KR20190119386A - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 박막을 형성하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트(210)와 상기 기판안착플레이트(210)를 지지하는 샤프트부(230)를 포함하는 기판지지부(200)와; 상기 기판지지부(200)를 중심축(C)에 대해 회전시키며 상하구동 하는 구동부와; 상기 기판지지부(200)와 대향되어 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 상기 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 기판지지부(200) 외측 둘레를 따라 설치되며 상기 가스분사부(300)로부터 분사된 가스를 상기 공정챔버(100) 하부를 통해 외부로 배기하는 배기부(500)와; 상기 공정챔버(100) 하측에 설치되어 상기 기판안착플레이트(210)에 안착된 기판(10)을 가열하는 히터부(700)와; 상기 기판안착플레이트(210)에 구비되어 상기 기판안착플레이트(210) 하면과 상기 히터부(700) 상면 사이공간으로 공정가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 박막을 형성하는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해 기판 상에 박막을 형성하는 방법으로, 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition), 물리적기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition), 원자층증착법(ALD, Atomic Layer Deposition) 등이 있다.
이 중 원자층증착법은, 기판 상에 가스를 공급하여 박막을 형성하는 방식이므로, 챔버 내에 기판상에 소스가스, 퍼지가스 및 반응가스를 분사하는 가스분사부와 내부의 가스를 배기하는 배기부를 구비한다.
도 1은, 원자층증착법을 이용하여 기판처리를 하는 종래의 기판처리장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
종래의 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100) 하측에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와, 공정챔버(100) 상측에 설치되며 공정챔버(100) 내부로 기판처리를 위한 가스를 분사하는 가스분사부(300)와, 공정챔버(100)에 설치되어 처리공간의 가스를 외부로 배기하는 배기부(500)를 포함한다.
상기 가스분사부(300)는, 복수의 기판(10)들을 지지하는 기판지지부(200)와 대응되는 형상으로 형성되고, 기판지지부(200) 상측에 설치되어 기판지지부(200) 상면에 안착된 기판(10)들을 향하여 가스를 분사한다.
상기 기판지지부(200)는, 복수의 기판(10)들이 기판지지부(300)을 중앙을 중심으로 원주방향을 따라 등간격으로 배치된 복수의 기판안착부(202)에 안착되고, 가스분사부(200)에 대하여 상대회전된다.
이러한 기판처리장치에서 가스분사부에서 분사된 공정가스에 의해 기판(10)에 박막증착 등의 기판처리가 이루어지고, 기판처리 후 남은 공정가스는 배기부(500)에 의해 배기된다. 그런데, 일부의 공정가스는 배기부(500)에 의해 배기되지 않고 기판지지부(200)의 하측으로 유입되어 기판지지부(200)의 하면이나 공정챔버(100) 내부가 공정가스에 의해 오염될 수 있다.
기판지지부(200)의 하면이 공정가스에 의해 오염되면 파티클이 박리되어 기판을 오염시키거나 기판지지부(200)의 오염된 부분에 의해 기판에 대한 균일한 가열이 어려워 기판처리의 양호도(박막균일도 및 밀도)가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 인식하여, 기판지지부의 하면이 공정가스에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트(210)와 상기 기판안착플레이트(210)를 지지하는 샤프트부(230)를 포함하는 기판지지부(200)와; 상기 기판지지부(200)를 중심축(C)에 대해 회전시키며 상하구동 하는 구동부와; 상기 기판지지부(200)와 대향되어 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 상기 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 기판지지부(200) 외측 둘레를 따라 설치되며 상기 가스분사부(300)로부터 분사된 가스를 상기 공정챔버(100) 하부를 통해 외부로 배기하는 배기부(500)와; 상기 공정챔버(100) 하측에 설치되어 상기 기판안착플레이트(210)에 안착된 기판(10)을 가열하는 히터부(700)와; 상기 기판안착플레이트(210)에 구비되어 상기 기판안착플레이트(210) 하면과 상기 히터부(700) 상면 사이공간으로 공정가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되며 상기 기판안착플레이트(210) 내부에 형성되는 불활성가스유로(201)와, 상기 불활성가스유로(201)와 연통되며 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 가스분사공들을 포함할 수 있다.
상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되며 내부에 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)가 형성되는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함할 수 있다.
상기 가스분사부재(400)는, 상기 기판안착플레이트(210)와 결합 시 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되는 위치에 상기 불활성가스유로(201)와 연통되는 하나 이상의 가스분사공이 형성될 수 있다.
상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되어 상기 기판안착플레이트(210)의 하면과 함께 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)를 형성하는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함할 수 있다.
상기 가스분사부재(400)는, 상기 기판안착플레이트(210)와 결합 시 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되는 위치에 상기 불활성가스유로(201)와 연통되는 하나 이상의 가스분사공이 형성될 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)는, 내부에 상기 제1가스공급유로(231)와 상기 불활성가스유로(201)를 연통시키기 위한 제2가스공급유로(204)를 구비할 수 있다.
상기 불활성가스유로(201)는, 상기 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 형성될 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)는, 상면에 복수의 기판(10)들이 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 안착되는 복수의 기판안착부(202)들을 구비할 수 있다.
상기 복수의 가스분사부재(400)들은, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 중 상기 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)의 하면에는, 중앙부에서 가장자리까지 반경방향으로 연장되며 상기 가스분사부재(400)와 각각 결합되는 복수의 결합홈부(211)들이 형성될 수 있다.
상기 불활성가스공급부(220)는, 상기 가스분사부재(400) 중 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제1가스분사공(224)들을 포함할 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)는, 평면형상이 원형으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제1가스분사공(224)들은, 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부에서 외곽부까지 반경방향을 따라 하나 이상의 열로 배치될 수 있다.
상기 불활성가스공급부(220)는, 상기 가스분사부재(400) 중 상기 기판안착플레이트(210)의 측면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제2가스분사공(226)들을 포함할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에서 직하방으로 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 상기 기판안착플레이트(210)의 외측을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 상기 기판안착플레이트(210)의 회전방향과 반대방향을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제2가스분사공(226)은, 상기 기판안착플레이트(210) 측면에 대응되는 위치에서 수평면에 평행한 방향으로 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제2가스분사공(226)은, 상기 기판안착플레이트(210) 측면에 대응되는 위치에서 수평면에 평행한 기준면에 대해 상기 기판안착플레이트(210) 상측방향으로 경사지도록 상향 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판지지부가 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부를 구비함으로써, 불활성가스가 기판지지부의 하면에 고르게 퍼질 수 있어 기판지지부의 하면이 공정가스에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 종래 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리장치의 구성일부를 보여주는 X-Y 평면도이다.
도 3a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이고, 도 3b는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 4a는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판지지부의 상면을 보여주는 평면도이며, 도 4b는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판지지부의 하면을 보여주는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판지지부의 구성일부를 보여주는 사시도이다.
도 6은, 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ방향 단면도이다.
도 7은, 도 4a의 변형례를 보여주는 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트(210)와 기판안착플레이트(210)를 지지하는 샤프트부(230)를 포함하는 기판지지부(200)와; 기판지지부(200)를 중심축(C)에 대해 회전시키며 상하구동 하는 구동부와; 기판지지부(200)와 대향되어 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 기판지지부(200) 외측 둘레를 따라 설치되며 가스분사부(300)로부터 분사된 가스를 공정챔버(100) 하부를 통해 외부로 배기하는 배기부(500)와, 공정챔버(100) 하측에 설치되어 기판안착플레이트(210)에 안착된 기판(10)을 가열하는 히터부(700)를 포함한다.
상기 공정챔버(100)는, 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정챔버(100)는, 상측이 개방된 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)의 상부에 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 상부리드(120)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 공정챔버(100)는, 일측에 기판인입 또는 기판반출을 위한 하나 이상의 게이트(미도시)가 형성될 수 있다.
상기 기판지지부(200)는, 상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판지지부(200)는, 공정환경에 따라 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 그래파이트(Graphite)에 대한 SiC 코팅을 통해 형성될 수 있다.
예로서, 상기 기판지지부(200)는, 상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트(210)와, 기판안착플레이트(210)의 중앙부(C)에 결합되어 기판안착플레이트(210)를 지지하는 샤프트부(230)를 포함할 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)는, 기판안착플레이트(210)의 중앙부(C)를 중심으로 둘레를 따라 등간격으로 배치되는 복수의 기판안착부(202)들이 상면에 형성될 수 있고, 평면형상이 원형, 각형 등으로 이루어지는 플레이트일 수 있다.
상기 샤프트부(230)는, 공정챔버(100)의 하측에서 관통되어 공정챔버(100)에 설치될 수 있다.
상기 구동부는, 샤프트부(230)와 결합되어 기판안착플레이트(210)의 중앙부(C)을 지나는 수직방향 회전축을 중심으로 기판지지부(200)를 회전시키며 상하구동하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 가스분사부(300)는, 기판안착플레이트(210)와 대향되어 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 가스분사부(300)는, 기판지지부(200)의 상면에 안착되는 기판(10)에 가스를 분사하기 위하여, 기판지지부(200)와 대응되는 평면형상으로 공정챔버(100)의 상부리드(120)에 설치될 수 있다.
상기 기판처리장치가 원자층증착장치인 경우, 가스분사부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판지지부(300)를 향해 소스가스를 분사하는 소스가스 분사부(S), 소스가스와 반응가스 사이에 가스혼합을 방지하기 위한 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 분사부(R), 반응가스를 분사하는 반응가스 분사부(R)를 포함할 수 있다.
상기 소스가스 분사부(S), 퍼지가스 분사부(P), 반응가스 분사부(R) 및 퍼지가스 분사부(P)는, 가스분사부(300)의 중심에 대해 원주방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가스분사부(300)는, 가스분사부(300)의 중앙부에 각 분사부(S, R, P)에서 분사되는 가스들이 기판지지부(200) 중앙부에서 혼합되는 것을 방지하기 위한 커튼가스를 분사하는 커튼가스 분사부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 커튼가스는, 퍼지가스와 동일한 가스가 사용될 수 있다.
상기 분사부(S, P, R, P)들은, 기판안착플레이트(210)의 둘레 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 가스분사부(300)는, 한국공개특허 제10-2014-0000447호에 개시된 가스분사장치와 동일하게 구성될 수 있다.
상기 배기부(500)는, 기판지지부(200) 외측 둘레를 따라 설치되며 가스분사부(300)로부터 분사된 가스를 공정챔버(100) 하부를 통해 외부로 배기하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 배기부(500)는, 공정챔버(100)에 하부에 형성되는 배기구(510)를 통해 외부의 진공펌프(600)와 연결될 수 있다.
상기 배기부(500)는, 처리공간(S)내의 가스를 유입하여 외부로 배기하기 위한 배기홈(502)을 형성하기 위하여 공정챔버(100)의 측벽과 간격을 두고 기판안착플레이트(210)의 외측둘레를 따라 형성되는 격벽부(520)를 포함할 수 있다.
상기 격벽부(520)는 가스 배기를 원활히 하기 위하여 기판처리 시 기판안착플레이트(210)의 상면 높이와 같거나 낮은 높이로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 격벽부(520)는, 기판지지부(200)의 상하이동을 위하여 기판안착플레이트(210)와 미리 설정된 간격만큼 이격되어 설치될 수 있다.
이때, 상기 배기부(500)는, 상기 격벽부(520)의 상단에서 상기 격벽부(520) 및 공정챔버(100)에 결합되며 상기 배기홈(502)으로 가스를 흡인하는 하나 이상의 배플홀(501)을 구비하는 링 형상의 배플플레이트(530)를 포함할 수 있다.
상기 배플플레이트(530) 주변의 가스는 외부에 설치된 진공펌프(600)에 의해 배플홀(501)로 흡인된 후 배기홈(502)을 따라 이동하여 배기홈(502)과 연통된 배기구(510)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
상기 히터부(700)는, 공정챔버(100) 하측에 설치되어 기판안착플레이트(210)에 안착된 기판(10)을 가열하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 히터부(700)는, 공정챔버(100)의 하측에 설치되어 기판(10)을 공정온도로 가열하기 위한 것으로, 전원인가시 발열되는 발열부재(미도시)와 발열부재를 보호하기 위하여 발열부재를 커버하기 위한 커버부재를 포함할 수 있다.
상기 히터부(700)의 상면과 기판안착플레이트(210)의 하면 사이에는 상하공간이 형성될 수 있다.
이러한 기판처리장치에서 가스분사부(300)에서 분사된 공정가스에 의해 기판(10)에 박막증착 등의 기판처리가 이루어지고, 기판처리 후 남은 공정가스는 배기부(500)에 의해 배기된다. 그런데, 일부의 공정가스는 배기부(500)에 의해 배기되지 않고 배기부(500), 특히 격벽부(520)와 기판안착플레이트(210) 사이의 틈을 통해 기판지지부(200)의 하측으로 유입되어 기판안착플레이트(210)의 하면이나 공정챔버(100) 내부를 오염시킬 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100)의 하부를 통해 아르곤(Ar), 질소(N)와 같은 불활성가스를 주입하여 공정가스가 기판지지부(200) 하측으로 침투되는 것을 방지함으로써 공정가스에 의해 기판지지부(200)의 하면이 오염되지 않도록 하는 방법이 있다.
그러나, 공정챔버(100)의 하부면에 형성되는 복수의 배기구(510) 및 배기구(510)와 연결되는 진공펌프(600)에 의해 가스배기가 이루어지므로, 이러한 방식을 적용한 기판처리장치의 경우, 주입되는 불활성가스를 통해 기판안착플레이트(210)와 히터부(700) 사이 공간으로 공정가스가 유입되는 것을 효과적으로 방지하기 어려운 문제점이 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 균일한 기판처리를 위하여 공정가스의 흐름을 고려하여 소스가스 분사부(S)에 대응되는 측에 형성된 하나의 배기구(510)와 결합되는 제1진공펌프(미도시) 및 반응가스 분사부(R)에 대응되는 측에 형성된 두 개의 배기구(510)와 결합되는 제2진공펌프(미도시)를 이용한 듀얼펌프 구조의 경우, 주입된 불활성가스 분포의 편중이 더 크게 발생되므로, 공정챔버(100) 하부에서 공급되는 불활성가스 만으로는 기판안착플레이트(210)의 하면이 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판지지부(200)에 구비되어 기판안착플레이트(210) 하면과 히터부(700) 상면 사이공간으로 공정가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부(220)를 포함할 수 있다.
이를 통해, 기판안착플레이트(210)의 하면이 공정가스에 의해 오염되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
제1실시예에서, 상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 제1가스공급유로(231)와 연통되며 기판안착플레이트(210) 내부에 형성되는 불활성가스유로(201)와, 불활성가스유로(201)와 연통되며 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 가스분사공들을 포함할 수 있다.
상기 가스공급장치는, 공정챔버(100) 외부에서 불활성가스공급부(220)로 불활성가스를 공급하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1가스공급유로(231)은, 샤프트부(230)의 내부에 구비되어 가스공급장치를 통해 공급받은 불활성 가스를 후술하는 불활성가스유로(201)로 전달 하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 샤프트부(230)는, 불활성가스를 공급하기 위한 제1가스공급유로(231)를 형성하는 가스공급관부(232)가 내부 빈공간에 설치될 수 있다.
상기 가스공급관부(232)를 통해 공급되는 불활성가스는, 기판지지부(200)의 온도가 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 별도의 가열수단(미도시)에 의해 일정 온도(예로서, 150℃)까지 가열된 상태로 공급될 수 있다.
상기 불활성가스유로(201)는, 제1가스공급유로(231)와 연통되도록 기판안착플레이트(210) 내부에 형성될 수 있다.
상기 불활성가스유로(201)는, 기판안착플레이트(210) 내부에 형성되어 외부로부터 공급되는 불활성가스가 흐르는 유로로서 다양한 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 불활성가스유로(201)는, 히터부(700)를 통해 공급되는 열이 기판(10)에 균일하게 전달되도록, 기판(10)이 안착되는 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 형성됨이 바람직하다.
예로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판안착플레이트(210)에 복수의 기판(10)들이 원주방향을 따라 등간격으로 배치되는 경우, 상기 불활성가스유로(201)는, 기판안착플레이트(200)의 중앙부를 중심으로 각 기판안착부(202)들 사이를 지나 방사형으로 형성될 수 있다.
상기 기판안착플레이트(200)의 중앙부에서 불활성가스유로(201)는 제1가스공급유로(231)와 연통될 수 있다.
상기 복수의 가스분사공들은, 불활성가스유로(201)와 연통되며 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
예로서, 상기 불활성가스공급부(220)는, 기판안착플레이트(210)의 하면에 형성되는 복수의 제1가스분사공(224)들을 포함할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)는, 불활성가스유로(201)와 연통되며 기판지지부(200)의 하면에 형성되어 불활성가스를 분사하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1가스분사공(224)들은, 기판안착플레이트(210)의 하면 중 불활성가스유로(201)와 대응되는 위치에 형성되며 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 제1가스분사공(224)들은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 방사형으로 형성된 불활성가스유로(201)에 대응되어, 기판안착플레이트(210)의 중앙부에서 외곽부까지 반경방향을 따라 하나 이상의 열로, 바람직하게는 방사상으로 배치될 수 있으나, 이는 제1가스분사공(224)의 형성 패턴 중 하나의 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수의 제1가스분사공(224)이, 도 3a 내지 도 4a와 같이, 기판안착플레이트(210)의 중앙부(c)에서 가장자리 외곽부까지 하나 이상의 열로 배치(방사형 배치)되는 경우, 기판지지부(200)가 회전하면서 복수의 제1가스분사공(224)에서 분사된 불활성가스가 기판안착플레이트(210) 하면에 고르게 공급되므로 기판지지플레이트(210) 하면으로의 공정가스 유입이 효과적으로 차단될 수 있다.
도 3a 내지 도 4a는, 하나의 열에 배치된 복수의 제1가스분사공(224)들이 반경방향을 따라 직선으로 배치되는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1가스분사공(224)이 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 위치라면 다양한 방식으로 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1가스분사공(224)은, 다양한 방식으로 불활성가스를 분사할 수 있다.
예로서, 상기 제1가스분사공(224)은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판지지부(200) 하면에서 직하방으로 불활성가스를 분사할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1가스분사공(224)은, 기판지지부(200) 하면에 대한 법선에 대해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1가스분사공(224)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판지지부(200) 하면에 대한 법선에 대해 기판안착플레이트(210)의 외측을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)이 기판지지부(200)의 외측방향을 향해 불활성가스를 분사함으로써, 공정가스가 기판안착플레이트(210)의 하면으로 침투하는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제1가스분사공(224)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판지지부(200)의 회전방향과 반대방향을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
즉, 상기 제1가스분사공(224)은, 기판지지부(200)가 반시계방향으로 회전하는 경우 기판지지부(200) 기준 시계방향을 향해 경사를 이루도록 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)이, 기판지지부(200)의 회전방향을 고려하여 경사를 이루어 불활성가스를 분사함으로써, 제1가스분사공(224)에서 분사되는 가스가 최종적으로 직하방을 향하도록 할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 상기 제1가스분사공(224)이 기판안착플레이트(210)의 외측방향을 향해 경사를 이룸과 동시에 기판안착플레이트(210)의 회전방향과 반대방향을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사하는 것 또한 가능함은 물론이다.
다른 예로서, 상기 불활성가스공급부(220)는, 기판안착플레이트(210)의 측면에 형성되는 복수의 제2가스분사공(226)들을 포함할 수 있다.
상기 제2가스분사공(226)은 불활성가스유로(201)의 끝단과 연통될 수 있다.
상기 제2가스분사공(226)은, 기판안착플레이트(210)의 측면에서 가스가 분사될 수 있다면 다양한 형상 및 패턴으로 형성될 수 있고, 예로서 기판안착플레이트(210)의 측면 둘레를 따라 등간격으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 제2가스분사공(226)이, 도 3b 내지 도 4b와 같이, 기판안착플레이트(210)의 측면을 따라 배치되는 경우, 기판지지부(200)가 회전하면서 복수의 제2가스분사공(226)에서 분사된 불활성가스가 기판안착플레이트(210) 측면과 격벽부(520) 사이의 틈을 향해 분사되므로 기판안착플레이트(210) 하면으로의 공정가스 유입이 효과적으로 차단될 수 있다.
한편, 상기 제2가스분사공(226)은, 다양한 방식으로 불활성가스를 분사할 수 있다.
예로서, 상기 제2가스분사공(226)은, 기판안착플레이트(210) 측면에서 수평면에 평행한 방향으로 불활성가스를 분사할 수 있다. 이때, 상기 제2가스분사공(226)은, 기판안착플레이트(210)의 반경방향과 평행하게 불활성가스를 분사하거나 또는 경사를 이루어(특히, 기판안착플레이트(210)의 회전방향과 반대방향으로 경사를 이루어) 불활성가스를 분사할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2가스분사공(226)은, 기판안착플레이트(210) 측면에서 수평면에 평행한 기준면에 대해 상기 기판안착플레이트(210) 상측방향으로 경사지도록 상향 경사를 이루어 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)과 제2가스분사공(226)을 구분하여 설명하였으나, 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면에 각각 제1가스분사공(224)과 제2가스분사공(226)이 형성되는 구조 또한 가능함은 물론이다.
제2실시예에서, 상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되며 내부에 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)가 형성되는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함할 수 있다.
이하, 제1실시예와의 차이점을 중심으로 제2실시예를 자세히 설명한다.
불활성가스유로(201)가 기판안착플레이트(210) 내부에 형성되는 제1실시예와 달리, 제2실시예의 경우 불활성가스유로(201)가 기판안착플레이트(210)의 하면에 결합되는 가스분사부재(400) 내부에 형성된다.
제2실시예의 경우, 가스분사부재(400)에 불활성가스유로(201)가 형성되므로, 상기 기판안착플레이트(210)는, 내부에 샤프트부(230)의 제1가스공급유로(231)와 가스분사부재(400)의 불활성가스유로(201)를 연통시키기 위한 제2가스공급유로(204)를 구비할 수 있다.
상기 제2가스공급유로(204)는, 기판안착플레이트(210)의 내부에 형성될 수 있으며, 제1가스공급유로(231)와 불활성가스유로(201)를 연통시킬 수 있다면 다양한 형상 및 구성이 가능하다.
상기 제2가스공급유로(204)는, 가스분사부재(400)의 일단을 통해 불활성가스유로(201)와 연통될 수 있다.
한편, 상기 가스분사부재(400)는, 불활성가스 흐름에 의해 기판지지부(200)의 온도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 기판안착플레이트(210)의 하면 중 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 설치됨이 바람직하다.
예로서, 상기 기판안착플레이트(210)가 상면에 복수의 기판(10)들이 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 안착되는 복수의 기판안착부(202)들을 구비하는 경우, 상기 복수의 가스분사부재(400)들은, 기판안착플레이트(210)의 하면 중 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 가스분사부재(400)는, 기판안착플레이트(210)와의 안정적인 결합될 수 있다면 다양한 결합방식이 가능하며, 예로서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 탈착용이성을 위하여 기판안착플레이트(210)의 가장자리 측면에서 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 향해 슬라이드 되는 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 가스분사부재(400)와 기판안착플레이트(210)는 안정적인 고정이 가능하도록 볼팅부재 등을 통해 결합될 수 있음은 물론이다.
이때, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에는, 가스분사부재(400)들과 각각 결합되는 위한 복수의 결합홈부(211)들이 형성될 수 있다.
상기 결합홈부(211)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판안착플레이트(210)의 중앙부에서 가장자리까지 반경방향으로 연장될 수 있다.
이러한 경우, 상기 결합홈부(211) 마다 하나의 가스분사부재(400)가 수평방향을 따라 삽탈될 수 있다.
상기 결합홈부(211)의 높이는, 가스분사부재(400)가 기판안착플레이트(210)의 하면보다 함몰되지 않도록, 가스분사부재(400)의 높이보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
한편, 복수의 가스분사공들이 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나에 형성되는 제1실시예와 달리, 제2실시예의 경우 복수의 가스분사공들이 기판안착플레이트(210)의 하면에 결합되는 가스분사부재(400)에 형성된다. 다시 말해, 상기 복수의 가스분사공들은, 가스분사부재(400) 중 기판안착플레이트(210)와 결합 시 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 불활성가스공급부(220)는, 가스분사부재(400) 중 기판안착플레이트(210)의 하면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제1가스분사공(224)들을 포함할 수 있다.
상기 제1가스분사공(224)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 가스분사부재(400)의 길이방향을 따라 하나 이상의 열로 형성될 수 있다.
이와 유사하게, 상기 불활성가스공급부(220)는, 가스분사부재(400) 중 기판안착플레이트(210)의 측면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제2가스분사공(226)들을 포함할 수 있다.
제2실시예의 경우, 상기 불활성가스유로(201) 및 복수의 가스분사공들은, 형성위치를 제외하고는 상술한 제1실시예와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있음은 물론이다.
제3실시예에서, 상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되어 기판안착플레이트(210)의 하면과 함께 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)를 형성하는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함할 수 있다.
이하, 제2실시예와의 차이점을 중심으로 제3실시예를 자세히 설명한다.
불활성가스유로(201)가 가스분사부재(400) 내부에 형성되는 제2실시예와 달리, 제3실시예의 경우 불활성가스유로(201)가 기판안착플레이트(210)의 하면과 가스분사부재(400) 상면 사이에 형성된다.
즉, 상기 불활성가스유로(201)는, 기판안착플레이트(210)의 하면에 가스분사부재(400)가 결합됨으로써 형성될 수 있다.
이때, 상술한 기판안착플레이트(210)의 결합홈부(211)는, 가스분사부재(400)와 결합되어 불활성가스유로(201)의 일부를 구성할 수 있다.
도 6 내지 도 7에서, 상기 가스분사부재(400)를 양 측면이 굽어져 결합홈부(211)와 결합되는 ㄷ자 단면형태로 도시하였으나, 이는 하나의 실시예일뿐 가스분사부재(400)는 설계에 따라 다양한 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
제3실시예의 경우, 불활성가스유로(201)가 기판안착플레이트(210)와 가스분사부재(400) 사이에 형성된다는 점을 제외하고는 상술한 제2실시예와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 제1실시예의 경우 불활성가스유로(201) 및 가스분사공(224, 226)은 건드릴(gun drill) 등의 가공장비를 통해 기판안착플레이트(210)를 가공함으로써 형성될 수 있다.
그런데, 기판지지부(200)의 경우, 내식성 향상을 위하여 외부에 코팅막이 형성되는 것이 일반적이며, 주기적으로 클리닝이 요구된다는 점을 고려하면, 기판안착플레이트(210)에 불활성가스유로(201) 및 가스분사공(224, 226)을 형성하는 것 보다는, 제2실시예 및 제3실시예와 같이 별도의 가스분사부재(400)를 통해 불활성가스유로(201) 및 가스분사공(224, 226)을 형성하는 것이 가공편의, 제조비용 및 유지보수 관점에서 보다 바람직하다.
본 발명은 기판지지부(200)에 기판안착플레이트(210) 하면의 오염을 방지하기 위한 불활성가스공급부(220)가 구비됨으로써, 공정챔버(100) 내의 배기구조, 공정가스분사구조, 기판지지구조에도 불구하고 기판안착플레이트(210) 하면으로 공정가스가 침투되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 기판 100: 공정챔버
200: 기판지지부 300: 가스분사부

Claims (17)

  1. 기판처리를 위한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상면에 복수의 기판(10)들이 안착되는 기판안착부(202)가 구비되는 기판안착플레이트(210)와 상기 기판안착플레이트(210)를 지지하는 샤프트부(230)를 포함하는 기판지지부(200)와;
    상기 기판지지부(200)를 중심축(C)에 대해 회전시키며 상하구동 하는 구동부와;
    상기 기판지지부(200)와 대향되어 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되며, 상기 기판지지부(200)에 안착된 기판(10)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와;
    상기 기판지지부(200) 외측 둘레를 따라 설치되며 상기 가스분사부(300)로부터 분사된 가스를 상기 공정챔버(100) 하부를 통해 외부로 배기하는 배기부(500)와;
    상기 공정챔버(100) 하측에 설치되어 상기 기판안착플레이트(210)에 안착된 기판(10)을 가열하는 히터부(700)와;
    상기 기판안착플레이트(210)에 구비되어 상기 기판안착플레이트(210) 하면과 상기 히터부(700) 상면 사이공간으로 공정가스가 침투되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되며 상기 기판안착플레이트(210) 내부에 형성되는 불활성가스유로(201)와, 상기 불활성가스유로(201)와 연통되며 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 가스분사공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되며 내부에 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)가 형성되는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함하며,
    상기 가스분사부재(400)는, 상기 기판안착플레이트(210)와 결합 시 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되는 위치에 상기 불활성가스유로(201)와 연통되는 하나 이상의 가스분사공이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 불활성가스공급부(220)는, 외부의 가스공급장치와 연통되며 상기 샤프트부(230) 내부에 형성되는 제1가스공급유로(231)와, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 탈착가능하게 결합되어 상기 기판안착플레이트(210)의 하면과 함께 상기 제1가스공급유로(231)와 연통되는 불활성가스유로(201)를 형성하는 복수의 가스분사부재(400)들을 포함하며,
    상기 가스분사부재(400)는, 상기 기판안착플레이트(210)와 결합 시 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되는 위치에 상기 불활성가스유로(201)와 연통되는 하나 이상의 가스분사공이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기판안착플레이트(210)는, 내부에 상기 제1가스공급유로(231)와 상기 불활성가스유로(201)를 연통시키기 위한 제2가스공급유로(204)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 불활성가스유로(201)는, 상기 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기판안착플레이트(210)는, 상면에 복수의 기판(10)들이 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 안착되는 복수의 기판안착부(202)들을 구비하며,
    상기 복수의 가스분사부재(400)들은, 상기 기판안착플레이트(210)의 하면 중 상기 기판안착부(202)와 상하로 중첩되지 않는 영역에 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부를 중심으로 원주방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판안착플레이트(210)의 하면에는, 중앙부에서 가장자리까지 반경방향으로 연장되며 상기 가스분사부재(400)와 각각 결합되는 복수의 결합홈부(211)들이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 불활성가스공급부(220)는, 상기 가스분사부재(400) 중 상기 기판안착플레이트(210)의 하면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제1가스분사공(224)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기판안착플레이트(210)는, 평면형상이 원형으로 이루어지며,
    상기 복수의 제1가스분사공(224)들은, 상기 기판안착플레이트(210)의 중앙부에서 외곽부까지 반경방향을 따라 하나 이상의 열로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 3 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 불활성가스공급부(220)는, 상기 가스분사부재(400) 중 상기 기판안착플레이트(210)의 측면에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 제2가스분사공(226)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에서 직하방으로 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 경사를 이루어 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 상기 기판안착플레이트(210)의 외측을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1가스분사공(224)은, 상기 기판안착플레이트(210) 하면에 대한 법선에 대해 상기 기판안착플레이트(210)의 회전방향과 반대방향을 향해 경사를 이루어 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2가스분사공(226)은, 상기 기판안착플레이트(210) 측면에 대응되는 위치에서 수평면에 평행한 방향으로 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2가스분사공(226)은, 상기 기판안착플레이트(210) 측면에 대응되는 위치에서 수평면에 평행한 기준면에 대해 상기 기판안착플레이트(210) 상측방향으로 경사지도록 상향 경사를 이루어 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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