KR20170031437A - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 공간이 형성되는 튜브, 상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 상하방향으로 적재하고, 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간을 구분하는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 구비하는 기판지지부, 상기 복수의 기판으로 처리가스를 공급하는 가스공급부, 및 상기 가스공급부와 마주보게 배치되고, 상기 튜브 내부의 가스를 배기하는 배기부를, 포함하고, 상기 아이솔레이션 플레이트에 복수의 관통홀이 형성되어 기판 상 박막을 균일하게 할 수 있다.

Description

기판처리장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스의 흐름을 제어하여 기판 상 박막을 균일하게 할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리장치에는 하나의 기판에 대하여 기판처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single Wafer Type)과 복수개의 기판에 대하여 기판처리공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch Type)이 있다. 매엽식은 설비의 구성이 간단한 이점이 있으나, 생산성이 떨어지는 문제로 인해 대량 생산이 가능한 배치식이 많이 사용되고 있다.
배치식 기판처리장치는, 수평상태에서 다단으로 적층된 기판을 수납하여 처리하는 처리실과, 처리실 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급노즐, 처리실 내를 배기하는 배기라인을 포함한다. 이러한 배치식 기판처리장치를 이용한 기판처리공정은 다음과 같이 수행된다. 우선, 복수의 기판을 처리실 내로 반입한다. 그 다음, 배기라인을 통해 처리실 내를 배기하면서 처리가스 공급노즐을 통해 처리실 내에 처리가스를 공급한다. 그 다음, 처리가스 공급노즐에서 분사된 처리가스가 각 기판의 사이를 통과하면서 배기구를 통해 배기라인으로 유입되고 기판 상에는 박막이 형성된다.
그러나 종래의 기판처리장치는 처리가스의 흐름을 제어하지 못하기 때문에, 기판의 외곽부와 중심부에 형성되는 박막의 두께가 균일해지지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 박막의 품질이 저하되고 불량이 발생할 수 있다.
KR 2015-0045012 A
본 발명은 기판 상 박막을 균일하게 형성할 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판처리공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
내부에 공간이 형성되는 튜브; 상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 상하방향으로 적재하고, 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간을 구분하는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 구비하는 기판지지부; 상기 복수의 기판으로 처리가스를 공급하는 가스공급부; 및 상기 가스공급부와 마주보게 배치되고, 상기 튜브 내부의 가스를 배기하는 배기부를; 포함하고, 상기 아이솔레이션 플레이트에 복수의 관통홀이 형성된다.
상기 복수의 아이솔레이션 플레이트는 상하방향으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 복수의 기판은 상기 아이솔레이션 플레이트와 이격되어 복수의 아이솔레이션 플레이트 사이사이 적재된다.
상기 가스공급부는, 상기 튜브의 일측에 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 설치되는 복수의 분사노즐을 포함하고, 상기 배기부는, 상기 튜브의 타측에 상기 분사노즐에 대응하여 상하방향으로 설치되는 복수의 배기구를 포함한다.
상기 분사노즐은 적어도 일부가 상기 튜브를 관통한다.
상기 복수의 관통홀은 하측의 기판을 향하여 방사형으로 배치된다.
상기 아이솔레이션 플레이트의 중심부에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합과 외곽부에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합이 서로 다르다.
상기 복수의 관통홀의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트의 전체 면적 대비 5~50%이다.
상기 관통홀은 상기 가스공급부에서 상기 배기부로 이동하는 가스의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장형성되고, 상기 복수의 관통홀은 상기 가스의 이동방향을 따라 일렬로 배치된다.
상기 아이솔레이션 플레이트의 중심부를 기준으로 상기 가스공급부에 근접한 관통홀들의 유효면적 합과 원거리에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합이 서로 다르다.
상기 복수의 관통홀의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트의 전체 면적 대비 5~50%이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 각 기판이 처리되는 처리공간을 구분하는 아이솔레이션 플레이트에 복수의 관통홀을 구비한다. 이에, 각 처리공간으로 공급된 처리가스 중 일부가 아이솔레이션 플레이트의 관통홀들을 통해 다른 기판의 처리공간으로 공급될 수 있다. 즉, 관통홀의 위치를 조절하면 기판 상 원하는 위치로 처리가스를 집중시킬 수 있다. 따라서, 박막의 두께가 얇게 형성되는 영역과 대응하는 부분에 관통홀을 형성하면 박막의 두께가 얇은 영역으로 처리가스가 집중되어 기판 상 박막의 두께가 전체적으로 균일해질 수 있다. 이에, 박막의 품질이 향상되고 불량률이 감소할 수 있다.
또한, 기판의 둘레와 하측으로 통과하여 기판 처리공정에 실제 참여하지 않는 처리가스를 관통홀을 통해 기판 상부면으로 공급하여 기판 처리공정에 참여하도록 유도할 수 있다. 이에, 낭비되는 처리가스의 양을 감소시켜 기판 처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 내 처리가스의 흐름을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 내 처리가스의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 내부에 공간이 형성되는 튜브(111), 상기 튜브(111) 내부에서 복수의 기판(S)을 상하방향으로 적재하는 기판지지부(170), 상기 복수의 기판(S)으로 처리가스를 공급하는 가스공급부(130), 및 상기 가스공급부(130)와 마주보게 배치되고, 상기 튜브(111) 내부의 가스를 배기하는 배기부(140)를 포함한다. 또한, 기판처리장치(100)는, 내부공간을 가지는 챔버(120), 상기 챔버(120)의 내부공간에 위치하며 상기 튜브(111)의 외측에 배치되고 상기 튜브(111)를 감싸는 외부튜브(112), 상기 튜브(111)의 내부를 가열하는 가열부(150), 및 상기 기판지지부(170)를 상하로 이동시키거나 회전시키는 구동부(160)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 기판(S) 상에 에피택셜 층을 형성하는 에피택셜 장치일 수 있다. 기판(S)에 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth: SEG) 공정을 진행하는 경우, 모든 처리공간으로 처리가스가 공급된다. 처리가스는, 원료가스, 식각가스, 도판트 가스, 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 기판(S) 상 박막의 두께를 제어하기 위해 다양한 비율로 가스들이 혼합되어 공급될 수 있다. 이러한 가스들은 분자량이 다르기 때문에, 비율에 따라 처리가스의 유동이 달라질 수 있다. 따라서, 선택적 에피택셜 성장에서는 처리가스의 흐름 또는 플로우가 기판(S) 상 박막의 두께 및 조성을 결정하는 중요한 요인될 수 있다. 이에, 본 발명의 실시 예에 따른 아이솔레이션 플레이트(170)를 구비하여 처리가스의 흐름을 조절할 수 있다.
챔버(120)는 사각통 또는 원통 형상을 형성될 수 있다. 챔버(120)는 상부몸체(121) 및 하부몸체(122)를 포함할 수 있고, 상부몸체(121)의 하부와 하부몸체(122)의 상부는 서로 연결된다. 하부몸체(122)의 측면에는 기판(S)이 출입할 수 있는 출입구(122a)가 구비될 수 있다. 이에, 기판(S)이 출입구(122a)를 통해 챔버(120) 내부로 로딩될 수 있다. 또한, 하부몸체(122) 내로 적재된 기판(S)은 상측으로 이동하여 상부챔버(120) 내에서 처리될 수 있다. 따라서, 하부몸체(122)의 내부는 기판(S)이 적재되는 적재공간을 형성할 수 있고, 상부몸체(121)의 내부는 기판(S)의 공정공간을 형성할 수 있다. 그러나 챔버(120)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
외부튜브(112)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 상부가 개방된 하부몸체(122)의 상측 또는 상부몸체(121)의 내부에 배치될 수 있다. 외부튜브(112)의 내부에는 튜브(111)가 수용될 수 있고 공간이 형성되고, 하부가 개방된다. 이때, 외부튜브(112)의 내벽과 튜브(111)의 외벽은 이격되어 외부튜브(112)와 튜브(111) 사이에 공간이 형성될 수 있다. 그러나 외부튜브(112)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
튜브(111)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 외부튜브(112) 내부에 배치될 수 있다. 튜브(111)의 내부에는 기판(S)이 수용될 수 있는 공간이 형성되고, 하부가 개방된다. 이에, 튜브(111)의 내부가 하부몸체(122)의 내부와 연통될 수 있고, 기판(S)이 튜브(111)와 하부몸체(122) 사이를 이동할 수 있다. 그러나 튜브(111)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가열부(150)는 외부튜브(112)의 외측에 배치되는 히터일 수 있다. 예를 들어, 가열부(150)는 상부몸체(121)의 내벽에 삽입되어 설치되어 외부튜브(112)의 측면과 상부를 감싸도록 배치될 수 있다. 이에, 가열부(150)가 열에너지를 발생시키면 열에너지가 외부튜브(112)를 지나 튜브(111) 내부의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 가열부(150)를 제어하여 튜브(111) 내부의 온도가 기판(S)이 처리되기 용이한 온도가 되도록 조절할 수 있다. 그러나 가열부(150)의 설치되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급부(130)는, 튜브(111) 내부의 기판(S)으로 처리가스를 분사하는 복수의 분사노즐(131) 및 분사노즐(131)에 연결되어 처리가스를 공급하는 공급라인(132)을 포함할 수 있다.
분사노즐(131)들은 적어도 일부분이 튜브(111)의 일측, 예를 들어 튜브(111)의 내벽을 관통하여 삽입설치되고, 서로 다른 높이에 배치된다. 즉, 분사노즐(131)들은 아이솔레이션 플레이트(175)에 의해 구분된 각 기판이 처리되는 처리공간들에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 따라서, 각 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양을 개별적으로 제어할 수 있다.
공급라인(132)은 파이프 형태로 형성되어, 일단이 분사노즐(131)에 연결되고, 타단이 처리가스 공급원(미도시)에 연결될 수 있다. 이에, 처리가스 공급원에서 공급되는 처리가스가 공급라인(132)을 통해 분사노즐(131)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 공급라인(132)은 복수개가 구비되어 각 분사노즐(131)들에 연결될 수도 있고, 하나의 라인이 복수개로 분기되어 각 분사노즐(131)에 연결될 수도 있다. 또한, 공급라인(132)에는 하나 또는 복수의 제어밸브가 구비되어 분사노즐(131)로 공급되는 처리가스의 양을 제어할 수 있다.
또한, 처리가스 공급원은 복수의 가스탱크(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 처리가스는, 원료가스, 식각가스, 도판트 가스, 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있기 때문에, 각 가스들을 별도로 저장할 수 있는 탱크들을 구비할 수 있다. 그러나 공급라인(132)과 처리가스 공급원의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
배기부(140)는, 튜브(111) 내부의 가스를 흡입하는 복수의 배기구(141) 및 배기구(141)에 연결되어 배기구(141)로 흡입된 가스를 튜브(111) 외부로 배기하는 배기라인(142)을 포함할 수 있다.
배기구(141)들은 분사노즐(131)들과 마주보는 튜브(111)의 타측, 예를 들어 튜브(111)의 내벽을 관통하여 설치되고, 서로 다른 높이에 배치된다. 즉, 복수의 배기구(141)는 각 분사노즐(131)에 대응하여 상하방향으로 배치될 수 있다. 이에, 분사노즐(131)에서 공급되는 처리가스가 처리공간을 지나 반대편에 위치하는 배기구(141)를 향하여 흐를 수 있다. 따라서, 처리가스와 기판(S)의 표면이 반응할 수 있는 충분한 시간이 확보될 수 있다. 이때, 기판처리공정 발생한 미반응가스 및 반응부산물들은 배기구(141)로 통해 흡입되어 배출될 수 있다.
배기라인(142)은 파이프 형태로 형성되어, 일단이 배기구(141)에 연결되고, 타단이 흡입기(미도시)에 연결될 수 있다. 이에, 흡입기에서 제공하는 흡입력에 의해 튜브(111) 내부의 가스가 배기구(141)로 흡입되고 배기라인(142)을 따라 튜브(111) 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어, 배기라인(142)은 복수개가 구비되어 각 배기구(141)들에 연결될 수도 있고, 하나의 라인이 복수개로 분기되어 각 배기구(141)에 연결될 수도 있다. 또는, 배기라인(142)이 하나의 덕트 형태로 형성되어 복수의 배기구(141)와 연결될 수도 있다. 그러나 배기라인(142)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 분사노즐(131)은 외부튜브(112) 내측에 배치될 수 있다. 이에, 튜브(111)의 내부공간이 튜브(111)의 내벽과 외부튜브(112)의 내벽으로 2중 밀폐되어 튜브(111) 내 가스가 외부로 유출되거나 외부의 이물질이 튜브(111) 내로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 튜브(111)로 공급라인(132)이나 배기라인(142)이 구비되지 않아 튜브(111) 내부의 공간효율성이 향상될 수 있다.
구동부(160)는, 기판지지부(170)를 상하로 이동시키는 상하구동기 및 기판지지부(170)를 회전시키는 회전구동기를 포함할 수 있다.
상하구동기는 실린더일 수 있고, 기판지지부(170)의 하부와 연결되어 기판지지부(170)를 상하로 이동시키는 역할을 한다. 이에, 기판(S)을 적재한 기판지지부(170)가 튜브(111)와 하부챔버(120) 사이를 상하로 이동할 수 있다. 즉, 상하구동기가 기판지지부(170)를 하측으로 이동시키면 하부몸체(122)의 출입구(122a)를 통해 기판(S)이 기판지지부(170)에 안착되고, 기판(S)이 기판지지부(170)에 모두 안착되면 상하구동기가 기판지지부(170)를 상측의 튜브(111) 내로 이동시켜 기판(S)에 대한 처리공정을 수행할 수 있다.
회전구동기는 모터일 수 있고, 기판지지부(170)의 하부와 연결되어 기판지지부(170)를 회전시키는 역할을 한다. 회전구동기를 이용하여 기판지지부(170)를 회전시키면 기판지지부(170)에 적재된 기판(S)을 통과하여 이동하는 처리가스가 믹싱되면서 기판(S)의 상부에 균일하게 분포될 수 있다. 이에, 기판(S)에 증착되는 막의 품질이 향상될 수 있다. 그러나 구동부(160)가 기판지지부(170)를 상하로 이동시키거나 회전시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
기판지지부(170)는, 기판(S)을 지지하는 기판홀더(171), 튜브(111) 내부를 밀폐시킬 수 있는 차단플레이트(172), 기판홀더(171)를 지지하는 샤프트(173), 및 복수의 기판이 처리되는 처리공간을 구분하며 기판(S)과 이격되어 복수의 기판 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트(175)를 포함할 수 있다.
기판홀더(171)는 복수의 기판(S)이 상하방향으로 적재되도록 형성된다. 기판홀더(171)는 상하방향으로 연장형성될 수 복수의 지지바(171b) 및 상기 지지바(171b)들과 연결되어 지지바(171b)들을 지지하는 상부 플레이트를 포함할 수 있고, 지지바(171b)에는 기판(S)을 용이하게 지지하기 위한 지지팁(171c)이 기판(S) 중심을 향하여 돌출형성될 수 있다.
상부 플레이트(171a)는 원판 형태로 형성되고, 기판(S)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지바(171b)는 세 개가 구비되어 상부 플레이트(171a)의 둘레를 따라 서로 이격되어 상부 플레이트의 외곽부분의 하부에 연결될 수 있다. 지지팁(171c)은 복수개가 구비되어 지지바(171b)의 연장방향을 따라 일렬로 이격 배치될 수 있다. 이에, 기판홀더(171)는 상하방향으로 기판(S) 적재되는 복수의 층을 형성하고, 하나의 층(또는 처리공간)에 하나의 기판(S)이 적재될 수 있다. 그러나 기판홀더(171)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 분사노즐(131), 기판(S), 및 배기구(141)는 서로 동일선상에 위치할 수 있다. 이에, 기판(S)이 지지팁(171c)에 의해 하부면이 떠있는 상태를 유지하기 때문에, 분사노즐(131)에서 분사된 처리가스가 기판(S)을 지나 배기구(141)로 흡입되면서 라미나 플로우(Laminar Flow)될 수 있다. 즉, 처리가스가 기판(S)의 측면과 접촉한 후 기판(S)의 상부면과 하부면을 따라 이동하면서 배기구(141)로 유입될 수 있다. 따라서, 처리가스가 기판(S)과 평행하게 흐르기 때문에, 기판(S) 상부면으로 균일하게 공급될 수 있다.
차단플레이트(172)는 원판 형태로 형성될 수 있고, 기판홀더(171)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 차단플레이트(172)는 기판홀더(171)의 하부에 연결된다. 따라서, 기판홀더(171)가 하부몸체(122)에서 튜브(111) 내로 이동하는 경우, 차단플레이트(172)도 기판홀더(171)와 함께 상측으로 이동하여 튜브(111)의 개방된 하부를 폐쇄한다. 이에, 기판(S)에 대한 처리공정이 진행되는 경우, 튜브(111)의 내부가 하부몸체(122)로부터 밀폐될 수 있고, 튜브(111) 내 처리가스가 하부몸체(122)로 유입되거나 하부몸체(122) 내 이물질이 튜브(111) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 차단플레이트(172)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
샤프트(173)는 상하방향으로 연장되는 바(Bar) 형태로 형성될 수 있다. 샤프트(173)의 상단은 차단플레이트(172)에 연결되고, 하단은 구동부(160)의 상하구동기 및 회전구동기와 연결될 수 있다. 따라서, 기판홀더(171)는 샤프트(173)의 상하방향 중심축을 기준으로 회전구동기에 의해 회전할 수 있고, 샤프트(173)를 따라 상하구동기에 의해 상하로 이동할 수 있다.
아이솔레이션 플레이트(175)는 원판 형태로 형성될 수 있고, 복수개가 구비되어 상하방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 복수의 아이솔레이션 플레이트(175)는 기판(S) 또는 지지팁(171c)과 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 아이솔레이션 플레이트(175)의 둘레가 지지바(171b)들에 끼워져 지지팁(171c)들 사이사이에 배치될 수 있다. 이에, 아이솔레이션 플레이트(175)는 각 기판(S)이 처리되는 공간을 구분할 수 있고, 복수의 기판은 아이솔레이션 플레이트(175)와 이격되어 아이솔레이션 플레이트(175)들 사이사이에 적재될 수 있다. 따라서, 분사노즐(131)에서 처리가스가 분사되면 처리가스가 기판(S)의 상측과 하측을 통과하여 배기구(141)로 흡입될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 아이솔레이션 플레이트(175)에 복수의 관통홀(175a)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(175a)은 원 형태의 구멍으로 형성될 수 있고, 복수개가 아이솔레이션 플레이트(175) 상에 하측의 기판(S)을 향하여 방사형으로 배치될 수 있다. 이에, 분사노즐(131)에서 공급되는 처리가스 중 일부는 처리공간을 지나 배기구(141)로 흡입되고, 기판(S)의 하측을 통과하는 일부 처리가스는 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급될 수 있다.
즉, 관통홀(175a) 하측 즉, 관통홀(175a)과 마주보는 부분으로 공급되는 처리가스의 양이 증가할 수 있다. 따라서, 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 상부면으로 공급되는 처리가스의 양이 증가하면서, 기판(S)의 둘레를 따라 이동하는 처리가스의 양은 상대적으로 감소할 수 있다. 이에, 기판(S)의 상부면으로 처리가스가 집중되면서 기판(S)에 대한 처리공정에 참여하는 처리가스의 양이 증가하고, 기판처리공정의 효율이 증가할 수 있다.
예를 들어, 분사노즐(131)에서 분사되는 처리가스는 분사압력에 의해 기판(S)의 중심부를 통과하여 배기구(141)로 유입되는 양보다 기판(S)의 둘레 또는 기판(S)의 하부를 따라 이동하여 배기구(141)로 유입되는 양이 많을 수 있다. 이에, 실제 기판(S)의 상부면에서 기판(S) 처리공정에 참여한 처리가스의 양보다 기판(S) 처리공정에 참여하지 않은 처리가스의 양이 더 많을 수 있다.
따라서, 기판(S)의 상부면, 특히 기판(S)의 중심부 상부면으로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해, 기판(S) 상측에 관통홀(175a)이 구비된 아이솔레이션 플레이트(175)를 위치시킬 수 있다. 이에, 기판(S)의 처리공정에 참여하지 않은 처리가스, 즉 기판(S)의 둘레와 하측을 이동하는 처리가스가 관통홀(175a)을 통해 하측 처리공간의 기판(S) 상부면으로 공급되어 하측 처리공간에서 기판(S) 처리공정에 참여할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 둘레와 하측을 이동하는 처리가스 중 일부가 관통홀(175a)로 유입되어, 기판(S)의 둘레와 하측으로 따라 이동하는 처리가스의 양은 감소하고, 기판(S)의 상부면으로 공급되어 기판(S) 처리공정에 실제 참여하는 처리가스의 양은 증가할 수 있다.
또한, 관통홀(175a)의 형상이나 구조를 조절하면 원하는 위치로 처리가스를 집중시킬 수 있다. 즉, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부에 배치되는 관통홀(175a)들의 유효면적(기판(S)의 단위 면적당 관통홀(175a)들의 실제면적) 합과 외곽부에 배치되는 관통홀(175a)들의 유효면적 합이 서로 달라지도록 형성할 수 있다. 관통홀(175a)의 크기 또는 관통홀(175a)들의 밀도를 조절하여 중심부와 외곽부의 관통홀(175a)들의 유효면적을 조절할 수 있다.
예를 들어, 분사노즐(131)에서 분사되는 처리가스는 분사압력에 의해 기판(S)의 중심부를 통과하여 배기구(141)로 유입되는 양보다 기판(S)의 둘레 또는 기판(S)의 하부를 따라 이동하여 배기구(141)로 유입되는 양이 많을 수 있다. 이에, 기판(S)의 중심부로 공급되는 처리가스의 양이 기판(S)의 둘레 및 하부로 공급되는 처리가스의 양보다 적을 수 있고, 기판(S)의 외곽부에 형성된 박막이 중심부에 형성된 박막의 두께보다 두꺼울 수 있다.
따라서, 기판(S)의 상부면, 특히 기판(S)의 중심부 상부면으로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해, 기판(S) 상측에 외곽부에서 중심부로 갈수록 관통홀(175a)의 직경이 증가하는 아이솔레이션 플레이트(175)를 위치시킬 수 있다. 도 5의 (a)와 같이 아이솔레이션 플레이트(175)의 외곽부에서 중심부에서 갈수록 관통홀(175a)의 직경이 증가하도록 관통홀(175a)을 가공할 수 있다.
즉, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부에 형성되는 관통홀(175a)의 직경이 아이솔레이션 플레이트(175)의 외곽부에 형성되는 관통홀(175a)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 이에, 중심부의 관통홀(175a)의 크기가 외곽부의 관통홀(175a) 크기보다 크기 때문에, 중심부의 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 외곽부의 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양보다 많아질 수 있다. 따라서, 직경이 큰 중심부의 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 중심부로 처리가스가 집중되면서 기판(S) 상부면 전체에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
반대로, 기판(S)의 중심부에 외곽부보다 박막의 두께가 두껍게 형성되는 경우, 기판(S)의 중심부로 공급되는 처리가스의 양이 외곽부로 공급되는 처리가스의 양보다 많다고 판단할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 외곽부로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해, 기판(S) 상측에 외곽부에서 중심부로 갈수록 관통홀(175a)의 직경이 감소하는 아이솔레이션 플레이트(175)를 위치시킬 수 있다. 도 5의 (b)와 같이 아이솔레이션 플레이트(175)의 외곽부에서 중심부에서 갈수록 관통홀(175a)의 직경이 감소하도록 관통홀(175a)을 가공할 수도 있다.
즉, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부에 형성되는 관통홀(175a)의 직경이 아이솔레이션 플레이트(175)의 외곽부에 형성되는 관통홀(175a)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 중심부의 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 외곽부의 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양보다 적어질 수 있다. 따라서, 직경이 큰 외곽부의 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 외곽부로 처리가스가 집중되면서 기판(S) 상부면 전체에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
또는, 관통홀(175a)의 직경은 동일하게 형성하면서 관통홀(175a)들의 밀도를 조절하여 기판(S) 상으로 공급되는 처리가스의 양을 조절할 수도 있다. 즉, 기판(S)의 중심부로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키는 경우, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부의 관통홀(175a) 개수를 증가시키고, 외곽부의 관통홀(175a) 개수는 감소시킬 수 있다. 이에, 관통홀(175a)이 많이 구비된 중심부로 외곽부보다 더 많은 양의 처리가스가 통과하여 하측의 기판(S)의 중심부로 공급될 수 있다.
반대로, 기판(S)의 외곽부로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키는 경우, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부의 관통홀(175a) 개수는 감소시키고, 외곽부의 관통홀(175a) 개수는 증가시킬 수 있다. 이에, 관통홀(175a)이 많이 구비된 외곽부로 중심부보다 더 많은 양의 처리가스가 통과하여 하측의 기판(S)의 외곽부로 공급될 수 있다. 또는, 관통홀(175a)의 직경과 밀도를 함께 조절하여 기판(S) 상으로 공급되는 처리가스의 양을 조절할 수도 있다.
이때, 복수의 관통홀(175a)의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트(175)의 전체 면적 대비 5~50%일 수 있다. 즉, 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 5% 미만인 경우, 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 너무 적어 관통홀(175a)을 구비한 효과가 미미할 수 있다. 이에, 기판(S)의 상부면으로 공급되어 기판(S) 처리공정에 참여한 처리가스의 양은 적고, 기판(S)의 둘레와 하측을 따라 이동하여 배기구(S)로 흡입되는 처리가스의 양은 많아 처리가스가 낭비될 수 있다. 따라서, 충분한 양의 처리가스가 기판(S)의 상부면으로 공급되어 기판(S) 처리공정에 참여할 수 있도록 관통홀(175a)들의 면적의 총 합이 아이솔레이션 플레이트(175)의 총 면적 대비 5% 이상이 되도록 할 수 있다.
반대로, 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 50%를 초과하는 경우, 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 너무 증가하여 실제 처리가스가 분사된 처리공간을 통과하는 처리가스의 양이 감소할 수 있다.
즉, 처리가스가 기판(S)의 상측과 하측으로 평행하게 공급되어 라미나 플로우되어야 하는데, 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 하측으로 이동하는 처리가스의 양이 증가할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 상측과 하측으로 공급되는 처리가스의 균형이 깨져 라미나 플로우가 형성되지 못할 수 있다. 이에, 처리가스에 의한 기판(S)의 처리공정이 제대로 수행되지 못해 기판(S) 상에 박막이 제대로 형성되지 못할 수 있다. 따라서, 실제 처리가스가 분사된 처리공간으로도 충분한 양의 처리가스가 흐를 수 있도록 또는 처리가스가 라미나 플로우될 수 있도록 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 50% 이하가 되도록 할 수 있다.
한편, 관통홀(175a)은 다른 형태로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 관통홀(175a)은 가스공급부(130)에서 배기부(140)로 이동하는 가스의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장형성될 수 있다. 즉, 관통홀(175a)이 슬릿 형태로 긴 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 복수의 관통홀(175a)은 가스의 이동방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 이에, 분사노즐(131)에서 공급되는 처리가스 중 일부는 처리공간을 지나 배기구(141)로 흡입되고, 일부는 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급될 수 있다.
즉, 기판(S)의 관통홀(175a)과 마주보는 부분으로 공급되는 처리가스의 양이 증가할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 둘레를 따라 이동하는 처리가스의 양은 상대적으로 감소하고 기판(S) 상부면으로 공급되는 처리가스의 양은 상대적으로 증가할 수 있다. 이에, 기판(S)의 상부면으로 처리가스가 집중되고 실제 기판(S) 처리공정에 참여하는 처리가스의 양이 증가하여 기판(S) 처리공정의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 관통홀(175a)을 통해 공급되는 처리가스는 분사노즐(131)을 통해 공급되는 처리가스의 이동방향을 기판(S)의 상부면을 향하도록 변경해줄 수 있다. 즉, 일측에서 타측으로 직진하는 처리가스를 관통홀(175a)에서 공급되는 처리가스가 상측에서 하측으로 이동시켜 더 많은 양의 처리가스가 기판(S)의 상부면과 접촉할 수 있다. 이에, 기판처리공정의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 기판(S)의 상부, 특히 관통홀(175a)과 마주보는 부분으로 처리가스가 집중될 수 있다. 따라서, 관통홀(175a)의 형상이나 구조를 조절하면 원하는 위치로 처리가스를 집중시킬 수 있다. 즉, 아이솔레이션 플레이트(175)의 중심부를 기준으로 상기 가스공급부(130)에 근접한 관통홀(175a)들의 유효면적 합과 원거리에 배치되는 관통홀(175a)들의 유효면적 합이 서로 달라지게 할 수 있다.
예를 들어, 처리가스가 분사노즐(131)에서 배기구(141)로 이동하면서 기판(S)의 분사노즐(131)과 근접한 부분에서 반응이 먼저 일어나 분사노즐(131)과 근접한 부분의 박막 두께가 원거리에 배치되는 부분의 박막 두께보다 두꺼워질 수 있다. 따라서, 기판(S)의 분사노즐(131)과 원거리에 배치되는 부분으로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해 기판(S)의 상측에 가스공급부(130)에서 배기부(140)로 갈수록 관통홀(175a)의 폭이 증가하는 아이솔레이션 플레이트(175)를 위치시킬 수 있다.
도 6의 (a)와 같이 가스공급부(130)에서 배기부(140)로 갈수록 관통홀(175a)의 폭이 증가하도록 관통홀(175a)을 가공할 수 있다. 즉, 가스공급부(130)에 근접한 관통홀(175a)의 폭이 가스공급부(140)에서 원거리에 배치되는 관통홀(175a)의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 이에, 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 가스공급부(130)와 근접한 부분으로 공급되는 처리가스의 양이 기판(S)의 가스공급부(130)에서 원거리에 배치된 부분으로 공급되는 처리가스의 양보다 적어질 수 있다. 이에, 배기부(140)에 근접한 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 배기부(140)와 근접한 부분으로 처리가스가 집중되면서 기판(S) 상부면 전체에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
반대로, 기판(S)의 가스공급부(130)에 근접한 부분이 원거리에 배치되는 부분보다 박막의 두께가 얇게 형성되는 경우, 처리가스가 기판(S)의 가스공급부(130)에서 원거리에 배치되는 부분으로 근접한 부분보다 더 많이 공급된다고 판단할 수 있다. 따라서, 기판(S)의 가스공급부(130)와 근접한 부분으로 공급되는 처리가스의 양을 증가시키기 위해 기판(S)의 상측에 가스공급부(130)에서 배기부(140)로 갈수록 관통홀(175a)의 폭이 감소하는 아이솔레이션 플레이트(175)를 위치시킬 수 있다.
도 6의 (b)와 같이 가스공급부(130)에서 배기부(140)로 갈수록 관통홀(175a)의 폭이 감소하도록 관통홀(175a)을 가공할 수도 있다. 즉, 가스공급부(130)에 근접한 관통홀(175a)의 폭이 배기부(140)에서 원거리에 배치되는 관통홀(175a)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이에, 기판(S)의 가스공급부(130)와 근접한 부분으로 공급되는 처리가스의 양이 기판(S)의 가스공급부(130)에서 원거리에 배치된 부분으로 공급되는 처리가스의 양보다 많아질 수 있다. 이에, 가스공급부(130)에 근접한 관통홀(175a)을 통해 기판(S)의 가스공급부(130)와 근접한 부분으로 처리가스가 집중되면서 기판(S) 상부면 전체에 균일한 두께의 박막이 형성될 수 있다.
이때, 복수의 관통홀(175a)의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트(175)의 전체 면적 대비 5~50%일 수 있다. 즉, 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 5% 미만인 경우, 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 너무 적어 관통홀(175a)을 구비한 효과가 미미할 수 있다. 따라서, 충분한 양의 처리가스가 하측의 처리공간으로 공급되도록 관통홀(175a)들의 면적의 총 합이 아이솔레이션 플레이트(175)의 총 면적 대비 5% 이상이 되도록 할 수 있다.
반대로, 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 50%를 초과하는 경우, 관통홀(175a)을 통해 하측의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 양이 너무 증가하여 실제 처리가스가 분사된 처리공간을 통과하는 처리가스의 양이 감소할 수 있다. 이에, 처리가스에 의한 기판(S)의 처리공정이 제대로 수행되지 못해 기판(S) 상에 박막이 제대로 형성되지 못할 수 있다. 따라서, 실제 처리가스가 분사된 처리공간으로도 충분한 양의 처리가스가 흐를 수 있도록 관통홀(175a)들의 총 면적이 아이솔레이션 플레이트(175)의 면적 대비 50% 이하가 되도록 할 수 있다. 그러나 관통홀(175a)들의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼 아이솔레이션 플레이트(175)에 복수의 관통홀(175a)을 구비하여, 각 처리공간으로 공급된 처리가스 중 일부가 아이솔레이션 플레이트(175)의 관통홀(175a)들을 통해 다른 기판(S)의 처리공간으로 공급될 수 있다. 즉, 관통홀(175a)의 위치를 조절하면 기판(S) 상 원하는 위치로 처리가스를 집중시킬 수 있다. 따라서, 박막의 두께가 얇게 형성되는 영역과 대응하는 부분에 관통홀(175a)을 형성하면 박막의 두께가 얇은 영역으로 처리가스가 집중되어 기판(S) 상 박막의 두께가 전체적으로 균일해질 수 있다. 이에, 박막의 품질이 향상되고 불량률이 감소할 수 있다.
또한, 기판(S)의 둘레와 하측으로 통과하여 기판(S) 처리공정에 실제 참여하지 않는 처리가스를 관통홀(175a)을 통해 기판(S) 상부면으로 공급하여 기판(S) 처리공정에 참여하도록 유도할 수 있다. 이에, 낭비되는 처리가스의 양을 감소시켜 기판(S) 처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 기판처리장치 111: 튜브
112: 외부튜브 120: 챔버
130: 가스공급부 140: 배기부
170: 기판지지부 175: 아이솔레이션 플레이트

Claims (10)

  1. 내부에 공간이 형성되는 튜브;
    상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 상하방향으로 적재하고, 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간을 구분하는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 구비하는 기판지지부;
    상기 복수의 기판으로 처리가스를 공급하는 가스공급부; 및
    상기 가스공급부와 마주보게 배치되고, 상기 튜브 내부의 가스를 배기하는 배기부를; 포함하고,
    상기 아이솔레이션 플레이트에 복수의 관통홀이 형성되는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 아이솔레이션 플레이트는 상하방향으로 서로 이격되어 배치되고,
    상기 복수의 기판은 상기 아이솔레이션 플레이트와 이격되어 복수의 아이솔레이션 플레이트 사이사이 적재되는 기판처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스공급부는, 상기 튜브의 일측에 상기 처리공간에 각각 대응하여 서로 다른 높이로 설치되는 복수의 분사노즐을 포함하고,
    상기 배기부는, 상기 튜브의 타측에 상기 분사노즐에 대응하여 상하방향으로 설치되는 복수의 배기구를 포함하는 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 분사노즐은 적어도 일부가 상기 튜브를 관통하는 기판처리장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 관통홀은 하측의 기판을 향하여 방사형으로 배치되는 기판처리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 아이솔레이션 플레이트의 중심부에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합과 외곽부에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합이 서로 다른 기판처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 관통홀의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트의 전체 면적 대비 5~50%인 기판처리장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 가스공급부에서 상기 배기부로 이동하는 가스의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장형성되고, 상기 복수의 관통홀은 상기 가스의 이동방향을 따라 일렬로 배치되는 기판처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 아이솔레이션 플레이트의 중심부를 기준으로 상기 가스공급부에 근접한 관통홀들의 유효면적 합과 원거리에 배치되는 관통홀들의 유효면적 합이 서로 다른 기판처리장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 관통홀의 총 면적의 합이 상기 아이솔레이션 플레이트의 전체 면적 대비 5~50%인 기판처리장치.
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