KR20220018420A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220018420A
KR20220018420A KR1020210099186A KR20210099186A KR20220018420A KR 20220018420 A KR20220018420 A KR 20220018420A KR 1020210099186 A KR1020210099186 A KR 1020210099186A KR 20210099186 A KR20210099186 A KR 20210099186A KR 20220018420 A KR20220018420 A KR 20220018420A
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KR1020210099186A
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정원기
전연종
박동준
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

단순화된 배기 덕트 구조를 갖는 기판 처리 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛,상기 기판 지지 유닛 상의 제1 덮개로서, 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는, 제1 덮개, 상기 제1 덮개 아래에 배치된 제2 덮개로서, 경계벽을 포함하는 제2 덮개, 및 상기 제1 덮개 및 상기 제2 덮개 아래에 배치되며, 오프닝 및 상기 오프닝 상의 안착부를 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제2 덮개는 상기 지지부의 상기 안착부 상에 배치된다.

Description

기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기생 플라즈마의 발생을 방지하면서도 단순화된 배기 구조를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 증착 공정에 있어 플라즈마 공정은 열 공정(thermal process)보다 저온에서 공정이 가능하여 반도체 소자에 대한 열충격(thermal shock)을 줄일 수 있다. 또한 반도체 증착 장비에 열 충격(thermal shock)을 덜 가함으로써 장치의 내구성 및 구성 부분품의 수명을 향상시킬 수 있어 많은 공정에 적용되고 있다.
플라즈마를 이용한 증착공정에 있어 플라즈마는 반응 공간에 공급된 반응기체에 RF 전력(power)을 인가하여 반응기체를 이온화 시킴으로써 생성된다. 이온화된 반응기체는 활성화되어(activated) 기판과 반응하여 기판상에 박막을 형성하게 된다. 이와 같은 플라즈마를 이용한 증착공정은 한국공개특허공보 제10-2019-0032077호 및 한국등록등허 제10-1680379호 등에 개시되어 있다.
플라즈마의 효율을 최대로 이용하기 위해서는 반응 공간 내, 기판 위에서 플라즈마가 형성되어야 한다. 그러나 반응 공간 이외의 영역, 가령 배기라인 등에 생성되는 기생 플라즈마(parasitic plasma)는 반응 공간 내에서의 플라즈마 공정의 효율을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들 중 하나는, 배기 공간과 같은 반응 공간 이외의 영역에서 발생하는 기생 플라즈마(parasitic plasma)를 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들 중 다른 하나는, 배기 덕트의 구조를 단순화하면서도 배기 덕트 및 배기 통로내에서 기생 플라즈마의 발생이 방지될 수 있도록 하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들 중 또 다른 하나는, 반응 공간 외부로의 기체 누설(leak)의 가능성을 줄일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
추가 양태는 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 명백할 것이고, 또는 본 개시내용의 제시된 실시양태의 실행에 의해 학습될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 일 측면에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛 상의 제1 덮개로서, 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는, 제1 덮개; 상기 제1 덮개 아래에 배치된 제2 덮개로서, 경계벽을 포함하는 제2 덮개; 및 상기 제1 덮개 및 상기 제2 덮개 아래에 배치되며, 오프닝 및 상기 오프닝 상의 안착부를 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제2 덮개는 상기 지지부의 상기 안착부 상에 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 일 예에 따르면, 상기 기판 지지 유닛과 상기 처리 유닛 사이에 반응 공간이 형성되고, 상기 제2 덮개와 상기 지지부 사이에 배기 공간이 형성될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 경계벽의 제1 면은 상기 반응 공간을 한정하고, 상기 경계벽의 제2 면은 상기 배기 공간을 한정할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 배기 공간은 상기 반응 공간을 둘러싸도록 배치되고, 상기 경계벽 아래에 상기 반응 공간과 상기 배기 공간을 연통하는 채널이 형성되며, 상기 반응 공간의 기체는 상기 채널, 상기 배기 공간, 및 상기 오프닝을 통해 외부로 배기될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개는 탈착 가능하게 상기 지지부에 고정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 지지부의 상기 안착부는 단차 구조를 포함하고, 상기 제2 덮개는 상기 단차 구조 내로 삽입되도록 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 제2 덮개를 상기 지지부에 연결하도록 구성된 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 연결부는 상기 지지부의 상면으로부터 상기 제2 덮개의 상면으로 연장되는 덮개부를 포함하고, 상기 제2 덮개의 일부는 상기 덮개부와 상기 지지부 사이의 공간으로 삽입되도록 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 연결부는 상기 제2 덮개로부터 연장된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 지지부에 마련된 홈으로 삽입되도록 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개는 상기 경계벽으로부터 연장되며 상기 처리 유닛과의 접촉면을 제공하는 연결벽을 더 포함하며, 상기 연결벽의 하면은 상기 안착부의 상면과 접촉하도록 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개의 일부를 둘러싸도록 배치된 도전성 연장부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 도전성 연장부는 상기 지지부와 전기적으로 연결되고, 그에 따라 상기 도전성 연장부와 상기 지지부는 동일한 전위를 가질 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 도전성 연장부는 상기 지지부의 측면을 더 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 도전성 연장부는 상기 제2 덮개의 표면 상의 금속 코팅층으로 구현될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개는 제1 두께를 갖는 제1 부분 및 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 도전성 연장부는 상기 제2 덮개와 접촉하도록 배치되고, 상기 도전성 연장부의 두께와 상기 제1 두께의 합은 상기 제2 두께와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개와 상기 지지부 사이에 배치된 적어도 하나의 링 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 다른 예에 따르면, 상기 제2 덮개는 절연체를 포함하고, 상기 지지부는 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 다른 측면에 따르면, 기판 처리 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛 상의 제1 덮개로서, 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는, 제1 덮개; 및 상기 제1 덮개 아래에 배치된 제2 덮개를 포함하고, 상기 기판 지지 유닛과 상기 처리 유닛 사이에 반응 공간이 형성되고, 상기 반응 공간을 둘러싸도록 배기 공간이 형성되며, 상기 배기 공간의 제1 측부는 상기 배기 유닛에 의해 한정되고, 상기 배기 공간의 제2 측부는 상기 지지부에 의해 한정될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 다른 측면에 따르면, 기판 처리 장치는, 배기 공간을 갖는 기판 처리 장치로서, 상기 배기 공간의 적어도 일부를 한정하는 배기 유닛; 상기 배기 유닛을 지지하도록 구성되며, 도전체를 포함하는 지지부; 및 상기 배기 유닛의 일부를 둘러싸도록 배치된 도전성 연장부를 포함하고, 상기 도전성 연장부는, 상기 지지부의 상기 도전체와 함께, 상기 배기 공간 내에 발생하는 기생 플라즈마를 방지하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 특정 실시양태의 상기 및 기타 측면, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 관련 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 7 및 도 8은 관련 기술의 배기 덕트와 본 발명에 따른 배기 덕트의 한 실시예를 나타낸다.
도 9는 도 8의 배기 덕트를 포함하는 반응기의 일 실시예를 나타낸다.
도 10은 내부 덮개와 탑리드의 전위차를 동일하게 하는 구조를 나타낸다.
이제 실시예에 대해 상세하게 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 예시되어 있으며, 여기에서 유사한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭한다. 이와 관련하여, 본 실시예는 상이한 형태를 가질 수 있으며 여기에서 설명하는 설명에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서, 실시예들은 본 설명의 양태들을 설명하기 위해 도면들을 참조하여 이하에서 설명될 뿐이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. "적어도 다음 중 하나"와 같은 표현은 요소 목록 앞에 올 때 요소의 전체 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열의 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 1은 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 일 부분(지지부(200)의 오프닝이 형성되지 않은 부분의 단면)을 나타낸다. 도 2는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 다른 부분(지지부(200)의 오프닝(OP)이 형성된 부분의 단면)을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치는 기판 지지 유닛(150), 처리 유닛(110), 배기 유닛(120), 및 도전성 연장부(130)를 포함할 수 있다. 기판 처리 장치에는 반응 공간(51) 및 반응 공간(51)과 연결되는 배기 공간(55)이 형성될 수 있다.
처리 유닛(110)은 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛(150) 상에 위치될 수 있다. 기판 지지 유닛(150)과 처리 유닛(110) 사이에 반응 공간(51)이 정의될 수 있다. 처리 유닛(110)은 반응 공간(51)의 상면을 한정하는 제1 덮개로서의 역할을 수행할 수 있다. 다시 말해, 기판 지지 유닛 상에 배치된 제1 덮개는 적어도 하나의 처리 유닛(110)을 포함할 수 있다.
처리 유닛(110)은 기판 처리 장치의 기능에 따라 적절한 기능을 수행하는 부재들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치가 증착 기능을 수행하는 경우, 처리 유닛(110)은 반응 물질 공급부(예를 들어, 샤워헤드 어셈블리)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반응기가 연마 기능을 수행하는 경우, 처리 유닛(110)은 연마 패드를 포함할 수 있다.
처리 유닛(110)은 도체일 수 있고, 플라즈마를 발생시키는 전극으로 이용될 수 있다. 즉, 처리 유닛(110) 자체가 플라즈마를 발생시키기 위한 하나의 전극으로서 기능할 수 있다. 이러한 방식(처리 유닛(110) 자체가 전극으로 이용되는 방식)의 처리 유닛(110)을 이하에서는 기체 공급 전극이라고 지칭하기로 한다.
기판 지지 유닛(150)은 반도체 또는 디스플레이 기판과 같은 피처리체(미도시)가 안착되는 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 기판 지지 유닛(150)은 상하 및 회전 운동을 할 수 있는 지지부(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 기판 지지 유닛(150)은 도체일 수 있고, 플라즈마를 발생시키는 전극(즉, 기체 공급 전극의 대향 전극)으로 이용될 수 있다.
배기 유닛(120)은 배기 공간(55)의 적어도 일부를 한정하도록 구성될 수 있다. 배기 유닛(120)은 처리 유닛(110)과 지지부(200) 사이에 위치될 수 있다. 배기 유닛(120)은 비전도성 물질, 예를 들어 절연체로 구현될 수 있다. 반면에, 지지부(200)는 전도성 물질, 예를 들어 도체로 구현될 수 있다. 따라서 전극으로서 기능하는 처리 유닛(110)과 도체로 구현된 지지부(200) 사이에 배치된 배기 유닛(120) 및 배기 유닛(120) 내부의 배기 공간(55)에 전위차가 형성될 수 있다. 상기 전위차는 기생 플라즈마를 야기할 수 있으나, 후술할 바와 같이, 배기 유닛(120) 내부에 도전성 연장부(130)를 도입함으로써, 전술한 전위차가 상쇄될 수 있고, 그에 따라 기생 플라즈마의 생성이 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 배기 유닛(120)은 반응 공간(51)의 측면을 한정하는 제2 덮개로서의 역할을 수행할 수 있다. 배기 유닛(120)을 포함하는 상기 제2 덮개는 반응 공간(51)과 연결된 배기 공간(55)을 제공할 수 있다. 또한, 배기 유닛(120)은 처리 유닛(110)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 처리 유닛(110)이 상기 공간에 수용되는 경우, 처리 유닛(110)은 배기 유닛(120)과 접촉할 수 있다.
배기 유닛(120)은 반응 공간(51)과 배기 공간(55) 사이에 배치된 경계벽(W)을 포함할 수 있다. 경계벽(W)의 제1 면(예를 들어, 외측면)은 반응 공간(51)을 한정하고, 경계벽(W)의 제2 면(즉, 상기 제1 면과 대향하는 면으로서, 내측면)은 배기 공간(55)을 한정할 수 있다. 예를 들어, 반응 공간(51)은 경계벽(W)의 제1 면, 기판 지지 유닛(150)의 상면, 및 제1 덮개인 처리 유닛(110)의 하면에 의해 정의될 수 있다.
배기 유닛(120)은 경계벽(W)으로부터 연장되는 연결벽(C)을 더 포함할 수 있다. 연결벽(C)은 처리 유닛(110)과의 접촉면을 제공하도록 구성될 수 있다. 구체적으로 연결벽(C)의 상면은 처리 유닛(110)과 접촉할 수 있다. 또한, 연결벽(C)의 하면은 지지부(200)와 접촉할 수 있다. 보다 구체적으로, 연결벽(C)의 하면은 지지부(200)의 안착부(140)의 상면과 접촉하도록 배치될 수 있다.
배기 유닛(120)은 피처리 물체가 처리되기 위한 공간의 일부를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치가 증착 기능을 수행하는 경우, 배기 유닛(120)에 의해 증착을 위한 반응 공간(51)이 한정될 수 있다. 또한, 배기 유닛(120) 내부로 배기 공간(55)이 한정될 수 있다. 예를 들어, 배기 공간(55)은 배기 유닛(120)을 포함하는 제2 덮개와 지지부(200) 사이에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 배기 공간(55)의 제1 측부는 배기 유닛(120)에 의해 한정되고, 배기 공간(55)의 (상기 제1 측부와 반대되는) 제2 측부는 지지부(200)에 의해 한정될 수 있다.
도전성 연장부(130)는, 지지부(200)의 도전체와 함께, 배기 공간(55) 내에 발생하는 기생 플라즈마를 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 연장부(130)는 배기 공간(55)의 적어도 일부를 둘러싸도록 연장될 수 있고, 접지될 수 있다. 따라서 배기 공간(55)은 도전성 연장부(130) 및 도전성 지지부(200)에 의해 둘러싸일 수 있고, 그에 따라 배기 공간(55) 내 기생 플라즈마의 발생이 방지될 수 있다.
지지부(200)는 배기 유닛(120)과 접촉하여 처리 유닛(110)을 포함하는 제1 덮개 및 배기 유닛(120)을 포함하는 제2 덮개를 지지할 수 있다. 지지부(200)는 격벽(100)에 의해 지지될 수 있다. 이와 같이 지지부(200)는 제1 덮개인 처리 유닛(110)과 제2 덮개인 배기 유닛(120)을 지지하면서도 격벽(100)에 의해 지지되어 외부 챔버를 덮는 상부 덮개(top lid)로서의 역할을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 지지부(200)는 도전체를 포함할 수 있다.
도전성 연장부(130)는 제2 덮개의 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도전성 연장부(130)는 제2 덮개의 경계벽(W)의 내측면 및 연결벽(C)의 내측면을 따라 연장될 수 있다. 도전성 연장부(130)는 지지부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 도전성 연장부(130)와 지지부(200)는 동일한 전위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 연장부(130)는 제2 덮개의 표면 상의 금속 코팅층으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 연장부(130)는 소정 두께를 갖는 금속 플레이트로 구현될 수도 있다.
도전성 연장부(130)는 제2 덮개와 접촉하도록 배치될 수 있다. 제2 덮개는 제1 두께(d1)를 갖는 제1 부분 및 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께(d2)를 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다. 제2 덮개의 연결벽(C)은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 포함할 수 있다. 이 경우, 도전성 연장부(130)의 두께와 상기 제1 부분의 제1 두께(d1)의 합은 상기 제2 부분의 제2 두께(d2)와 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 덮개와 지지부(200) 사이에 적어도 하나의 링 부재가 삽입될 수 있다. 상기 적어도 하나의 링 부재는 도전성 링(121) 및 실링용 링(180)을 포함할 수 있다. 도전성 링(121)은 도전성 연장부(130)와 지지부(200) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에서, 도전성 링(121)은 수직 방향으로 탄성을 가진 탄성체로 구현될 수 있다. 상기 탄성체는 도전성 연장부(130)와 지지부(200)간의 밀착도를 증가시킬 수 있다. 실링용 링(180)은 제2 덮개의 제2 두께(d2)를 갖는 제2 부분과 지지부(200) 사이에 삽입될 수 있다. 예를 들어 실링용 링(180)은 오링(O-ring)을 포함할 수 있다.
지지부(200)는 격벽(100)과 덮개(예를 들어, 배기 유닛(120)을 포함하는 제2 덮개) 사이에 배치될 수 있다. 지지부(200) 상에는 기체 흐름 제어링(Flow Control Ring; FCR)이 배치될 수 있다. 또한, 기체 흐름 제어링(FCR)은 지지부(200)와 기판 지지 유닛(150) 사이에 배치될 수 있다. 기체 흐름 제어링(FCR)은 지지부(200) 상에서 슬라이딩 가능하도록 배치될 수 있다. 기체 흐름 제어링(FCR)과 기판 지지 유닛(150)은 이격되어 간격(G)이 형성될 수 있으며, 상기 간격(G)을 조절함으로써 반응 공간(51)과 외부 챔버 내부 공간 사이의 압력 균형이 제어될 수 있다.
경계벽(W)은 반응 공간(51)과 배기 공간(55)을 연결하는 간격(E)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 배기 유닛(120)과 기체 흐름 제어링(FCR) 사이에는 간격(E)이 형성될 수 있다. 상기 간격(E)은 반응 공간(51)과 배기 공간(55) 사이의 채널로서 기능할 수 있다. 따라서 이러한 경계벽(W) 아래의 채널을 통해 상기 반응 공간(51)과 상기 배기 공간(55)이 연통될 수 있고, 반응 공간(51)의 기체는 상기 채널로서 기능하는 간격(E), 배기 공간(55), 및 오프닝(OP)을 통해 외부로 배기될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 덮개인 배기 유닛(120)의 일부는 지지부(200)와 연통될 수 있다. 따라서 배기 공간(55)의 기체가 지지부(200)를 통해 배기될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 지지부(200)의 내부에는 L 형상 또는 L-유사 형상의 오프닝(OP)이 형성될 수 있고, 따라서 배기 공간(55)의 기체가 지지부(200)를 향하여 측방향으로 유입되어 하방향으로 배기될 수 있다. 다른 예에서, 배기 공간(55)의 기체는 측방향으로 유입되어 상방향으로 배기될 수도 있다. 지지부(200)를 통해 배기된 기체는 배기 펌프(미도시)에 의해 외부로 배기될 수 있다.
지지부(200) 상에는 안착부(140)가 형성될 수 있다. 안착부(140)는 기체가 측방향으로 유입되는 오프닝(OP) 상에 배치될 수 있다. 안착부(140)는 배기 유닛(120)이 안착되는 공간을 제공할 수 있다. 구체적으로, 배기 유닛(120)을 포함하는 제2 덮개는 지지부(200)의 안착부(140) 상애 배치될 수 있다. 일 예에서, 지지부(200)의 안착부(140)는 단차 구조를 포함할 수 있다. 이 경우 제2 덮개는 상기 단차 구조 내로 삽입되도록 배치될 수 있다.
선택적인 실시예에서, 제2 덮개의 지지부(200)에 대한 고정력을 강화하기 위하여, 연결부(CON)가 배치될 수 있다. 연결부(CON)는 제2 덮개를 지지부(200)에 연결하도록 구성될 수 있다.
연결부(CON)는 다양한 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 연결부(CON)는 지지부(200)의 상면으로부터 제2 덮개의 상면으로 연장되는 덮개부(160)를 포함할 수 있다. 덮개부(160)는 예를 들어 나사로 구현된 고정부(170)에 의해 지지부(200)에 고정될 수 있다. 지지부(200) 및 덮개부(160) 구성에 의해, 제2 덮개의 일부가 덮개부(160)와 지지부(200) 사이의 공간으로 삽입되도록 배치될 수 있다. 따라서 제2 덮개가 지지부(200)에 고정될 수 있다.
비록 도 1 및 도 2에 도시된 실시예가 하나의 반응기를 기준으로 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 기술적 사상은 복수의 반응기를 포함하는 기판 처리 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 반응기를 4개 포함하는 기판 처리 장치가 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치의 지지부(200)는 탑리드(TLD)와 배기 포트(13)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서의 실시예의 경우 탑리드(TLD)와 배기 포트(13)가 일체화되어 형성된 반면에, 도 3의 실시예에서는 탑리드(TLD)와 배기 포트(13)가 별도의 구성요소로 구현되었음에 유의한다.
배기 포트(13)는 탑리드(TLD) 상에 적층될 수 있다. 배기 포트(13)는 절연체로 구현될 수도 있고, 도전체로 구현될 수도 있다. 도 3에 나타난 배기 포트(13)는 절연체로 구현된 경우로서, 이 경우 배기 공간(5)에서의 기생 플라즈마의 발생을 방지하기 위해, 도전성 연장부(130)가 지지부(200)의 측면, 특히 배기 포트(13)의 측면을 더 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도전성 연장부(130)가 배기 포트(13)의 측면을 둘러싸도록 배치된 경우, 도전성 링(121)은 배기 포트(13) 모서리에 인접한 탑리드(TLD)와 도전성 연장부(130) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 그에 따라 도전성 연장부(130)와 탑리드(TLD)가 전기적으로 연결되어, 탑리드(TLD)와 배기 유닛(120) 사이의 전위차가 없어질 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았지만, 배기 포트(13)는 도전체로 구현될 수도 있다. 이 경우 도전성 연장부(130)는 도 1의 구성과 유사할 것이다. 배기 포트(13)를 탑리드(TLD)와 별개의 구성으로 구현함으로써, 배기 포트(13) 내 L-유사 형상의 오프닝(OP)의 유지보수가 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제2 덮개의 지지부(200)에 대한 고정력을 강화하기 위하여 마련된 연결부(CON)가 배기 유닛(120)에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 배기 유닛(120)은 제2 덮개로부터 연장된 돌출부를 더 포함할 수 있고, 연결부(CON)는 상기 돌출부를 포함할 수 있다. 혹은 상기 연결부(CON)는 상기 제 2 덮개의 지지부(200)에서 연장된 돌출부일 수 있고 상기 배기 유닛(120)은 그것을 수용하는 홈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 돌출부는 제2 덮개의 연결벽(C)으로부터 돌출될 수 있다. 예를 들어, 연결벽(C)은 제1 방향으로 연장될 수 있고, 돌출부는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 돌출 연장될 수 있다. 상기 돌출부가 지지부(200)에 마련된 홈으로 삽입되도록 배치됨으로써, 제2 덮개가 탈착 가능하게 지지부(200)에 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
전술한 실시예들에서는 제2 덮개를 지지부(200)에 연결하기　위하여 별도의 구성(즉, 연결부(CON))이 도입된 반면에, 도 5에서의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 그러한 별도의 구성이 없음에 유의한다. 도 5를 참조하면, 배기 유닛(120)의 자중(self load) 및 배기 유닛(120)과 단차 구조 사이의 접촉 구성에 의해, 제2 덮개가 지지부(200)의 단차 구조에 탈착 가능하게 고정될 수 있다.
예를 들어, 지지부(200)의 안착부(140)에 포함된 단차 구조는 하부(L), 상부(U), 및 상기 하부(L)와 상기 상부((U)를 연결하는 측부(S)를 포함할 수 있다. 단차 구조의 하부(L)는 배기 유닛(120)의 하면과 접촉할 수 있다. 단차 구조의 측부(S)는 배기 유닛(120)의 측면과 접촉할 수 있다. 이러한 접촉에 의해 발생된, 그리고 지지부(200) 자체의 질량에 의해 발생된 마찰력에 의해, 제2 덮개가 지지부(200)에 고정될 수 있다.
도 6은 관련 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 탑리드(1)에는 복수개의 반응기가 장착되며 각 반응기는 기체 공급부(7), 기체 배기부(2, 3) 및 기판 지지부(8)로 이루어진 반응 공간(10)을 포함한다. 기체 공급부(7)는 전도성 재질로 구성되고 반응 공간(10)의 상면을 이루며 기판 지지부(8)와 대면하여 배치되며 기체 유입부(9)를 통해 공급된 기체를 반응 공간(10)으로 공급한다. 기체 배기부(2, 3)는 배기 덕트(2)와 배기 포트(3)를 포함하며 반응 공간(10)의 측부를 형성하고 반응 공간내의 기체를 측방향으로 배기한다. 상기 배기 덕트(2)는 절연체, 가령 Al2O3와 같은 세라믹 절연체로 이루어질 수 있다. 상기 기판 지지부(8)는 상기 기체 공급부(7)와 대면하여 배치되며 반응 공간(10)의 하면을 이룬다. 상기 기판 지지부(8)는 처리 기판을 탑재하며 처리 기판을 가열하는 히팅 블록일 수 있다. 도 6a에서 기체 공급부(7)와 기판 지지부(8) 중 적어도 하나는 고주파 전력 생성기와 연결되어 플라즈마 전극으로 작용하며 상기 기체 공급부(7) 혹은 기판 지지부(8)를 통해 고주파 전력이 반응기로 공급되어 반응 공간(10)에 공급된 기체를 여기 시켜(activated) 플라즈마가 생성될 수 있다.
한편 상기 기판 처리 장치에서 플라즈마 공정을 진행할 때 반응 공간(10)외 영역에서 기생 플라즈마(parasitic plasma)가 발생할 수 있다. 가령 절연체인 배기 덕트(2)의 내측벽을 사이에 두고 기체 공급부(7)와 탑리드(1)사이에 전위차가 형성되면서 배기 덕트(2) 내부 공간(4)에 기생 플라즈마(A)가 발생할 수 있다. 이러한 경우 배기 덕트(2)는 두 금속 구조물 사이에서 유전체(capacitor)역할을 한다.
또한 배기 덕트(2)의 외측벽을 사이에 두고 기체 공급부(7)와 탑리드(1) 사이에 전위차가 형성되어 Al 재질의 배기 포트(3) 내부 공간, 즉 배기 통로(5)에도 기생 플라즈마가 발생할 수 있다. 따라서 인가 고주파 전력의 일부가 소실되어 기판 처리 효율이 저하되고 박막 특성이 저하될 수 있다.
그리고 상기 배기 덕트(2)는 세라믹 재질로 이루어져 있어 탑리드 무게 증가 및 변형에 기여할 뿐 아니라 정밀 가공의 난이도가 높아 가공의 어려움 및 제작 비용 상승의 한 요인이 된다.
그리고 상기 배기 덕트(2)와 배기 포트(3) 사이의 기계적 연결 부위, 배기 포트(3)와 탑리드(1) 사이의 밀착 부위는 상기 배기 포트(3)의 가공 오차 및 체결시 작업자의 실수(human error)등으로 인해 외부 리크(leak)의 가능성이 존재한다.
본 발명은 플라즈마 공정 시 반응 공간 외의 영역에서 기생 플라즈마가 발생하는 것을 방지하기 위한 장치를 제안한다. 구체적으로는 배기 덕트와 배기 포트 내부 공간에서 기생 플라즈마가 발생하는 것을 방지하는 반응기 구조를 제안하고자 한다.
도 7 및 도 8은 관련 기술의 배기 덕트와 본 발명에 따른 배기 덕트의 한 실시예를 나타낸다.
도 7의 배기 덕트는 내측면, 외측면, 상면 및 내측면, 외측면 및 상면으로 둘러싸인 내부 공간, 그리고 외측면 일부와 연결된 배기 포트(3)로 구성되어 있다.
그러나 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들 따른 도 8의 배기 덕트는 내측면 및 상면으로만 구성되고 외측면, 내부 공간 및 배기 포트는 포함되지 않는다.
도 9는 도 8의 배기 덕트를 포함하는 반응기의 일 실시예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 배기 덕트(즉, 도 8의 배기 덕트)를 탑리드(1)에 설치한 모습을 나타낸다. 도 9에서 배기 공간(4)은 배기 덕트(2)의 내벽과 배기 덕트(2)가 배치되는 탑리드(1)의 내벽으로 이루어진다. 또한 배기 통로(5)와 배기 공간(4)을 연결하는 배기 포트(도 7의 3)는 제거되고 배기 통로(5)와 배기 공간(4)은 직접 연통한다.
도 9에 도시된 내부 덮개(12)는 전도성 재질로 구성되며 배기 덕트(2)의 내벽의 안쪽 면에 밀착되게 설치된다. 그리고 상기 내부 덮개(12)와 탑리드는 서로 연결되어 동일한 접지 전위를 갖게 된다. 상기 배기 덕트(2)와 상기 내부 덮개(12) 사이에 공간 형성이 억제되고 상기 배기 덕트(2)와 배기 공간(4), 배기 통로(5)는 상기 탑리드(1)와 동일한 전위를 유지하므로 고주파 전력이 반응기에 공급되어도 배기 공간(4)과 배기 통로(5)에 기생 플라즈마가 생성되는 것을 억제할 수 있는 기술적 효과가 있다.
본 발명에 따르면 배기 덕트(2)의 외벽과 배기 포트(3)가 제거되므로 배기 포트의 가공 오차에 따른 배기 덕트(2)와 배기 포트(3) 사이, 배기 포트(3)와 탑리드(1) 사이의 리크(leak) 위험성을 제거할 수 있는 기술적 효과가 있다. 또한 배기 덕트(2)가 보다 단순화됨으로 탑리드(1)에 가해지는 무게가 경감되어 탑리드 변형을 줄일 수 있는 기술적 효과가 있다.
본 발명에 따르면 상기 배기 덕트(2)의 구조 및 형상이 단순화 됨으로 기생 플라즈마를 방지하기 위한 물리적 제약이 감소되는 기술적 효과가 있다. 가령 배기 덕트(2) 내벽에 대한 금속 코팅이 보다 용이해 질 수 있고 전도성 내부 덮개와 같은 다양한 장치의 삽입이 보다 용이해질 수 있다. 또한 배기 덕트(2)의 가공이 보다 용이해짐에 따라 제작 비용이 절감되고 유지보수의 편이성이 보다 용이해질 수 있다.
도 10은 상기 내부 덮개(12)와 탑리드(1)의 전위차를 동일하게 하는 구조를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 배기 덕트(2)와 탑리드(1) 사이에 오링(6)이 배치된다. 또한 전도성 내부 덮개(14)와 탑리드(1)는 전도성 링(15)을 통해 서로 연결되어 동일한 전위차(접지 준위)을 갖게 된다. 상기 전도성 링(15)은 수직 방향으로 탄성을 가진 탄성체인 것이 바람직하다. 또한 상기 전도성 링(15)은 탄성을 가짐으로써 내부 덮개(14)와 탑리드(1)간의 밀착도를 높인다. 상기 도 10b의 경우 도 10a와 달리 내부 덮개의 구조를 더욱 단순화할 수 있다. 그리고 내부 덮개(14)의 두께를 고려하여 내부 덮개(14)와 밀착되는 배기 덕트(2) 부분은 그렇지 않은 부분과 두께가 다를 수 있다(도 1의 d1 및 d2 참조).
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서는 전도성 내부 덮개(14) 대신 배기 덕트(2)의 내벽 내부 표면에 전도성 물질로 코팅(conductive coating)을 하여 배기 덕트의 무게를 더욱 줄일 수 있고 유지 관리가 보다 용이해진다.
이상 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 배기 덕트의 구조를 단순화함으로써 배기 덕트 및 배기 통로내에서 기생 플라즈마가 발생하는 것을 억제할 수 있고 외부 리크의 소지를 줄일 수 있는 기술적 효과를 갖는다. 또한 보다 단순화된 형상의 배기 덕트는 탑리드에 가해지는 무게를 줄임으로써 탑리드의 변형을 줄일 수 있는 기술적 효과를 가진다.
본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. 이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (21)

  1. 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛 상의 제1 덮개로서, 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는, 제1 덮개;
    상기 제1 덮개 아래에 배치된 제2 덮개로서, 경계벽을 포함하는 제2 덮개; 및
    상기 제1 덮개 및 상기 제2 덮개 아래에 배치되며, 오프닝 및 상기 오프닝 상의 안착부를 포함하는 지지부를 포함하고,
    상기 제2 덮개는 상기 지지부의 상기 안착부 상에 배치되는, 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛과 상기 처리 유닛 사이에 반응 공간이 형성되고,
    상기 제2 덮개와 상기 지지부 사이에 배기 공간이 형성되는,
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경계벽의 제1 면은 상기 반응 공간을 한정하고,
    상기 경계벽의 제2 면은 상기 배기 공간을 한정하는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배기 공간은 상기 반응 공간을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 경계벽 아래에 상기 반응 공간과 상기 배기 공간을 연통하는 채널이 형성되며,
    상기 반응 공간의 기체는 상기 채널, 상기 배기 공간, 및 상기 오프닝을 통해 외부로 배기되는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 덮개는 탈착 가능하게 상기 지지부에 고정되는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부의 상기 안착부는 단차 구조를 포함하고,
    상기 제2 덮개는 상기 단차 구조 내로 삽입되도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 덮개를 상기 지지부에 연결하도록 구성된 연결부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연결부는 상기 지지부의 상면으로부터 상기 제2 덮개의 상면으로 연장되는 덮개부를 포함하고,
    상기 제2 덮개의 일부는 상기 덮개부와 상기 지지부 사이의 공간으로 삽입되도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제2 덮개로부터 연장된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 지지부에 마련된 홈으로 삽입되도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 덮개는 상기 경계벽으로부터 연장되며 상기 처리 유닛과의 접촉면을 제공하는 연결벽을 더 포함하며,
    상기 연결벽의 하면은 상기 안착부의 상면과 접촉하도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 덮개의 일부를 둘러싸도록 배치된 도전성 연장부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 도전성 연장부는 상기 지지부와 전기적으로 연결되고, 그에 따라 상기 도전성 연장부와 상기 지지부는 동일한 전위를 갖는, 기판 처리 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 도전성 연장부는 상기 지지부의 측면을 더 둘러싸도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 도전성 연장부는 상기 제2 덮개의 표면 상의 금속 코팅층으로 구현되는, 기판 처리 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 덮개는 제1 두께를 갖는 제1 부분 및 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하는, 기판 처리 장치
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 도전성 연장부는 상기 제2 덮개와 접촉하도록 배치되고,
    상기 도전성 연장부의 두께와 상기 제1 두께의 합은 상기 제2 두께와 실질적으로 동일한, 기판 처리 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 덮개와 상기 지지부 사이에 배치된 적어도 하나의 링 부재를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 덮개는 절연체를 포함하고, 상기 지지부는 도전체를 포함하는, 기판 처리 장치.
  19. 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛 상의 제1 덮개로서, 적어도 하나의 처리 유닛을 포함하는, 제1 덮개; 및
    상기 제1 덮개 아래에 배치된 제2 덮개를 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛과 상기 처리 유닛 사이에 반응 공간이 형성되고,
    상기 반응 공간을 둘러싸도록 배기 공간이 형성되며,
    상기 배기 공간의 제1 측부는 상기 배기 유닛에 의해 한정되고, 상기 배기 공간의 제2 측부는 상기 지지부에 의해 한정되는, 기판 처리 장치.
  20. 배기 공간을 갖는 기판 처리 장치로서,
    상기 배기 공간의 적어도 일부를 한정하는 배기 유닛;
    상기 배기 유닛을 지지하도록 구성되며, 도전체를 포함하는 지지부; 및
    상기 배기 유닛의 일부를 둘러싸도록 배치된 도전성 연장부를 포함하고,
    상기 도전성 연장부는, 상기 지지부의 상기 도전체와 함께, 상기 배기 공간 내에 발생하는 기생 플라즈마를 방지하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  21. 청구항 12에 있어서,
    상기 도전성 연장부와 상기 지지부 사이에 도전성 링을 포함하는, 기판 처리 장치.
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