KR20170039839A

KR20170039839A - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20170039839A
Application number: KR1020150138873A
Authority: KR
Inventors: 최정열; 공철민; 구종수; 박종오; 서태욱
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-12
Also published as: KR102046109B1

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 플라즈마가 내부에 발생되어 기판의 처리 공정이 행해지는 내부 공간을 공정 챔버로 형성하는 챔버 몸체와; 상기 공정 챔버에 공정 가스를 공급하는 가스 분사부와; 상기 챔버 몸체 내에 배치되어 상기 기판을 지지하는 서셉터와; 상기 서셉터와 연결되어 하방으로 연장되고 상하 방향으로 이동 구동되어, 상기 서셉터를 상하 이동시키는 구동축과; 상기 공정 챔버 내의 상기 공정 가스를 외부로 배출하는 배기 통로를 형성하는 배기부와; 상기 구동축의 상하 이동에 따라 접혀지고 펼쳐지는 주름관 형태로 형성되어 상기 공정 챔버와 연통되면서 외기와 차단하는 가변 공간을 형성하는 벨로우즈와; 상기 가변 공간으로부터 상기 배기통로를 향하여 제1가스를 분사하여 상기 가변 공간에서 상방으로의 유동장을 형성하는 가스 분사부를; 포함하여 구성되어, 공정 챔버로부터 배기 가스가 벨로우즈에 둘러싸인 가변 공간으로 하방 유입되지 않고 곧바로 제2배기통로를 통해 외부로 배출시켜 배기 가스의 배기 효율을 보다 향상시키는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE TREATING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 챔버 내로부터 공정 가스를 배기함에 있어서 와류의 생성을 최소화하여 균일한 배기를 구현하고, 공정 챔버 내에서 발생된 파우더에 의하여 기판의 처리 공정 중에 발생되는 불량률을 낮추는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체를 제조하는 핵심 공정 중에는, 웨이퍼(W)를 공정 챔버(10c) 내에 위치시키고, 공정 챔버(10c) 내에 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)이나, 식각(etching), 세정, ALD, 스퍼터(Sputter) 등의 처리 공정이 포함되어 있다.

이와 같은 처리 공정이 행해지는 기판 처리 장치(1)는, 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 수용하는 서셉터(30)가 마련된 하부 몸체(12)와, 하부 몸체(12)의 상측 개구를 덮는 챔버 리드(14)와, 챔버 리드(14)에 설치되어 공정 가스 공급부(G)로부터 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(20)와, 플라즈마 발생을 위하여 챔버 내에 RF에너지를 공급하는 전극으로 구성된다.

여기서, 하부 몸체(12)와 챔버 리드(14)는 챔버 몸체(10)를 형성하며, 챔버 몸체(10)의 내부 공간이 공정 챔버(10c)를 형성한다. 챔버 몸체(10)에는 공정이 행해지는 기판이 유출입하는 슬릿 형태의 통로(18p)를 구동 유닛(D)에 의해 개폐하는 슬릿 밸브(18)가 설치된다.

샤워 헤드(20)는 공정 가스가 서셉터를 향하여 균일하게 유동하도록 형성되며, 동시에 RF 에너지 소스가 공정 챔버(10c) 내부로 전달되게 구성된다. 각각의 구성 요소들은 RF 에너지를 외부와 격리시키기 위하여 절연 링으로 둘러싸여 외부 구성 요소들과는 절연 상태를 유지한다.

서셉터(30)는 플라즈마에 의한 증착, 식각 등의 처리 공정이 행해지는 동안에 기판(W)을 상측에 거치시키며, 필요에 따라 기판을 정해진 온도로 가열하는 가열판 역할을 한다. 서셉터(30)는 구동축(40)에 연결되어 구동축(40)이 구동 모터 등에 의하여 상하 방향으로 이동(40d)함에 따라 함께 상하 방향으로 이동(30d)한다. 이에 따라, 공정 챔버(10c)에 기판이 슬릿 통로(18p)를 통해 유입될 때에는, 서셉터(30)는 하방으로 이동하여 기판(W)이 유입되는 공간을 마련하고, 기판(W)이 공정 챔버(10c)의 거치핀(18) 상에 놓여지면, 서셉터(30)는 상방 이동하여 기판(W)을 서셉터(30)의 상면에 안착시킨다.

이와 같이, 서셉터(30)가 공정 챔버(10c) 내에서 상하 이동(30d)을 하고, 동시에 공정 챔버(10c)는 외기로부터 유체의 이동을 차단하는 밀폐 상태를 유지해야 하므로, 구동축(40)은 주름관과 유사한 벨로우즈(bellows, 50)에 의해 둘러싸여 설치된다. 즉, 벨로우즈(50)의 상단부는 하부 몸체(12)에 결합된 고정 플레이트(55)에 결합되고, 벨로우즈(50)의 하단부는 구동축(40)과 연결되는 마운팅부(미도시)에 연결 고정된다.

이에 따라, 구동 모터(M)에 의하여 구동축(40)이 하방으로 이동하는 때에는 벨로우즈(50)가 펼쳐지는 것에 의하여 벨로우즈(50)에 의해 둘러싸인 공간이 공정 챔버(10c)와 연통되면서 외기와 밀폐된 상태를 유지하고, 구동모터(M)에 의하여 구동축(40)이 상방으로 이동하는 때에는 벨로우즈(50)가 접혀지는 것에 의하여 벨로우즈(50)에 의해 둘러싸인 가변 공간(S3)이 공정 챔버(10c)와 연통되면서 외기와 밀폐된 상태를 유지한다.

따라서, 공정 챔버(10c) 내에서 공정 가스의 유동(79)는 하방으로 뻗은 제1배기통로(P1)를 향하여 이동(71)하고, 제1배기통로(P1)에서 수평으로 뻗은 제2배기 통로(P2)를 유동(72)하여 외부로 배출(70E)된다. 필요에 따라, 제2배기통로(P2)에 강제로 배기를 돕는 펌프가 연결 설치될 수 있다.

그러나, 벨로우즈(50)에 의해 둘러싸인 가변 공간(S3)은 구동축(40)의 상하 이동에 따라 수축과 팽창을 반복하므로, 제1배기통로(P1)와 연통하는 구멍(55a)이 형성된다. 이에 따라, 공정 챔버(10c) 내의 공정 가스를 외기로 배출하는 과정에서 벨로우즈(50)에 둘러싸인 공간에는 챔버(10c) 내의 공정 가스가 유입(76)되며, 이와 함께 공정 챔버(10c)에서 발생된 파우더(88)도 함께 유입된다.

그런데, 도2에 도시된 바와 같이, 파우더(88)는 공정 가스와 함께 외부로 배출되지만, 파우더의 일부(88')는 접혀지는 벨로우즈(50)의 내벽에 끼인 상태로 있다가 파티클로 성장하여, 증착이나 식각 등의 처리 공정 중에 공정 챔버(10c)로 유입되어 기판 처리 품질을 저해하는 심각한 원인이 되어 왔다.

따라서, 공정 챔버(10c)에서 처리 공정 중에 발생되는 파우더(88)가 벨로우즈(50)에 의해 둘러싸인 가변 공간(S3)에 잔류하지 않아, 처리 공정 중에 파우더(88)가 다시 공정 챔버(10c)로 유입되어, 기판의 처리 품질을 저해하는 원인을 제거할 필요성이 크게 높아지고 있다.

한편, 정해진 생산 라인의 공간에서 공정 효율을 향상시키기 위하여, 기판 처리 장치에 2개의 공정 챔버(10c)를 배치하고자 하는 시도가 모색되고 있다. 이 경우에는, 2개의 공정 챔버(10c)로부터 배기 통로를 각각 형성하면 배기 구조가 복잡해지고 설비를 제작하는 비용이 높아지므로, 2개의 공정 챔버(10c)로부터 공통의 제2배기 통로를 형성하는 것이 바람직하다.

그러나, 서로 다른 2개의 공정 챔버(10c)로부터 공통의 제2배기통로(P2)를 형성할 경우에는, 각각의 제2배기통로에 작용하는 흡입압이 일정하게 제어되기 어려우므로, 각 공정챔버(10c)로부터 배기되는 배기 가스의 유동 쏠림이 발생되면서, 좌우에 각각 배치된 공정 챔버(10c)로부터 배기 가스가 균일하게 배기되지 못하게 고, 이로 인하여 공정 챔버(10c) 내에 잔류하는 공정 가스의 유동에도 영향을 미치면서 처리 공정이 불균일하게 이루어지는 문제가 야기되었다.

따라서, 2개의 공정 챔버(10c)를 나란히 배치하고 공통의 제2배기통로(P2)를 통해 공정 가스의 유동 편차를 제거하면서 단위 시간당 배기 유동량을 서로 균일하게 맞추는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

전술한 배경 기술은 본 발명과 대비하기 위한 구성을 설명한 것이며, 본 발명의 출원일 이전에 공지된 기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 기판 처리 장치의 플라즈마 공정챔버에서 발생된 파우더가 벨로우즈에 둘러싸인 공간의 구석에 끼어 잔류하다가 처리 공정 중에 다시 상승하여 기판의 처리 품질을 저하하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 2개 이상의 공정 챔버가 서로 연결된 배기 통로를 구비하고 있더라도, 2개 이상의 공정 챔버로부터 배출되는 배기 가스의 단위 시간당 배출량 편차를 최소화함으로써, 각 공정 챔버 내의 공정 가스 상태를 서로 동등하게 유지하여, 각각의 공정 챔버에서 기판의 처리 공정을 균일하게 행하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판의 처리 공정이 행해지는 내부 공간을 공정 챔버로 형성하는 챔버 몸체와; 상기 공정 챔버에 공정 가스를 공급하는 가스 분사부와; 상기 챔버 몸체 내에 배치되어 상기 기판을 지지하는 서셉터와; 상기 서셉터와 연결되어 하방으로 연장되고 상하 방향으로 이동 구동되어, 상기 서셉터를 상하 이동시키는 구동축과; 상기 공정 챔버 내의 상기 공정 가스를 외부로 배출하는 배기 통로를 형성하는 배기부와; 상기 구동축의 상하 이동에 따라 접혀지고 펼쳐지는 주름관 형태로 형성되어 상기 공정 챔버와 연통되면서 외기와 차단하는 가변 공간을 형성하는 벨로우즈와; 상기 가변 공간으로부터 상기 배기통로를 향하여 제1가스를 분사하여 상기 가변 공간에서 상방으로의 유동장을 형성하는 가스 분사부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.

이와 같이, 벨로우즈에 의해 둘러싸인 가변 공간 내에서 가스 분사부로부터 제1가스를 상방 분사시켜 가변 공간 내에 제1가스에 의한 상방으로의 유동장을 형성함에 따라, 공정 챔버로부터 배기 가스가 벨로우즈에 둘러싸인 가변 공간으로 하방 유입되지 않고 곧바로 제2배기통로를 통해 외부로 배출시켜 배기 가스의 배기 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

이와 동시에, 벨로우즈에 의해 둘러싸인 가변 공간 내에 제1가스에 의하여 형성되는 제1가스 유동장에 의하여, 공정 챔버로부터 배기 가스의 일부가 가변 공간(사이 공간을 포함함)으로 유입되더라도, 곧바로 배기 통로로 밀려 이동하게 되므로, 제2배기통로를 통해 외기로 배출되는 효율이 보다 높아진다.

무엇보다도, 상기 구동축과 정렬하여 주름관의 내측 부분이 일부 이상이 드러나지 않게 상기 벨로우즈의 내부에 수용된 쉴드 파이프를; 더 포함하여 구성될 수 있다.

이에 따라, 서셉터를 상하 이동시키는 구동축이 상하 이동하면서 벨로우즈가 접혀져 높이가 작아지면, 벨로우즈의 내측에 설치된 쉴드 파이프에 의하여 벨로우즈의 주름관이 배기 가스에 노출되지 않고 쉴드 파이프에 의해 가려짐으로써, 벨로우즈의 주름진 부분 구석에 공정 챔버로부터 파우더의 발생을 억제하여, 파우더가 파티클로 성장한 후 공정 챔버로 유입되어 처리 공정의 불량을 야기하는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이를 위하여, 쉴드 파이프의 높이는 상기 구동축의 상하 이동 변위에 따른 상기 벨로우즈의 압축 높이로 정해지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 상기 쉴드 파이프가 상기 벨로우즈의 끝단으로부터 연장 형성됨으로써, 구동축이 서셉터의 이동 거리만큼 상방 이동하여 벨로우즈의 높이가 최소로 되면, 쉴드 파이프에 의하여 벨로우즈의 주름진 부분이 모두 가려짐으로써, 벨로우즈 내부에 파우더가 생성되는 것을 거의 완전히 방지할 수 있다.

여기서, 상기 구동축과 상기 쉴드 파이프의 사이 공간은 다양하게 정해질 수 있지만, 그 폭이 10mm 이하로 형성되고, 상기 가스 분사구의 직경은 1mm 내지 3mm로 정해질 수 있다.

한편, 상기 배기 통로를 통하여 상기 공정 챔버로부터 공정 가스를 외부로 배출하는 것은 상기 처리 공정이 행해지는 상기 서셉터의 위치에 비하여 보다 높은 위치로 상기 구동축이 상방 이동한 상태에서 행해지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 서셉터의 위치가 상방으로 이동한 상태에서 벨로우즈의 높이가 낮아져 쉴드 파이프에 의하여 벨로우즈의 주름진 부분을 모두 또는 최대한으로 가릴 수 있으므로, 벨로우즈 내부에 파우더의 생성을 최소화할 수 있다.

상기 공정 챔버는 2개 이상으로 이루어지고; 상기 배기 통로는 상기 공정 챔버의 각각으로부터 하방 연장되는 제1배기통로와, 상기 제1배기통로를 상호 수평 방향으로 연통시키면서 외부까지 연통되는 제2배기통로를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 제2배기통로를 이용하여 2개 이상의 공정 챔버로부터 배기 가스 등을 배기한다.

이 때, 상기 배기부는, 상기 구동축의 둘레의 일부를 감싸도록 형성되어 상기 구동축과의 사이 공간에 상기 공정 챔버로부터 하방으로 연장된 제1배기통로를 형성하는 내측 배기 부재와; 상기 내측 배기 부재의 외측에 이격되게 배치되어 상기 제1배기통로와 연통하는 우회 통로를 형성하는 외측 배기 부재를; 포함하여 구성되어, 상기 배기 가스가 상기 우회 통로를 경유하여 제2배기통로를 통해 외기로 배기되게 구성될 수 있다.

이에 따라, 상기 배기 통로는 제1배기통로에 의해 하방으로 유동이 안내되다가 정해진 높이의 격벽을 넘는 우회 통로를 포함하여 이루어짐으로써, 우회 통로를 통과하면서 가스 유동이 격벽의 길이 방향(예를 들어, 원주 방향)으로 유동이 골고루 분산되고, 이에 따라, 제2배기통로에서부터 작용하는 흡입압에 의한 유동 쏠림을 제거할 수 있어서, 각각의 공정 챔버로부터 단위 시간당 배출 가스량을 균일하게 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 내측 배기 부재는 상기 공정 챔버의 바닥면에 걸쳐지는 날개부와, 상기 날개부로부터 중공 파이프 형태로 하방 연장되어 상기 제1배기통로를 형성하는 하방 연장부가 형성될 수 있다. 이를 통해, 구동축을 감싸는 형태로 내측 배기 부재의 날개부를 챔버 바닥면에 거치시키기만 하면, 구동축과 내측 배기 부재의 사이에 마련된 공간이 공정 챔버로부터 가스를 배기하는 제1배기통로로 간단하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 외측 배기 부재는 상기 하방 연장부의 외측에 이격 배치되고 상방으로 뻗은 격벽을 구비하고, 상기 격벽은 상기 제2배기통로의 상면보다 더 높게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 배기 가스가 공정 챔버로부터 제1배기통로를 거친 이후에, 제2배기통로로 진입하기 이전에 외측 배기 부재의 격벽에 의한 우회 통로를 간단히 설치할 수 있다.

여기서, 상기 배기 가스의 유동을 조절하는 관통부가 형성된 차단막이 상기 격벽으로부터 연장 형성되되, 상기 차단막에 형성된 상기 관통부는 상기 제2배기통로에 근접한 영역에서의 단면적이 상기 제2배기통로에 근접하지 않은 영역에서의 단면적에 비하여 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이를 통해, 흡입압이 인가되는 제2배기통로에 근접한 차단막의 일부 영역에는 제2배기통로와 근접하지 아니한 차단막의 일부 영역에 비하여 보다 높은 흡입압이 작용하게 되지만, 제2배기통로에 근접한 차단막에서 관통부의 단면적이 보다 더 크게 형성됨에 따라, 제2배기통로에 근접한 차단막의 관통부를 통해 배기되는 배기 가스의 단위 시간당 배기량과 제2배기통로에 근접하지 아니한 차단막의 관통부를 통해 배기되는 배기 가스의 단위 시간당 배기량의 편차를 줄여, 제2배기통로로 유입되는 배기 가스의 단위 시간당 배기량이 구동축 둘레 방향을 따라 균일하게 분포되도록 조절할 수 있다.

그리고, 상기 제1가스는 상기 공정 가스의 성분들 중 일부 이상으로 이루어져, 제1가스가 공정 챔버의 내부로 유입되더라도 공정 챔버 내에서의 처리 공정에 영향을 미치지 않도록 한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '공정 가스'라는 용어는 공정 챔버 내에서 처리 공정이 행해지기 위하여 공급되는 가스를 통칭하는 것으로 정의한다. 그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '배기 가스'라는 용어는 공정 챔버의 바깥에 위치한 공정 가스를 통칭하는 것으로 정의한다.

즉, 본 명세서 및 특허청구범위에서, 공정 챔버의 하측에 위치한 가변 공간이나 사이 공간에 위치한 가스는 '배기 가스'라고 명명하지만, 가변 공간이나 사이 공간에 위치한 가스가 공정 챔버로 유입되면 처리 공정에 영향을 미치므로, '배기 가스'가 다시 '공정 가스'로 될 수도 있다. 다시 말하면, '공정 가스'와 '배기 가스'는 위치에 따라 그 용어를 편의상 구분한 것일 뿐, 제2배기통로로 배출되지 않은 상태의 공정 가스는 '공정 가스'와 '배기 가스' 중 어느 하나로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '가변 공간'은 벨로우즈에 의하여 둘러싸인 공간(S3)으로 정의하고, '사이 공간'은 구동축과 쉴드 파이프에 의하여 둘러싸인 공간(S3')으로 정의한다. 따라서, '사이 공간'은 '가변 공간'에 포함되어 있으므로, '가변 공간'이라는 용어는 '사이 공간'을 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 공정 챔버의 밀폐 상태를 유지하면서 서셉터를 상하 이동시키는 구동축에 설치된 벨로우즈로 둘러싸인 가변 공간 내에서, 가스 분사부로부터 제1가스가 상방 분사되어 형성되는 상방 유동장에 의하여, 배기 가스가 공정 챔버로부터 벨로우즈에 둘러싸인 가변 공간으로 하방 유입되지 않고 곧바로 제2배기통로를 통해 외부로 배출되어, 배기 가스의 배기 효율을 보다 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 배기 가스의 일부가 공정 챔버로부터 가변 공간에 유입되더라도, 벨로우즈에 의해 둘러싸인 가변 공간 내에 제1가스에 의하여 형성되는 상방 유동장에 의하여 유입된 배기 가스를 곧바로 배기 통로로 밀어냄으로써, 제2배기통로를 통해 배출되는 배기 효율을 향상시킬 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 벨로우즈의 높이가 낮아진 상태에서 공정 챔버와 벨로우즈의 내벽을 차단하는 쉴드 파이프를 구비하여, 벨로우즈의 주름관이 배기 가스에 노출되지 않고 쉴드 파이프에 의해 가려지게 하여, 공정 챔버로부터 벨로우즈의 주름진 부분 구석으로 파우더가 유입되지 못하게 차단함으로써, 벨로우즈의 구석 틈새에 파우더가 유입되어 있다가 점차 파티클로 성장하여 공정 챔버로 유입되어 처리 공정의 불량을 야기하는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 쉴드 파이프의 높이를 상기 구동축의 상하 이동 변위에 따른 상기 벨로우즈의 압축 높이로 정해짐으로써, 구동축이 서셉터의 이동 거리만큼 상방 이동하여 벨로우즈의 높이가 최소로 된 상태에서 처리 공정이 행해지면, 쉴드 파이프에 의하여 벨로우즈의 주름진 부분이 모두 가려짐으로써, 벨로우즈 내부에 파우더가 생성되는 것을 거의 완전히 방지할 수 있는 이점이 얻어진다.

그리고, 본 발명은, 플라즈마가 발생되는 공정 챔버로부터 외부로 배기 가스를 배기함에 있어서, 공정 챔버로부터 하방으로 연통하는 제1배기통로와 외기와 연결되는 제2배기통로의 사이에 배기 가스가 격벽을 넘어 통과하는 우회 통로가 마련됨에 따라, 우회 통로를 통과하면서 국부적으로 배기 가스가 집중되는 현상이 완화되어 균일한 양의 배기 가스를 지속적으로 배출할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.

특히, 본 발명은 2개 이상의 공정 챔버가 나란히 마련되고, 공정 챔버의 제2배기통로가 상호 수평 방향으로 연통 형성되어 배기 가스를 배출하는 경우에도, 배기 가스가 중공 원형 단면의 격벽을 넘는 우회 통로를 지나면서, 각 공정 챔버로부터의 배기 가스의 단위 시간당 배출량을 균일하게 조절되게 하여, 제2배기통로를 공통으로 사용하는 2개 이상의 공정 챔버에서의 처리 공정을 서로 균등한 수준으로 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 플라즈마 공정 챔버의 구성을 도시한 종단면도,
도2는 도1의 'A'부분의 확대도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도,
도4 및 도5는 도4의 'B'부분의 확대도로서 벨로우즈의 신장 상태에 따른 작동 상태를 도시한 도면,
도6은 도4의 가스 공급부의 구성을 도시한 사시도,
도7은 도4의 'C'부분의 확대도,
도8은 도7의 내측 배기 부재의 사시도,
도9는 도7의 외측 배기 부재의 사시도,
도10a 내지 도10d는 벨로우즈에 의해 둘러싸인 공간에서의 유동장 해석결과 그래프,
도11a 및 도11b는 제1배기통로에서 제2배기통로로 전이하는 영역에서의 유동장 해석결과 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 도3에 도시된 바와 같이, 내부에 플라즈마가 생성되는 공정 챔버(10c)가 내부 공간에 형성된 챔버 몸체(10)와, 챔버 몸체(10)의 상측에 설치되어 공정 가스를 공급하고 RF 에너지를 공급하는 샤워 헤드(20)와, 챔버 몸체(10)의 하측에 설치되어 처리 공정이 행해지는 기판(W)을 거치하는 서셉터(30)와, 구동 모터 등에 의하여 서셉터(30)를 상하 방향(30d)으로 이동하도록 서셉터(30)와 연결 설치된 구동축(40)과, 공정 챔버(10c) 내의 공정 가스가 구동축(40)의 상하 이동에도 외부로 누설되는 것을 방지하는 벨로우즈(210)와, 벨로우즈(210)의 상단 내측에 정해진 높이로 구동축을 감싸는 형태로 형성된 쉴드 파이프(220)와, 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이 공간(S3')을 향하여 제1가스(230a)를 분사하는 가스 분사부(230)를 포함하여 구성된다.

상기 챔버 몸체(10)는 공정 챔버(10c)가 중공 형태로 형성된 하부 몸체(12)와, 하부 몸체(12)에 대하여 회동 가능하게 설치되어 하부 몸체(12)의 공정 챔버(10c)의 개구를 덮는 챔버 리드(14)와, 공정 챔버(10c) 내에 고정 설치된 지지 플레이트(16)와, 지지 플레이트(16)에 고정되어 서셉터(30)가 하방 이동한 상태에서 기판(W)을 거치시키는 거치 핀(18)이 설치된다. 그리고, 하부 몸체(12)에는 장방형 또는 원반 형태인 기판(W)을 유입하거나 배출하기 위한 슬릿 형태의 통로(미도시)가 마련된다.

챔버 몸체(10)의 공정 챔버(10c)에는 내부의 기체를 외부로 강제 배출시키는 흡입 펌프(미도시)가 연결 설치되어, 기판(W)의 식각이나 증착 등의 처리 공정 중에 공정 챔버(10c)의 압력이 대기압보다 낮은 상태로 조절될 수 있다.

상기 샤워 헤드(20)는 챔버 리드(14)에 설치되어, 가스 공급부(G)로부터 공급받은 공정 가스를 공정 챔버(10c)에 플라즈마 생성에 필요한 유량으로 공급(78)하고, 절연 상태로 설치된 전극으로부터 RF 에너지를 내부 공간(10c)에 공급한다. 이 때, 전극으로부터 공급되는 RF 에너지는 13.56 MHz 의 주파수로 사용되는 것이 일반적이지만, 이보다 높은 주파수의 RF 에너지를 공급하여 공정 챔버(10c)에서 발생되는 플라즈마의 밀도를 높여 공정 효율을 향상시킬 수도 있다.

상기 서셉터(30)는 공정 챔버(10c) 내에서 증착이나 식각 등의 처리 공정이 행해지는 동안에 기판(W)을 상측에 거치시키며, 기판(W)의 온도를 처리 공정에 적합한 온도 범위로 유지되게 가열한다.

이에 따라, 기판 처리 장치(100)의 서셉터(30)에 기판(W)이 안착되어 증착이나 식각 등의 처리 공정이 행해지는 동안에, 샤워 헤드(20)로부터 공정 가스와 RF 에너지가 공급되면서, 샤워 헤드(20)와 서셉터(30)의 사이 공간에 플라즈마가 발생된다.

상기 구동축(40)은 서셉터(30)로부터 연장되어 구동 모터(M)에 의하여 상하 방향으로 이동(40d)한다. 예를 들어, 구동 모터(M)는 스텝핑 모터로 적용될 수 있다.

공정 챔버(10c)는 처리 공정 중에 외기와 차단된 상태를 유지해야 하므로, 상하로 이동하는 구동축(40)이 위치하는 챔버 몸체(10)의 하단에는 고정 플레이트(55)가 고정되고, 구동축(40)의 상하 이동에 연동하여 주름관 형태의 벨로우즈(210)가 접혀지거나 펼쳐지도록 설치된다.

즉, 벨로우즈(210)의 상단은 고정 플레이트(55)에 고정되고, 벨로우즈(210)의 하단은 구동축(40)에 결합된 결합 플레이트(42)에 고정되어, 구동축(40)이 하방으로 이동하여 고정 플레이트(55)와 결합 플레이트(42)의 간격이 멀어지면 벨로우즈(210)가 펼쳐지고, 구동축(40)이 상방으로 이동하여 고정 플레이트(55)와 결합 플레이트(42)의 간격이 작아지면 벨로우즈(210)가 접혀지는 것에 의해 구동축(40)의 상하 이동을 허용하면서 공정 챔버(10c)의 밀폐 상태를 벨로우즈(210)에 의해 둘러싸인 공간(S3)에 의하여 유지한다.

공정 챔버(10c) 내의 압력이 외기의 압력과 편차가 있더라도 파손되지 않도록, 벨로우즈(210)는 스텐레스 등의 고강성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 쉴드 파이프(shield pipe, 220)는 고정 플레이트(55)의 저면에 고정되어 하방으로 연장 형성된다. 이에 따라, 공정 챔버(10c)로 기판(W)이 유입되는 경우와 같이 서셉터(30)가 하방(30d1)으로 내려가 벨로우즈(210)가 펼쳐진 상태에서는, 도3에 도시된 바와 같이 쉴드 파이프(220)의 저면이 고정 플레이트(42)와 E1으로 표시된 거리만큼 이격된 상태이지만, 서셉터(30)가 상방(30d2)으로 올라가 벨로우즈(210)가 접혀진 상태에서는, 도5에 도시된 바와 같이 쉴드 파이프(220)의 저면이 고정 플레이트(42)의 상면에 밀착하거나 근접한 상태가 된다.

즉, 공정 챔버(10c)의 서셉터(30) 상에 거치된 기판(W)에 대하여 처리 공정이 행해지고 있는 동안에는, 도5에 도시된 바와 같이 쉴드 파이프(220)에 의하여 벨로우즈(210)의 주름진 내측면이 공정 챔버(10c)와 완전히 차단되거나 거의 차단된 상태가 되므로, 공정 챔버(10c)로부터 배기 가스가 유입되는 영역은 쉴드 파이프(220)에 의해 둘러싸인 사이 공간(S3')이 된다. 즉, 쉴드 파이프(220)에 의하여 벨로우즈(210)에 의해 둘러싸인 가변 공간(S3) 중 사이 공간(S3')에만 배기 가스가 유입되므로, 주름관 형태의 벨로우즈(210)의 내측면에 파우더가 끼이는 현상을 근본적으로 억제할 수 있다.

따라서, 처리 공정 중이나 처리 공정이 완료되어 공정 챔버(10c)로부터 배기 가스를 외부로 배기하는 과정에서, 고정 플레이트(55)의 틈새(55a)를 통해 배기 가스나 미세한 파우더(88)가 유입되더라도, 고정 플레이트(55)의 하측 공간이 매끈한 내면(220s, 內面)으로 형성된 쉴드 파이프(220)에 의해 둘러싸여 형성된 사이 공간(S3')이 되므로, 배기 가스와 미세한 파우더(88)가 벨로우즈(210)의 주름관 형태의 내벽으로 진입하는 것이 차단되어, 고정 플레이트(55)의 하측의 사이 공간(S3')만을 경유하여 곧바로 제2배기통로(P2)를 향하여 배출된다.

이를 통해, 벨로우즈(210)의 주름진 부분으로 공정 챔버로부터 파우더(88)가 유입되는 것이 차단되므로, 파우더가 벨로우즈(210)의 주름진 내측면에서 파티클로 성장하는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 성장한 파티클이 공정 챔버로 유입되어 기판의 처리 공정 품질을 저해하는 문제를 방지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도면에는 쉴드 파이프(220)가 고정 플레이트(55)의 저면에 고정된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 벨로우즈(210)의 상단 프레임에 고정될 수도 있다. 또한, 도면에는 쉴드 파이프(220)가 벨로우즈(210)의 상측에 설치된 구성을 예시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 쉴드 파이프(220)는 결합 플레이트(42)의 상면에 고정되어 벨로우즈(210)의 하측에 설치될 수도 있다. 이렇듯, 쉴드 파이프(220)는 벨로우즈(210)가 접혀진 상태에서 벨로우즈(210)의 내측면이 공정 챔버(10c)와 연통하는 것을 차단하기 위하여 다양한 위치에 설치될 수 있다.

상기 가스 분사부(230)는 벨로우즈(210)에 의하여 둘러싸인 가변 공간(S3)에서 상방으로의 유동장이 형성되도록 제1가스(230a)를 상방 분사한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 가스 분사부(230)는 쉴드 파이프(220)가 설치되지 않은 상태에서 구비될 수도 있고, 쉴드 파이프(220)는 가스 분사부(230)가 설치되지 않은 상태에서 구비될 수도 있다.

쉴드 파이프(220)와 가스 분사부(230)가 함께 설치된 바람직한 실시 형태에 따르면, 도면에 도시된 바와 같이 가스 분사부(230)는 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이에 설치되어, 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이 공간(S3')의 상측을 향하여 제1가스(230)를 분사하여 상방으로의 유동장을 형성한다. 이에 의하여, 고정 플레이트(55)의 구멍이나 틈새(55a)를 통하여 제1배기통로(P1)로부터 벨로우즈(210)로 둘러싸인 가변 공간(S3)으로 배기 가스가 유입되는 것을 억제할 뿐만 아니라, 동시에 공정 챔버(10c)로부터 사이 공간(S3')에 유입된 배기 가스를 배기 통로(Pv)를 향하여 상방 이동(76r)시켜 사이 공간(S3')에 배기 가스가 잔류하는 것을 최소화한다.

여기서, 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이 공간에 골고루 제1가스를 상방 분사하기 위하여, 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이 공간의 형태(도면에 도시된 예에서는 원형 링 형태)의 가스 공급 프레임(231)이 쉴드 파이프(220)와 구동축(40)의 사이 공간(S3')에 배치된다. 그리고 가스공급 프레임(231)은 쉴드 파이프(220)에 의하여 수용되는 위치에 배치된다. 예를 들어, 가스공급 프레임(231)은 쉴드 파이프(220)의 내주면과 정해진 간극(d)을 둔 위치에 배치되거나 쉴드 파이프(220)의 내주면에 고정될될 수 있다. 가스 공급 프레임(231)은 간격을 두고 배치된 다수의 가스 분사공(232)을 구비하여, 제1가스 공급부(PG)로부터 제1가스를 공급받아 가스 분사공(232)을 통해 제1가스를 상방 분사한다.

일반적으로 구동축(40)이 원형 단면으로 형성되므로, 쉴드 파이프(220)도 중공 원형 단면으로 형성되고, 이에 따라 가스 분사부(230)의 가스공급 프레임(231)도 링 형태로 형성된다. 가스 분사공(232)은 15도 내지 45도 간격을 두고 다수 배치될 수 있다. 가스 분사공(232)의 배치 간격은 사이 공간(S3') 내에서 원주 방향으로의 유동 편차를 최소화하면서 상방으로의 제1가스 유동장을 형성하는 데 적합한 치수로 정해진다.

도면에는 가스 분사부(230)가 결합 플레이트(42)의 상면에 설치된 구성이 예시되어 있지만, 가스 분사공(232)으로부터의 분사되는 제1가스의 분사압이나 단위 시간당 분사유량이 충분히 높으면, 가스 공급 프레임(231)의 하측으로 배기 가스나 파우더가 유입되지 않으므로, 가스공급 프레임(231)은 쉴드 파이프(220)에 위치 고정될 수도 있다.

가스 분사부(230)로부터 분사되는 제1가스는 공정 챔버(10c)에서 사용되는 공정 가스와 동일한 것으로 선택된다. 제1가스는 벨로우즈(210)로 둘러싸인 가변 공간(S3)에 배기 가스와 파우더(88)의 유입을 억제하기 위한 것이어서 다양한 가스가 사용될 수 있지만, 제1가스가 공정 챔버(10c)로 유입되어 공정 가스나 기판과 반응할 경우에는 처리 품질이 저하되는 문제가 야기되므로, 제1가스는 공정 가스로 사용되는 가스들 중 어느 하나(예를 들어, 질소, 산소)로 선택되거나 공정 가스와 반응이 일어나지 않는 가스(예를 들어, 아르곤 등 불활성 가스)로 선택되는 것이 바람직하다.

한편, 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격은 10mm 이하로 정해지고, 가스 분사구(232)의 직경은 1mm 내지 3mm로 형성되는 것이 바람직하다.

도10a에 도시된 해석 데이터는 벨로우즈(210)의 내부에 가스 분사부(230)를 설치하지 않은 상태로서 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격이 18.9mm인 조건에서의 유동 단면 그래프이다. 그래프에서 적색계열은 상방으로의 유동을 나타낸 것이고 청색 계열은 하방으로의 유동을 나타낸다. 도10a에 도시된 바와 같이, 제2배기유로(P2)가 위치한 쪽에는 상방으로 유동하지만 그 반대쪽에는 하방으로 유동하여, 벨로우즈(210)에 의해 둘러싸인 가변 공간(S3, 보다 정확하게는 사이 공간을 지칭함)에 와류가 발생되어 원활한 배출이 일어나지 않음을 확인할 수 있다.

도10b에 도시된 해석 데이터는 벨로우즈(210)의 내부에 가스 분사부(230)를 설치하였지만 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격이 18.9mm인 조건에서의 유동 단면 그래프이다. 도10a에 비하여 제2배기유로(P2)에 근접하지 않은 영역에서는 하방으로의 유동이 줄었지만, 여전히 제2배기유로(P2)가 위치한 쪽과 그 반대쪽의 유동 방향이 서로 달라, 쉴드 파이프(220)에 의해 둘러싸인 사이 공간(S3')에 와류가 발생되고 있음을 확인할 수 있다.

도10c에 도시된 해석 데이터는 벨로우즈(210)의 내부에 가스 분사부(230)를 설치하고 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격이 10mm이고 가스 분사공의 크기가 0.3mm인 조건에서의 유동 단면 그래프이다. 도10b에 비하여 제2배기유로(P2)에 근접한 영역과 근접하지 않은 영역이 모두 녹색 계열로 나타나, 쉴드 파이이프(220)에 의해 둘러싸인 사이 공간(S3')에서는 유동이 정체된 상태를 유지하고 있음을 확인할 수 있다.

도10d에 도시된 해석 데이터는 벨로우즈(210)의 내부에 가스 분사부(230)를 설치하고 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격이 10mm이고 가스 분사공의 크기가 2mm인 조건에서의 유동 단면 그래프이다. 도10a 내지 도10c에 비하여 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 사이 공간(S3')에서 모두 균일하게 상방으로 이동하는 가스 유동이 발생되는 것을 확인할 수 있다.

이렇듯, 벨로우즈(210)로 둘러싸인 가변 공간(S3)에서 쉴드 파이프(220)와 구동축(40) 사이의 간격을 10mm 이하로 유지하고, 가스 분사부(230)를 설치하여 제1가스를 상방으로 불어주는 상방 유동장을 형성하는 것에 의하여, 공정 챔버(10c)로부터 가변 공간(S3)으로 배기 가스가 유입되어 파우더 등이 끼어 잔류하는 것을 확실하게 억제할 수 있음이 명확해졌다.

한편, 상기 내측 배기 부재(110)는 도8에 도시된 바와 같이 상측에는 반경 방향으로 뻗은 날개부(111)가 형성되고, 중앙부에는 구동축(40)의 일부를 둘러싸는 원통 형상의 하방 연장부(114)가 중공 원통 형태로 형성된다. 그리고, 내측 배기 부재(110)의 날개부(111)는 하부 몸체(12)의 평탄한 챔버 바닥면(12s)에 얹혀져 설치되어, 하방 연장부(114)에 둘러싸인 공간(110c)과 구동축(40)의 사이에 하방으로 연장된 통로가 제1배기통로(P1)를 형성한다. 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '챔버 바닥면(12s')은 챔버의 내벽을 형성하는 바닥면에 국한되지 않으며, 챔버의 내벽을 형성하는 바닥면 상에 지지 플레이트(16) 등이 설치된 경우에는, 설치된 구조물(예를 들어, 지지 플레이트)의 상면을 포함하는 것으로 정의한다.

상기 외측 배기 부재(120)는 중공 원통 형태의 원주면이 격벽(124)을 형성하고, 그 중공부(120c)에 내측 배기 부재(110)의 하방 연장부(114)를 수용한 상태로 고정 플레이트(55)상에 거치되게 설치된다. 그리고, 외측 배기 부재(120)는 상단이 내측 배기 부재(110)의 날개부(111)와 이격되게 배치된다. 여기서, 격벽(124)의 높이(H, 즉 상단)는 도7에 도시된 바와 같이 제2배기통로(P2)의 상면(12u)보다 더 높게 형성되어 ∩자 형태의 우회 통로를 형성한다. 이에 따라, 제1배기통로(P1)와 제2배기통로(P2) 사이에는 배기 가스가 상방으로 이동하여 격벽(124)를 넘은 후 다시 하방으로 이동하는 우회 통로(Pv)를 형성한다.

이를 통해, 플라즈마가 발생되는 공정 챔버(10c)로부터 외부로 배기 가스가 유동하는 과정에서, 배기 가스가 우회 통로(Pv)를 통과하면서, 구동축(40)의 둘레의 서로 다른 원주 방향의 위치를 통과하는 배기 가스와 서로 혼합되면서 전체적으로 원주 방향으로 균일한 유동으로 유도되므로, 우회 통로(Pv)가 형성되지 않은 경우에 비하여 구동축(40) 둘레의 원주 방향으로의 유동량 편차를 완화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 도3에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 공정 챔버(10c)가 나란히 배치되고, 이들 공정 챔버(10c)로부터 하방 연장된 제1배기통로(P1)로부터 수평 방향으로 서로를 향하여 연장된 제2배기통로(P2)를 상호 공유하면서 제2배기통로(P2)를 통해 배기 가스를 배출하는 구조에서는, 배기 가스가 구동축의 둘레에 원형 형태로 형성된 격벽(124)을 넘는 과정에서 발생되는 유동 저항에 의하여 제2배기통로(P2)에 작용하는 흡입압을 완충시켜 평준화시키는 역할을 한다. 이에 따라, 서로 다른 2개의 공정 챔버(10c)로부터의 배출되는 배기 가스가 ∩자 형태의 우회 통로(Pv)를 거치면서 배기 가스의 단위 시간당 배출량이 균일하게 조절되므로, 공정 챔버에서의 처리 공정 중에 배출되는 배기 가스의 양을 정확히 제어하여 보다 신뢰성있는 처리 품질을 확보할 수 있게 된다.

한편, 외측 배기 부재(120)의 격벽(124)의 상측에는 외측으로 돌출 형성되어 배기 가스의 유동을 차단하는 차단막(121)이 형성되고, 차단막(121)에는 배기 가스의 유동을 허용하는 관통 구멍(122)이 다수 형성된다. 여기서, 차단막(121)은 우회 통로(Pv) 상에서 배기 가스의 유동을 차단하기 위한 것이 아니라, 구동축 둘레의 원주 방향으로의 유동량을 조절하기 위한 것이다.

다시 말하면, 제2배기통로(P2)와 근접한 영역(120E2)에서는 관통 구멍(122)의 배치 간격(L')이 제2배기통로(P2)와 근접하지 않은 영역(120E2를 제외한 영역)에서의 관통 구멍(122)의 배치 간격(L)에 비하여 더 길게 형성된다. 이를 통해, 제2배기통로(P2)에 작용하는 흡입압의 영향에 의하여 제2배기통로(P2)와 근접한 영역(120E2)에서 단위 시간당 가스 유량이 보다 높아지는 것을 억제하고, 원주 방향 전체에 걸쳐 단위 시간당 통과 유량을 균일하게 유지할 수 있다.

한편, 도면에는 차단막(121)에 관통 구멍(122)의 간격으로 우회 통로(Pv)를 통과하는 단위 시간당 유량을 조절하는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 차단막(121)에 관통부를 슬릿 형태 등으로 형성하되, 제2배기통로(P2)와 근접한 영역(120E2)에서는 관통부의 단면이 제2배기통로(P2)와 근접하지 않은 영역(120E2를 제외한 영역)에서의 관통부의 단면에 비하여 더 작게 형성하는 것에 의해 이루어질 수도 있다.

그리고, 차단막(121)의 가장자리 끝단(121e)은 챔버 몸체(12)의 측벽(12a)에 맞닿도록 설치되어, 외측 배기 부재(120)를 고정 플레이트(55) 상에 단순 거치시키는 것에 의해서도, 외측 배기 부재(120)를 정해진 위치에 정확하게 설치할 수 있게 된다. 이 때, 외측 배기 부재(120)의 격벽(124)의 하단에는 안정된 직립을 유지하기 위한 받침부(128)가 형성된다.

상기와 같이 내측 배기 부재(110)와 외측 배기 부재(120)를 이용하여, 제1배기통로(P1)와 제2배기통로(P2)의 사이에 격벽(124)을 상하 방향으로 넘는 '∩ ' 형태의 우회 통로(Pv)를 형성함에 따른 유동 개선 효과는 도11a 및 도11b의 유동 데이터를 비교하는 것에 의하여 확인할 수 있다.

도11a에 도시된 바와 같이, 우회 통로(Pv)가 없는 종래의 구조에서는, 구동축(40) 둘레의 원주 방향으로의 유동 분포가 배기 가스의 유동 패턴이 일정하지 않고 방향이 제각각이어서 와류가 발생된다는 것을 확인할 수 있지만, 도11b에 도시된 바와 같이, 격벽(124)을 타고 넘는 우회 통로(Pv)를 형성한 본 발명의 구조에서는, 구동축(40) 둘레의 원주 방향으로의 유동 분포로부터 배기 가스의 유동 패턴이 균일하게 유도된다는 것을 확인할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 벨로우즈(210)에 둘러싸인 가변 공간(S3)에 상방으로 제1가스를 불어주어 상방 유동장을 형성하는 가스 분사부(230)를 구비하여, 벨로우즈(210)에 둘러싸인 가변 공간(S3)으로 배기 가스가 유입되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 가변 공간(S3)으로 유입되는 배기 가스나 파우더를 곧바로 배기 통로를 통해 배출되게 촉진하므로, 종래에 비하여 배기 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 상기와 같이 구성된 기판 처리 장치(100)는, 구동축(40)의 일부를 둘러싸는 쉴드 파이프(220)가 가변 공간(S3) 내부에 설치됨으로써, 공정 챔버(10c)에서의 처리 공정 등을 위하여 서셉터(30)가 상방 이동하여 벨로우즈(210)가 접힌 상태가 되면, 쉴드 파이프(220)에 의하여 벨로우즈(210)의 주름관이 배기 가스에 노출되지 않고 내주면이 매끄러운 쉴드 파이프(210)에 의해 가려짐으로써, 벨로우즈(210)의 내측면에 배기 가스와 파우더가 유입되어 파우더가 잔류하는 것을 억제함으로써, 가변 공간(S3)에 잔류하는 파우더가 파티클로 성장하여 공정 챔버(10c)로 유입되어 처리 공정의 품질을 저해하였던 종래 문제점을 완전히 해소할 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는, 공정 챔버(10c)로부터 공정 가스를 외부로 배출시키는 데 있어서, 공정 챔버(10c)로부터 하방으로 연통된 제1배기통로(P1)와 흡입압이 작용하는 수평 연장된 제2배기통로(P2)의 사이에 ∩형태와 같이 상방과 하방의 유동을 유도하는 격벽(124)을 통해 우회 통로(Pv)를 마련함에 따라, 구동축(40) 둘레의 원주 방향을 따라 제2배기통로(P2)로 유출되는 단위 시간당 유동량을 균일하게 하고 와류의 발생을 억제하여, 2개 이상의 공정 챔버가 나란히 배치되는 구조에 대해서도 공정 챔버(10c)로부터 배기 가스를 균일하게 배출할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 기판 처리 장치 10: 챔버 몸체
10c: 공정 챔버 20: 샤워 헤드
30: 서셉터 40: 구동축
110: 내측 배기 부재 120: 외측 배기 부재
122: 관통부 210: 벨로우즈
220: 쉴드 파이프 230: 가스 분사부
P1: 제1배기통로 P2: 제2배기통로
Pv: 우회통로

Claims

기판의 처리 공정이 행해지는 내부 공간을 공정 챔버로 형성하는 챔버 몸체와;
상기 공정 챔버에 공정 가스를 공급하는 가스 분사부와;
상기 챔버 몸체 내에 배치되어 상기 기판을 지지하는 서셉터와;
상기 서셉터와 연결되어 하방으로 연장되고 상하 방향으로 이동 구동되어, 상기 서셉터를 상하 이동시키는 구동축과;
상기 공정 챔버 내의 상기 공정 가스를 외부로 배출하는 배기 통로를 형성하는 배기부와;
상기 구동축의 상하 이동에 따라 접혀지고 펼쳐지는 주름관 형태로 형성되어 상기 공정 챔버와 연통되면서 외기와 차단하는 가변 공간을 형성하는 벨로우즈와;
상기 가변 공간으로부터 상기 배기통로를 향하여 제1가스를 분사하여 상기 가변 공간에서 상방으로의 유동장을 형성하는 가스 분사부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 공정 챔버는 2개 이상으로 이루어지고;
상기 배기 통로는 상기 공정 챔버의 각각으로부터 하방 연장되는 제1배기통로와, 상기 제1배기통로를 상호 수평 방향으로 연통시키면서 외부까지 연통되는 제2배기통로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 배기부는,
상기 구동축의 둘레의 일부를 감싸도록 형성되어 상기 구동축과의 사이 공간에 상기 공정 챔버로부터 하방으로 연장된 제1배기통로를 형성하는 내측 배기 부재와;
상기 내측 배기 부재의 외측에 이격되게 배치되어 상기 제1배기통로와 연통하는 우회 통로를 형성하는 외측 배기 부재를;
포함하여 구성되어, 상기 공정 챔버로부터의 배기 가스가 상기 우회 통로를 경유하여 제2배기통로를 통해 외기로 배기되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3항에 있어서,
상기 내측 배기 부재는 상기 공정 챔버의 바닥면에 걸쳐지는 날개부와, 상기 날개부로부터 하방 연장되어 상기 제1배기통로를 형성하는 하방 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3항에 있어서,
상기 외측 배기 부재는 상기 하방 연장부의 외측에 이격 배치되고 상방으로 뻗은 격벽을 구비하고, 상기 격벽은 상기 제2배기통로의 상면보다 더 높게 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 5항에 있어서,
상기 배기 가스의 유동을 조절하는 관통부가 형성된 차단막이 상기 격벽으로부터 연장 형성되되, 상기 차단막에 형성된 상기 관통부는 상기 제2배기통로에 근접한 영역에서의 단면적이 상기 제2배기통로에 근접하지 않은 영역에서의 단면적에 비하여 더 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 5항에 있어서,
상기 우회 통로 상에는 상기 배기 가스를 차단하는 차단막과, 상기 배기 가스를 통과시키는 관통부가 상기 차단막에 다수 형성되고, 상기 제2배기통로에 근접한 영역에서는 상기 제2배기통로와 근접하지 않은 영역에 비하여 상기 관통부의 단면이 더 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1가스는 상기 공정 가스의 성분들 중 일부 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동축과 정렬하여 주름관의 내측 부분이 일부 이상이 드러나지 않게 상기 벨로우즈의 내부에 수용된 쉴드 파이프를;
더 포함하여 구성되고, 상기 가스 분사부는 상기 쉴드 파이프와 상기 구동축의 사이 공간으로 상기 제1가스를 상방 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 9항에 있어서,
상기 구동축의 상하 이동 변위에 따른 상기 벨로우즈의 압축 높이만큼 상기 쉴드 파이프의 높이가 정해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 9항에 있어서,
상기 구동축과 상기 쉴드 파이프의 사이 공간의 폭은 10mm 이하로 형성되고, 상기 가스 분사구의 직경은 1mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.