KR20170035607A - 기판처리 장치의 반응기 - Google Patents
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Abstract
기판처리 장치의 반응기가 개시된다. 본 발명에 따른 기판처리 장치의 반응기는, 적어도 하나의 기판(40)이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor; 100)로서, 반응기(100)의 평단면은 기판(40)의 직경보다 큰 단축(s)을 가지는 타원 형상을 가지고, 반응기(100)는, 기판(40)이 기판처리되는 공간인 기판처리부(110); 기판처리 가스를 기판처리부(110)에 공급하는 가스 공급부(200); 및 기판처리부(110)에 공급된 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부(300)를 포함하며, 가스 배출부(300)는 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구(315)를 포함하는 가스 배출 유도부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 기판처리 장치의 반응기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가스 배출부에 가스 배출 유도부를 구비하여 기판처리 가스를 기판의 중앙부로 유도함에 따라 기판처리 가스의 배출 균일도와 기판처리 공정의 균일성을 증가시킬 수 있는 기판처리 장치의 반응기에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 박막 증착 공정에는 스퍼터링법(Sputtering), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.
원자층 증착법은 반응가스인 소스가스와 퍼지가스를 교대로 공급하여 기판 상에 원자층 단위의 박막을 증착하는 기술이다. 원자층 증착법은 단차 피복성(Step Coverage)의 한계를 극복하기 위해 표면 반응을 이용하기 때문에, 고 종횡비를 갖는 미세 패턴 형성에 적절하고, 박막의 전기적 및 물리적 특성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래의 배치식 원자층 증착장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 배치식 원자층 증착장치의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 배치식 원자층 증착장치는 기판(40)이 로딩되어 증착 공정이 진행되는 공간인 챔버(11)를 형성하는 공정튜브(10)를 포함한다. 그리고, 공정튜브(10)의 내부에는 증착 공정에 필요한 가스 공급부(20), 가스 배출부(30) 등과 같은 부품들이 설치된다. 그리고, 공정튜브(10)와 밀폐 결합되는 받침부(51), 공정튜브(10)의 내부에 삽입되는 돌출부(53), 및 복수개의 기판(40)을 적층되도록 하는 지지바(55)를 포함하는 보트(50)를 포함한다.
이러한 종래의 배치식 원자층 증착장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 공정튜브(10)의 평단면의 형상이 원 형상을 가진다. 그리고, 가스 공급부(20)와 가스 배출부(30)가 양단에 대향하여 배치된다. 기판처리 과정 중 가스 공급부(20)에서 챔버(11) 내부로 공급된 기판처리 가스는, 경로 1을 통해 곧바로 가스 배출부(30)로 흘러 배출되거나, 경로 2를 통해 공정튜브(10)의 내벽에 반사되어 가스 배출부(30)로 배출될 수 있다. 다만, 경로 3과 같이 공정튜브(10)의 내벽에 작은 입사각으로 공급되거나, 경로 4와 같이 공정튜브(10)의 내벽에 큰 입사각으로 공급된 기판처리 가스는 가스 배출부(30)를 통해 곧바로 배출되지 않고, 챔버(11) 내부로 반사되어 대류한 후에 배출될 수 있다. 이는 경로 2, 경로 3, 경로 4의 입사각과 반사각의 합인 P', P", P'''가 모두 다르기 때문이다.
기판처리 가스가 경로 3 또는 경로 4와 같이 곧바로 배출되지 않고 챔버(11) 내부로 반사되는 경우, 기판(40)과 반응하여 기판(40)의 특정한 부분에서만 증착이 더 수행됨에 따라, 기판(40)의 증착 균일성을 저하시키는 문제점이 있었다.
그리고, 균일한 원자층 증착을 위해 기판처리 가스는 경로 5와 같이 기판(40)의 상부를 통과한 후 가스 배출부(30)로 배출되는 것이 바람직하다. 하지만, 가스 공급부(20)에서 챔버(11) 내부로 공급된, 기판(40)으로 분사되지 않은 기판처리 가스는, 공정튜브(10)의 내벽에서 반사되어 기판(40) 상부를 통과하지 않고, 경로 6과 같이 공정튜브(10)의 내벽을 타고 가스 배출부(30)로 흘러 배출되는 문제점이 있었다. 따라서, 기판처리 가스가 원자층 증착에 사용되지 않고 배출되어 낭비를 초래하고, 기판의 증착 균일성도 낮아지는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 배치식 원자층 증착장치는 공정튜브(10)의 평단면의 형상이 원 형상을 가지므로, 평단면 기준으로 기판(40)의 둘레부분[또는 기판적재부(50)의 돌출부(53)]과 공정튜브(10) 내벽 사이의 공간(31)에만 가스 배출부(30)를 배치할 수 있었다. 이에 따라, 챔버(11)의 부피를 줄여 챔버(11) 내부로 공급되는 공정 가스량을 줄임에 따라 원가를 절감하기 위해서는, 가스 배출부(30)에 포함되는 가스 배출관(미도시)의 개수를 줄이거나, 가스 배출관(미도시)의 직경을 줄이는 등의 가스 배출부(30)가 차지하는 공간의 크기를 줄일 수 밖에 없었으므로, 좁은 공간(31)에 배치되는 가스 배출부(30)의 가스 배출 효율이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가스 배출부에 가스 배출 유도부를 형성하여 기판처리 가스가 기판 상부를 통과하도록 유도하여, 기판의 증착 균일성을 증가시킬 수 있는 기판처리 장치의 반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가스 배출 유도부의 가스 배출구를 통해 기판처리 가스가 배출되는 효율을 증가시킨 기판처리 장치의 반응기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치의 반응기는, 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 상기 기판의 직경보다 큰 단축을 가지는 타원 형상을 가지고, 상기 반응기는, 상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부; 기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및 상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함하며, 상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치의 반응기는, 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 상기 기판의 직경보다 큰 곡률반경을 갖는 적어도 두개의 호가 접하는 형상을 가지고, 상기 반응기는, 상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부; 기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및 상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함하며, 상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치의 반응기는, 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 적어도 두개의 곡률반경을 포함하는 형상을 가지고, 상기 반응기는, 상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부; 기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및 상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함하며, 상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 가스 배출부에 가스 배출 유도부를 형성하여 기판처리 가스가 기판 상부를 통과하도록 유도하여, 기판의 증착 균일성을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가스 배출 유도부의 가스 배출구를 통해 기판처리 가스가 배출되는 효율을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배치식 원자층 증착장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 배치식 원자층 증착장치의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기에서의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 배출 유도부를 나타내는 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 여러 실시예에 따른 반응기의 평단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기의 상부면에 보강리브를 결합한 기판처리 장치의 반응기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 배치식 원자층 증착장치의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기에서의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 배출 유도부를 나타내는 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 여러 실시예에 따른 반응기의 평단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기의 상부면에 보강리브를 결합한 기판처리 장치의 반응기를 나타내는 사시도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 기판은 반도체 기판, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 태양전지 기판 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판처리 공정이란 증착 공정, 바람직하게는 원자층 증착법을 사용한 증착 공정을 의미하나, 이에 한정되는 것은 아니며 화학 기상 증착법을 사용한 증착 공정, 열처리 공정 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 다만, 이하에서는 원자층 증착법을 사용한 증착 공정으로 상정하여 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배치식 장치를 상세히 설명한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판처리 장치는 반응기(reactor; 100) 하우징(400) 및 기판적재부(500)를 포함할 수 있다.
반응기(100)는 공정튜브로서 기능하며, 반응기(100)에는 복수개의 기판(40)이 적층된 기판적재부(500)가 수용되며, 증착막 형성 공정 등의 기판처리 공정을 수행할 수 있는 챔버 공간인 기판처리부(110)를 제공한다.
반응기(100)의 재질은 석영(Quartz), 스테인리스 스틸(SUS), 알루미늄(Aluminium), 그라파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(Silicon carbide) 또는 산화 알루미늄(Aluminium oxide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
반응기(100)는 기판(40)이 기판처리 되는 챔버 공간인 기판처리부(110), 기판처리 가스를 기판처리부(110)에 공급하는 가스 공급부(200) 및 기판처리부(110)에 공급된 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부(300)를 포함할 수 있다.
가스 공급부(200)는 가스 공급부(200)의 길이방향(즉, 수직한 방향)을 따라 형성된 적어도 하나의 가스 공급관(210)을 포함할 수 있다. 여기서, 가스 공급관(210)은 반드시 도 3에 도시된 관(管)의 형태를 가질 필요는 없으며, 외부로부터 기판처리 가스를 공급받아 기판처리부(110)의 내부에 공급할 수 있는 통로로서 작용할 수 있다면 중공(中孔) 등의 다른 형태를 가질 수 있다. 다만, 기판처리 가스의 공급량의 세밀한 제어를 위하여 관으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에는 1 개의 가스 공급관(210)이 가스 공급부(200)를 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 가스 공급관(210)의 개수는 적절히 변경이 가능하다.
가스 공급관(210)의 일측에는 기판처리부(110)에 위치하는 기판(40)을 향하여 복수의 토출공(220)이 형성될 수 있다. 토출공(220)은, 기판적재부(500)가 매니폴드(Manifold) (450)에 결합되어, 복수개의 기판(40)이 기판처리부(110)에 수용되었을 때, 기판처리 가스를 기판(40)으로 균일하게 공급하고, 기판처리 가스를 용이하게 흡입하여 외부로 배출할 수 있도록 기판지지부(530)에 지지된 상호 인접하는 기판(40)과 기판(40) 사이의 간격에 각각 위치되는 것이 바람직하다.
가스 배출부(300)는 가스 공급부(200)에 대향하도록 위치할 수 있다. 가스 배출부(300)는 기판처리 가스의 원활한 배출을 위해 중공을 포함하는 튜브 형태로 구성될 수 있다. 기판처리 가스는 기판처리부(110)로부터 가스 배출부(300)의 하부에 위치하는 배출공(350)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출공(350)은 공지의 펌핑 수단(미도시)에 연결되어 기판처리 가스가 펌핑될 수 있는 압력을 생성할 수 있다.
하우징(400)은 하면이 개방되며, 반응기(100)를 감쌀 수 있도록 반응기(100)와 동일한 형태를 가질 수 있으며, 하우징(400)의 상면측은 크린룸 등과 같은 공정실(미도시)의 상면에 지지 설치될 수 있다. 하우징(400)의 최외곽면은 SUS, 알루미늄 등으로 마감할 수 있고, 내측면에는 절곡부(일 예로, "∪" 또는 "∩" 형상)가 연속적으로 연결되어 형성된 히터(미도시)가 설치될 수 있다.
기판적재부(500)는 공지의 엘리베이터 시스템(미도시)에 의하여 승강가능하게 설치되며, 주받침부(510), 보조받침부(520) 및 기판지지부(530)를 포함할 수 있다.
주받침부(510)는 대략 원통형으로 형성되어 상기 공정실의 바닥 등에 안착될 수 있으며, 상면이 하우징(400)의 하단부측에 결합된 매니폴드(450)에 밀폐 결합될 수 있다.
보조받침부(520)는 대략 원통형으로 형성되어 주받침부(510)의 상면에 설치되며, 반응기(100)의 기판처리부(110)에 삽입될 수 있다. 보조받침부(520)는 반도체 제조공정의 균일성 확보를 위하여 기판처리 공정 중에 기판(40)이 회전할 수 있도록 모터(미도시)와 연동되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 또한, 보조받침부(520) 내부에는 공정의 신뢰성 확보를 위하여 기판처리 공정 중에 기판(40)의 하측에서 열을 인가하기 위한 보조히터(미도시)가 설치될 수 있다. 보트(500)에 적재 보관된 기판(40)은 상기 보조히터에 의하여 기판처리 공정 전에 미리 예열될 수 있다.
기판지지부(530)는 보조받침부(520)의 테두리부측을 따라 상호 간격을 가지면서 복수개 설치될 수 있다. 보조받침부(520)의 중심측을 향하는 기판지지부(530)의 내면에는 상호 대응되게 복수의 지지홈이 각각 형성될 수 있다. 상기 지지홈에는 기판(40)의 테두리부측이 삽입 지지되며, 이로 인해 복수의 기판(40)이 상하로 적층된 형태로 보트(500)에 적재 보관될 수 있다.
기판적재부(500)는 승강하면서 반응기(100)의 하단면(下端面) 및 가스 공급부(200)와 가스 배출부(300)의 하단면에 상단면이 결합된 매니폴드(450)의 하단면에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 가스 공급부(200)의 가스 공급관(210)은 매니폴드(450)의 가스 공급 연통공(미도시)에 삽입되어 외부의 가스 공급 장치에 연통될 수 있고, 가스 배출부(300)의 가스 배출관(310)은 매니폴드(450)의 가스 배출 연통공(미도시)에 삽입되어 외부의 가스 배출 장치에 연통될 수 있다.
기판적재부(500)가 상승하여 매니폴드(450)에 하단면측에 기판적재부(500)의 주받침부(510)의 상면이 결합되면, 기판(40)이 반응기(100)의 기판처리부(110)에 로딩되며, 기판처리부(110)는 밀폐될 수 있다. 안정된 실링을 위하여 매니폴드(450)와 기판적재부(500)의 주받침부(510) 사이에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
본 발명은 가스 배출부(300)가 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구(315)를 포함하는 가스 배출 유도부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 가스 배출부(300)가 가스 배출 유도부(310)를 포함한다는 것은, 가스 배출 유도부(310)가 기판처리부(110)와 가스가 배출되는 통로로서 기능하는 가스 배출 영역(301)[도 4 참조] 사이에서 배치되어, 기판처리부(100)와 가스 배출부(300)의 경계면으로서 작용하는 의미로 이해되어야 한다.
가스 배출 유도부(310)는 반응기(100)와 일체로 형성될 수 있고, 반응기(100)의 일 내벽에서부터 타 내벽까지 연결하도록 형성될 수 있다. 반응기(100)의 일 내벽에서부터 타 내벽까지 연결하도록 형성됨과 동시에, 가스 배출부(300) 방향으로 만곡된 형태를 가질 수 있다. 반응기(100)의 형상에 대해서는 후술한다.
가스 배출 유도부(310)는 만곡된 형태를 가지되, 가스 배출 유도부(310)의 평단면이 기판(40)의 외주면과 일정한 거리를 이루는 반원 형상을 갖는 것이 바람직하다. 다시 말해, 가스 배출 유도부(310)의 평단면은 기판(40)의 곡률과 동일한 곡률로 기판(40)의 외주면과 평행한 형태를 이루는 것이 바람직하다.
가스 배출 유도부(310)의 중앙 부분에는 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구(315)가 형성될 수 있다. 가스 배출구(315)는 수직 방향으로 연장되는 슬릿(slit) 형태인 것이 바람직하다. 가스 배출구(315)가 수직 방향으로 연장되는 슬릿 형태를 가짐에 따라서, 보다 많은 양의 기판처리 가스가 배출될 수 있으며, 기판처리부(110) 내의 기판처리 가스가 강한 펌핑 압력을 받아 가스 배출구(315)쪽으로 유도될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기(100)에서의 기판처리 가스의 흐름을 나타내는 평단면도이다.
도 4를 참조하면, 가스 공급부(200)에서 공급된 기판처리 가스는 경로 7을 따라 이상적으로 기판(40)의 상부를 통과하여 원자층 증착을 수행하고 가스 배출부(300)로 배출될 수 있다. 그리고, 가스 공급부(200)에서 기판처리부(110) 내부로 공급된, 기판(40) 방향으로 제대로 분사되지 않은 기판처리 가스도, 반응기(100)의 내벽을 타고 이동하지 않고, 경로 8 또는 경로 9와 같이 기판(40)의 바깥측보다 안쪽으로 유도되면서 이동할 수 있게 된다.
이는, 평단면의 형상이 세로 길이보다 가로 길이가 더 긴 반응기(100)[도 6 내지 도 9에서 후술함]에서, 기판(40)의 외주면과 일정한 거리를 이루는 반원 형상인 가스 배출 유도부(310)가 기판처리 가스를 강하게 흡입하기 때문이다. 다시 말해, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 공정 튜브(10)와 다르게, 가스 배출부(300)가 중공을 포함하는 튜브 형태로 넓은 가스 배출 영역(301)을 가져, 기판처리 가스가 원활히 빠져나가므로 기판처리부(110)의 기판처리 가스를 보다 강하게 흡입할 수 있고, 가스 배출 유도부(310)가 기판처리부(110)와 가스 배출부(300)의 경계면에서 가스 배출구(315)를 통해 기판처리 가스를 기판(40)의 중심부에 가깝게 이동하도록 유로를 변경하기 때문이다. 그리하여, 기판처리 가스가 반응기(100)의 내벽을 타고 이동하지 않으며, 보다 많은 기판처리 가스가 기판(40)의 상부를 통과하여 이동하여 원자층 증착에 참여할 수 있으므로, 원자층 증착의 균일성 및 효율성이 증대될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 배출 유도부(310)를 나타내는 사시도이다.
반응기(100)의 일 내벽에서부터 타 내벽까지 연결하도록 형성됨과 동시에, 가스 배출부(300) 방향으로 만곡된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 가스 배출 유도부(310)를 연통하여 형성되는 가스 배출구(315: 315a, 315b, 315c)는 수직 방향으로 연장되는 슬릿(slit) 형태일 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 가스 배출구(315a)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다. 펌핑 수단(미도시)에 연결된 배출공(350)을 통해 기판처리 가스가 외부로 배출되기 때문에, 매니폴드(450) 부근, 즉, 반응기(100)의 하부에 형성된 배출공(350) 근처가 기판처리 가스를 흡입하는 압력이 가장 강하고, 가장 많은 기판처리 가스가 배출될 수 있다. 따라서, 가스 배출부(300)의 상부로 갈수록 가스 배출구(315a)의 폭을 넓게 형성하여, 가스 배출부(300)의 높이와 관계없이 균일한 양의 기판처리 가스가 배출되도록 할 수 있다. 그리하여, 배치식 장치의 모든 기판(40)에 균일한 속도로 기판처리 가스가 통과할 수 있는 흡입 압력을 제공할 수 있다.
도 5의 (b) 및 도 5의 (c)를 참조하면, 도 5의 (a)와 마찬가지로, 가스 배출구(315b, 315c)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되되, 복수의 가스 배출구(315b, 315c)가 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 가스 배출구(315b, 315c)는 상대적으로 상부에 위치하는 가스 배출구(315b, 315c)보다 상대적으로 하부에 위치하는 가스 배출구(315b, 315c)의 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.
이 외에도, 가스 배출부(300)의 전 공간(301)에서 균일하게 기판처리 가스를 흡입하여 배출할 수 있는 목적의 범위 내에서, 가스 배출구(315: 315a, 315b, 315c)의 형태, 개수, 크기 등은 변경이 가능하다.
한편, 본 발명은 반응기(100)의 평단면의 형상이 적어도 두개의 곡률반경을 가질 수 있다. 반응기(100)의 평단면의 형상이 적어도 두개의 곡률반경을 가진다는 것은, 각각 다른 곡률을 가진 복수개의 호(弧)가 연속적으로 연결되어 반응기(100)의 평단면의 형상을 구성한다는 의미일 수 있다.
그리고, 본 발명은 반응기(100)의 평단면의 형상이 기판(40)의 직경보다 큰 곡률반경을 갖는 적어도 두개의 호가 접하는 형상일 수 있다.
그리고, 본 발명은 반응기(100)의 평단면의 형상이 기판(40)의 직경보다 큰 단축을 가지는 타원의 형상일 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 여러 실시예에 따른 반응기(100: 100a, 100b, 100c, 100d)의 평단면도이다.
도 6을 참조하면, 반응기(100a)의 평단면의 형상은 기판(40)의 직경보다 큰 곡률반경을 갖는 두개의 호(L1, L2)가 점 c1과 점 c2에서 접하는 형상을 가질 수 있다.
반응기(100a)는 도 2에 도시된 평단면의 형상이 원 형상을 가지는 종래의 공정 튜브(10)와 다르게, 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100a) 내벽에 어떤 입사각을 가지며 공급되어도, 반응기(100a)의 내벽에서 반사되어, 경로 a 또는 경로 b와 같이 가스 배출부(300)를 향할 수 있다. 이는 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100a) 내벽에 입사하는 입사각과 반응기(100a) 내벽에서 반사되는 반사각의 합이 일정하기 때문에 가능하다. 다시 말해, 경로 a의 입사각과 반사각의 합인 p1과 경로 b의 입사각과 반사각의 합인 p2는 실질적으로 동일할 수 있다.
입사각과 반사각의 합이 일정하게 되는 것은, 반응기(100a)의 평단면의 형상이 타원에 가까운 형상이고, 타원의 초점의 위치에 근접하게 가스 공급부(200)와 가스 배출부(300)가 배치되어, 타원의 두 초점과 타원의 특정한 점이 이루는 각도가 일정하다는 타원의 특징을 유사하게 적용할 수 있기 때문이다.
도 7을 참조하면, 반응기(100b)의 평단면의 형상은 기판(40)의 직경보다 큰 단축을 가지는 타원의 형상을 가질 수 있다. 도 7을 기준으로 타원의 단축(s)은 반응기(100b)의 세로 길이이고, 타원의 장축(l)은 반응기(100b)의 가로 길이에 해당하므로, 타원의 장축은 기판(40)의 직경 및 타원의 단축보다 큼은 당연하다. 타원의 형상은 각각 다른 곡률반경을 가진 무한대 수의 호(弧)가 연속적으로 연결된 것으로 해석할 수도 있다.
반응기(100b)는 도 2에 도시된 평단면의 형상이 원 형상을 가지는 종래의 공정 튜브(10)와 다르게, 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100b) 내벽에 어떤 입사각을 가지며 공급되어도, 반응기(100b)의 내벽에서 반사되어, 경로 c 또는 경로 d와 같이 가스 배출부(300)를 향할 수 있다. 이는 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100b) 내벽에 입사하는 입사각과 반응기(100b) 내벽에서 반사되는 반사각의 합이 일정하기 때문에 가능하다. 다시 말해, 경로 c의 입사각과 반사각의 합인 p3와 경로 d의 입사각과 반사각의 합인 p4는 동일할 수 있다.
입사각과 반사각의 합이 일정하게 되는 것은, 반응기(100b)의 평단면의 형상이 타원 형상이고, 타원의 초점의 위치에 근접하게 가스 공급부(200)와 가스 배출부(300)가 배치되어, 타원의 두 초점과 타원의 특정한 점이 이루는 각도가 일정하다는 타원의 특징을 그대로 적용할 수 있기 때문이다.
도 8을 참조하면, 반응기(100c)의 평단면의 형상은 도 6 또는 도7에서 양측 단부만을 직선 형태(L4)로 형성한 것과 같다. 즉, 양측 단부의 직선 형태(L4)를 제외한 부분(L3)은 기판(40)의 직경보다 큰 곡률 반경을 갖는 두개의 호 또는 타원의 형상을 가질 수 있다.
반응기(100c) 역시 상술한 반응기(100a, 100b)와 동일한 원리로 경로 e의 입사각과 반사각의 합인 p5과 경로 f의 입사각과 반사각의 합인 p6는 실질적으로 동일할 수 있고, 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100c) 내벽에 어떤 입사각을 가지며 공급되어도, 반응기(100c)의 내벽에서 반사되어, 경로 e 또는 경로 f와 같이 가스 배출부(300)를 향할 수 있다.
도 9를 참조하면, 반응기(100d)의 평단면의 형상은 도 6 또는 도7에서 양측 단부를 호 형태(L6)로 형성한 것과 같다. 즉, 양측 단부의 호(L6) 및 상기 호(L6)를 제외한 부분(L5)은 기판(40)의 직경보다 큰 곡률 반경을 갖는 4개의 호 또는 타원의 형상을 가질 수 있다. 물론, 4개의 호(L5, L6)의 곡률은 모두 동일할 수도 있고, 모두 다른 곡률을 가질 수도 있다.
반응기(100d) 역시 상술한 반응기(100a, 100b)와 동일한 원리로 경로 g의 입사각과 반사각의 합인 p7과 경로 h의 입사각과 반사각의 합인 p8은 실질적으로 동일할 수 있고, 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 반응기(100d) 내벽에 어떤 입사각을 가지며 공급되어도, 반응기(100d)의 내벽에서 반사되어, 경로 g 또는 경로 h와 같이 가스 배출부(300)를 향할 수 있다.
이처럼 본 발명은 가스 공급부(200)에서 공급된 가스가 기판처리부(110) 내에서 계속 대류하며 머무르지 않고 곧바로 가스 배출부(300)를 향할 수 있게 반응기(100: 100a-100d)는 평단면의 형상을 구성하여 기판처리 가스의 배출 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
동시에, 가스 배출 유도부(310)의 형상 및 가스 배출부(300)의 흡입 압력에 의해, 기판처리 가스가 반응관(100)의 내벽을 따라 이동하지 않고, 기판(40) 상부를 통과할 수 있게 유도됨에 따라, 기판(40)의 특정 부분에서만 더 증착이 수행됨이 없이 기판(40) 전체에서 균일한 두께로 증착이 될 수 있으며 증착이 신속하게 수행될 수 있는 이점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기(100)의 상부면에 보강리브를 결합한 기판처리 장치의 반응기를 나타내는 사시도이다.
도1에 도시된 종래의 배치식 기판처리 장치의 공정튜브(10)가 종형인 것과 다르게, 본 발명의 반응기(100)는 상면이 평평할 수 있다. 반응기(100)의 상면을 평평하게 구성하여 기판(40)이 수용될 수 없는 종형 챔버(11)의 상부 공간(12)(도 1 참조)을 배제함으로써 반응기(100)의 기판처리부(110)의 부피를 감소시키는 이점이 있다. 다만, 종래의 종형 챔버(11)에 비해서 내부의 압력을 균등하게 분산시킬 수 없어 발생할 수 있는 내구성의 문제를 해소하기 위해, 본 발명의 배치식 기판처리 장치는 반응기(100)의 상면 상에 복수개의 보강리브(120, 130)를 결합한 것을 특징으로 한다.
보강리브(120, 130)의 재질은 반응기(100)의 재질과 동일하게 채용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 반응기(100)의 상면을 지지할 수 있는 목적의 범위 내에서 다양한 재질을 채용할 수 있을 것이다.
보강리브(120, 130)는 도 10의 (a)와 같이 복수의 보강리브(121, 122)를 교차하도록 배치하여 반응기(100)의 상면에 결합할 수도 있고, 도 10의 (b)와 같이 복수의 보강리브(131, 132, 133)를 평행하게 배치하여 반응기(100)의 상면에 결합할 수도 있다. 보강리브(120, 130)는 용접 방식 등을 이용하여 반응기(100)의 상면에 결합할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
40: 기판
100: 반응기
110: 기판처리부
120, 130: 보강리브
200: 가스 공급부
210: 가스 공급관
220: 토출공
300: 가스 배출부
301: 가스 배출 영역
310: 가스 배출 유도부
315: 가스 배출구
350: 배출공
400: 하우징
450: 매니폴드
500: 기판적재부
100: 반응기
110: 기판처리부
120, 130: 보강리브
200: 가스 공급부
210: 가스 공급관
220: 토출공
300: 가스 배출부
301: 가스 배출 영역
310: 가스 배출 유도부
315: 가스 배출구
350: 배출공
400: 하우징
450: 매니폴드
500: 기판적재부
Claims (14)
- 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 상기 기판의 직경보다 큰 단축을 가지는 타원 형상을 가지고,
상기 반응기는,
상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부;
기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및
상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를
포함하며,
상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 상기 기판의 직경보다 큰 곡률반경을 갖는 적어도 두개의 호가 접하는 형상을 가지고,
상기 반응기는,
상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부;
기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및
상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를
포함하며,
상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 적어도 하나의 기판이 기판처리되는 기판처리 장치의 반응기(reactor)로서, 상기 반응기의 평단면은 적어도 두개의 곡률반경을 포함하는 형상을 가지고,
상기 반응기는,
상기 기판이 기판처리되는 공간인 기판처리부;
기판처리 가스를 상기 기판처리부에 공급하는 가스 공급부; 및
상기 기판처리부에 공급된 상기 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부를
포함하며,
상기 가스 배출부는 상기 기판처리 가스가 배출되는 통로인 가스 배출구를 포함하는 가스 배출 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 배출 유도부는 상기 기판처리부와 상기 가스 배출부의 경계에 배치되며, 상기 반응기의 일 내벽에서부터 타 내벽까지 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제4항에 있어서,
상기 가스 배출 유도부는 상기 가스 배출부의 방향으로 만곡된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제5항에 있어서,
상기 가스 배출 유도부의 평단면은 상기 기판의 외주면과 일정한 거리를 이루는 반원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 공급부는 상기 가스 공급부의 길이방향을 따라 형성된 적어도 하나의 가스 공급관 및 상기 기판을 향하여 상기 가스 공급관의 일측에 형성되는 복수의 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 배출구는 수직 방향으로 연장되는 슬릿(slit) 형태인 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제8항에 있어서,
상기 가스 배출구는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제8항에 있어서,
상기 가스 배출 유도부는 수직 방향으로 형성된 복수의 가스 배출구를 포함하며, 각각의 가스 배출구는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응기는 상면이 평평한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제11항에 있어서,
상기 반응기의 상면 상에 복수개의 보강리브를 결합한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제12항에 있어서,
상기 복수의 보강리브를 교차하도록 배치하거나, 평행하게 배치하여 상기 기판처리부의 상면 상에 결합한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응기는 석영(Quartz), 스테인리스 스틸(SUS), 알루미늄(Aluminium), 그라파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(Silicon carbide) 또는 산화 알루미늄(Aluminium oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치의 반응기.
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| KR20180130890A (ko) * | 2017-05-30 | 2018-12-10 | 주식회사 원익테라세미콘 | 기판처리 장치의 반응기 |
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2015
- 2015-09-23 KR KR1020150134711A patent/KR101826814B1/ko active IP Right Grant
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