KR20150012852A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20150012852A
KR20150012852A KR1020130088934A KR20130088934A KR20150012852A KR 20150012852 A KR20150012852 A KR 20150012852A KR 1020130088934 A KR1020130088934 A KR 1020130088934A KR 20130088934 A KR20130088934 A KR 20130088934A KR 20150012852 A KR20150012852 A KR 20150012852A
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송준호
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판지지유닛, 상기 기판지지유닛에 지지된 기판을 가열하는 히터, 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급유닛, 상기 처리공간에서 상기 챔버의 상부벽을 감싸도록 상기 상부벽에 결합되어 상기 상부벽을 보호하는 상부 라이너, 그리고 상기 상부벽과 상기 상부라이너의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 포함하되, 상기 온도조절유닛은 상기 상부벽과 상기 상부라이너의 사이에 제공되는 보호공간에 냉각가스를 공급하는 냉각가스공급부재 및 상기 상부라이너의 온도를 측정하는 센서를 포함하되, 상기 냉각가스공급부재와 상기 센서는 복수 개로 제공된다. 이로 인해 챔버의 내벽을 감싸는 라이너가 열 변형되는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판처리장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 칩이나 발광다이오드(LED)와 같은 집적회로의 제조를 위해 기판에 박막을 증착하는 공정이 요구된다. 최근 반도체 소자의 미세화와 고효율 및 고출력 엘이디(LED)의 개발 등에 따라 증착 공정 중 금속 유기 화학 기상 증착법(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이 각광받고 있다. 금속 유기 화학 기상 증착법은 화학 기상 증착법(MOCVD)들 중 하나로, 유기금속의 열분해 반응을 이용해 기판 상에 금속화합물을 퇴적 및 부착시키는 방법이다.
금속 유기 화학 기상 증착법은 고온의 조건에서 공정가스를 기판 상에 증착하는 공정으로, 공정이 진행되는 중에는 챔버의 내부온도가 700℃ 내지 1300℃로 조절된다. 챔버의 내벽은 라이너에 의해 보호되며, 챔버와 라이너 사이에 제공되는 보호공간에는 냉각가스로 채워져 라이너 유닛의 열변형을 방지한다. 도1은 일반적인 기판처리장치를 보여주는 단면도이다. 도1을 참조하면, 냉각가스는 보호공간의 중앙영역에만 공급되며, 이에 따라 라이너는 그 중앙영역과 가장자리영역 간에 온도 차가 발생된다.
이로 인해 라이너는 열 변형이 발생되며, 챔버 내에 형성된 처리공간의 크기도 함께 변형된다. 이 결과 기판 상에 공급되는 공정가스의 균일도 및 박막 증착의 재현성 유지가 어렵다.
한국 특허 공개번호 제 2011-0114416 호
본 발명은 챔버의 내벽을 감싸는 라이너가 열 변형되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 라이너가 영역에 따라 온도차가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판지지유닛, 상기 기판지지유닛에 지지된 기판을 가열하는 히터, 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급유닛, 상기 처리공간에서 상기 챔버의 상부벽을 감싸도록 상기 상부벽에 결합되어 상기 상부벽을 보호하는 상부 라이너, 그리고 상기 상부벽과 상기 상부라이너의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 포함하되, 상기 온도조절유닛은 상기 상부벽과 상기 상부라이너의 사이에 제공되는 보호공간에 냉각가스를 공급하는 냉각가스공급부재 및 상기 상부라이너의 온도를 측정하는 센서를 포함하되, 상기 냉각가스공급부재와 상기 센서는 복수 개로 제공된다.
상기 냉각가스공급부재는 상기 상부벽의 중앙영역에 냉각가스를 공급하는 제1공급포트 및 상기 상부벽의 가장자리영역에 냉각가스를 공급하는 제2공급포트를 포함하고, 상기 센서는 상기 보호공간의 중앙영역에 위치되는 제1센서 및 상기 보호공간의 가장자리영역에 위치되는 제2센서를 포함할 수 있다. 상기 냉각가스공급부재는, 상기 제1공급포트에 냉각가스를 공급하는 제1공급라인, 상기 제2공급포트에 냉각가스를 공급하는 제2공급라인, 상기 제1공급라인에 설치되어 냉각가스의 유량을 조절하는 제1유량조절기, 그리고 상기 제2공급라인에 설치되어 냉각가스의 유량을 조절하는 제2유량조절기를 포함할 수 있다. 상기 냉각가스공급부재는 상기 제1센서 및 상기 제2센서로부터 측정된 정보를 제공받아 상기 상부라이너의 영역별 온도가 일정하게 유지되도록 상기 제1유량조절기 및 상기 제2유량조절기를 각각 조절하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각가스공급부재는 상기 상부벽의 반경방향을 따라 상기 상부벽에 순차적으로 설치되며, 냉각가스를 공급하는 복수 개의 공급포트들을 포함하고, 상기 센서는 상기 상부벽의 반경방향을 따라 상기 보호공간에 순차적으로 위치되며 복수 개로 제공될 수 있다. 상기 온도조절유닛은 상기 보호공간에 위치되어 상기 보호공간을 냉각하는 냉각부재를 더 포함할 수 있다.
기판처리방법으로는 챔버 내에 제공된 처리공간에 공정가스를 공급하여 기판을 처리하고, 냉각가스공급부재는 상기 챔버와 상기 챔버의 내벽을 감싸는 라이너유닛 간의 보호공간에 냉각가스를 공급하여 상기 라이너유닛의 온도를 유지시키되, 상기 냉각가스공급부재는 상기 보호공간의 복수의 영역에 냉각가스를 공급할 수 있다.
복수 개의 센서들을 통해 상기 보호공간의 복수의 영역에 대응되는 라이너유닛의 온도를 측정하고, 상기 센서들로부터 측정된 정보를 제공받아 상기 보호공간의 복수의 영역에 공급되는 냉각가스의 유량을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 챔버의 내벽을 감싸는 라이너가 열 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 라이너가 영역에 따라 온도차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도1은 일반적인 기판처리장치를 보여주는 단면도이다
도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치는 보여주는 단면도이다.
도3은 도2의 서셉터를 보여주는 평면도이다.
도4는 도2의 기판홀더를 보여주는 단면도이다.
도5는 도2의 가스공급유닛을 보여주는 단면도이다.
도6은 도5의 노즐을 보여주는 수평 단면도이다.
도7은 도2의 가스배기유닛을 보여주는 사시도이다.
도8은 도2의 온도조절유닛을 보여두는 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 따라서 도면에서의 도시된 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
이하, 도2 내지 도8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
기판처리장치는 기판 상에 박막을 증착하는 공정을 수행한다. 도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다. 도2를 참조하면, 기판처리장치는 챔버(200), 기판 지지 유닛(300), 라이너 유닛(400), 히터(500), 가스 공급 유닛(600), 가스 배기 유닛(700), 그리고 온도조절유닛(800)을 포함한다. 챔버(200)는 내부에 공정 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 기판 지지 유닛(300)은 기판(S)을 지지하며, 라이너 유닛(400)은 챔버(200) 내벽을 보호한다. 히터(500)는 기판(S)을 가열한다. 가스 공급 유닛(600)은 기판(S)으로 공정 가스를 공급하고, 가스 배기 유닛(700)은 기판 처리에 제공된 공정 가스를 챔버(200) 외부로 배기한다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.
챔버(200)의 내부에는 기판(S)이 처리되는 처리공간이 형성된다. 챔버(200)는 원통 형상을 가지며, 상부벽(210), 측벽(220), 그리고 하부벽(230)이 조합되어 처리 공간을 형성한다. 상부벽(210)은 챔버(200) 내부를 개방할 수 있다. 작업자는 챔버(200) 내부에 제공되는 장치를 유지 보수할 경우, 상부벽(210)을 개방한다. 또한, 챔버(200)에 기판(S)이 출입하는 경우, 상부벽(210)이 개방될 수 있다. 챔버(200)는 내열성이 약한 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(200)는 스테인레스 재질로 제공될 수 있다.
기판 지지 유닛(300)은 챔버(200) 내부에서 기판(S)을 지지한다. 기판 지지 유닛(300)은 복수 매의 기판(S)을 동시에 지지할 수 있다. 실시예에 의하면, 기판 지지 유닛(300)은 서셉터(310), 기판 홀더(320), 그리고 서셉터 구동부(330)를 포함한다.
도3은 도2의 서셉터를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도3을 참조하면, 서셉터(310)는 챔버(200) 내부에 위치한다. 서셉터(310)는 대체로 원추 형상을 가진다. 서셉터(310)는 그 상면이 하면보다 큰 반경을 가지도록 배치된다. 서셉터(310)의 상면에는 복수의 기판 수용홈(311)이 제공된다. 기판 수용홈(311)은 원형 홈으로 제공될 수 있다. 기판 수용홈(312)들에는 기판 지지판(320)이 놓인다. 일 예에 의하면, 기판 수용홈(311)은 서셉터(310)의 상면 가장자리 영역에 제공된다. 기판 수용홈(311)들은 서로 조합하여 링 형상으로 배치될 수 있다.
기판 수용홈(311)들의 바닥면에는 돌기(313), 분사홀(314), 그리고 안내홈(315)이 형성된다. 돌기(313)는 기판 수용홈(311)의 바닥면 중앙에서 소정 높이로 돌출된다. 분사홀(314)은 돌기(313) 주변에 복수 개 형성된다. 분사홀(314)들은 가스를 공급하는 가스 공급 유로(317)들과 연결된다. 분사홀(314)들로부터 분사된 가스는 기판 수용홈(311)에 놓인 기판 지지판(320)을 부양시킨다. 안내홈(315)은 복수 개 형성되며, 분사홀(314)들과 각각 연결된다. 안내홈(315)은 소정 길이를 가지며 라운드지게 제공된다. 안내홈(315)은 분사홀(314)에서 분사된 가스의 흐름을 안내한다. 가스는 안내홈(315)을 따라 이동하며, 부양된 기판 지지판(320)을 회전시킨다. 상술한 바와 달리 기판 지지판은 장치에 제공되지 않고, 기판 수용홈(311)에는 기판이 직접 놓일 수 있다.
서셉터(310)의 상면 중앙영역에는 중앙홈(311)이 형성된다. 중앙홈(312)에는 노즐(610)의 끝단이 위치될 수 있다.
도4는 도2의 기판홀더를 보여주는 단면도이다. 도4를 참조하면, 기판 홀더(320)는 두께가 얇은 원판으로 기판 수용홈(312)에 수용된다. 기판 홀더(320)의 상면에는 안착홈(321)이 형성된다. 안착홈(321)은 소정 깊이로 형성되며, 기판(S)을 수용한다. 안착홈(321)은 기판홀더(320)의 내측면과 바닥면에 의해 정의될 수 있다. 일 예에 의하면, 안착홈(321)은 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 안착홈(321)은 기판(S)의 반경에 상응하거나 그보다 큰 반경을 가질 수 있다. 기판 홀더(320)의 저면에는 고정홈(322)이 형성된다. 고정홈(322)에는 기판 수용홈(312)의 바닥면에 형성된 돌기(313)가 삽입 가능하다. 기판 홀더(320)는 전기 전도율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 기판 홀더(320)는 흑연 재질로 제공될 수 있다. 기판 홀더(320)는 복수 개 제공되며, 기판 수용홈(312)들 각각에 수용된다.
다시 도2를 참조하면, 라이너 유닛(400)은 챔버(200) 내부에 위치하며, 챔버(200) 내벽을 보호한다. 라이너 유닛(400)은 챔버(200) 내벽에 공정 가스가 부착되거나, 챔버(200) 내벽과 공정 가스가 반응하는 것을 차단한다. 라이너 유닛(400)은 상부 라이너(410), 측부 라이너(420), 그리고 체결 부재(430)를 포함한다.
상부 라이너(410)는 두께가 얇은 판으로, 서셉터(310)의 상부에서 서셉터(310)의 상면과 나란하게 배치된다. 상부 라이너(410)는 챔버(200)의 상부벽(210)으로부터 소정 거리 이격하여 위치한다. 상부 라이너(410)는 서셉터(310)의 상면보다 큰 면적을 가진다. 실시예에 의하면, 상부 라이너(410)는 원판이며, 서셉터(310)의 상면보다 큰 반경을 가진다. 상부 라이너(410)의 중심에는 삽입공이 형성된다. 삽입공에는 노즐(610)이 위치한다.
측부 라이너(420)는 상·저면이 개방되며, 내부에 공간이 형성된 통 형상을 가진다. 측부 라이너(420)는 상부 라이너(410)의 하부에서 상부 라이너(410)를 지지한다. 측부 라이너(420)는 상부 라이너(410)에 상응하는 반경을 가지며, 상단에 상부 라이너(410)가 놓인다. 측부 라이너(420)는 서셉터(310)의 주변을 에워싸도록 배치된다. 상부 라이너(410)와 측부 라이너(420)에 의해 구획되는 공간은 기판에 대한 공정 처리가 수행되는 처리 공간(422)으로 제공된다.
상부 라이너(410)와 측부 라이너(420)는 챔버(200)보다 내열성이 우수한 재질로 제공된다. 상부 라이너(410)와 측부 라이너(420)는 그라파이트 재질로 제공될 수 있다.
체결 부재(430)는 상부 라이너(410)를 챔버(200)의 상부벽(210)에 고정시킨다. 체결 부재(430)는 플랜지(431)와 볼트(432)를 포함한다. 플랜지(431)는 삽입공이 형성된 상부 라이너(410)의 내측단에 고정 체결된다. 볼트(432)는 챔버(200)의 상부벽(210)과 플랜지(431)를 체결한다. 체결 부재(430)에 의하여, 상부 라이너(410)와 챔버(200)의 상부벽(210)과 일체로 이동한다. 상부벽(210)이 챔버(200)의 내부를 개방하는 경우, 상부 라이너(410)는 상부벽(210)과 함께 이동한다.
히터(500)는 서셉터(310)의 아래에 위치한다. 히터(500)는 서셉터(310)의 저면으로부터 소정 거리 이격된다. 히터(500)는 코일로 제공되며, 동일 높이에서 나선 형상으로 회전축(331) 주변에 복수 회 감긴다. 히터(500)에서 발생된 열은 서셉터(310)와 기판 홀더(320)를 통해 기판(S)으로 전달되며, 기판(S)을 가열한다. 히터(500)는 기판(S)을 고온으로 가열한다. 실시예에 의하면, 기판(S)은 700℃ 내지 1300℃로 가열될 수 있다.
가스 공급 유닛(600)은 상부 라이너(410)와 서셉터(310) 사이 공간인 처리공간으로 공정 가스와 퍼지 가스를 공급한다. 도5는 도2의 가스 공급 유닛을 나타내는 단면도이다. 도6은 도7의 노즐을 나타내는 수평 단면도이다. 도5 및 도6을 참조하면, 가스 공급 유닛(600)은 노즐(610), 제1가스 공급라인(641), 제2가스 공급라인(642), 그리고 퍼지 가스 공급라인(643)을 포함한다.
노즐(610)은 챔버(200)의 상부벽(210) 중앙으로부터 아래로 제공되며, 그 끝단이 서셉터(310)의 중앙홈(311)에 위치한다. 노즐(610)은 상단이 챔버(200)의 상부벽(210)에 걸쳐 지지될 수 있다. 노즐(610)의 내부는 복수의 공간으로 구획되어 형성된다. 실시예에 의하면, 노즐(610)이 내부에는 3개의 공간(611 내지 613)이 형성된다. 제1공간(611)은 노즐(610)의 중앙영역에 형성된다. 제2공간(612)은 제1공간(611)의 둘레를 따라 링 형상으로 형성된다. 제3공간(613)은 제2공간(612)의 둘레를 따라 링 형상으로 형성된다. 제1 내지 제3공간(611 내지 613)은 구획벽에 의해 구획되며 서로 간에 차단된다.
노즐(610)의 측벽에는 퍼지가스 분사구(621, 622)와 공정가스 분사구(623 내지 625)가 형성될 수 있다.
퍼지가스 분사구(621, 622)는 상부 라이너(410)에 인접한 노즐(610) 영역과 노즐(610) 끝단에 인접한 영역에 각각 형성될 수 있다. 퍼지가스 분사구(621, 622)는 노즐(610) 둘레를 따라 복수 개 형성된다. 퍼지가스 분사구(621, 622)는 제3공간(613)과 연통된다. 제3공간(613)에 공급된 퍼지 가스는 퍼지 가스 분사구(621, 622)들을 통해 처리 공간(422)으로 분사된다. 일 예에 의하면, 노즐(610) 끝단에 인접한 영역에 형성된 퍼지가스 분사구(622)는 중앙홈(311) 내에 위치될 수 있다.
공정 가스 분사구(623 내지 625)는 제1가스를 분사하는 제1가스 분사구(623)와, 제2가스를 분사하는 제2가스 분사구(624, 625)로 구분된다. 제1가스 분사구(623)는 상부에 형성된 퍼지 가스 분사구(621)들과 하부에 형성된 퍼지 가스 분사구(622)들 사이에 형성된다. 제1가스 분사구(623)는 노즐(610)의 둘레를 따라 복수 개 형성된다. 제1가스 분사구(623)는 제1내관(631)을 통해 제1공간(611)과 연통된다. 제1내관(631)은 복수 개가 제1공간(611)을 중심으로 방사상으로 배치되며, 제1가스 분사구(623)들 각각과 연결된다. 제1공간(611)으로 공급된 제1가스는 제1내관(631)과 제1가스 분사구(623)를 순차적으로 거쳐 처리 공간(422)으로 분사된다.
제2가스 분사구(624, 625)는 상부에 형성된 퍼지 가스 분사구(621)들과 제1가스 분사구(623)들 사이 영역, 그리고 제1가스 분사구(623)들과 하부에 형성된 퍼지 가스 분사구(622)들 사이 영역에 각각 형성된다. 제2가스 분사구(624, 625)는 노즐(610)의 둘레를 따라 복수 개 형성된다. 제2가스 분사구(624, 625)는 제2내관(632, 633)을 통해 제2공간(612)과 연통된다. 제2내관(632, 633)은 복수 개가 제2공간(612)을 중심으로 방사상으로 배치되며, 제2가스 분사구(624, 625)들 각각과 연결된다. 제2공간(612)으로 공급된 제2가스는 제2내관(632, 625)과 제2가스 분사구(624, 625)를 순차적으로 거쳐 처리 공간(422)으로 분사된다. 제1가스 분사구(623)와 제2가스 분사구(624, 625)에서 분사된 제1 및 제2가스는 처리 공간(422)에서 혼합되고 기판(S)에 증착된다.
제1가스 공급라인(641)은 노즐(610)의 상단에서 제1공간(611)과 연결된다. 제1가스 공급라인(641)은 제1공간(611)으로 제1가스를 공급한다. 제1가스는 유기금속인 Ⅲ족 원소의 가스일 수 있다. 제1가스는 트리메틸갈륨(TMG) 또는 트리메틸알루미늄(TMA)일 수 있다.
제2가스 공급라인(642)은 노즐(610)의 상단에서 제2공간(612)과 연결될 수 있다. 제2가스 공급 라인(642)은 제2공간(612)으로 제2가스를 공급한다. 제2가스는 V족원소가 수소화물로서 제공될 수 있다. 제2가스는 포스핀(PH3), 수소화비소(AsH3), 또는 암모니아(NH3)일 수 있다.
퍼지 가스 공급라인(643)은 노즐(610)의 상단에서 제3공간(613)과 연결될 수 있다. 퍼지 가스 공급라인(643)은 제3공간(613)으로 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지가스는 질소가스(N2)일 수 있다.
가스 배기 유닛(700)은 기판(S) 처리 후 처리 공간(422)에 머무르는 가스를 챔버(200) 외부로 배기한다. 도7은 도2의 가스 배기 유닛을 나타내는 사시도이다. 도2 및 도7을 참조하면, 가스 배기 유닛(700)은 배기판(710), 배기관(720), 탄성 부재(730)를 포함한다. 배기판(710)은 링 형상의 판으로, 서셉터(310)의 둘레를 따라 제공된다. 배기판(710)의 상면은 서셉터(31)의 상면에 상응하거나 그보다 낮게 위치할 수 있다. 배기판(710)의 상면에는 측부 라이너(420)가 놓인다. 배기판(710)의 상면 영역 중 측부 라이너(420)가 놓인 영역 내측에는 배기홀(711)이 형성된다. 배기홀(711)은 배기판(710)의 상면을 따라 복수 개 형성된다.
배기판(710)의 내부에는 배기 유로(712)가 형성된다. 배기 유로(712)는 배기판(710)의 둘레를 따라 링 형상으로 형성되며, 배기홀(711)들과 연통된다.
배기관(720)은 배기판(710)의 저면과 연결되며, 배기 유로(712)와 연통된다. 실시예에 의하면, 배기관(720)은 복수 개 제공되며, 서로 상이한 위치에서 배기판(710)과 결합된다. 배기관(720)들은 단계별로 합쳐져 중간 배기관(721)으로 연결되고, 중간 배기관(721)들은 하나의 메인 배기관(722)으로 합쳐진다. 메인 배기관(722)에는 진공 펌프(미도시)가 설치된다. 실시예에 의하면, 배기관(720)들은 4개 지점에서 배기판(710)과 연결되고, 한 쌍씩 중간 배기관(721)으로 합쳐진다. 그리고 2개의 중간 배기관(721)은 메인 배기관(722)으로 합쳐진다.
진공 펌프에서 인가된 진공압은 메인 배기관(722), 중간 배기관(721), 배기관(720), 그리고 배기 유로(712)를 순차적으로 거쳐 배기홀(711)들 각각에 인가된다. 진공압은 배기 유로(712)를 거치므로, 배기홀(711)들 각각에는 진공압이 균일하게 인가될 수 있다. 배기홀(711)들에 인가된 진공압은 처리 공간(422)에 인가되며, 처리 공간(422)에 머무르는 가스는 배기홀(711)들로 유입된다. 가스는 배기홀(711)들 각각에 균일하게 유입될 수 있다.
탄성 부재(730)는 배기판(710)의 저면에 제공된다. 탄성 부재(730)는 배기판(710)에 힘이 가해지는 경우, 배기판(710)에 탄성력을 인가한다. 예컨대, 배기판(710)의 상면에 측부 라이너(420)가 놓이거나, 상부 라이너(410)가 개방되는 경우, 탄성력을 제공하여 배기판(710)을 안정적으로 지지한다. 탄성 부재(730)는 스프링이 제공될 수 있다. 스프링(730)은 배기판(710)의 둘레를 따라 복수 개 제공될 수 있다.
온도조절유닛(800)은 상부라이너(420)의 영역 별 온도가 일정하게 유지되도록 상부라이너(420)의 온도를 조절한다. 온도조절유닛(800)은 상부라이너(420) 및 챔버(200)의 내벽의 사이 공간인 보호공간(412)에 냉각가스를 공급하여 상부라이너(420)의 온도를 조절한다. 도8은 도2의 온도조절유닛(800)을 보여주는 단면도이다. 도8을 참조하면, 온도조절유닛(800)은 냉각가스공급부재(810), 센서(850), 제어기(860), 그리고 냉각부재(870)를 포함한다.
냉각가스공급부재(810)는 제1공급포트(811), 제2공급포트(812), 냉각가스공급원(830), 제1공급라인(820a), 제2공급라인(820b), 그리고 유량조절기(840)를 포함한다. 제1공급포트(811) 및 제2공급포트(812)는 챔버(200)의 상부벽(210)에 설치된다. 제1공급포트(811) 및 제2공급포트(812)는 보호공간(412)에 냉각가스를 분사한다. 제1공급포트(811)는 제2공급포트(812)에 비해 챔버(200)의 상부벽(210)의 중앙영역에 가깝게 위치된다. 일 예에 의하면, 제1공급포트(811) 및 제2공급포트(812)는 상부벽(210)의 반경방향을 따라 순차적으로 설치될 수 있다.
냉각가스공급원(830)은 냉각가스를 저장한다. 냉각가스공급원(830)은 제1냉각가스공급원(832)과 제2냉각가스공급원(834)을 포함한다. 제1냉각가스공급원(832)은 제1냉각가스를 저장하고, 제2냉각가스공급원(834)은 제2냉각가스를 포함한다. 예컨대, 제1냉각가스 및 제2냉각가스는 비활성 가스일 수 있다. 제1냉각가스는 수소가스(H2)이고, 제2냉각가스는 질소가스(N2)일 수 있다.
제1공급라인(820a)은 냉각가스공급원(830)에 저장된 냉각가스를 제1공급포트(811)에 공급한다. 제1공급라인(820a)은 냉각가스공급원(830)과 제1공급포트(811)를 연결한다. 제1공급라인(820a)은 제1라인(821), 제2라인(822), 그리고 메인라인(823)을 포함한다. 제1라인(821)은 제1냉각가스공급원(832)에 연결된다. 제2라인(822)은 제2냉각가스공급원(834)에 연결된다. 제1라인(821) 및 제2라인(822)은 서로 합해져 하나의 메인라인(823)으로 제공된다. 제1라인(821) 및 제2라인(822)이 서로 합해진 메인라인(823)은 제1공급포트(811)에 연결된다. 이로 인해 메인라인(823)은 제1냉각가스공급원(832)으로부터 제공된 제1냉각가스 및 제2냉각가스공급원(834)으로부터 제공된 제2냉각가스를 제1공급포트(811)에 공급한다.
제2공급라인(820b)은 냉각가스공급원(830)에 저장된 제1냉각가스 및 제2냉각가스를 제2공급포트(812)에 공급한다. 제2공급라인(820b)은 제1공급라인(820a)과 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 설명을 생략한다.
유량조절기(840)는 제1공급라인(820a)의 제1라인(821) 및 제2라인(822), 그리고 제2공급라인(820b)의 제1라인(824) 및 제2라인(825)에 각각 설치된다. 제1공급라인(820a)에 설치된 제1유량조절기(840a)는 제1공급라인(820a)의 제1라인(821)에 제공된 제1냉각가스의 유량 및 제1공급라인(820a)의 제2라인(822)에 제공된 제2냉각가스의 유량을 조절한다. 제2공급라인(820b)에 설치된 제2유량조절기(840b)는 제2공급라인(820b)의 제1라인(821)에 제공된 제1냉각가스의 유량 및 제2공급라인(820b)의 제2라인(822)에 제공된 제2냉각가스의 유량을 조절한다.
센서(850)는 상부라이너(410)의 온도를 측정한다. 센서(850)는 상부라이너(410)의 영역 별 온도를 각각 측정한다. 센서(850)는 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 위치에 제공된다. 센서(850)는 공급포트(811,812)와 동일한 개수로 제공될 수 있다. 센서(850)는 제1센서(851) 및 제2센서(852)로 제공될 수 있다. 제1센서(851)는 제2센서(852)에 비해 챔버(200)의 상부벽(210)의 중앙영역에 가깝게 위치된다. 일 예에 의하면, 제1센서(851) 및 제2센서(852)는 상부벽(210)의 반경방향을 따라 순차적으로 설치될 수 있다. 제1센서(851)는 상부벽(210)의 중앙영역에 대향되는 위치에서 상부벽(210)의 중앙영역의 온도를 측정한다. 제1센서(851)는 제1공급포트(811)와 인접하게 위치된다. 제2센서(852)는 상부벽(210)의 가장자리영역에 대향되는 위치에서 상부벽(210)의 가장자리영역의 온도를 측정한다. 제2센서(852)는 제2공급포트(812)와 인접하게 위치된다. 일 예에 의하면. 제1센서(851)와 제2센서(852) 간에 간격은 제1공급포트(811)와 제2공급포트(812) 간에 간격과 동일하도록 제공될 수 있다. 선택적으로, 상부에서 바라볼 때 제1공급포트(811), 제1센서(851), 제2공급포트(812), 그리고 제2센서(852)는 순차적으로 배치될 수 있다.
제어기(860)는 센서(850)로부터 측정된 정보를 제공받아 냉각가스의 유량을 조절한다. 제어기(860)는 상부라이너(410)의 중앙영역 및 가장자리영역의 온도가 동일하도록 냉각가스의 유량을 조절한다. 일 예에 의하면, 제어기(860)는 상부라이너(410)의 중앙영역 및 가장자리영역이 기설정온도를 유지하도록 냉각가스의 유량을 조절한다. 제어기(860)는 각각의 센서(850) 및 각각의 유량조절기(840a, 840b)에 연결된다. 제어기(860)는 제1센서(851)로부터 측정된 정보를 받아 상부라이너(410)의 중앙영역이 기설정온도로 유지되도록 제1공급라인(820a)에 설치된 제1유량조절기(840a)를 제어한다. 제어기(860)는 제2센서(852)로부터 측정된 정보를 받아 상부라이너(410)의 중앙영역이 기설정온도로 유지되도록 제2공급라인(820b)에 설치된 제2유량조절기(840b)를 제어한다.
냉각부재(870)는 보호공간(412)에서 상부라이너(410)을 냉각시킨다. 일 예에 의하면, 냉각부재(870)는 냉각플레이트(870)로 제공될 수 있다. 냉각플레이트(870)는 공급포트(811, 812)와 대향되지 않도록 보호공간(412)에 위치될 수 있다. 냉각플레이트(870)는 환형의 링 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 냉각플레이트(870)는 복수 개로 제공되는 각각은 서로 상이한 직경을 가지도록 제공될 수 있다.
상술한 실시예에는 공급포트(811, 812) 및 센서(851, 852)가 각각 2 개로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 공급포트(811, 812) 및 센서(851, 852)는 각각 3 개 이상으로 제공될 수 있다. 제3공급포트는 상부라이너(410)의 중앙영역 및 가장자리영역의 중간영역으로 냉각가스를 공급하고, 제3센서는 중간영역의 온도를 측정하도록 제공될 수 있다.
또한 제1공급포트(811) 및 제2공급포트(812)는 챔버(200)의 상부벽(210)의 반경방향을 따라 순차적으로 위치되는 것으로 설명하였다. 그러나 제1공급포트(811) 및 제2공급포트(812)는 상부벽(210)의 중심축으로부터 서로 상이한 거리만큼 이격된 위치에 각각 배치될 수 있다.
200: 챔버 300: 기판지지유닛
410: 상부 라이너 500: 히터
600: 가스공급유닛 800: 온도조절유닛
810: 냉각가스공급부재 850: 센서

Claims (2)

  1. 내부에 기판을 처리하는 처리공간을 제공하는 챔버와;
    상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판지지유닛과;
    상기 기판지지유닛에 지지된 기판을 가열하는 히터와;
    상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급유닛과;
    상기 처리공간에서 상기 챔버의 상부벽을 감싸도록 상기 상부벽에 결합되어 상기 상부벽을 보호하는 상부 라이너와;
    상기 상부벽과 상기 상부라이너의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 포함하되,
    상기 온도조절유닛은,
    상기 상부벽과 상기 상부라이너의 사이에 제공되는 보호공간에 냉각가스를 공급하는 냉각가스공급부재와;
    상기 상부라이너의 온도를 측정하는 센서를 포함하되,
    상기 냉각가스공급부재와 상기 센서는 복수 개로 제공되는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각가스공급부재는,
    상기 상부벽의 중앙영역에 냉각가스를 공급하는 제1공급포트와;
    상기 상부벽의 가장자리영역에 냉각가스를 공급하는 제2공급포트를 포함하고,
    상기 센서는,
    상기 보호공간의 중앙영역에 위치되는 제1센서와;
    상기 보호공간의 가장자리영역에 위치되는 제2센서를 포함하는 기판처리장치.
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