KR20140142940A - 기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판처리장치의 처리공간으로 혼합가스의 유량을 제어하는 기판처리장치의 가스유량제어장치 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 상기 처리공간에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 상기 처리공간으로 분사하는 가스분사부를 포함하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치로서, 액상처리물질과 캐리어가스의 혼합가스를 형성하여 공급하는 혼합가스공급장치와 연결되어 상기 혼합가스공급장치에 의하여 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하는 압력측정부와, 일단이 상기 압력측정부와 연결되고 타단이 상기 가스분사부와 연결되어 상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 변압부와, 상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하도록 상기 변압부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치를 개시한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치 {Substrate processing apparatus, and gas flow control unit for substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판처리장치의 처리공간으로 혼합가스의 유량을 제어하는 기판처리장치의 가스유량제어장치 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는, 반도체, LCD 패널용 기판, OLED 기판, 태양전지기판 등 기판의 기판처리면에 증착, 식각 등 소정의 기판처리를 수행하는 장치를 말한다.
그리고 기판처리장치는, 일반적으로 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 기판처리를 위한 가스를 처리공간으로 분사하도록 설치된 가스분사부를 포함할 수 있다.
한편 상기 기판처리장치는, 기판처리에 따라서 하나 이상의 가스를 가스분사부를 통하여 처리공간 내에 분사하게 되며 각 가스의 분사량은 미리 설정된 공정조건에 따라서 결정된다.
그런데 상기 기판처리장치에 공급되는 가스의 공급량은 가스공급장치의 상태 등에 따라서 실시간으로 변동될 수 있는데, 가스공급량의 변동이 심한 경우 공정조건이 일정하지 않아 균일한 기판처리가 불가능한 문제점이 있다.
특히 단일물질로 이루어진 가스의 경우 MFC에 의하여 가스공급량의 제어가 가능하나 복수의 물질들로 이루어진 혼합가스의 경우 MFC에 의한 가스공급량의 제어가 불가능하여 혼합가스를 사용하여 기판처리를 수행하는 경우 가스공급량의 변동에 따른 공정조건을 방지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 액상처리물질과 캐리어가스를 혼합하여 형성된 혼합가스의 공급량을 원활하게 제어하여 균일한 기판처리가 가능한 기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 상기 처리공간에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 상기 처리공간으로 분사하는 가스분사부를 포함하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치로서, 액상처리물질과 캐리어가스의 혼합가스를 형성하여 공급하는 혼합가스공급장치와 연결되어 상기 혼합가스공급장치에 의하여 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하는 압력측정부와, 일단이 상기 압력측정부와 연결되고 타단이 상기 가스분사부와 연결되어 상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 변압부와, 상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하도록 상기 변압부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치를 개시한다.
상기 변압부는, 혼합가스가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력을 변환하도록 구성될 수 있다.
상기 변압부 및 상기 가스공급부 사이에 설치되어 상기 변압부에 의하여 변압된 혼합가스의 압력변화를 측정하여 상기 가스공급부로 전달되는 혼합가스의 유량을 감지하는 유량감지부를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 처리공간에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 상기 처리공간으로 분사하는 가스분사부와; 상기 가스분사부로 혼합가스를 공급하기 위한 가스공급장치와, 상기 혼합가스유량제어장치를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 가스공급장치는, 액상처리물질이 담기는 용기와, 상기 액상처리물질이 기화되도록 상기 용기에 결합되어 상기 용기에 담긴 액상처리물질의 수위보다 깊게 캐리어가스를 분사하는 캐리어가스분사부와, 상기 용기에서 처리물질 및 캐리어가스가 혼합되어 기화된 혼합가스가 상기 압력측정부로 흐르도록 상기 용기의 상측에 설치되고 상기 압력측정부와 연결되는 가스배출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치는, 혼합가스공급장치 및 가스공급부 사이에 설치되어 혼합가스공급장치에서 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하고, 측정된 혼합가스의 압력을 기준으로 혼합가스의 압력이 미리 설정된 압력이 되도록 제어함으로써, 최종적으로 가스분사부에 분사되는 혼합가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치는, 가스분사부에 분사되는 혼합가스의 압력을 일정하게 유지함으로써 액상처리물질과 캐리어가스를 혼합하여 형성된 혼합가스의 공급량을 원활하게 제어하여 균일한 기판처리가 가능한 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 구성을 보여주는 개념도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리장치의 가스유량제어장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 처리공간(S)에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 처리공간(S)으로 분사하는 가스분사부(140)와; 가스분사부(140)로 혼합가스를 공급하기 위한 가스공급장치(200)와, 가스공급장치(200) 및 가스분사부(140) 사이에 설치되는 혼합가스유량제어장치(300)를 포함할 수 있다.
상기 공정챔버(100)는, 밀폐된 처리공간(S)을 형성할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하며, 챔버본체(110) 및 챔버본체(110)와 탈착가능하게 결합되는 상부리드(120)를 포함하는 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 공정챔버(100)에 의하여 형성되는 처리공간(S)은, 기판처리의 대상인 기판(10)의 형상에 따라서 다양한 형상을 가질 수 있으며 평면형상이 직사각형인 기판처리의 경우 직육면체의 형상을 가짐이 바람직하다.
상기 챔버본체(110)는, 상부리드(120)와 함께 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 측벽에 기판(10)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 형성될 수 있다.
한편 상기 챔버본체(110)는, 챔버모듈의 기능에 따라서 다양한 부대설비가 설치될 수 있다.
먼저 상기 챔버본체(110)는, 기판처리될 기판(10)이 지지되는 기판지지대(140)가 설치될 수 있다. 여기서 트레이(미도시)에 의하여 기판(10)이 도입되는 경우 기판지지대(130)는 반드시 필요한 구성이 아님은 물론이다.
상기 기판지지대(130)는, 공정챔버(100)에 설치되어 기판(10)을 직접 또는 트레이(미도시) 등을 이용하여 간접으로 지지하는 구성으로서 PECVD, LPCVD 등 공정의 종류에 따라서 히터가 설치되거나, 전원이 인가되는 등 다양한 구성이 가능하다.
또한 상기 챔버본체(110)는, 처리공간(S)에서의 소정의 진공압 유지, 대기압 및 진공압 간의 압력변환, 배기 등을 위한 진공펌프와 연결될 수 있다.
상기 가스분사부(140)는, 기판처리의 공정조건에 따라서 상측에 또는 측벽에 설치되는 등 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 가스분사부(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이 처리공간(S)의 상측에 설치될 수 있다.
상기 상부리드(120)는, 챔버본체(110)의 상측에 형성된 개구부를 복개하여 챔버본체(110)와 결합되어 챔버본체(110)와 함께 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 챔버본체(110) 및 상부리드(120)는, 알루미늄, 알루미늄합금, SUS, 그 조합 등 진공압 및 처리공간(S)에서의 공정조건에 견딜 수 있는 재질이면 어떠한 재질도 가능하다.
상기 가스공급장치(200)는, 가스분사부(140)로 혼합가스를 공급하기 위한 구성으로서 기판처리의 공정조건에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 가스공급장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 액상처리물질이 담기는 용기(210)와, 액상처리물질이 기화되도록 용기(210)에 결합되어 용기(210)에 담긴 액상처리물질의 수위보다 깊게 캐리어가스를 분사하는 캐리어가스분사부(220)와, 용기(210)에서 처리물질 및 캐리어가스가 혼합되어 기화된 혼합가스가 후술하는 혼합가스유량제어장치(300), 즉 압력측정부(310)로 흐르도록 용기(210)의 상측에 설치되고 압력측정부(310)와 연결되는 가스배출부(230)를 포함할 수 있다.
상기 용기(210)는, 액상처리물질이 담기는 구성으로서 처리물질의 물성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 용기(210)는, 액상처리물질이 유입되도록 상측에 액상처리물질 유입구(211)가 설치된다. 여기서 상기 액상처리물질 유입구(211)는 액상처리물질공급부와 연결됨으로써 용기(210) 내에 일정량의 액상처리물질이 채워지도록 액상처리물질을 공급할 수 있다.
또한 상기 용기(210)는 일정한 온도를 유지하도록 히터가 외부에 설치될 수 있다.
상기 캐리어가스분사부(220)는, 처리공간(S)으로 액상처리물질을 용기(210) 내에서 기화되어 혼합가스로서 분사될 수 있도록 캐리어가스공급부로부터 캐리어가스를 분사하는 구성으로서 용기(210)에 담긴 액상처리물질이 기화되도록 용기(210)에 결합되어 용기(210)에 담긴 액상처리물질의 수위보다 깊게 캐리어가스를 분사하도록 구성된다.
상기 가스배출부(230)는, 용기(210)에서 처리물질 및 캐리어가스가 혼합되어 기화된 혼합가스가 후술하는 혼합가스유량제어장치(300), 즉 압력측정부(310)로 흐르도록 용기(210)의 상측에 설치되고 압력측정부(310)와 연결되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 혼합가스유량제어장치(300)는, 가스공급장치(200) 및 가스분사부(140) 사이에 설치되어 가스분사부(140)에 일정량의 혼합가스가 분사되도록 하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 혼합가스유량제어장치(300)는, 혼합가스공급장치(200)와 연결되어 혼합가스공급장치(200)에 의하여 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하는 압력측정부(310)와, 일단이 압력측정부(310)와 연결되고 타단이 가스분사부(140)와 연결되어 압력측정부(310)에서 측정된 압력을 기준으로 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 변압부(320)와, 압력측정부(310)에서 측정된 압력을 기준으로 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하도록 변압부(320)를 제어하는 제어부(340)를 포함할 수 있다.
상기 압력측정부(310)는, 혼합가스공급장치(200)와 연결되어 혼합가스공급장치(200)에 의하여 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하는 구성으로서 압력을 측정할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 변압부(320)는, 일단이 압력측정부(310)와 연결되고 타단이 가스분사부(140)와 연결되어 압력측정부(310)에서 측정된 압력을 기준으로 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 구성으로서 압력을 변압할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
예로서, 상기 변압부(320)는, 일단이 압력측정부(310)와 연결되고 타단이 가스분사부(140)와 연결되어 압력측정부(310)에서 측정된 압력을 기준으로 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 변압부(320)는, 혼합가스가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 압력을 변환시키는 등 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 구성으로서, 스로틀밸브(throttle valve), 캠밸브 등이 사용될 수 있다.
상기 제어부340는, 압력측정부(310)에서 측정된 압력을 기준으로 압력측정부(310)를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하도록 변압부(320)를 제어하는 구성으로서 물리적 구성보다는 회로적 구성으로서 단일 구성 또는 복수개로 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 혼합가스유량제어장치(300)는, 혼합가스공급장치(200) 및 가스공급부(300) 사이에 설치되어 혼합가스공급장치(200)에서 공급되는 혼합가스의 압력을 압력측정부(310)에 의하여 측정하고, 측정된 혼합가스의 압력을 기준으로 제어부(340)에 의하여 혼합가스의 압력이 미리 설정된 압력이 되도록 변압부(320)를 제어함으로써, 최종적으로 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
특히 상기 혼합가스공급장치(200)는 캐리어가스를 주입하면서 액상인 처리물질을 기화시켜 혼합가스를 형성하므로 가스배출구(230)로 배출되는 혼합가스의 압력이 불안정한 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 구성을 가지는 혼합가스유량제어장치(300)를 구비함으로써 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있어 기판처리장치가 안정된 기판처리를 수행할 수 있게 된다.
한편 상기 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 압력을 일정하게 유지하면, 결과적으로 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 분사량은 온도 및 체적조건이 동일한 것을 전제로 일정하게 유지된다.
한편 상기 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 분사량을 모니터링하기 위하여, 변압부(320) 및 가스공급부(140) 사이에 유량감지부(330)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 유량감지부(330)는, 가스분사부(140)에 분사되는 혼합가스의 분사량을 측정할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하며, 변압부(320)에 의하여 변압된 혼합가스의 압력변화를 측정하여 가스공급부(140)로 전달되는 혼합가스의 유량을 감지하도로 구성될 수 있다.
100 : 공정챔버
200 : 가스공급장치 300 : 혼합가스유량제어장치

Claims (5)

  1. 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 상기 처리공간에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 상기 처리공간으로 분사하는 가스분사부를 포함하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치로서,
    액상처리물질과 캐리어가스의 혼합가스를 형성하여 공급하는 혼합가스공급장치와 연결되어 상기 혼합가스공급장치에 의하여 공급되는 혼합가스의 압력을 측정하는 압력측정부와,
    일단이 상기 압력측정부와 연결되고 타단이 상기 가스분사부와 연결되어 상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하는 변압부와,
    상기 압력측정부에서 측정된 압력을 기준으로 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력이 미리 설정된 설정압력으로 변압하도록 상기 변압부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변압부는, 혼합가스가 흐르는 유로의 단면적을 변화시켜 상기 압력측정부를 통과한 혼합가스의 압력을 변환하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 변압부 및 상기 가스공급부 사이에 설치되어 상기 변압부에 의하여 변압된 혼합가스의 압력변화를 측정하여 상기 가스공급부로 전달되는 혼합가스의 유량을 감지하는 유량감지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 혼합가스유량제어장치.
  4. 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와;
    상기 처리공간에 설치되어 기판처리를 위한 혼합가스를 상기 처리공간으로 분사하는 가스분사부와;
    상기 가스분사부로 혼합가스를 공급하기 위한 가스공급장치와,
    청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 따른 혼합가스유량제어장치를 포함하는 기판처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스공급장치는,
    액상처리물질이 담기는 용기와, 상기 액상처리물질이 기화되도록 상기 용기에 결합되어 상기 용기에 담긴 액상처리물질의 수위보다 깊게 캐리어가스를 분사하는 캐리어가스분사부와, 상기 용기에서 처리물질 및 캐리어가스가 혼합되어 기화된 혼합가스가 상기 압력측정부로 흐르도록 상기 용기의 상측에 설치되고 상기 압력측정부와 연결되는 가스배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200066430A (ko) * 2018-11-30 2020-06-10 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

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