판의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있는 효과가 있어, 기판 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하게 되는 효과가 있다.
또한, 가스분배판의 제작 과정 중에서 분할부 각각을 개별적으로 제작하게 됨으로써 원재료 수급이 용이한 효과가 있고, 기판 크기의 변경에 대해 가스분배판 크기 변경의 유연성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 공정 진행 중 가스분배판 일부에 결함이 발생하는 경우에 결함이 발생한 분할부 만을 교체할 수 있어, 일체형으로 이루어지는 가스분배판에 비해 제조 비용을 절감 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3a ~ 3c는 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판의 각 분할부가 결합되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5b는 국부적으로 높낮이 조절이 가능한 3분할 구조를 갖는 가스분배판의 결합전 상태를 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 박막처리장치는 밀폐된 반응영역(E)을 정의하는 공정챔버(100)를 필수적인 구성요소로 한다.
이를 보다 세부적으로 살펴보면, 먼저 공정챔버(100)는 내부로 기판(101) 상에 박막을 증착하기 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.
이때 도면상에 도시하지는 않았지만, 챔버본체(110)의 측벽(113a, 113b) 일측에는 기판(101) 출입을 위한 개구(開口)가 형성된다.
밑면(111)에는 배기포트(140)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(E)의 잔류가스를 배출하고 진공압력을 유지할 수 있도록 이루어진다.
이러한 공정챔버(100) 내부로는 처리대상물인 기판(101)이 실장되며, 기판(101)이 실장된 공정챔버(100)의 반응영역(E) 내로 소정의 반응가스를 유입시킨 후 이를 활성화 시켜 목적하는 박막처리공정을 진행한다.
그리고, 공정챔버(100)의 반응영역(E) 내부로는 처리대상물인 기판(101)이 안착되는 기판안치대(130)가 구비된다.
처리대상물인 기판(101)은 기판안치대(130)에 안착되며, 기판안치대(130)는 엘리베이터 어셈블리(123)를 통해 승강운동 및 회전운동하게 된다.
이때, 기판안치대(130)는 기판(101)과 동일한 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 하나의 기판(101)이 안치되는 기판안치대(130)를 도시하였지만, 다수의 기판(101)이 안치될 수 있도록, 기판안치대(130)는 기판(101)이 안치되는 다수의 서셉터(미도시)와, 다수의 서셉터(미도시) 각각이 설치되는 다수의 삽입구(미도시)를 가지는 디스크(미도시)로 구성될 수 있다.
또한, 기판안치대(130)의 하부에는 발열수단(150)이 구비된다. 발열수단(150)은 전기히터, 고주파유도, 적외선방서, 레이저 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
그리고, 기판(101)과 반응영역(E)을 사이에 두고 이와 대면되어 기판(101) 상부로 적어도 한 종류 이상의 반응가스를 분사하는 가스분배판(200)이 구비되는데, 가스분배판(200)은 외부로부터 공급되는 반응가스를 반응영역(E) 내의 전면적으로 확산시킬 수 있도록 다수의 분사홀(240)이 전 면적에 걸쳐 상하로 투공되어 구비된다.
그리고, 공정챔버(100)의 챔버리드(120)에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 제 1 내지 제 3 반응가스공급로(132a, 132b, 132c)가 구비된다.
이때, 가스분배판(200)은 적어도 2개 이상의 분할부(210, 220, 230)로 이루어져, 기판(101)의 중앙부와 가장자리부에 대해 독립하여 반응가스를 공급할 수 있다.
즉, 본 발명의 가스분배판(200)은 기판(101)의 처리공간을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역으로 공급되는 가스의 성분비 및 공급량을 자유롭게 조절할 수 있다.
따라서, 기판(101) 처리의 공정환경에 따라 실제 기판(101)으로 분사되는 반응가스의 성분비, 공급량 등이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 기판안치대(130)가 회전함에 따라, 기판(101) 상으로 공급되는 반응가스가 기판(101)의 가장자리부 쪽으로 흘러 배출되어, 기판(101)의 가장자리부에 공급되는 반응가스의 공급량이 기판(101)의 중앙부에 공급되는 반응가스의 공급량에 비해 증가하게 될 수 있다.
따라서, 기판(101)의 처리가 전면적에 대해 불균일하게 이루어져 제품의 불량생산으로 이어지는 문제점을 가져오게 된다.
이때, 본 발명의 가스분배판(200)은 기판(101)의 중앙부에 대응하여 분사되는 반응가스의 공급량을 기판(101)의 가장자리부에 대응하여 분사되는 반응가스의 공급량에 비해 늘림으로써, 실질적으로 기판(101) 상에 분사되는 반응가스의 공급량이 동일하도록 조절할 수 있는 것이다.
이를 통해, 기판(101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있어, 기판(101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하지 않게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스분배판(200)은, 제작 과정 중에서 분할부(210, 220, 230) 각각을 개별적으로 제작하게 됨으로써 원재료 수급이 용이하고, 기판(101) 크기의 변경에 대해 가스분배판(200) 크기 변경의 유연성을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 공정 진행 중 가스분배판(200) 일부에 결함이 발생하는 경우에 결함이 발생한 분할부(210, 220, 230) 만을 교체할 수 있어, 일체형으로 이루어지는 가스분배판(도 1의 30)에 비해 제조 비용을 절감 할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 박막처리장치를 통한 증착 메커니즘을 살펴보면, 먼저 공정시간을 단축시키기 위하여 기판(101)을 공정챔버(100) 내부로 반입하기 전에, 기판안치대(130) 하부의 발열수단(150)에 전원을 가한다.
이에, 발열수단(150)에 의해 기판안치대(130)를 균일하게 가열하게 된다.
이어서, 공정챔버(100)의 기판안치대(130) 상에 기판(101)을 안착시킨 후, 기판(101)을 가스분배판(200)과 소정간격으로 대면시키고, 이어서 외부로부터 유입되는 반응가스를 가스분배판(200)의 다수의 분사홀(240)을 통해 공정챔버(100) 내부로 분사한다.
이때, 적어도 2개 이상의 분할부(210, 220, 230)로 이루어지는 가스분배판(200)을 통해 기판(101) 상에 분사되는 반응가스는 가스의 성분비 및 공급량을 기판(101)의 복수의 영역으로 분할하여, 독립적으로 공급하게 된다.
따라서, 기판(101) 상에 균일하게 반응가스를 분사할 수 있다.
그 결과, 반응영역(E)으로 유입된 반응가스의 결과물이 기판(101) 상에 균일하게 박막으로 증착되며, 박막증착이 완료되면 배기포트(140)를 이용해서 반응영역(E)을 배기하여 기판(101)의 교체에 이은 새로운 박막증착공정을 준비한다.
한편, 가스분배판(200)은 단순히 반응가스를 반응영역(E)에 공급하여 성막하는 CVD(Chemical Vapor Depostion)방법을 사용할 수 있는데, 이때, 박막을 형성할 경우 제 1 내지 제 3 반응가스공급로(132a, 132b, 132c)를 통해서 소스가스들이 유입된다.
한편, 세정공정을 진행할 경우에는 세정가스가 유입된다.
여기서, 알루미늄(Al)을 함유한 티타늄질화막을 형성하고자 할 경우 티타늄(Ti) 소스가스 및 알루미늄(Al) 소스가스 그리고 퍼지가스로 질소 소스가스가 공정챔버(100) 내부로 유입될 수 있다.
그리고, 알루미늄(Al)을 함유한 티타늄질화막을 기판(101) 상에 형성한 후, 공정챔버(100) 내부를 세정하기 위하여 세정가스로 Cl2를 포함하는 제 1 크리닝가스와 ClF3를 포함하는 제 2 크리닝가스가 공정챔버(100) 내부로 유입될 수 있다.
또한, 가스분배판(200)을 RF전원(미도시)과 연결시키고, 기판안치대(130)를 접지시켜, 가스분배판(200)과 기판안치대(130) 사이에 시간에 따라 변화하는 전기장을 생성시킬 수도 있는데, 이렇게 반응영역(E) 내에 전기장을 형성하고, 반응영역(E)에 반응가스를 공급하여 플라즈마를 발생시킬 수도 있다.
도 3a ~ 3c는 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판의 구조를 나타낸 도면으로, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 3분할 구조를 갖는 가스분배판의 결합전 상태를 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 가스분배판이 결합된 모습을 나타낸 단면도이며, 도 3c는 도 3b의 평면도로서, 기판과 대향하는 가스분배판의 저면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판(200)은 중심부의 제 1 분할부(210)와 가장자리부의 제 3 분할부(230) 그리고 제 1및 제 3 분할부(210, 230) 사이의 제 2 분할부(220)로 분할되어 구성된다.
가스분배판(200)의 제 1 분할부(210)는 기판(도 2의 101)의 중심부와 대응되며, 제 2 분할부(220)는 기판(도 2의 101)의 중심부로부터 가장자리부를 향하는 외측으로 기판(도 2의 101)의 중심부와 이웃하는 영역에 대응되며, 제 3 분할부(230)는 기판(도 2의 101)의 가장자리부에 대응된다.
여기서, 가스분배판(200)의 구조에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(도 2의 101)의 중심부와 가장자리부 그리고 중심부와 가장자리부 사이 영역에 각각 대응되도록 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)로 분할 형성된 가스분배판(200)은 각각 제 1 및 제 2 헤드(210a, 210b, 220a, 220b, 230a, 230b)로 이루어진다.
즉, 제 1 분할부(210)는 제 1및 제 2 헤드(210a, 210b)로 이루어지며, 제 2 및 제 3 분할부(220, 230) 또한 각각 제 1및 제 2 헤드(220a, 220b, 230a, 230b)로 이루어진다.
제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230) 각각의 제 1 헤드(210a, 220a, 230a)는 제 1 반응가스가 공급되는 제 1 공급라인(250a)과 연결되어, 제 1 공급라인(250a)을 통해 제 1 반응가스가 내부에 채워지는 구조물이며, 제 1 헤드(210a, 220a, 230a)는 다수의 제 1 분사홀(240a)이 구비되어, 다수의 제 1 분사홀(240a)을 통해 제 1 반응가스를 챔버(도 2의 100) 내부의 반응영역(도 2의 E)으로 공급되도록 한다.
그리고, 제 2 헤드(210b, 220b, 230b) 또한 제 2 반응가스가 공급되는 제 2 공급라인(250b)과 연결되어, 제 2 공급라인(250b)을 통해 제 2 반응가스가 내부에 채워지는 구조물이며, 이때 제 2 헤드(210b, 220b, 230b)는 제 2 반응가스를 챔버(도 2의 100) 내부의 반응영역(도 2의 E)으로 공급되도록 다수의 제 2 분사홀(240b)을 포함하는데, 제 2 분사홀(240b)에는 각각 제 1 헤드(210a, 220a, 230a)의 제 1 분사홀(240a)이 관통 삽입된다.
이때, 제 2 분사홀(240b)에 관통 삽입되는 제 1 분사홀(240a)의 외면과 제 2 분사홀(240b) 사이에는 소정의 간격이 형성되어, 그 간격을 통해 제 2 반응가스가 챔버(도 2의 100) 내부의 반응영역(도 2의 E)으로 공급된다.
즉, 가스분배판(200)의 제 1내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 각각 제 1 공급라인(250a)을 통해 공급되는 제 1 반응가스를 다수의 제 1 분사홀(240a)을 통해 챔버(도 2의 100) 내부의 반응영역(도 2의 E)으로 공급하고, 제 2 공급라인(250b)을 통해 공급되는 제 2 반응가스를 제 2 분사홀(240b)을 통해 챔버(도 2의 100) 내부의 반응영역(도 2의 E)으로 공급한다.
이러한 각각의 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 도 3b ~ 3c에 도시한 바와 같이, 일체형으로 조립 체결되어 하나의 가스분배판(200)을 이루게 되며, 각각의 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 각각의 제 1및 제 2 헤드(210a, 220a, 230a, 210b, 220b, 230b)를 통해서 제 1및 제 2 반응가스를 챔버(도 2의 100)의 반응영역(도 2의 E)에 독립적으로 공급하게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 가스분배판(200)은 기판(도 2의 101)의 처리공간을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역으로 공급되는 가스의 성분비 및 공급량을 자유롭게 조절하여 공급하는 것이다.
일 예로, 제 1 분할부(210)는 제 1및 제 2 반응가스를 기판(도 2의 101)의 중심부를 향해 분사하도록 할 수 있으며, 이때 제 3 분할부(230)는 제 1및 제 2 반응가스를 제 1 분할부(210)에서 분사되는 제 1및 제 2 반응가스의 양보다 적은 양이 기판(도 2의 101)의 가장자리부를 향해 분사되도록 하는 것이다.
이때, 제 2 분할부(220) 또한 제 1 분할부(210)에서 분사되는 제 1및 제 2 반응가스의 양보다 적고, 제 3 분할부(230)에서 분사되는 제 1및 제 2 반응가스의 양보다 많은 양의 제 1및 제 2 반응가스를 기판(도 2의 101)의 중심부와 가장자리부 사이의 영역을 향해 분사되도록 할 수 있다.
따라서, 기판안치대(도 2의 130)가 회전함에 따라, 기판(도 2의 101) 상으로 분사되는 반응가스가 기판(도 2의 101)의 가장자리부 쪽으로 흘러 배출됨에 따라, 실제로는 기판(도 2의 101)의 중앙부와 가장자리부에 분사되는 반응가스의 성분비, 공급량 등에 차이가 발생 될 수 있는데, 이와 같이 기판(도 2의 101)의 분할된 각 영역으로 공급되는 반응가스의 공급량을 조절함으로써, 이를 통해, 기판(도 2의 101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있어, 기판(도 2의 101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하지 않게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스분배판(200)은, 제작 과정 중에서 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230) 각각을 개별적으로 제작하게 됨으로써 원재료 수급이 용이하고, 기판(101) 크기의 변경에 대해 가스분배판(200) 크기 변경의 유연성을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 공정 진행 중 가스분배판(200) 일부에 결함이 발생하는 경우에 결함이 발생한 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230) 만을 교체할 수 있어, 일체형으로 이루어지는 가스분배판(도 1의 30)에 비해 제조 비용을 절감 할 수 있게 된다.
즉, 가스분배판(200)은 박막처리장치 내에서 반응가스와 반응하고, 아킹(arcing), 스크래치(scratch) 등에 의해 결함이 발생하게 되는데, 이렇게 결함이 발생하게 되면 일체형으로 제작되는 기존의 가스분배판(도 1의 30)은 전체를 폐기해야 하나, 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판(200)은 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230) 중 결함이 발생된 분할부(210, 220, 230) 만을 폐기할 수 있어, 제조비용을 절감할 수 있는 것이다.
한편, 도 4를 참조하면 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 각각 기판(도 2의 101)과 대향하는 반대측인 상부측에 가장자리를 따라 돌출단(213, 223, 233)이 형성되며, 제 2 및 제 3 분할부(220, 230)에는 각각 돌출단(213, 223, 233)과 대응되는 단턱(225, 235)이 형성되어 있어, 각각의 돌출단(213, 223, 233)과 단턱(225, 235)을 조립 체결함으로써 일체형으로 이루어진다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 일체형으로 조립 체결되는데, 이때 제 1 분할부(210)의 상부측 외측 가장자리를 따라서는 제 1 돌출단(213)이 형성되어 있으며, 제 1 분할부(210)에 이웃하는 제 2 분할부(220)의 내측 가장자리를 따라서는 제 1 돌출단(213)과 결합되는 제 1 단턱(225)이 형성되어 있으며, 제 2 분할부(220)의 외측 가장자리를 따라서는 제 2 돌출단(223)이 형성되어 있다.
그리고, 제 2 분할부(220)에 이웃하는 제 3 분할부(230)의 내측 가장자리를 따라서는 제 2 돌출단(223)과 결합되는 제 2 단턱(235)이 형성되어 있다.
즉, 제 1 분할부(210)는 제 2 분할부(220)와 제 1 돌출단(213)과 제 1 단턱(225)을 통해 서로 조립 체결되며, 제 2 분할부(220)는 제 3 분할부(230)와 제 2 돌출단(223)과 제 2 단턱(235)을 통해 서로 조립 체결됨으로써, 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 일체형으로 조립 체결되는 것이다.
이때, 제 3 분할부(230)의 외측 가장자리에는 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)가 조립 체결된 가스분배판(200)을 챔버(도 2의 100) 내부에 장착하기 위한 제 3 돌출단(233)이 형성되는데, 일체형으로 조립 체결된 가스분배판(200)은 제 3 돌출단(233)을 통해 챔버(도 2의 100) 내부에 스크류 등의 고정부재(미도시)를 통해 장착된다.
여기서, 가스분배판(200)의 가장자리부를 이루는 제 3 분할부(230)가 챔버(도 2의 100) 내부에 고정되고, 제 3 분할부(230)의 내측에 위치하는 제 2 분할부(220)는 제 2 돌출단(223)을 통해 제 3 분할부(230)의 제 2 단턱(235)에 의해 지지되고, 제 2 분할부(220)의 내측에 위치하는 제 1 분할부(210)는 제 1 돌출단(213)을 통해 제 2 분할부(220)의 제 1 단턱(225)에 의해 지지됨에 따라, 최종적으로 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)는 제 3 분할부(230)의 제 3 돌출단(233)에 의해 챔버(도 2의 100) 내부에 고정되게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 분할부(210, 220)를 별도로 챔버(도 2의 100) 내부에 고정할 필요가 없음을 알 수 있다.
이때, 제 1 및 제 2 단턱(225, 235)의 깊이는 제 1 및 제 2 돌출단(213, 223)의 두께와 대응되도록 함으로써, 제 1및 제 2 돌출단(213, 223)이 가스분배판(200)의 상부측으로 돌출되지 않도록 한다.
따라서, 일체형으로 조립 체결된 가스분배판(200)의 상부측이 동일 평면을 이루도록 하여, 가스분배판(200)을 챔버(도 2의 100) 내부에 장착하는 과정에서 공정상의 불편함 등이 없도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 가스분배판(200)은 제 1및 제 2 돌출단(213, 223)과 각각에 대응되는 제 1및 제 2 단턱(225, 235) 사이에 높이조절부재를 더욱 형성하여, 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)의 높낮이를 국부적으로 조절할 수 있다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 국부적으로 높낮이 조절이 가능한 3분할 구조를 갖는 가스분배판의 결합전 상태를 도시한 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(도 2의 101)의 중심부와 가장자리부 그리고 중심부와 가장자리부 사이의 영역에 각각 대응되도록 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)로 분할되어 형성된 가스분배판(200)은 각 분할부(210, 220, 230)의 높낮이를 국부적으로 조절할 수 있는 제 1 및 제 2 높이조절수단(260a, 260b)을 포함한다.
즉, 제 1 분할부(210)와 제 1 분할부(210)에 이웃한 제 2 분할부(220) 사이에 제 1 높이조절부재(260a)가 구비되어, 제 1 분할부(210)와 제 2 분할부(220) 사이 간격을 조절할 수 있으며, 제 2 분할부(220)와 제 2 분할부(220)에 이웃한 제 3 분할부(230) 사이에 제 2 높이조절부재(260b)가 구비되어, 제 2 분할부(220)와 제 3 분할부(230) 사이 간격을 조절함으로써, 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)의 높낮이를 조절할 수 있는 것이다.
이렇게 가스분배판(200)을 국부적으로 높낮이가 조절 가능하도록 형성함으로써, 기판(도 2의 101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있어, 기판(도 2의 101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하지 않게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
일 예로, 도 5b에 도시한 바와 같이 기판안치대(도 2의 130)가 회전함에 따라, 기판(도 2의 101) 상으로 공급되는 반응가스가 기판(도 2의 101)의 가장자리부 쪽으로 흘러 배출되어, 기판(101)의 가장자리부에 공급되는 반응가스의 공급량이 기판(도 2의 101)의 중앙부에 공급되는 반응가스의 공급량에 비해 증가하게 될 수 있다.
따라서, 기판(도 2의 101)의 처리가 전면적에 대해 불균일하게 이루어져 제품의 불량생산으로 이어지는 문제점을 가져오게 된다.
이때, 본 발명의 가스분배판(200)은 기판(도 2의 101)의 중앙부에 대응하는 제 1 분할부(210)를 제 2및 제 3 분할부(220, 230)에 비해 기판(도 2의 101)과 더욱 인접하게 위치하도록 하여, 제 1 분할부(210)를 통해 분사되는 반응가스가 보다 직접적으로 기판(도 2의 101) 상으로 분사되도록 함으로써, 기판안치대(도 2의 130)가 회전함에 따라 기판(도 2의 101)의 가장자리부에 비해 비교적 공급량이 적었던 기판(도 2의 101)의 중앙부에 분사되는 반응가스의 공급량을 늘릴 수 있는 것이다.
이를 통해, 실질적으로 기판(도 2의 101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있게 된다.
여기서, 제 1및 제 2 높이조절부재(260a, 260b)의 위치에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 높이조절부재(260a)는 제 1 분할부(210)의 제 1 돌출단(213)과 제 1 돌출단(213)과 결합되는 제 2 분할부(220)의 제 1 단턱(225) 사이에 위치하며, 제 2 높이조절부재(260b)는 제 2 분할부(220)의 제 2 돌출단(223)과 제 2 돌출단(223)과 결합되는 제 3 분할부(230)의 제 2 단턱(235) 사이에 위치하여, 제 1 내지 제 3 분할부(210, 220, 230)의 각각의 높낮이를 조절하게 된다.
이러한 제 1및 제 2 높이조절부재(260a, 260b)는 높이조절나사로 이루어질 수 있는데, 높이조절나사를 정?역회전시킴에 따라, 나사부(미도시)가 형성된 제 1 분할부(210) 및 제 2 분할부(220)가 높이조절나사를 따라 상하로 승하강 작동하면서, 각각의 간격을 조절하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 박막처리장치는 챔버(도 2의 100)의 반응영역(도 2의 E)으로 반응가스를 분사하는 가스분배판(200)이 적어도 2개 이상의 분할부(210, 220, 230)로 나뉘어 이루어지도록 하며, 각각의 분할부(210, 220, 230) 별로 독립하여 반응가스를 공급하도록 함으로써, 실질적으로 기판(도 2의 101) 상에 분사되는 반응가스의 공급량이 동일하도록 조절할 수 있다.
이를 통해, 기판(도 2의 101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있어, 기판(도 2의 101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하지 않게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스분배판(200)은, 제작 과정 중에서 분할부(210, 220, 230) 각각을 개별적으로 제작하게 됨으로써 원재료 수급이 용이하고, 기판(도 2의 101) 크기의 변경에 대해 가스분배판(200) 크기 변경의 유연성을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 공정 진행 중 가스분배판(200) 일부에 결함이 발생하는 경우에 결함이 발생한 분할부(210, 220, 230) 만을 교체할 수 있어, 일체형으로 이루어지는 가스분배판(도 1의 30)에 비해 제조 비용을 절감 할 수 있게 된다.
발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 챔버, 101 : 기판, 110 : 챔버본체(111 : 밑면, 113a, 113b : 측벽)
120 : 챔버리드, 123 : 엘리베이터 어셈블리, 130 : 기판안치대
132a, 132b, 132c : 제 1 내지 제 3반응가스공급로
140 : 배기포트, 150 : 발열수단
200 : 가스분배판(210 : 제 1 분할부, 220 : 제 2 분할부, 230 : 제 3 분할부)
E : 반응영역

Claims (12)

  1. 반응영역을 정의하는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와;
    상기 기판안치대 상부에 설치되며, 평면적으로 n(n≥2)개의 분할부로 분할되어, 상기 n개의 분할부 각각을 통해 상기 기판을 향해 독립적으로 가스를 분사하는 가스분배판
    을 포함하며, 상기 n개의 분할부는 상기 가스분배판의 가장자리로부터 중심부를 향하면서 분할되는 박막처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부는 상기 기판의 처리공간과 각각 대응되는 박막처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부는 중심부의 제 1 분할부와 가장자리부의 제 2 분할부 그리고 상기 제 1분할부 및 상기 제 2 분할부 사이의 제 3 분할부로 이루어지는 박막처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부는 각각 별도로 제작된 후, 일체형으로 조립 체결되는 박막처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부 중 서로 결합되는 제 1및 제 2 분할부는 서로 대응되는 단차를 갖는 박막처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 분할부는 상부측 외측 가장자리를 따라 돌출단이 형성되어 있으며, 상기 제 2 분할부는 상부측 내측 가장자리를 따라, 상기 돌출단과 결합되는 단턱이 형성된 박막처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단턱의 깊이는 상기 돌출단의 두께와 대응되는 박막처리장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출단과 상기 단턱 사이에는 높이조절부재가 구비되는 박막처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부 각각은 제 1 반응가스가 유입되는 제 1 공급라인이 형성되어, 독립적으로 상기 제 1 반응가스를 분사하는 박막처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부 각각에는 상기 제 1 반응가스를 상기 기판을 향해 분사하는 다수의 제 1 분사홀을 포함하는 박막처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 n개의 분할부 각각은 제 2 반응가스가 유입되는 제 2 공급라인과 상기 제 2 반응가스를 상기 기판을 향해 분사하는 다수의 제 2 분사홀을 포함하는 박막처리장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 제 1 분사홀은 상기 다수의 제 2 분사홀에 관통 삽입되는 박막처리장치.
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