KR20230105121A - Layer deposition apparatus capable of controlling temperature of a multi-stage substrate chamber - Google Patents
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Abstract
박막 증착 장치는, 복수의 기판을 처리하는 챔버와, 상기 챔버 내에서, 상기 복수의 기판 각각의 하면에 대응하며, 상기 복수의 기판이 안착되도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 기판 안착부와, 상기 복수의 기판 안착부를 일체로 결합하면서 지지하는 지지 칼럼과, 상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 일측벽에 배치되며, 상기 복수의 기판에 공정 가스를 공급하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 분사 포트와, 상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 반대쪽 측벽에 배치되며, 상기 공정 가스가 상기 복수의 기판을 증착한 후에 남은 배기 가스를 배출하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 배기 포트와, 상기 챔버를 수평 방향으로 감싸면서 상기 챔버의 벽체에 인접하여 형성되고, 가열된 유체가 통과시켜 상기 챔버 내의 온도를 조절하기 위한 수평 와인딩 덕트로 이루어진다.A thin film deposition apparatus includes a chamber for processing a plurality of substrates, a plurality of substrate seating units corresponding to lower surfaces of each of the plurality of substrates, and disposed in vertical multi-layers so that the plurality of substrates are seated in the chamber; A support column integrally coupled and supporting the plurality of substrate seating parts, and a plurality of substrates arranged on one side wall of the chamber to correspond to the plurality of substrates and arranged in vertical multi-layers to supply process gases to the plurality of substrates. a spray port; a plurality of exhaust ports disposed on opposite sidewalls of the chamber to correspond to the plurality of substrates and disposed in vertical multi-layers to discharge exhaust gas remaining after the process gas deposits the plurality of substrates; It consists of a horizontal winding duct formed adjacent to a wall of the chamber while wrapping the chamber in a horizontal direction, and for controlling the temperature in the chamber by passing the heated fluid.
Description
본 발명은 박막 증착 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직으로 적층된 복수의 기판에 반응가스를 공급하여 박막을 증착시키는 적층형 기판 챔버의 온도 조절이 가능한 박막 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition technology, and more particularly, to a thin film deposition apparatus capable of controlling the temperature of a stacked substrate chamber in which thin films are deposited by supplying a reactive gas to a plurality of vertically stacked substrates.
일반적으로, 기판에 반응가스를 공급하여 박막을 증착시키는 박막 증착 방법은 원자층박막증착(ALD; Atomic Layer Deposition)과 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등이 알려져 있다. 상기 원자층박막증착법은 기판에 반응가스의 공급과 퍼지를 교대로 시행하여 기판에 흡착 및 증착시키는 방법이고, 상기 화학기상증착법은 반응가스를 동시에 분사하여 기판에 증착시키는 방법이다. In general, as a thin film deposition method for depositing a thin film by supplying a reaction gas to a substrate, atomic layer deposition (ALD) and chemical vapor deposition (CVD) are known. The atomic layer deposition method is a method of adsorbing and depositing a reaction gas on a substrate by alternately supplying and purging a reaction gas to the substrate, and the chemical vapor deposition method is a method of simultaneously spraying a reaction gas and depositing the reaction gas on the substrate.
이러한 박막 증착 방법을 이용하는 장치에서, 단일 기판을 처리하는 공정 챔버는 기판을 직접 가열하고 기판보다 낮은 온도에서 기판에 반응가스를 균일하게 공급한다. 이는 단일 기판만 처리하므로 고품질의 박막을 얻을 수 있으나, 증착속도가 저속으로 진행되어야 하는 조건에서는 생산성이 감소되는 문제가 있다.In an apparatus using such a thin film deposition method, a process chamber processing a single substrate directly heats the substrate and uniformly supplies a reaction gas to the substrate at a temperature lower than that of the substrate. Since only a single substrate is processed, a high-quality thin film can be obtained, but there is a problem in that productivity is reduced under the condition that the deposition rate must proceed at a low speed.
또한, 최근에는 생산성 향상을 위해 수직 적층형 기판 챔버를 갖는 박막 증착 장치가 개발되고 있다. 그런데, 이러한 수직 적층형 장치는 내부 공정 영역에서의 볼륨이 크고 기판 간 온도 차이에 의한 증착 불균일성 문제 및 기판 후면에 불필요한 증착으로 인한 다양한 문제점이 수반된다.Also, recently, a thin film deposition apparatus having a vertically stacked substrate chamber has been developed to improve productivity. However, such a vertically stacked device has a large volume in an internal process area and various problems due to non-uniform deposition due to temperature difference between substrates and unnecessary deposition on the rear surface of substrates.
이와 같이, 하나의 챔버 내에서 다수의 기판을 적층할 경우에, 기판을 가열하기 위해 기판과 히터를 직접 접촉하여 히팅하는 직접 가열법이 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 직접 가열법은 기판의 수만큼의 다단의 히터가 필요하며 각각의 히터를 각 계층별로 상황에 맞게 제어할 수 있어야 하는 기술적 난점이 있다.In this way, when a plurality of substrates are laminated in one chamber, a direct heating method in which the substrate and the heater are brought into direct contact with each other to heat the substrate is generally known. However, this direct heating method has a technical difficulty in that it requires multiple heaters as many as the number of substrates and must be able to control each heater according to the situation for each layer.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 적층형 기판 챔버를 갖는 박막 증착 장치에서, 챔버 바디 자체에 유로를 형성하고 상기 유로에 가열된 유체를 통과시킴으로써 복수의 기판에 대한 온도 불균형을 해소하고자 하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to solve the temperature imbalance of a plurality of substrates by forming a flow path in the chamber body itself and passing a heated fluid through the flow path in a thin film deposition apparatus having a stacked substrate chamber.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 복수의 기판을 처리하는 챔버; 상기 챔버 내에서, 상기 복수의 기판 각각의 하면에 대응하며, 상기 복수의 기판이 안착되도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 기판 안착부; 상기 복수의 기판 안착부를 일체로 결합하면서 지지하는 지지 칼럼; 상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 일측벽에 배치되며, 상기 복수의 기판에 공정 가스를 공급하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 분사 포트; 상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 반대쪽 측벽에 배치되며, 상기 공정 가스가 상기 복수의 기판을 증착한 후에 남은 배기 가스를 배출하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 배기 포트; 및 상기 챔버를 수평 방향으로 감싸면서 상기 챔버의 벽체에 인접하여 형성되고, 가열된 유체가 통과시켜 상기 챔버 내의 온도를 조절하기 위한 수평 와인딩 덕트를 포함한다.A thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes a chamber for processing a plurality of substrates; In the chamber, a plurality of substrate mounting units corresponding to the lower surface of each of the plurality of substrates, arranged in a vertical multi-layered manner so that the plurality of substrates are seated; a support column supporting the plurality of substrate seating parts while integrally coupling them; a plurality of ejection ports disposed on one side wall of the chamber to correspond to the plurality of substrates and arranged vertically in multiple layers to supply process gases to the plurality of substrates; a plurality of exhaust ports disposed on opposite sidewalls of the chamber to correspond to the plurality of substrates and disposed in vertical multi-layers to discharge exhaust gas remaining after the process gas deposits the plurality of substrates; and a horizontal winding duct which surrounds the chamber in a horizontal direction and is formed adjacent to a wall of the chamber, and controls the temperature in the chamber by allowing the heated fluid to pass therethrough.
상기 수평 와인딩 덕트는 상기 챔버의 벽체 내에 형성된다.The horizontal winding duct is formed in the wall of the chamber.
상기 수평 와인딩 덕트는 세로 방향 위치에 따라 상이한 피치(pitch)를 갖는다.The horizontal winding duct has a different pitch according to its longitudinal position.
상기 수평 와인딩 덕트는 복수의 수평 와인딩 덕트를 포함하고, 상기 복수의 수평 와인딩 덕트 각각은 상기 챔버의 서로 다른 세로 방향 구역에 배치된다.The horizontal winding duct includes a plurality of horizontal winding ducts, each of the plurality of horizontal winding ducts being disposed in different longitudinal zones of the chamber.
상기 박막 증착 장치는, 상기 복수의 기판에 대응하여 대응되는 기판의 온도를 감지하는 복수의 온도 센서를 더 포함하며, 복수의 수평 와인딩 덕트 각각은 상기 감지된 온도에 기초하여 서로 다른 온도로 제어된다.The thin film deposition apparatus further includes a plurality of temperature sensors corresponding to the plurality of substrates and sensing temperatures of corresponding substrates, and each of the plurality of horizontal winding ducts is controlled to different temperatures based on the sensed temperatures. .
상기 박막 증착 장치는, 상기 챔버를 수직 방향으로 감싸면서 상기 챔버의 벽체 내에 형성되는 수직 와인딩 덕트를 더 포함한다.The thin film deposition apparatus further includes a vertical winding duct formed inside a wall of the chamber while vertically surrounding the chamber.
상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 구성되고, 상기 내부 챔버의 벽체에 상기 복수의 분사 포트와 상기 복수의 배기 포트가 배치되며, 상기 외부 챔버의 벽체에 상기 수평 와인딩 덕트가 배치된다.The chamber is composed of an inner chamber and an outer chamber, the plurality of injection ports and the plurality of exhaust ports are disposed on a wall of the inner chamber, and the horizontal winding duct is disposed on a wall of the outer chamber.
상기 박막 증착 장치는, 상기 복수의 기판 안착부 각각에 배치되는 하나 이상의 열원; 및 상기 열원에 전원을 공급하기 위한 케이블을 더 포함한다.The thin film deposition apparatus may include at least one heat source disposed on each of the plurality of substrate mounting portions; and a cable for supplying power to the heat source.
상기 케이블은 상기 지지 칼럼에 길이 방향으로 형성된 중공에 수납되어 상기 하나 이상의 열원까지 연결된다.The cable is accommodated in a hollow longitudinally formed in the support column and connected to the one or more heat sources.
본 발명에 따른 적층형 기판 챔버를 갖는 박막 증착 장치에 의하면, 챔버 바디 자체에 유로를 형성하고 상기 유로에 가열된 유체를 통과시킴으로써 복수의 기판에 대해 균일한 온도 분포를 제공할 수 있다.According to the thin film deposition apparatus having a stacked substrate chamber according to the present invention, a flow path is formed in the chamber body itself, and a heated fluid is passed through the flow path, thereby providing a uniform temperature distribution over a plurality of substrates.
또한, 본 발명에 따른 적층형 기판 챔버를 갖는 박막 증착 장치에 의하면, 챔버 바디의 위치에 따라 상이한 온도 제어를 수행함으로써, 적층형 기판과 히터를 직접 접촉하여 가열하는 직접 가열법에 의해 발생하는 온도 불균일성을 상쇄할 수 있다.In addition, according to the thin film deposition apparatus having a multilayer substrate chamber according to the present invention, by performing different temperature control according to the position of the chamber body, the temperature non-uniformity caused by the direct heating method of directly contacting and heating the multilayer substrate and the heater is reduced. can offset
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 박막 증착 장치를 A-A' 방향으로 절취한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도 1의 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 와인딩 덕트가 외부 챔버의 측벽을 감싸는 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 와인딩 덕트들이 외부 챔버의 측벽을 감싸는 형태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도 1의 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 와인딩 덕트가 외부 챔버를 세로 방향으로 감싸는 형태를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 안착부에 복수의 열원을 배치한 형태를 보여주는 도면이다.1 is a perspective view showing a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the thin film deposition apparatus of FIG. 1 taken in an AA′ direction.
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention taken in the direction BB′ of FIG. 1 .
4 is a view showing a form in which a horizontal winding duct surrounds a side wall of an external chamber according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a form in which horizontal winding ducts surround a side wall of an external chamber according to another embodiment of the present invention.
6 is a longitudinal cross-sectional view of a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention taken in the direction BB′ of FIG. 1 .
7 is a view showing a form in which a vertical winding duct according to an embodiment of the present invention surrounds an external chamber in a longitudinal direction.
8 is a view showing a form in which a plurality of heat sources are disposed in a substrate mounting unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a thin
박막 증착 장치(100)는 복수의 기판을 처리하는 챔버(10)와, 로봇 아암과 같은 기판 이송 수단에 의해 상기 복수의 기판을 로드하거나 언로드하기 위한 기판 출입구(70)와, 상기 복수의 기판 각각에 공정 가스를 공급하기 위해 상기 챔버(10)의 측벽에 형성된 분사 포트(11)와, 공정 가스의 잔여물을 배출하는 배기 포트(21)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 박막 증착 장치(100)는 챔버(10) 내의 부품들을 승강하거나 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 하부 블록(30)을 더 포함할 수 있다.The thin
도 2는 도 1의 박막 증착 장치(100)를 A-A' 방향으로 절취한 종단면도이다. 챔버(10) 내부에는 기판 및 기판 안착부가 다계층으로 설치된 다계층 어셈블리(50)가 수용된다. 이러한 다계층 어셈블리(50)는 하부에 배치된 구동부(60)에 의해 승강 및 회전 운동이 가능하도록 구성된다. 이러한 구동부(60)는 예를 들어, 회전 가능한 모터가 승강 가능한 선형 액추에이터 상에 배치되어 회전 및 승강 운동을 모두 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 회전은 일반적으로 회전 방향을 바꾸면서 360도 이내에서 회동하는 움직임이고, 상기 승강은 기판을 로드하거나 언로드하기 위해 로드 포지션과 기판을 증착하기 위한 공정 포지션 사이에서의 수직적인 움직임이다.FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the thin
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100a)를 도 1의 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다.FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the thin
도시된 바와 같이, 박막 증착 장치(100a)는 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)을 처리하는 챔버(10, 90)를 포함한다. 상기 챔버(10, 90)는 단일의 벽체로 형성될 수도 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 2중 벽체로 형성될 수도 있다. 이하, 본 발명에서는 상기 챔버(10, 90)가 내부 챔버(inner chamber)(10)와 외부 챔버(outer chamber)(90)로 구성될 수 있는 것을 예로 하여 설명하기로 한다. 내부 챔버(10)의 측벽(10a)에는 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)와 배기 포트(21-1, 21-2, 21-3, 21-4)가 배치될 수 있고, 외부 챔버(10)의 벽체, 즉 측벽(90a)에 인접하여, 또는 상기 벽체 내에 수평 와인딩 덕트(horizontal winding duct)(30)가 형성될 수 있다.As shown, the thin
내부 챔버(10)는 측벽(10a), 상부 커버(10b) 및 하벽(10c)을 포함하여 구성될 수 있고, 마찬가지로 외부 챔버(90)도 측벽(90a), 상부 커버(90b) 및 하벽(90c)으로 구성될 수 있다.The
여기서, 상부 커버(10b, 90b)는 관리를 위해 챔버 내부를 개방할 수 있도록 구비되고, 하벽(10c, 90c)은 구동부(60)와 연결되는 샤프트(58)가 관통되는 개구부를 포함할 수 있다.Here, the
내부 챔버(10) 내에는 전술한 다계층 어셈블리(50)가 배치된다. 상기 다계층 어셈블리(50)는 복수의 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4) 및 상기 복수의 기판 안착부를 일체로 결합하면서 지지하는 지지 칼럼(55)을 포함한다. 복수의 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)는 상기 챔버(10) 내에서, 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4) 각각의 하면에 대응하며, 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)을 안착시키면서 지지하도록 수직 다계층으로 배치될 수 있다. 상기 기판 안착부의 계층의 개수는 도시된 바와 같이 4개로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한하는 것은 아니다. 다만 설명의 편의를 위해, 이하에서는 상기 계층의 개수가 4개인 것으로 하여 설명하기로 한다.Within the
상기 다계층 어셈블리(50)는, 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)을 승강시킬 수 있는 복수의 승강 부재(52-1, 52-2, 52-3, 52-4)를 더 포함할 수 있다. 도 3에서 이러한 승강 부재는 내부 챔버(10)의 측벽(10a) 부근에서 복수의 기판을 지지하면서 승강시킬 수 있는 구조로 예시되어 있지만, 이에 한하지 않고 복수의 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)의 상부로 승강하면서 상기 기판을 들어올리거나 상기 기판 안착부에 내려 놓을 수 있는 리프트핀의 형태로 구성되어도 무방하다.The
또한, 복수의 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)는 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)에 대응하도록 상기 챔버(10)의 일측벽(10a)에 배치되며, 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)에 공정 가스(Gi)를 공급하도록 수직 다계층으로 배치된다. 복수의 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4) 각각은 단일의 가스 유입구(12)와 연통되며, 상기 가스 유입구(12)는 상기 공정 가스(Gi)의 공급을 제어하는 밸브(15)에 의해 개폐될 수 있다.In addition, the plurality of injection ports 11-1, 11-2, 11-3, and 11-4 correspond to the plurality of substrates 54-1, 54-2, 54-3, and 54-4 in the chamber. It is disposed on one side wall (10a) of (10), and is arranged in vertical multi-layers to supply process gas (Gi) to the plurality of substrates (54-1, 54-2, 54-3, 54-4). Each of the plurality of injection ports 11-1, 11-2, 11-3, and 11-4 communicates with a
마찬가지로, 복수의 배기 포트(21-1, 21-2, 21-3, 21-4)는 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)에 대응하도록 상기 챔버(10)의 반대쪽 측벽(10a)에 배치되며, 상기 공정 가스(Gi)가 상기 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)을 증착한 후에 남은 배기 가스(Go)를 배출하도록 수직 다계층으로 배치된다. 상기 복수의 배기 포트(21-1, 21-2, 21-3, 21-4)로 배출된 배기 가스는 가스 배출구(22)를 통해 챔버(10, 90)의 외부로 방출된다.Similarly, the plurality of exhaust ports 21-1, 21-2, 21-3, and 21-4 correspond to the plurality of substrates 54-1, 54-2, 54-3, and 54-4 in the chamber. It is disposed on the
이 때, 4개의 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4) 및 4개의 배기 포트(21-1, 21-2, 21-3, 21-4)에 대응하여 4개의 증착 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제4 분사 포트(11-4)는 상부 커버(10b)와 기판(51-4) 사이의 증착 공간을 담당하고, 제3 분사 포트(11-3)는 기판 안착부(51-4)와 기판(54-3) 사이의 증착 공간을 담당하며, 제2 분사 포트(11-2)는 기판 안착부(51-3)와 기판(54-2) 사이의 증착 공간을 담당하고, 제1 분사 포트(11-1)는 기판 안착부(51-2)와 기판(54-1) 사이의 증착 공간을 담당한다.At this time, in response to the four injection ports (11-1, 11-2, 11-3, 11-4) and the four exhaust ports (21-1, 21-2, 21-3, 21-4), 4 Two deposition spaces may be formed. Specifically, the fourth spray port 11-4 is in charge of the deposition space between the
또한, 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)의 상승을 통해 증착공간을 형성할 때, 상기 기판 안착부의 상승 위치에 따라 증착공간의 높이 및 크기도 변경될 수 있다. 따라서, 기판의 크기, 증착 가스의 종류, 증착 속도 등의 증착 조건에 따라, 승강부에 의해 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)의 상승 높이를 미세 조절하는 것도 가능하다.In addition, when the deposition space is formed through the elevation of the substrate seating portions 51-1, 51-2, 51-3, and 51-4, the height and size of the deposition space may be changed according to the elevation position of the substrate seating portion. can Therefore, according to the deposition conditions such as the size of the substrate, the type of deposition gas, and the deposition rate, the elevation of the substrate seating portions 51-1, 51-2, 51-3, and 51-4 is finely controlled by the elevation portion. It is also possible to do
알려진 바와 같이, 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)은 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 의해 공급된 공정 가스에 의해 증착되는 증착 공정이 수행되기 전에 충분히 가열될 필요가 있다.As is known, the plurality of substrates 54-1, 54-2, 54-3, and 54-4 are supplied with process gas supplied by injection ports 11-1, 11-2, 11-3, and 11-4. It needs to be sufficiently heated before the deposition process deposited by the can be performed.
그런데, 복수의 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)이 처리되는 각 계층별 처리 환경은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 최상위의 증착공간, 최하위의 증착공간, 2개의 기판 안착부 사이에 배치된 증착공간은 구조적으로 서로 상이하므로, 각각의 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)에 히터를 장착하여 동일한 에너지로 가열하더라도 기판별 온도 분포는 상당히 차이가 날 수 있다. 그리고, 이러한 온도 분포의 차이는 추후 복수의 분사 포트(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 의한 증착 공정이 수행될 때 계층별 기판의 증착 품질의 차이로 이어질 수 있다. 이에 본 발명에서는, 이와 같은 직접 가열법이 아니라, 챔버, 특히 외부 챔버(90)의 측벽(90a)에 수평 와인딩 덕트(30)를 형성하고, 상기 수평 와인딩 덕트(30)에 가열된 유체를 유동시킴으로써 챔버 전체적으로 균등한 온도 분포를 유지하고자 한다.However, processing environments for each layer in which the plurality of substrates 54-1, 54-2, 54-3, and 54-4 are processed may be different from each other. For example, since the uppermost deposition space, the lowest deposition space, and the deposition space disposed between the two substrate seating portions are structurally different from each other, the respective substrate seating portions 51-1, 51-2, 51-3, 51-4), even if a heater is installed and heated with the same energy, the temperature distribution for each substrate can be significantly different. In addition, such a difference in temperature distribution may lead to a difference in deposition quality of the substrate for each layer when a deposition process using the plurality of spray ports 11-1, 11-2, 11-3, and 11-4 is performed later. . Therefore, in the present invention, instead of such a direct heating method, a horizontal winding
이러한 수평 와인딩 덕트(30)는 외부 챔버(90)의 측벽(90a)을 따라 등간격으로, 수평 방향으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 와인딩 덕트(30)가 외부 챔버의 측벽(90a)을 감싸는 형태를 보여주는 도면이다. 도 4에서 외부 챔버(90)는 큐브 형태이므로 수평 와인딩 덕트(30)도 사각형 나선 형태로 도시되어 있다. 그러나, 이에 한하지 않고, 외부 챔버(90)가 원통형이라면 이에 따라 수평 와인딩 덕트(30)도 원형의 나선 형태가 될 수 있을 것이다.The horizontal winding
이러한 수평 와인딩 덕트(30)는 기본적으로 동일한 수직 간격, 즉 동일한 피치(pitch)를 가지도록 배치될 수 있지만, 다계층 특성을 고려하여 다른 피치를 갖도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 2개의 인접한 기판 안착부의 사이에 배치된 기판보다, 상부 커버(90b)와 기판 안착부(51-4) 사이에 배치된 기판이나, 하벽(90c) 근처의 기판 안착부(51-1)에 배치된 기판이 상대적으로 다른 온도를 가질 수 있다는 점을 고려할 수 있다. 이 때에는, 수평 와인딩 덕트(30)의 피치를 상단 및 하단 근처에서는 작게(또는 크게) 형성하여 근처의 온도를 상대적으로 높일(또는 낮출) 수 있을 것이다.The horizontal winding
상기 수평 와인딩 덕트(30)의 입구(31)와 출구(32)는 외부 챔버(90)의 4개의 측벽 중에서 어느 쪽에 형성하여도 무방하지만, 가열된 유체를 공급하고 배출하는 부수적인 장치(미도시 됨)를 설치하기 위한 공간 효율성의 측면에서 같은 측벽에 입구(31) 및 출구(32)를 함께 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열된 유체는 기체, 액체를 불문하고 열전도성이 높고 열함량이 큰 유체라면 어떤 종류를 사용하여도 무방하다.The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평 와인딩 덕트(30a, 30b)가 외부 챔버의 측벽(90a)을 감싸는 형태를 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외부 챔버(90)의 측벽(90a)에는 복수의 수평 와인딩 덕트(30a, 30b)가 형성될 수 있다. 이 때, 수평 와인딩 덕트(30a, 30b) 각각은 별도의 입구(31a, 31b) 및 출구(32a, 32b)를 구비하며, 이를 통해 특정 세로 방향 구역 내지 수직 계층별로 상이하게 온도를 제어할 수 있게 된다. 도 5에서는 2개의 수평 와인딩 덕트를 사용하는 것을 예시하였지만 이에 한하지 않고 3개 이상의 세로 방향 구역을 담당하는 수평 와인딩 덕트를 사용하는 것도 가능하다.5 is a view showing a form in which horizontal winding
한편, 도시 되지는 않았지만, 상기 내부 챔버(10)의 내부에는 상기 복수의 계층별로 복수의 온도 센서가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 계층별 온도 센서에서 감지된 온도에 기초하여, 상기 복수의 수평 와인딩 덕트(30a, 30b)가 담당하는 세로 방향 구역 내지 수직 계층별로 서로 다른 온도 보상 제어를 수행할 수도 있다.Meanwhile, although not shown, a plurality of temperature sensors may be provided inside the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(100b)를 도 1의 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다. 도 3의 박막 증착 장치(100a)와 비교할 때, 도 6의 박막 증착 장치(100b)는 수평 와인딩 덕트(30)와 더불어 수직 와인딩 덕트(vertical winding duct)(40)를 추가로 형성한 점에서 차이가 있다. 상기 수직 와인딩 덕트(40)도 외부 챔버(90)의 벽체에 인접하여 또는 상기 외부 챔버(90)의 벽체 내에 형성될 수 있다.FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a thin
전술한 수평 와인딩 덕트(30)는 계층별 온도 분포를 균일하게 하기 위하여 사용된 반면에, 수직 와인딩 덕트(40)는 기판(54-1, 54-2, 54-3, 54-4)의 전체 면적 범위에서 균일한 온도 분포를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 또는, 수직 와인딩 덕트(40)는 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4) 사이의 증착 공간에 비하여, 상부 커버(10b)나 하부 커버(10c)에 인접한 증착 공간에 위치한 기판(54-1, 54-4)의 온도 불균일성을 중점적으로 보상하기 위하여 사용될 수도 있다.While the horizontal winding
이러한 수직 와인딩 덕트(40)는 외부 챔버(90)의 세로 방향의 벽체(90b, 90a, 90c)를 따라 등간격으로, 수직 방향으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 와인딩 덕트(40)가 외부 챔버(90)를 세로 방향으로 감싸는 형태를 보여주는 도면이다. 도 7에서 외부 챔버(90)는 큐브 형태이므로 수직 와인딩 덕트(40)도 사각형 나선 형태로 예시되어 있다. The vertical winding
상기 수직 와인딩 덕트(40)의 입구(41)와 출구(42)는 외부 챔버(90)의 4개의 측벽 중에서 어느 쪽에 형성하여도 무방하지만, 가열된 유체를 공급하고 배출하는 부수적인 장치(미도시 됨)를 설치하기 위한 공간 효율성의 측면에서 같은 측벽에 입구(41) 및 출구(42)를 함께 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열된 유체는 기체, 액체를 불문하고 열전도성이 높은 유체라면 어떤 종류를 사용하여도 무방하다.The
이상에서는 복수의 계층에 위치한 기판을 외부 챔버(90)의 벽체를 가열하는 간접 가열 방식으로 가열하는 실시예들을 설명하였다. 그렇지만, 이와 같은 간접 가열 방식은 전체적인 온도 분포를 균일화하는 데에는 기여하지만, 전체적인 가열 에너지 대비 기판의 온도 상승 면에서는 효율은 높지 않다고 볼 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제시하는 간접 가열 방식을 기존의 직접 가열 방식에 부가하여 사용함으로써 이러한 한계를 극복할 수 있다.In the above, embodiments in which substrates located in a plurality of layers are heated by an indirect heating method of heating the wall of the
상기 직접 가열 방식의 일 예로서, 각각의 계층별로 배치된 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4)에 복수의 열원을 배치하고 상기 복수의 열원을 케이블로 연결하여 직접적으로 가열할 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 어느 하나의 기판 안착부(51-4)에 복수의 열원(45-4)을 배치한 형태를 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 복수의 열원(45-4)이 기판 안착부(51-4)의 내부 또는 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 열원(45-4)과 하부 블록(30)에 배치된 전원(미도시됨) 간에는 케이블(57-4)이 연결된다. 이 때, 상기 케이블(57-4)은 지지 칼럼(55) 내에 형성된 중공(56) 내에 수용될 수 있다. 도 8은 복수의 기판 안착부(51-1, 51-2, 51-3, 51-4) 중에서 최상위 기판 안착부(51-4)에 배치되는 열원(45) 및 관련 케이블(57-4)를 예시하지만, 다른 계층의 기판 안착부에 대해서도 마찬가지로 열원 및 케이블이 설치될 수 있음은 물론이다.As an example of the direct heating method, a plurality of heat sources are disposed in the substrate seating units 51-1, 51-2, 51-3, and 51-4 arranged for each layer, and the plurality of heat sources are connected with cables. so that it can be heated directly. 8 is a view showing a form in which a plurality of heat sources 45-4 are disposed on any one substrate seating part 51-4 according to an embodiment of the present invention. As shown, a plurality of heat sources 45-4 may be disposed inside or adjacent to the substrate seating portion 51-4, and a power source disposed in the heat source 45-4 and the lower block 30 ( (not shown) is connected between the cables 57-4. At this time, the cable 57-4 may be accommodated in the hollow 56 formed in the
이와 같이, 모든 계층의 기판을 직접 가열 방식으로 가열한 상태에서, 계층별 온도 센서에 의해 각각의 계층의 온도 분포를 파악한 후에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 세로 방향 구역별 또는 계층별로 배치된 복수의 수평 와인딩 덕트(30a, 30b)를 통해 서로 다른 온도 제어를 수행할 수 있다. 이러한 계층별 온도 제어는 직접 가열 방식에 의해 발생되는 계층별 온도 분포의 차이를 보상하는 역할을 한다.In this way, in a state in which the substrates of all layers are heated by the direct heating method, after the temperature distribution of each layer is grasped by the temperature sensor for each layer, as shown in FIG. Different temperature control can be performed through the plurality of horizontal winding
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10: 내부 챔버
90: 외부 챔버
11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4: 분사 포트
21, 21-1, 21-2, 21-3, 21-4: 배기 포트
30, 30a, 30b: 수평 와인딩 덕트
40: 수직 와인딩 덕트
50: 다계층 어셈블리
51, 51-1, 51-2, 51-3, 51-4: 기판 안착부
52, 52-1, 52-2, 52-3, 52-4: 승강 부재
55: 지지 칼럼
58: 샤프트
100, 100a, 100b: 박막 증착 장치10: inner chamber
90: outer chamber
11, 11-1, 11-2, 11-3, 11-4: injection ports
21, 21-1, 21-2, 21-3, 21-4: Exhaust port
30, 30a, 30b: horizontal winding duct
40: vertical winding duct
50: multi-layer assembly
51, 51-1, 51-2, 51-3, 51-4: board seating part
52, 52-1, 52-2, 52-3, 52-4: lifting member
55: support column
58: shaft
100, 100a, 100b: thin film deposition apparatus
Claims (9)
상기 챔버 내에서, 상기 복수의 기판 각각의 하면에 대응하며, 상기 복수의 기판이 안착되도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 기판 안착부;
상기 복수의 기판 안착부를 일체로 결합하면서 지지하는 지지 칼럼;
상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 일측벽에 배치되며, 상기 복수의 기판에 공정 가스를 공급하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 분사 포트;
상기 복수의 기판에 대응하도록 상기 챔버의 반대쪽 측벽에 배치되며, 상기 공정 가스가 상기 복수의 기판을 증착한 후에 남은 배기 가스를 배출하도록 수직 다계층으로 배치되는 복수의 배기 포트; 및
상기 챔버를 수평 방향으로 감싸면서 상기 챔버의 벽체에 인접하여 형성되고, 가열된 유체가 통과시켜 상기 챔버 내의 온도를 조절하기 위한 수평 와인딩 덕트를 포함하는, 박막 증착 장치.a chamber processing a plurality of substrates;
In the chamber, a plurality of substrate mounting units corresponding to the lower surface of each of the plurality of substrates, arranged in a vertical multi-layered manner so that the plurality of substrates are seated;
a support column supporting the plurality of substrate seating units while integrally coupling them;
a plurality of ejection ports disposed on one side wall of the chamber to correspond to the plurality of substrates and arranged vertically in multiple layers to supply process gases to the plurality of substrates;
a plurality of exhaust ports disposed on opposite sidewalls of the chamber to correspond to the plurality of substrates and disposed in vertical multi-layers to discharge exhaust gas remaining after the process gas deposits the plurality of substrates; and
A thin film deposition apparatus comprising a horizontal winding duct formed adjacent to a wall of the chamber while surrounding the chamber in a horizontal direction, and controlling a temperature in the chamber by allowing a heated fluid to pass therethrough.
상기 수평 와인딩 덕트는 상기 챔버의 벽체 내에 형성되는, 박막 증착 장치.According to claim 1,
The horizontal winding duct is formed in the wall of the chamber, thin film deposition apparatus.
상기 수평 와인딩 덕트는 세로 방향 위치에 따라 상이한 피치(pitch)를 갖는, 박막 증착 장치.According to claim 2,
The horizontal winding duct has a different pitch (pitch) according to the longitudinal position, thin film deposition apparatus.
상기 수평 와인딩 덕트는 복수의 수평 와인딩 덕트를 포함하고, 상기 복수의 수평 와인딩 덕트 각각은 상기 챔버의 서로 다른 세로 방향 구역에 배치되는, 박막 증착 장치.According to claim 2,
The thin film deposition apparatus of claim 1, wherein the horizontal winding duct includes a plurality of horizontal winding ducts, each of the plurality of horizontal winding ducts being disposed in a different longitudinal zone of the chamber.
상기 복수의 기판에 대응하여 대응되는 기판의 온도를 감지하는 복수의 온도 센서를 더 포함하며,
복수의 수평 와인딩 덕트 각각은 상기 감지된 온도에 기초하여 서로 다른 온도로 제어되는, 박막 증착 장치.According to claim 4,
Further comprising a plurality of temperature sensors corresponding to the plurality of substrates and sensing the temperature of the corresponding substrate,
Wherein each of the plurality of horizontal winding ducts is controlled to a different temperature based on the sensed temperature.
상기 챔버를 수직 방향으로 감싸면서 상기 챔버의 벽체 내에 형성되는 수직 와인딩 덕트를 더 포함하는, 박막 증착 장치.According to claim 1,
A thin film deposition apparatus further comprising a vertical winding duct formed in a wall of the chamber while vertically surrounding the chamber.
상기 챔버는 내부 챔버와 외부 챔버로 구성되고,
상기 내부 챔버의 벽체에 상기 복수의 분사 포트와 상기 복수의 배기 포트가 배치되고,
상기 외부 챔버의 벽체에 상기 수평 와인딩 덕트가 배치되는, 박막 증착 장치.According to claim 1,
The chamber is composed of an inner chamber and an outer chamber,
The plurality of injection ports and the plurality of exhaust ports are disposed on the wall of the inner chamber,
Wherein the horizontal winding duct is disposed on the wall of the external chamber, thin film deposition apparatus.
상기 복수의 기판 안착부 각각에 배치되는 하나 이상의 열원; 및
상기 열원에 전원을 공급하기 위한 케이블을 더 포함하는, 박막 증착 장치.According to claim 1,
one or more heat sources disposed on each of the plurality of substrate mounting portions; and
Further comprising a cable for supplying power to the heat source, thin film deposition apparatus.
상기 케이블은 상기 지지 칼럼에 길이 방향으로 형성된 중공에 수납되어 상기 하나 이상의 열원까지 연결되는, 박막 증착 장치.
According to claim 1,
The cable is accommodated in a hollow formed in the longitudinal direction of the support column and connected to the one or more heat sources.
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