KR20220030541A - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 내부의 각 영역에서 균일한 배기를 할 수 있는 기판처리장치에 관한 것으로서, 일 실시 예에 의한 기판처리장치는, 내부에 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되어 상면에 기판이 안착되는 서셉터; 상기 세셉터를 지지하며 상하구동 가능한 샤프트; 상기 샤프트의 둘레를 감싸며 형성되고 가스가 유동 가능한 유입홀을 포함하는 배기 플레이트; 상기 챔버 하면의 일측에 배치되어 상기 가스를 배기하는 펌프; 및 상기 챔버 하면의 내측에 상기 챔버 하면의 내측에서 상기 가스를 배기할 수 있는 배기유로를 포함하여 이루어져, 챔버 내부의 전 영역에 걸쳐 균일한 진공 배기를 이룰 수 있으므로, 기판 표면에 균일한 두께를 갖는 박막을 증착할 수 있다. 또한, 반응 부산물 및 미반응 기체를 챔버 외부로 배출할 때 국지적인 배기 불균형을 방지할 수 있다.

Description

기판처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내부의 각 영역에서 균일한 배기를 할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체소자나 평면표시장치를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.

도 1은 일반적인 기판처리장치의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 상에 박막을 증착하기 위한 일반적인 기판처리장치(10)는 내부에 반응공간(S')을 제공하는 챔버(11), 적어도 하나 이상의 가스를 공급하는 가스공급수단(13), 가스공급수단(13)과 연결되어 기판(w)의 상부로 가스를 분사하는 가스분사수단(15), 가스분사수단(15)의 하부에 설치되어 기판(w)을 안치하는 서셉터(17), 및 외부로 가스를 배출하는 가스배출수단(19)으로 구성된다.

기판 표면에 박막을 증착하는 공정에서 챔버 내로 주입된 반응 기체는 기판 표면에 물리적으로 흡착된 후 기판 표면 상을 이동하여 화학 반응을 통해 박막을 형성한다. 이때 발생된 반응 부산물 및 미반응 기체를 외부로 배출하는 일련의 과정으로 이루어진다.

상기 반응 부산물 및 미반응 기체는 챔버 하부의 일측으로 편심된 위치에 배치된 진공 펌프(P)에 의하여 배기홀에 가해지는 감압에 의해 진공 배기된다.

즉, 상기 펌프(P)가 챔버의 일측에 편심되어 있으므로, 진공 배기를 위한 상기 펌프에 의한 흡입력은 챔버의 중심으로부터 일측으로 편심된다. 상기 펌프에 인접한 영역에서의 흡입력이 강하게 되어 챔버 내의 전 영역에 대해 균일한 진공 배기를 제공하지 못하게 된다. 따라서, 상기 펌프에 인접한 영역의 기판 표면에 증착되는 박막의 두께가 타측과 차이가 나게 되어 기판 표면에 증착되는 박막의 균일성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배기시 국지적인 배기 불균형을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 기판 표면에 박막을 균일하게 증착할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는 내부에 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 구비되어 상면에 기판이 안착되는 서셉터; 상기 세셉터를 지지하며 상하구동 가능한 샤프트; 상기 샤프트의 둘레를 감싸며 형성되고 가스가 유동 가능한 유입홀을 포함하는 배기 플레이트; 상기 챔버 하면의 일측에 배치되어 상기 가스를 배기하는 펌프; 및 상기 챔버 하면의 내측에 상기 챔버 하면의 내측에서 상기 가스를 배기할 수 있는 배기유로를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 배기 유로는 상기 챔버의 중심부에서 상기 펌프가 배치된 방향으로 점차 폭이 좁아지는 형태로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 배기 유로와 상기 펌프의 사이에 배기홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 배기 플레이트에 형성된 유입홀의 전체 단면적은 상기 배기홀의 단면적보다 크거나 같을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 배기 플레이트는 단일 몸체 또는 분할 가능한 몸체로 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 원형 또는 다각 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 사각 형상 또는 육각 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 동일한 단면적을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 균일한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 상기 배기홀과의 이격거리가 클수록 높은 밀도로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 따른 기판처리장치에서, 상기 복수의 유입홀은 상기 배기홀과의 이격거리가 클수록 단면적이 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 반응 부산물 및 미반응 기체를 챔버 외부로 배출할 때 국지적인 배기 불균형을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기판 표면에 증착되는 박막의 균일도가 향상될 수 있다.

본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 기판처리장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판처리장치의 개략도이다.
도 3은 도 2의 "A"부분을 상세하게 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기 플레이트의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 배기 플레이트의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 플레이트의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배기 플레이트의 평면도이다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으며, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

이하, 실시 예에 의한 기판처리장치(10)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 실시 예에 의한 기판처리장치(10)는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판처리장치의 개략도이다. 도시한 바와 같이, 내부에 반응공간(S')을 제공하는 챔버(11); 상기 챔버(11)의 내부에 구비되어 상면에 기판(W)이 안착되는 서셉터(17); 상기 서셉터(17)를 지지하며 상하구동 가능한 샤프트(18); 상기 샤프트(18)의 둘레를 감싸며 형성되고 가스가 유동 가능한 유입홀을 포함하는 배기 플레이트(120); 상기 챔버 하면의 일측에 형성된 배기홀(130)을 통해 상기 가스를 배기하는 펌프(P); 상기 챔버 하면의 내측에서 상기 가스를 배기하기 위해 상기 챔버 하면의 내측에 형성된 배기 유로(131, 132)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 챔버 하면에 공간을 형성하여 이를 배기유로로 이용하므로, 별도의 추가 부품이나 구성이 챔버의 내부 또는 외부에 추가되지 않음으로써 챔버의 내부 또는 외부가 복잡해지지 않는다.

배기 유로는 샤프트(18)를 중심으로 일측에 형성되는 제1 배기 유로(131)와 샤프트(18)를 중심으로 타측과 배기홀(130) 사이에 형성된 제2 배기 유로(132)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제2 배기 유로(132)에 배치된 상기 배기홀(130)은 챔버의 측면(11b)에 가까운 위치의 상기 챔버의 저면(11a) 아래에 형성될 수 있다.

도 3은 도 2의 "A"부분을 상세하게 나타낸 예시도이다. 도시한 바와 같이, 샤프트(18)에 가까운 제2 배출경로(132)의 폭(W1)은 배기홀(130)에 가까운 제2 배출경로(132)의 폭(W2)보다 클 수 있다. 배기홀(130)에 가까울수록 배출경로(132)의 폭이 좁아지게 되므로 배기홀(130)에 연결된 펌프(P)가 동작하면서 생성되는 음압에 의해 챔버의 저면 아래에 형성된 전체 배기유로를 균등하게 진공 배기할 수 있다.

상기 챔버(11) 내부의 미반응 기체 및 반응 부산물은 상기 배기 플레이트(120)에 다수개 형성된 유입홀(121)을 통해 상기 제1 배기 유로(131) 및 제2 배기 유로(132)로 이동할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판처리장치에서의 배기 플레이트의 사시도이다. 도시한 바와 같이, 배기 플레이트(120)의 중심은 상기 샤프트(18)가 관통되는 중공을 갖는다. 배기 플레이트(120)는 챔버(11)의 저면(11a)에 착탈될 수 있다. 배기 플레이트(120)에는 상기 챔버(11) 내부의 미반응 기체 및 반응 부산물을 상기 제1 및 제2 배기 유로(131, 132)로 이동시키기 위한 다수의 유입홀(121)이 방사상으로 형성될 수 있다. 착탈 가능한 배기 플레이트(120)는 다양한 사이즈의 유입홀(121)을 가지는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 기판을 처리하는 다양한 공정 중 필요에 따라 다양한 사이즈의 유입홀(121)이 형성된 배기 플레이트(120)를 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기판처리장치에서의 배기 플레이트는 도 5에 도시한 바와 같이 단일 몸체로 이루어질 수도 있고, 분할된 몸체로 이루어질 수 있다. 도 5는 도 4에 도시한 배기 플레이트의 평면도이다. 도시한 바와 같이, 동일한 크기의 복수의 유입홀(121)이 동일한 간격을 이루고 방사형으로 배치된다. 복수의 유입홀(121)은 원형 단면을 가질 수 있다. 이에 국한되는 것이 아니라, 복수의 유입홀(121)은 사각 단면 또는 육각 단면의 다각형으로 이루어질 수 있다. 상기 배기 플레이트(120)에 형성된 유입홀(121)의 전체 단면적은 상기 배기홀(130)의 단면적보다 크거나 같을 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배기 플레이트의 평면도이다. 도시한 바와 같이 "B" 영역에 배치되는 복수의 유입홀(121)들의 갯수는 배기홀(130)에 가깝게 배치된 유입홀(121)의 갯수보다 더 많다. 이는 배기홀(130)과의 거리가 차이가 있기 때문에 배기를 원활하게 하기 위한 것이다. 즉, 배기홀(130)로부터 멀리 위치하는 복수의 유입홀(121) 사이의 간격이 조밀해질 수 있다. 배기홀(130)에 연결되는 펌프(P)로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 동일 면적에서 유입홀(121)들의 수가 증가되므로, 배기 유로가 확장되어 배출량이 증가될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배기 플레이트의 평면도이다. 도시한 바와 같이 "C" 영역에 배치되는 복수의 유입홀(121)들의 단면적은 배기홀(130)에 가깝게 배치된 유입홀(121)들의 단면적보다 점차 크게 배치된다 (a<b<c). 이는 배기홀(130)과의 거리가 차이가 있기 때문에 배기를 원활하게 하기 위한 것이다. 즉, 배기홀(130)로부터 멀리 위치하는 복수의 유입홀(121) 사이의 단면적이 크다. 배기홀(130)에 연결되는 펌프(P)로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 동일 면적에서 유입홀(121)들에 의한 면적이 증가되므로, 배기 유로가 확장되어 배출량이 증가될 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 유입홀(121) 사이의 간격을 다르게 하거나 복수의 유입홀(121)의 단면적을 다르게 하므로, 펌프(P)가 챔버(11)의 일측에 편심되어 배치되더라도 챔버(11)의 배기가 균등하게 이루어질 수 있다.

즉, 상기 펌프(P)는 챔버의 중심 부분으로부터 챔버의 외벽(11b) 방향으로 편심되어 배치된다. 이로 인해, 챔버(11) 내부 중 상기 펌프(P) 상부 영역에 대한 흡입력이 타측 영역보다 강하게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 기판처리장치에서의 복수의 유입홀(121)들에 의하여 형성된 배기 유로는 펌프(P)의 주변영역보다 펌프(P)로부터 멀어지는 영역으로 갈수록 확장된다. 따라서, 챔버(11) 내부의 전체 영역에서 진공 배기되는 양은 균일해질 수 있어 기판(W) 표면에 균일한 형태의 박막을 증착시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 챔버(11) 내부의 전 영역에 걸쳐 균일한 진공 배기를 이룰 수 있으므로, 기판(W) 표면에 균일한 두께를 갖는 박막을 증착할 수 있다. 또한, 반응 부산물 및 미반응 기체를 챔버 외부로 배출할 때 국지적인 배기 불균형을 방지할 수 있다.

실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.

한편, 전술한 실시 예에 의한 기판처리장치(10)는 ALD(Atomic Layer Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), TCVD(Thermal Chemical Vapor Deposition), 및 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 박막 증착공정 이외에, 평면표시장치 또는 태양전지 등을 제조하는 공정 등에도 사용될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10: 기판처리장치 11: 챔버
11a: 챔버의 저면 11b: 챔버의 측면
13: 가스공급수단 15: 가스분사수단
17: 서셉터 18: 샤프트
19: 가스배출수단 120: 배기 플레이트
121: 유입홀 130: 배기홀
131: 제1 배기 유로 132: 제2 배기 유로

Claims (9)

1. 내부에 반응공간을 제공하는 챔버;
   상기 챔버의 내부에 구비되어 상면에 기판이 안착되는 서셉터;
   상기 세셉터를 지지하며 상하구동 가능한 샤프트;
   상기 샤프트의 둘레를 감싸며 형성되고 가스가 유동 가능한 유입홀을 포함하는 배기 플레이트;
   상기 챔버의 하면 일측에 형성된 배기홀을 통해 상기 가스를 배기하는 펌프;
   상기 챔버의 하면 내측에서 상기 가스를 배기하도록 상기 챔버 하면의 내측에 형성되는 배기유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 플레이트는 상기 챔버 하면에 착탈될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 유로는 상기 챔버의 중심부에서 상기 펌프가 배치된 방향으로 폭이 좁아지는 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 플레이트에 형성된 유입홀의 전체 단면적은 상기 배기홀의 단면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 유입홀은 동일한 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 유입홀은 균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 유입홀은 불규칙한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 유입홀은 상기 펌프와의 이격 거리가 클수록 높은 밀도로 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 유입홀은 상기 펌프와의 이격 거리가 클수록 단면적이 크게 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.

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