KR20120133822A - 박막처리장치 - Google Patents

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KR20120133822A
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이승길
문종원
이승렬
최성현
남승석
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체소자 또는 평판표시장치용 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 확산판을 포함하는 박막처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 반응가스공급로 내에서 고정되는 확산판을 구비함으로써, 반응가스를 공정챔버 내부로 골고루 분사하게 된다. 이를 통해, 기판의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.
또한, 확산판을 반응가스공급로 내에서 고정되도록 함으로써, 반응가스의 유동 경로에 영향을 미치지 않아, 기판 상에 고정수단에 의한 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 확산판의 중심부에 관통홀을 형성함으로써, 확산판의 하부에 위치하는 다수의 분사홀로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판의 다수의 관통홀로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.

Description

박막처리장치{Thin film treatment apparatus}
본 발명은 반도체소자 또는 평판표시장치용 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 확산판을 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 반응영역(E)을 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 서셉터(20)와, 서셉터(20)의 상부로 반응가스가 균일하게 분사되도록 다수의 분사홀(31)이 전면적에 걸쳐 상하로 투공된 가스분배판(30)이 위치한다.
처리대상물인 기판(1)은 서셉터(20) 상에 안착되며, 서셉터(20)는 엘리베이터 어셈블리(23)를 통해 승강운동하게 된다.
더불어 챔버(10)의 상부에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(32)가 구비되는데, 반응가스공급로(32)는 챔버(10)를 관통하여 설치된다.
챔버(10)의 하부에는 배기포트(40)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(E)을 배기할 수 있도록 이루어진다.
따라서, 기판(1)이 실장된 챔버(10)의 반응영역(E) 내로 소정의 반응가스를 유입시킨 후 이를 활성화시켜 목적하는 박막처리공정을 진행한다.
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 위해, 기판(1) 상에 분사되는 반응가스는 기판(1)의 전면적에 대해 성분비, 공급량 등이 균일하게 조성되어야만 한다.
하지만, 챔버(10)의 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(32)는 챔버(10)의 중앙에 형성됨으로써, 가스분배판(30) 내에서 반응가스가 충분히 확산되지 않은 상태에서 반응영역(E) 내로 반응가스가 공급되어, 기판(1)의 모든 영역으로 반응가스가 고르게 공급되지 않는 문제가 발생하게 된다.
이와 같이 기판(1) 상에 공급되는 반응가스의 성분비, 공급량 등에 차이가 발생 되면, 기판(1)의 처리가 전면적에 대해 불균일하게 이루어져 제품의 불량생산으로 이어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반응가스를 공정챔버 내부로 골고루 분사하도록 함으로써, 기판의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 확산판의 고정구조에 의해 기판 상에 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 박막처리장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응가스를 내부로 공급하기 위한 반응가스공급로가 구비되는 챔버리드와 챔버본체로 이루어져, 반응영역을 정의하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와; 상기 기판안치대 상부에 설치되며, 상기 챔버리드와의 사이에 확산공간부를 정의하며, 상기 기판을 향해 반응가스를 분사하는 가스분배판과; 상기 반응가스공급로 내에 위치하는 제 1 몸체부와 상기 제 1 몸체부의 일단에서 상기 제 1 몸체부에 수직하게 돌출되어 상기 반응가스공급로의 하부에 위치하는 제 2 몸체부 그리고 상기 제 1 몸체부와 상기 제 2 몸체부를 관통하는 제 1 관통홀을 포함하는 확산판을 포함하는 박막처리장치를 제공한다.
이때, 상기 제1 몸체부는 상기 반응가스공급로의 길이방향을 따라 형성되는 원통형으로 이루어지며, 상기 제 1 몸체부의 타단에는 걸림부가 구비되어, 상기 걸림부를 통해 상기 반응가스공급로와 연결되며, 상기 제 2 몸체부는 원판의 링 형상으로, 상기 반응가스는 상기 제 2 몸체부를 통해 상기 확산공간부에서 수평방향으로 확산된다.
그리고, 상기 제 1 몸체부는 상기 제 2 몸체부와 연결되는 일단이 상기 제 2 몸체부를 향할수록 지름이 넓어진다.
또한, 본 발명은 반응가스를 내부로 공급하기 위한 반응가스공급로가 구비되는 챔버리드와 챔버본체로 이루어져, 반응영역을 정의하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와; 상기 기판안치대 상부에 설치되며, 상기 챔버리드와의 사이에 확산공간부를 정의하며, 상기 기판을 향해 반응가스를 분사하는 가스분배판과; 상기 반응가스공급로의 하부에 위치하는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 상향 돌출되어 상기 반응가스공급로의 외면을 감싸는 고정부 그리고 상기 몸체부를 관통하는 제 2 관통홀을 포함하는 확산판을 포함하는 박막처리장치를 제공한다.
여기서, 상기 몸체부는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트와 마주보며 중심부가 개구된 제 2 플레이트 그리고 상기 제 1 및 제 2 플레이트의 가장자리를 연결하는 측면으로 이루어지며, 상기 측면에는 다수의 슬릿이 구비된다.
또한, 상기 다수의 슬릿은 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 대해 임의의 경사 각도로 기울어지며, 상기 제 1 플레이트의 중심부에는 상기 제 2 플레이트의 개구부를 향할수록 지름이 작아지는 원뿔 형상의 확산부재가 구비된다.
그리고, 상기 제 2 관통홀은 상기 확산부재와 상기 제 1 플레이트를 관통한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 챔버의 확산공간부에 확산판을 구비함으로써, 반응가스를 공정챔버 내부로 골고루 분사하게 된다. 이를 통해, 기판의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 되는 효과가 있다.
또한, 확산판을 반응가스공급로 내에서 고정되도록 함으로써, 반응가스의 유동 경로에 영향을 미치지 않아, 기판 상에 고정수단에 의한 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 확산판의 중심부에 관통홀을 형성함으로써, 확산판의 하부에 위치하는 다수의 분사홀로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판의 다수의 제 1 관통홀로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 확산판을 반응가스공급로의 외면을 감싸도록 챔버리드에 끼워 고정함으로써, 확산판의 고정을 위해 구비되는 고정수단에 의한 얼룩 등이 기판 상에 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 확산판의 몸체부로 유입되는 반응가스를 다수의 슬릿을 통해 확산공간부로 확산되도록 함으로써, 반응가스의 확산 효과를 더욱 극대화시키게 되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3a는 도 2의 확산판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 확산판을 통해 반응가스가 확산되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 확산판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5b는 도 5a의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 확산판을 통해 반응가스가 확산되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
- 제 1 실시예 -
도 2는 본 발명의 제 1 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 증착 및 식각하기 위한 밀폐된 반응영역(E)을 제공하는데, 이를 위하여 공정챔버(100)는 챔버본체(111)와, 챔버본체(111)를 덮는 챔버리드(113)로 이루어진다.
이때 도면상에 도시하지는 않았지만, 챔버본체(111)에는 기판(101) 출입을 위한 개구(開口)가 형성된다.
그리고, 챔버본체(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.
여기서, 박막처리장치의 공정챔버(100) 내부에는 처리대상물인 기판(101)이 안착되는 기판안치대(120)가 구비되며, 기판안치대(120)는 엘리베이터 어셈블리(123)를 통해 승강운동하게 된다.
이때, 기판안치대(120)는 기판(101)과 동일한 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 하나의 기판(101)이 안치되는 기판안치대(120)를 도시하였지만, 다수의 기판(101)이 안치될 수 있도록, 기판안치대(120)는 다수의 기판(101)이 각각 안치되는 다수의 서셉터(미도시)와, 다수의 서셉터(미도시) 각각이 설치되는 다수의 삽입구(미도시)를 가지는 디스크(미도시)로 구성될 수 있다.
그리고, 기판(101)과 반응영역(E)을 사이에 두고 이와 대면되어 기판(101) 상부로 가스를 분사하는 가스분배판(130)이 구비되는데, 가스분배판(130)은 외부로부터 공급되는 반응가스를 반응영역(E) 내의 전면으로 확산시킬 수 있도록 다수의 분사홀(131)이 전 면적에 걸쳐 상하로 투공되어 구비된다.
이때, 가스분배판(130)과 챔버리드(113) 사이에는 반응가스가 확산되는 확산공간부(A)가 형성된다.
그리고, 공정챔버(100)의 챔버리드(113)에는 반응영역(E) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(132)가 구비되는데, 반응가스공급로(132)는 챔버리드(113)의 중앙을 관통하며, 반응가스공급로(132)의 하부 즉, 확산공급부(A)에는 반응가스공급로(132)를 통해 유입되는 반응가스의 확산을 위한 통상 배플(baffle)이라 불리는 확산판(200)이 더욱 구비된다.
확산판(200)은 반응가스공급로(132)의 하부에 위치함에 따라, 반응가스공급로(132)를 통해 공정챔버(100) 내부로 유입되는 반응가스의 유동 경로, 즉 반응가스가 하방으로 유동하는 경로 상에 위치한다.
따라서, 반응가스가 반응가스공급로(132)를 통해 공정챔버(100) 내부로 유입되면, 반응가스가 하방으로 유동하다가 확산판(200)에 부딪히면서 확산공간부(A)에서 수평방향으로 확산되며, 반응가스가 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)을 통해 반응영역(E)으로 균일하게 분사하게 된다.
이를 통해, 기판(101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있는 효과가 있어, 기판(101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하게 되는 효과가 있다.
이때, 본 발명의 확산판(200)은 제 1 관통홀(230, 도 3b 참조)을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이를 통해 확산판(200)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)을 통해서도 균일하게 반응가스를 분사하게 된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
여기서, 박막을 형성할 경우 반응가스공급로(132)를 통해서 소스가스들이 유입되고, 세정공정을 진행할 경우에는 세정가스가 유입된다.
예를 들어, 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.
여기서, 기판(101)의 표면에 박막을 형성하기 위해서는 사전에 기판(101)을 충분히 가열시키는 것이 효율적이다. 예를 들어 GaN계 박막을 증착하고자 할 경우, 기판(101)의 온도를 1000ㅀ 이상으로 가열시킨 후 GaN계 박막을 증착하면 증착시간 및 증착속도 등에서 증착효율이 더욱 향상된다.
이를 위해 기판안치대(120)의 하부에 발열수단(150)을 포함할 수 있는데, 발열수단(150)은 저항가열식 방식과 코일을 이용한 유도가열식 방식이 있다.
저항가열식 발열수단은 고가이며 수명이 짧은 단점이 있어 유도가열식 발열수단을 사용하기도 한다. 유도가열식 발열수단은 나선형 유도코일(이하 코일, 150)에 교류전류를 흘려 교번자속이 발생하게 함으로서 기판안치대(120)에 유도전류(와전류)가 흐르도록 하여 와전류에 의해 주울열을 발생시키는 방식이다.
따라서, 기판안치대(120)가 전체적으로 균일하게 가열되어, 기판안치대(120) 상에 안착된 기판(101)이 전반적으로 균일하게 가열되도록 할 수 있어, 기판(101)에 균일한 막질과 두께의 박막이 증착되도록 할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 박막처리장치를 통한 증착 메커니즘을 살펴보면, 먼저 공정시간을 단축시키기 위하여 다수의 기판(101)을 공정챔버(100) 내부로 반입하기 전에, 기판안치대(120) 하부의 발열수단(150)에 전원을 가한다.
이에, 발열수단(150)에 의한 발생하는 전기장에 의해 기판안치대(120)를 균일하게 가열하게 된다.
이어서, 공정챔버(100)의 기판안치대(120) 상에 기판(101)이 안착된 후, 기판(101)을 가스분배판(130)과 소정간격으로 대면시키고, 이어서 외부로부터 유입되는 반응가스를 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)을 통해 공정챔버(100) 내부로 분사한다.
그 결과, 반응영역(E)으로 유입된 반응가스의 결과물이 기판(101) 상에 박막으로 증착되며, 박막증착이 완료되면 배기포트(140)를 이용해서 반응영역(E)을 배기하여 기판(101)의 교체에 이은 새로운 박막증착공정을 준비한다.
한편, 이 과정 중에서 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)을 통해 공정챔버(100) 내부로 분사되는 반응가스는 확산판(200)에 의해 보다 균일하게 확산되어 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)을 통해 공정챔버(100) 내부로 골고루 분사하게 된다.
이를 통해, 기판(101)의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.
도 3a는 도 2의 확산판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 확산판(200)은 반응가스공급로(도 2의 132)의 길이방향을 따라 형성되는 제 1 몸체부(210)와 제 1 몸체부(210)의 일단에서 제 1 몸체부(210)에 수직하게 돌출되는 제 2 몸체부(220)로 이루어지며, 본 발명의 확산판(200)은 제 1 몸체부(210)와 제 2 몸체부(220)를 관통하는 제 1 관통홀(230)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제 1 몸체부(210)는 중심부에 제 1 관통홀(230)이 형성된 원통형으로, 제 1 몸체부(210)의 타단에는 챔버(도 2의 100) 내에서의 확산판(200)의 고정을 위한 걸림부(240)가 구성되어, 확산판(200)은 걸림부(240)를 통해 스크류와 같은 고정수단(미도시)에 의해 챔버(도 2의 100)의 반응가스공급로(도 2의 132)와 결합됨으로써 그 위치가 고정된다.
이와 같이 확산판(200)을 반응가스공급로(도 2의 132) 내에서 고정되도록 함으로써, 확산판(200)의 고정을 위해 구비되는 고정수단에 의한 얼룩 등이 기판(도 2의 101) 상에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 확산판(200)을 챔버(도 2의 100) 내에 고정하기 위하여, 제 2 몸체부(220)에 챔버리드(도 2의 113)를 향하는 지지봉을 형성할 경우, 지지봉은 확산공간부(도 2의 A)의 반응가스공급로(도 2의 132)를 통해 공정챔버(도 2의 100) 내부로 유입되는 반응가스의 유동 경로 상에 위치하게 됨으로써, 이로 인해 반응가스의 유동에 영향을 미치게 된다.
이를 통해, 기판(도 2의 101) 상에는 반응가스의 유동에 의한 얼룩이 존재하게 되는 것이다.
이에 반해, 본 발명은 확산판(200)을 반응가스공급(도 2의 132)로 내에서 고정되도록 함으로써, 반응가스의 유동 경로에 영향을 미치지 않아, 기판(도 2의 101) 상에 고정수단(미도시)에 의한 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
그리고, 제 2 몸체부(220)는 제 1 몸체부(210)가 중심부로부터 수직하게 돌출 형성되는 원판의 링 형상으로 이루어져, 반응가스공급로(도 2의 132)를 통해 공정챔버(도 2의 100) 내부로 유입되는 반응가스의 유동 경로를 실질적으로 변경하는 역할을 한다.
즉, 반응가스공급로(도 2의 132)를 통해 수직방향으로 유입되는 반응가스는 확산판(200)의 제 2 몸체부(220)를 통해 확산공간부(도 2의 A)에서 수평방향으로 확산되어, 반응가스가 가스분배판(도 2의 130)의 다수의 분사홀(도 2의 131)을 통해 반응영역(도 2의 E)으로 균일하게 분사하게 된다.
따라서, 본 발명은 챔버(도 2의 100)의 확산공간부(도 2의 A)에 확산판(200)을 구비함으로써, 반응가스를 공정챔버(도 2의 100) 내부로 골고루 분사할 수 있어, 이를 통해, 기판(도 2의 101)의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.
즉, 확산판(200)이 구비되지 않을 경우, 반응가스공급로(도 2의 132)가 챔버(도 2의 100)의 중앙에 형성됨으로써, 반응가스가 고르게 분사되지 않게 된다. 이로써, 기판(도 2의 101)의 처리가 전면에 대해 불균일하게 일어나게 되는 것이다.
즉, 기판(도 2의 101)의 중앙부보다 기판(도 2의 101)의 가장자리부의 처리가 낮은 불량 현상이 발생하게 된다. 예를 들어, 기판(도 2의 101)의 가장자리의 박막의 두께가 기판(도 2의 101)의 중심부의 박막의 두께에 비해 낮게 형성되는 것이다.
이에 반해, 본 발명은 확산판(200)을 통해 반응가스를 확산시킴으로써, 반응가스를 공정챔버(도 2의 100) 내부로 골고루 분사할 수 있어, 기판(도 2의 101)의 처리를 전면적으로 균일하게 진행할 수 있는 것이다. 따라서, 기판(도 2의 101) 표면 상에 증착 및 식각되는 박막의 두께 또는 물성이 전체적으로 균일하게 할 수 있다.
이때, 제 2 몸체부(220)와 연결되는 제 1 몸체부(210)의 일단은 제 2 몸체부(220)를 향할수록 지름이 넓어지도록 형성하는데, 이를 통해 제 2 몸체부(220)와 연결되는 제 1 몸체부(210)의 일단은 일정 경사를 갖도록 형성된다. 이를 통해, 반응가스가 확산판(200)과 부딪혀 확산공간부(도 2의 A)로 확산되는 과정에서 반응가스의 와류(渦流)가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 확산판(200)은 제 1 몸체부(210)와 제 2 몸체부(220)를 관통하는 제 1 관통홀(230)을 포함함으로써, 가스분배판(도 2의 130)의 다수의 분사홀(도 2의 131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
즉, 가스분배판(도 2의 130)에는 확산판(200)에 대응해서도 다수의 분사홀(도 2의 131)이 형성되는데, 이때 확산판(200)에 제 1 관통홀(230)이 구비되지 않을 경우 확산판(200)이 가림판의 역할을 하게 되어 확산판(200)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(도 2의 131)로는 다른 영역에 위치하는 다수의 분사홀(도 2의 131)에 비해 적은 양의 반응가스가 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명의 확산판(200)은 제 1 관통홀(230)을 포함함으로써, 확산판(200)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(도 2의 131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(도 2의 130)의 다수의 분사홀(도 2의 131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 확산판을 통해 반응가스가 확산되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 확산판(200)은 가스분배판(130)과 챔버리드(113) 사이의 확산공간부(A)에 위치하는데, 확산판(200)의 제 1 몸체부(210)는 반응가스공급로(132) 내에 위치하며, 반응가스공급로(132)의 길이방향에 수직한 확산판(200)의 제 2 몸체부(220)는 반응가스공급로(132)의 하부에 위치한다.
이때, 제 1 및 제 2 몸체부(210, 220)의 중심부에는 제 1 관통홀(230)이 형성되어 있으며, 제 2 몸체부(220)와 연결되는 제 1 몸체부(210)의 일단은 제 2 몸체부(220)를 향할수록 지름이 커지도록 경사져 형성된다.
따라서, 반응가스공급로(132)를 통해 반응가스가 유입되면, 반응가스 중 일부는 반응가스공급로(132)를 따라 확산공간부(A)로 유입되는 과정에서 확산판(200)의 제 2 몸체부(220)에 의해 확산공간부(A)의 수평방향으로 확산되며, 반응가스 중 나머지는 제 1 몸체부(210)를 통해 제 1 관통홀(230)로 공급되어 확산판(200)의 하부에 위치하는 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 직접 공급된다.
이때, 제 2 몸체부(220)와 연결되는 제 1 몸체부(210)가 일정 경사를 갖도록 형성됨으로써, 반응가스가 확산판(200)과 부딪혀 확산공간부(A)로 확산되는 과정에서 반응가스의 와류(渦流)가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제 1 관통홀(230)을 통해 확산판(200)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
여기서, 원통형의 제 1 몸체부(210)는 반응가스공급로(132) 직경의 1/2 이하로 형성되도록 함으로써, 반응가스공급로(132)를 통해 반응가스가 공정챔버(도 2의 100) 내부로 유입되는 과정에서 제 1 몸체부(210)에 의해 반응가스의 유동에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 2 몸체부(220)의 직경은 반응가스공급로(132)의 직경 보다 크게나 같게 형성하여, 제 1 관통홀(230)로 유입되는 반응가스 외의 반응가스가 제 2 몸체부(220)와 모두 부딪히도록 함으로써, 반응가스가 균일하게 확산되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 관통홀(230)의 사이즈는 제 2 몸체부(220)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)의 개수에 따른 면적비를 계산하여 결정하는 것이 바람직하며, 제 1 관통홀(230)은 다수개가 구비될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는 챔버(도 2의 100)의 확산공간부(A)에 확산판(200)을 구비함으로써, 반응가스를 공정챔버(도 2의 100) 내부로 골고루 분사하게 된다. 이를 통해, 기판(도 2의 101)의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.
또한, 확산판(200)을 반응가스공급로(132) 내에서 고정되도록 함으로써, 반응가스의 유동 경로에 영향을 미치지 않아, 기판(도 2의 101) 상에 고정수단(미도시)에 의한 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 확산판(200)의 중심부에 제 1 관통홀(230)을 형성함으로써, 확산판(200)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
- 제 2 실시예 -
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 확산판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 확산판(300)은 원반형상의 제 1 플레이트(301)와 제 1 플레이트(301)와 마주보며 중심부가 개구된 원판 링 형상의 제 2 플레이트(302) 그리고 제 1 및 제 2 플레이트(301, 302)의 가장자리를 연결하는 측면(303)으로 이루어지는 몸체부(310)와 제 2 플레이트(302)의 중심부로부터 수직하게 돌출 형성되는 고정부(320)로 이루어진다.
여기서, 고정부(320)의 내면에는 나사산과 같은 고정패턴(321)이 형성되어 있어, 확산판(300)은 고정부(320)가 반응가스공급로(도 4의 132)의 외면을 감싸도록 챔버리드(도 4의 113)에 끼움되도록 하여 챔버(도 4의 100)와 결합함으로써 그 위치가 고정된다.
이와 같이 확산판(300)을 반응가스공급로(도 4의 132)의 외면을 감싸도록 챔버리드(도 4의 113)에 끼워 고정함으로써, 확산판(300)의 고정을 위해 구비되는 고정수단에 의한 얼룩 등이 기판(도 2의 101) 상에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 확산판(300)을 챔버(도 2의 100) 내에 고정하기 위하여, 제 1 플레이트(301)에 챔버리드(도 4의 113)를 향하는 지지봉을 형성할 경우, 지지봉은 확산공간부(도 4의 A)의 반응가스공급로(도 4의 132)를 통해 공정챔버(도 2의 100) 내부로 유입되는 반응가스의 유동 경로 상에 위치하게 됨으로써, 이로 인해 반응가스의 유동에 영향을 미치게 된다.
이를 통해, 기판(도 2의 101) 상에는 반응가스의 유동에 의한 얼룩이 존재하게 되나, 본 발명의 확산판(300)은 반응가스의 유동 경로에 영향을 미치지 않아, 기판(도 2의 101) 상에 고정수단에 의한 얼룩 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이때, 몸체부(310)의 제 1 플레이트(301)의 중심부에는 제 2 플레이트(302)의 개구부를 향할수록 지름이 작아지는 원뿔 형상의 확산부재(330)가 구비되며, 확산부재(330)의 중심부에는 확산부재(330)와 제 1 플레이트(301)를 관통하는 제 2 관통홀(350)이 형성된다.
그리고, 몸체부(310)의 측면(303)에는 다수의 슬릿(340)이 일정간격 이격하여 형성되는데, 다수의 슬릿(340)은 몸체부(310)의 제 1 플레이트(301)와 제 2 플레이트(302)에 대해 임의의 경사 각도로 기울어진 방향으로 제 1 플레이트(301)로부터 제 2 플레이트(302)로 연장하여 형성된다.
따라서, 반응가스공급로(도 4의 132)를 통해 유입되는 반응가스는 확산판(300)의 제 1 플레이트(301)에 구비된 확산부재(330)에 의해 확산판(300)의 몸체부(310)에서 수평방향으로 확산하게되고, 확산판(300)의 몸체부(310)로 확산된 반응가스는 다수의 슬릿(340)을 통해 확산공간부(도 4의 A)로 확산된다.
이때, 확산부재(330)를 지름이 작아지는 원뿔 형상으로 형성함으로써, 반응가스가 확산판(300)의 몸체부(310)에서 수평방향으로 확산되는 과정에서 반응가스의 와류(渦流)가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 확산판(300)의 몸체부(310)로 확산된 반응가스는 확산공간부(도 4의 A)로 확산되는 과정에서 다수의 슬릿(340)을 통해 보다 확산하게 되며, 특히 다수의 슬릿(340)이 임의의 경사 각도로 기울어져 구성됨으로써, 확산공간부(도 4의 A)로 확산되는 반응가스의 확산 효과를 더욱 극대화시키게 된다.
따라서, 반응가스를 가스분배판(도 4의 130)의 다수의 분사홀(도 4의 131)을 통해 반응영역(도 2의 E)으로 균일하게 분사하게 된다.
또한, 확산부재(330)에 구비된 제 2 관통홀(350)을 통해 가스분배판(도 4의 130)의 다수의 분사홀(도 4의 131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
즉, 가스분배판(도 4의 130)에는 확산판(300)에 대응해서도 다수의 분사홀(도 4의 131)이 형성되는데, 이때 확산판(300)에 제 2 관통홀(350)이 구비되지 않을 경우 확산판(300)이 가림판의 역할을 하게 되어 확산판(300)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(도 4의 131)로는 다른 영역에 위치하는 다수의 분사홀(도 4의 131)에 비해 적은 양의 반응가스가 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명의 확산판(300)은 제 2 관통홀(350)을 포함함으로써, 확산판(300)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(도 4의 131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(도 4의 130)의 다수의 분사홀(도 4의 131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 확산판을 통해 반응가스가 확산되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 확산판(300)은 가스분배판(130)과 챔버리드(113) 사이의 확산공간부(A)에 위치하는데, 확산판(300)은 고정부(320)가 반응가스공급로(132)의 외면을 감싸도록 챔버리드(113)에 끼워 고정된다.
따라서, 반응가스공급로(132)를 통해 반응가스가 유입되면, 반응가스 중 일부는 확산부재(330)에 의해 확산판(300)의 몸체부(310)에서 수평방향으로 확산되며, 반응가스 중 일부는 확산부재(330)의 중심부에 구비된 제 2 관통홀(350)로 공급되어 확산판(300)의 하부에 위치하는 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 직접 공급된다.
이때, 몸체부(310)에서 수평방향으로 확산된 반응가스는 임의의 경사 각도로 기울어져 구성되는 다수의 슬릿(340)을 통과하면서 보다 확산되어 확산공간부(A)로 확산하게 된다.
따라서, 반응가스를 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)을 통해 반응영역(도 2의 E)으로 균일하게 분사하게 된다.
이때, 확산부재(330)를 지름이 작아지는 원뿔 형상으로 형성함으로써, 반응가스가 확산판(300)의 몸체부(310)에서 수평방향으로 확산되는 과정에서 반응가스의 와류(渦流)가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제 2 관통홀(350)을 통해 확산판(300)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
여기서, 슬릿(340)의 폭과 개수는 확산판(300)의 크기에 따라 결정하는 것이 바람직하며, 제 2 관통홀(350)의 사이즈는 확산판(300)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)의 개수에 따른 면적비를 계산하여 결정하는 것이 바람직하며, 제 2 관통홀(350)은 다수개가 구비될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예는 챔버(도 2의 100)의 확산공간부(A)에 확산판(300)을 구비함으로써, 반응가스를 공정챔버(도 2의 100) 내부로 골고루 분사하게 된다. 이를 통해, 기판(도 2의 101)의 처리가 전면적으로 균일하게 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 된다.
또한, 확산판(300)을 반응가스공급로(132)의 외면을 감싸도록 챔버리드(113)에 끼워 고정함으로써, 확산판(300)의 고정을 위해 구비되는 고정수단(미도시)에 의한 얼룩 등이 기판(도 2의 101) 상에 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 확산판(300)의 중심부에 제 2 관통홀(350)을 형성함으로써, 확산판(300)의 하부에 위치하는 다수의 분사홀(131)로도 반응가스가 고르게 공급되도록 함으로써, 가스분배판(130)의 다수의 분사홀(131)로 균일한 반응가스가 공급되도록 할 수 있다.
특히, 확산판(300)의 몸체부(310)로 유입되는 반응가스를 다수의 슬릿(340)을 통해 확산공간부(A)로 확산되도록 함으로써, 반응가스의 확산 효과를 더욱 극대화시키게 된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
113 : 챔버리드, 130 : 가스분배판, 131 : 분사홀, 132 : 반응가스공급로
200 : 확산판(210 : 제 1 몸체부, 220 : 제 2 몸체부, 230 : 제 1 관통홀)
A : 확산공간부

Claims (10)

  1. 반응가스를 내부로 공급하기 위한 반응가스공급로가 구비되는 챔버리드와 챔버본체로 이루어져, 반응영역을 정의하는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와;
    상기 기판안치대 상부에 설치되며, 상기 챔버리드와의 사이에 확산공간부를 정의하며, 상기 기판을 향해 반응가스를 분사하는 가스분배판과;
    상기 반응가스공급로 내에 위치하는 제 1 몸체부와 상기 제 1 몸체부의 일단에서 상기 제 1 몸체부에 수직하게 돌출되어 상기 반응가스공급로의 하부에 위치하는 제 2 몸체부 그리고 상기 제 1 몸체부와 상기 제 2 몸체부를 관통하는 제 1 관통홀을 포함하는 확산판
    을 포함하는 박막처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 몸체부는 상기 반응가스공급로의 길이방향을 따라 형성되는 원통형으로 이루어지며, 상기 제 1 몸체부의 타단에는 걸림부가 구비되어, 상기 걸림부를 통해 상기 반응가스공급로와 연결되는 박막처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 몸체부는 원판의 링 형상으로, 상기 반응가스는 상기 제 2 몸체부를 통해 상기 확산공간부에서 수평방향으로 확산되는 박막처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 몸체부는 상기 제 2 몸체부와 연결되는 일단이 상기 제 2 몸체부를 향할수록 지름이 넓어지는 박막처리장치.
  5. 반응가스를 내부로 공급하기 위한 반응가스공급로가 구비되는 챔버리드와 챔버본체로 이루어져, 반응영역을 정의하는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 설치되어, 기판이 안착되는 기판안치대와;
    상기 기판안치대 상부에 설치되며, 상기 챔버리드와의 사이에 확산공간부를 정의하며, 상기 기판을 향해 반응가스를 분사하는 가스분배판과;
    상기 반응가스공급로의 하부에 위치하는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 상향 돌출되어 상기 반응가스공급로의 외면을 감싸는 고정부 그리고 상기 몸체부를 관통하는 제 2 관통홀을 포함하는 확산판
    을 포함하는 박막처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 몸체부는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트와 마주보며 중심부가 개구된 제 2 플레이트 그리고 상기 제 1 및 제 2 플레이트의 가장자리를 연결하는 측면으로 이루어지는 박막처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측면에는 다수의 슬릿이 구비되는 박막처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 슬릿은 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 대해 임의의 경사 각도로 기울어진 박막처리장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트의 중심부에는 상기 제 2 플레이트의 개구부를 향할수록 지름이 작아지는 원뿔 형상의 확산부재가 구비되는 박막처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 관통홀은 상기 확산부재와 상기 제 1 플레이트를 관통하는 박막처리장치.
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