KR20230139126A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
본 발명은, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하고, 기판(1)이 도입 및 반출되는 게이트부(130)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내부에 설치되며, 상기 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)와; 상기 기판지지부(200)에 대향 설치되어 상기 처리공간(S1)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)를 포함하며, 상기 가스분사부(300)는, 외부로부터 상기 공정가스를 공급받는 상부플레이트(310)와, 상기 상부플레이트(310) 하측에 이격 설치되어 상기 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성하는 하부플레이트(320)와, 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상기 하부플레이트(320)를 히팅하는 적어도 하나의 히팅부(330)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{Substrate processing apparatus and substrate processing method}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스의 화학적 반응을 통해 기판처리를 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 장비는, 기판 제조 공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여 박막을 기판에 증착시키기 위해 사용된다.
종래 기판처리장치는, 공정챔버, 공정챔버의 내부에 기판이 로딩되는 기판지지부, 기판지지부 상부에 설치되어 기판을 향해 공정가스를 분사하는 가스분사부를 포함한다.
한편, 종래 기판처리장치는 공정진행이 가능한 적정온도까지 공정챔버 내부 처리공간에 대한 승온 작업이 필요하며, 승온 작업 시 기판지지부 및 공정챔버 벽면은 직접적인 가열이 가능하나, 가스분사부의 경우 간접적인 가열로 인해 승온이 공정을 위한 적정온도까지 충분히 일어나지 못하는 문제점이 있다.
이에, 종래 기판처리장치는, 가스분사부에 대한 충분한 가열을 위하여 기판지지부의 복사열과 클리닝 시 사용하는 NF3 가스 분해 시 발생하는 분해열을 사용하여 가스분사부에 대한 승온을 수행하였다.
그러나 이 경우, 가스분사부에 대한 충분한 승온을 위하여 NF3 가스를 과도하게 사용함에 따라 비용이 증가하고, 공정챔버 내부 과도한 클리닝에 따른 손상이 누적되어 내부 구성 및 표면 수명이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 가스분사부에 대한 직접적인 가열이 가능한 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하고, 기판(1)이 도입 및 반출되는 게이트부(130)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내부에 설치되며, 상기 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)와; 상기 기판지지부(200)에 대향 설치되어 상기 처리공간(S1)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)를 포함하며, 상기 가스분사부(300)는, 외부로부터 상기 공정가스를 공급받는 상부플레이트(310)와, 상기 상부플레이트(310) 하측에 이격 설치되어 상기 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성하는 하부플레이트(320)와, 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상기 하부플레이트(320)를 히팅하는 적어도 하나의 히팅부(330)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 가스분사부(300)는, 상기 히팅부(330)를 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 상하구동부(400)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(310)는, 저면에 상기 히팅부(330)가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 상기 상부플레이트(310)와 동일 재질일 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 상기 하부플레이트(320) 상면에 접촉하여 하부플레이트(320)를 직접 가열할 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 내부에 미리 설정된 패턴의 설치홈이 형성되는 히팅플레이트(331)와, 상기 설치홈에 삽입 설치되어 발열하는 열선부(332)를 포함할 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 히팅플레이트(331)와, 상기 히팅플레이트(331) 내부에 미리 설정된 패턴으로 형성되어 전열매체가 흐르는 전열유로(S3)를 포함할 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 복수개이며, 복수의 상기 히팅부(330) 각각을 독립적으로 개별 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 게이트부(130)에 인접한 상기 히팅부(330)를 나머지 히팅부(330)에 비해 높은 온도로 제어할 수 있다.
복수의 상기 히팅부(330)들을 직렬로 연결하여 전열매체를 공급하는 전열매체공급부(340)를 포함하며, 상기 전열매체공급부(340)는, 상기 전열매체와 열교환을 수행하는 열교환부(341)와, 상기 게이트부(130)에 인접한 상기 히팅부(330)에 전열매체를 공급하는 전열매체공급라인(342)을 포함할 수 있다.
상기 상하구동부(400)는, 일단이 상기 상부플레이트(310)를 관통하여 상기 히팅부(330)에 결합하는 구동샤프트(410)와, 상기 상부플레이트(310) 상부에 설치되어 상기 구동샤프트(410)를 상하구동하는 상하구동원(420)을 포함할 수 있다.
상기 상하구동부(400)는, 상기 구동샤프트(410) 타단이 저면에 결합하고, 상기 상하구동원(420)과 연결되어 상하이동하는 절연플레이트(430)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 절연플레이트(430)는, 세라믹 재질일 수 있다.
상기 상하구동부(400)는, 상기 절연플레이트(430)를 관통하여 상기 상하구동원(420)과 상기 상부플레이트(310) 사이에 설치되어, 상기 절연플레이트(430) 및 상기 구동샤프트(410)의 상하이동을 가이드하는 복수의 가이드샤프트(440)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상하구동원(420)은, 상하 구동샤프트(410)를 상하로 선형이동 시키기 위한 구동실린더일 수 있다.
상기 상하구동부(400)는, 상기 절연플레이트(430)와 상기 상하구동원(420) 사이를 연결하며, 상기 절연플레이트(430)의 상기 상하구동원(420)에 대한 상대높이를 조절하는 조절볼트(450)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 구동샤프트(410)는, 상기 히팅부(330)가 상기 하부플레이트(320)에 가압접촉하도록 탄성력을 가질 수 있다.
상기 구동샤프트(410)는, 상기 상하구동원(420)에 연결되어 상하이동하는 상부본체(411)와, 상기 상부본체(411)와 상대이동 가능하게 연결되어 상하이동하는 하부본체(412)와, 상기 상부본체(411)와 상기 하부본체(412) 사이에 설치되는 탄성부재(413)를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 기판처리장치를 이용한 기판처리방법으로서, 상기 처리공간(S1), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300)를 가열하여 기판처리를 위한 공정온도로 승온시키는 공정준비단계(S100)와; 상기 공정준비단계(S100) 이후에 상기 기판(1)에 대한 기판처리를 수행하는 기판처리단계(S300)를 포함하며, 상기 공정준비단계(S100)는, 상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열하는 기판처리방법을 개시한다.
상기 가스분사부(300)는, 상기 히팅부(330)를 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 상하구동부(400)를 포함하며, 상기 공정준비단계(S100)는, 상기 공정챔버(100), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300) 중 적어도 하나에 대한 유지보수를 수행하는 유지보수단계(S110)와, 상기 히팅부(330)가 상기 하부플레이트(320)에 인접 또는 접촉하도록 상기 히팅부(330)를 하강시키는 가열준비단계(S120)와, 상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열하는 가열단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 기판처리단계(S300)는, 상기 히팅부(330) 온도를 상기 상부플레이트(310) 온도와 동일하도록 제어할 수 있다.
상기 기판처리단계(S300) 전후에 각각 상기 기판(1)을 상기 공정챔버(100) 내로 도입 및 반출하는 기판반송단계(S200)를 포함하며, 상기 기판반송단계(S200) 동안 상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 가스분사부에 대한 직접적인 가열이 가능하도록 하여, 장치에 대한 유지보수 후 공정 진행이 가능한 적정 온도까지 신속하게 승온이 가능한 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 하부플레이트에 대한 직접적인 온도제어가 가능하여, 공정 진행 시 상부플레이트와 온도 편차 없이 제어가 가능하고 이에 따라 공급되는 공정가스의 온도조절이 정밀하고 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 하부플레이트에 대한 직접적인 가열로 유지보수 후 공정 진행을 위한 정상화 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 하부플레이트에 대한 가열 전 및 가열 중 모습을 각각 보여주는 확대 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 상하구동부 구동샤프트에 대한 다른 실시예의 상승 및 하강상태 모습을 각각 보여주는 확대단면도이다.
도 4는, 도 1에 따른 기판처리장치의 모습을 보여주는 평단면도이다.
도 5a 및 도 5b는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 일 실시예 및 다른 실시예를 각각 보여주는 단면도들이다.
도 6은, 본 발명에 따른 기판처리방법을 보여주는 순서도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하고, 기판(1)이 도입 및 반출되는 게이트부(130)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내부에 설치되며, 상기 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)와; 상기 기판지지부(200)에 대향 설치되어 상기 처리공간(S1)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 히팅부(330)를 상부플레이트(310)와 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 상하구동부(400)를 추가로 포함할 수 있다.
여기서 본 발명의 처리대상이 되는 기판(1)은, 반도체, LCD, LED, OLED, 글라스, 태양광 기판 등 처리대상이 되는 기판이면 어떠한 기판도 적용 가능하다.
특히, 본 발명의 처리대상이 되는 기판(1)은, 후술하는 가스분사부(300)를 통해 분사되는 공정가스와 공정온도 분위기 하에서 기판처리가 수행될 수 있다.
상기 공정챔버(100)는, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공정챔버(100)는, 육면체의 공간을 형성하는 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)의 상부에 결합되어 내부에 밀폐된 처리공간(S1)을 형성하는 탑리드(120)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 챔버본체(110)의 일측에 기판(1)이 도입 및 반출되기 위한 게이트부(130)가 추가로 형성될 수 있다.
상기 처리공간(S1)은 밀폐된 진공상태를 유지할 수 있으며, 기판(1)에 대한 증착, 식각 등의 기판처리가 수행될 수 있다.
상기 챔버본체(110)는, 상측에 개구부가 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 챔버본체(110)는, 처리공간(S1)을 형성하기 위한 구성으로서, 공정수행에 필요한 소정의 진공압을 견딜 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 적용 가능하다.
상기 챔버본체(110)는, 처리되는 기판(1)의 형상에 대응되는 형상을 이룸이 바람직하며, 예로서, 육면체 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 챔버본체(110)는, 기판(1)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트부(130)가 형성되며, 처리공간(S1) 내의 압력제어 및 부산물을 제거하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기관(미도시)이 연결될 수 있다.
상기 탑리드(120)는, 챔버본체(110)의 상측에 형성되는 개구부에 결합하여, 밀폐된 처리공간(S1)을 형성할 수 있다.
상기 기판지지부(200)는, 공정챔버(100) 내부에 설치되며, 기판(1)이 안착되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 기판지지부(200)는, 상면에 기판(1)이 안착되는 기판지지면이 형성되는 기판안착플레이트(210)와, 상기 기판안착플레이트(210)를 지지하는 지지샤프트(220)를 포함할 수 있다.
상기 기판안착플레이트(210)는, 기판(1)에 대응되는 형상으로 형성되며, 도입 및 반출되는 기판(1)을 외부의 이송로봇과 교환하기 위하여 하강하고 기판(1)을 기판안착면에 안착한 상태에서 기판처리를 수행하도록 대향되는 상측에 설치되는 가스분사부(300) 측으로 상승할 수 있다.
또한, 상기 기판안착플레이트(210)는, 안착되는 기판(1)에 대한 적절한 공정온도를 제공하기 위하여, 내부에 히터가 추가로 설치될 수 있다.
상기 지지샤프트(220)는, 기판안착플레이트(210)를 지지하기 위한 구성으로서, 기판안착플레이트(210) 저면 중심부에 결합하고 공정챔버(100) 하면을 관통하여 설치될 수 있다.
이때, 상기 지지샤프트(220)는, 기판안착플레이트(210)가 승강하도록 외부의 상하구동부를 통해 상하로 이동할 수 있으며, 필요에 따라 기판안착플레이트(210)가 회전하도록 회전구동할 수 있다.
상기 가스분사부(300)는, 기판지지부(200)에 대향 설치되어 처리공간(S1)에 공정가스를 분사하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 가스분사부(300)는, 외부로부터 공정가스를 공급받는 상부플레이트(310)와, 상부플레이트(310) 하측에 이격 설치되어 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성하는 하부플레이트(320)와, 상부플레이트(310)와 하부플레이트(320) 사이에서 하부플레이트(320)를 히팅하는 적어도 하나의 히팅부(330)를 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(310)는, 외부로부터 공정가스를 공급받는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
보다 구체적으로 상기 상부플레이트(310)는, 중심부에 외부와 연결되는 가스공급관이 설치되어 외부로부터 공정가스를 공급받아 후술하는 하부플레이트(320)에 전달할 수 있다.
한편, 상기 상부플레이트(310)는, 내부에 히터가 설치되어 유지보수 후 공정 진행이 가능한 적정 온도로 처리공간(S1) 온도를 승온할 때 가열할 수 있으며, 간접적으로 후술하는 하부플레이트(320) 온도를 높일 수 있다.
이를 위해, 상기 상부플레이트(310)는, 미리 결정된 패턴으로 홈부가 형성되고 내부에 발열부(311)가 매립되어 직접 가열될 수 있으며, 발열부(311)가 삽입된 홈부를 폐쇄하기 위한 복개부(312)가 함께 구비될 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트(310)는, 일단이 절연플레이트(430)에 결합하고 구동샤프트(410)를 둘러싸도록 설치되는 벨로우즈의 타단이 결합하도록 형성되는 플랜지부(313)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 플랜지부(313)는, 상부플레이트(310)를 관통하여 설치되는 관통부로부터 상측으로 연장되어 구비될 수 있으며, 벨로우즈가 절연플레이트(430)와의 사이에 설치되도록 결합할 수 있다.
이때, 상기 벨로우즈는, 절연플레이트(430)의 상부플레이트(310)에 대한 상대이동에 대응되어 압축 및 신장함으로써 내부 구동샤프트(410)의 외부노출을 방지할 수 있다.
한편, 상기 상부플레이트(310)는, 전술한 기판지지부(200)와의 관계에서 전위차를 형성하여 플라즈마를 이용한 기판처리 수행이 가능하도록, 전극으로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트(310)는, 저면에 후술하는 히팅부(330)가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있으며, 이때 삽입홈은, 히팅부(330)가 내부에 삽입될 때 히팅부(330)의 저면과 상부플레이트(310) 저면이 평탄면을 이루도록 히팅부(330) 형상에 대응되어 형성될 수 있다.
이때 상기 히팅부(330)는, 복수개 구비될 수 있는 바, 삽입홈 또한 복수의 히팅부(330)에 대응되어 상부플레이트(310) 저면에 복수개 형성될 수 있다.
상기 하부플레이트(320)는, 상부플레이트(310) 하측에 이격 설치되어 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 하부플레이트(320)는, 상부플레이트(310)로부터 전달되는 공정가스를 처리공간(S1)에 분사하도록 다수의 가스분사공들이 형성될 수 있으며, 균일한 공정가스 분사를 위하여 상부플레이트(310)와 일정간격 이격 설치되어 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성할 수 있다.
한편, 상기 하부플레이트(320)는, 상부플레이트(310)와는 달리 다수의 가스분사공들이 형성되어 직접 가열을 위한 히터를 설치할 수 없고, 이로 인해 공정을 위한 적정온도로의 승온이 어렵거나 장시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 상부플레이트(310)와 하부플레이트(320) 사이에서 하부플레이트(320)를 히팅하는 적어도 하나의 히팅부(330)를 포함한다.
상기 히팅부(330)는, 상부플레이트(310)와 하부플레이트(320) 사이에 배치되어 하부플레이트(320)를 히팅하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 히팅부(330)는, 후술하는 상하구동부(400)를 통해 확산공간(S2) 내에서 상하이동 가능하게 배치되어 필요에 따라 하부플레이트(320) 상면에 접촉하여 하부플레이트(320)를 직접 가열할 수 있다.
일예로서, 상기 히팅부(330)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 내부에 미리 설정된 패턴의 설치홈이 형성되는 히팅플레이트(331)와, 상기 설치홈에 삽입 설치되어 발열하는 열선부(332)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 히팅부(330)는, 플레이트 형태로서, 전술한 상부플레이트(310) 저면에 형성되는 삽입홈에 대응되는 형상을 가지는 히팅플레이트(331)를 포함하고, 히팅플레이트(331)에 미리 설정된 패턴의 설치홈에 삽입 설치되어 전력공급을 통해 발열하는 열선부(332)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 히팅부(330)는, 열선부(332)의 매립설치를 위하여, 설치홈을 실링하는 캡부(333)를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 히팅부(330)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 히팅플레이트(331)와, 히팅플레이트(331) 내부에 미리 설정된 패턴으로 형성되어 공급되는 전열매체가 흐르는 전열유로(S3)와, 전열유로(S3)를 밀폐하는 캡부(333)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 히팅부(330)는, 전술한 전력공급을 통해 발열하는 열선부(332)와는 달리, 내부에 미리 설정된 패턴으로 전열유로(S3)가 형성되고, 전열유로(S3)에 하부플레이트(320)와 직간접적으로 열교환을 수행하기 위한 전열매체가 이동하는 구성일 수 있다.
이때 전열매체는, 냉매 등 기체 또는 액체 형태의 종래 개시된 어떠한 형태의 열교환수단도 적용 가능하다.
한편, 상기 히팅부(330)는, 공정 중 상부플레이트(310)와 일체화되도록 전술한 삽입홈에 삽입되어 위치할 수 있으며, 공정 영향력을 최소화하도록 상부플레이트(310)와 동일 재질로 구비될 수 있다.
더 나아가, 상기 히팅부(330)는, 상부플레이트(310)가 기판지지부(200)와의 사이에서 전위차를 형성하도록 전위가 형성될 때 함께 동일한 전위를 가짐으로써, 균일한 영역에서 플라즈마 형성이 가능하도록 유도할 수 있다.
상기 히팅부(330)는, 평면 상 하부플레이트(320)를 균일하게 가열하기 위하여 복수개가 구비될 수 있으며, 이하 복수의 히팅부(330)들의 제어에 관하여 설명한다.
일예로서, 복수의 히팅부(330) 각각을 독립적으로 개별 제어하는 제어부를 포함할 수 있으며, 이때 제어부는, 전술한 발열부(332)에 공급되는 전력을 제어함으로써 각각의 히팅부(330)들을 독립적으로 개별 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 복수의 히팅부(330) 각각을 동일한 온도로 발열하도록 제어할 수 있으며, 다른 예로서, 처리공간(S1)을 기준으로 하부플레이트(310)의 게이트부(130)에 인접한 위치가 상대적으로 온도가 낮을 수 있는 바, 게이트부(130)에 인접한 히팅부(330)를 나머지 히팅부(330)에 비해 높은 온도로 발열하도록 제어할 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 가스분사부(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 히팅부(330)에 열을 전달하기 위하여 전열매체를 공급하고 반출하는 전열매체공급부(340)를 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 전열매체공급부(340)는, 복수의 히팅부(330)들을 직렬로 연결하여 전열매체를 공급하고 열교환이 완료된 전열매체를 전달받아 열교환을 수행할 수 있다.
이 과정에서, 전술한 바와 같이 하부플레이트(310) 중 게이트부(130)에 인접한 위치가 상대적으로 온도가 낮아질 수 있는 바, 다수의 히팅부(330)들이 직렬로 연결된 상태에서 전열매체공급부(340)를 통해 전열매체를 게이트부(130)에 인접한 위치의 히팅부(330)들에 최초 공급할 수 있다.
예를 들면, 상기 전열매체공급부(340)는, 전열매체와 열교환을 수행하는 열교환부(341)와, 게이트부(130)에 인접한 히팅부(330)에 전열매체를 공급하는 전열매체공급라인(342)과, 히팅부(330)들 사이를 직렬로 각각 연결하며 전열매체를 전달하는 전열매체전달라인(344)과, 하부플레이트(320) 열교환이 완료된 전열매체를 열교환부(341)에 전달하는 전열매체반출라인(343)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 전열매체공급부(340)는, 열교환부(341)를 통해 공급되는 전열매체를 게이트부(130)에 인접한 히팅부(330)에 먼저 공급함으로써 게이트부(130)에 인접한 히팅부(330)가 상대적으로 높은 발열이 가능하도록 유도할 수 있다.
상기 상하구동부(400)는, 히팅부(330)를 상부플레이트(310)와 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 상하구동부(400)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 일단이 상부플레이트(310)를 관통하여 히팅부(330)에 결합하는 구동샤프트(410)와, 상부플레이트(310) 상부에 설치되어 구동샤프트(410)를 상하구동하는 상하구동원(420)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하구동부(400)는, 구동샤프트(410) 타단이 저면에 결합하고, 상하구동원(420)과 연결되어 상하이동하는 절연플레이트(430)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하구동부(400)는, 절연플레이트(430)를 관통하여 상하구동원(420)과 상부플레이트(310) 사이에 설치됨으로써, 절연플레이트(430) 및 구동샤프트(410)의 상하이동을 가이드하는 복수의 가이드샤프트(440)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하구동부(400)는, 절연플레이트(430)와 상하구동원(420) 사이를 연결하며, 절연플레이트(430)의 상하구동원(420)에 대한 상대높이를 조절하는 조절볼트(450)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하구동부(400)는, 상하구동원(420), 절연플레이트(430), 가이드샤프트(440) 및 조절볼트(450) 구성에 대한 차폐를 위하여 상부플레이트(310) 상면에 설치되며 내부에 차폐공간을 형성하는 실드박스(460)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 상하구동부(400)는, 상하구동원(420)을 고정설치하도록 배치되는 설치베이스(470)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 구동샤프트(410)는, 상부플레이트(310)를 관통하여 히팅부(330)에 결합함으로써, 상하구동원(420)을 통해 전달받은 구동력을 히팅부(330)에 전달할 수 있다.
일예로, 상기 구동샤프트(410)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 일단이 상부플레이트(310)를 관통하여 히팅부(300)에 결합하고 타단이 상하구동원(420)에 연결되도록 후술하는 절연플레이트(430)에 결합할 수 있다.
이때, 상기 구동샤프트(410)는, 내부에 중공이 형성되어 전술한 전열매체를 공급하기 위한 공급부 및 반출부가 설치되거나, 다른 에로서 히팅부(330)에 전원을 공급하기 위한 전력공급선이 설치될 수 있다.
한편, 상기 구동샤프트(410)는, 상하구동원(420)을 통해 상하로 이동하는 절연플레이트(430)에 결합되어 함께 상하이동함으로써 히팅부(330)를 상하로 이동시킬 수 있다.
이때, 히팅부(330) 저면 및 하부플레이트(310) 상면의 평탄도나 확산공간(S2)의 열변형에 따른 간격차이 등에 따라 히팅부(330)가 하부플레이트(310)에 정밀하게 면접촉되지 못하는 문제점이 있을 수 있다.
이를 위해, 다른 예로서, 상기 구동샤프트(410)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 히팅부(330)가 하부플레이트(320)에 가압접촉하도록 탄성력을 가질 수 있다.
보다 구체적으로 상기 구동샤프트(410)는, 상하구동원(420)에 연결되어 상하이동하는 상부본체(411)와, 상부본체(411)와 상대이동 가능하게 연결되어 상하이동하는 하부본체(412)와, 상부본체(411)와 하부본체(412) 사이에 설치되는 탄성부재(413)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 상부본체(411)와 하부본체(412)가 상하구동원(420)에 따라 함께 상하이동하여 히팅부(330)를 상하이동시키면서, 하부본체(412)와 상부본체(411)가 탄성부재(413)를 통해 상대이동 가능하도록 구비될 수 있다.
이를 위하여, 상부본체(411)와 하부본체(412) 사이에 탄성부재(413)가 구비되어 히팅부(330)가 결합된 하부본체(412)가 히팅부(330)의 하부플레이트(310)와의 접촉 시 탄성부재(413)의 탄성력에 의해 상부본체(411)에 대하여 상하방향으로 상대이동함으로써, 히팅부(330)가 유동적으로 하부플레이트(310)에 면접촉하도록 유도할 수 있다.
이때, 상기 구동샤프트(410)는, 절연플레이트(430)와 상부본체(411)에 각각 결합하여 절연플레이트(430) 이동에 따라 상부본체(411)와 함께 상하이동하는 연결부(414)와, 상부본체(411) 내부에 적어도 일부가 삽입 설치되어 상부본체(411)와의 사이에 상대이동 가능한 하부본체(412)와, 하부본체(412)를 히팅부(330)와의 사이에서 지지하는 지지베이스(415)와, 일단에서 지지베이스(415)에 결합되고 타단이 상부본체(411)에 걸려 지지됨으로써 상부본체(411)와 하부본체(412)가 일체로 상하이동하도록 지지하는 지지부(416)를 포함한다.
이때 탄성부재(413)는 지지부(416)의 외주면 중 상부본체(411)와 하부본체(412) 사이에 설치되어 하부본체(412)와 상부본체(411)가 탄성력에 따라 압축 및 팽창하여 상대이동 가능하도록 할 수 있다.
상기 상하구동원(420)은, 상부플레이트(310) 상측에 설치되어 구동샤프트(410)를 선형이동 시키는 구성으로서, 캠구동, 모터구동 및 구동실린더 등 종래 개시된 구동을 위한 다양한 방법이 적용될 수 있다.
상기 절연플레이트(430)는, 구동샤프트(410) 타단이 저면에 결합하고 상하구동원(420)과 연결되어 상하이동하는 구성으로서, 상부플레이트(310)의 전하가 구동샤프트(410)를 통해 상측으로 이동하는 것을 방지하여 전기적 연결을 차단할 수 잇다.
이를 위하여, 상기 절연플레이트(430)는, 절연성능이 우수한 세라믹 재질로 구비될 수 있다.
상기 가이드샤프트(440)는, 상하구동원(420)에 따라 상하이동하는 절연플레이트(430) 및 구동샤프트(410)의 상하이동을 가이드하기 위하여, 상하구동원(420)와 상부플레이트(310) 사이에 절연플레이트(430)를 관통하여 복수개 설치될 수 있다.
상기 조절볼트(450)는, 절연플레이트(430)와 상하구동원(420), 보다 구체적으로는 상하구동원(420)의 실린더샤프트와 절연플레이트(430) 사이에 설치되어, 확산공간(S2)의 간격에 따라 적정 높이를 설정하기 위하여 절연플레이트(430)의 상하구동원(420)에 대한 상대높이를 조절하는 구성일 수 있다.
이를 통해, 고정설치되는 상하구동원(420)과 구동샤프트(410) 사이의 상대높이를 조절할 수 있으며, 확산공간(S2)의 간격에 대응하여 히팅부(330)의 설치위치를 조절할 수 있다.
이하 전술한 본 발명에 따른 기판처리장치를 이용한 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 처리공간(S1), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300)를 가열하여 기판처리를 위한 공정온도로 승온시키는 공정준비단계(S100)와; 상기 공정준비단계(S100) 이후에 상기 기판(1)에 대한 기판처리를 수행하는 기판처리단계(S300)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 기판처리단계(S300) 전후에 각각 기판(1)을 공정챔버(100) 내로 도입 및 반출하는 기판반송단계(S200)를 포함할 수 있다.
상기 공정준비단계(S100)는, 처리공간(S1), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300)를 가열하여 기판처리를 위한 공정온도로 승온하는 단계일 수 있다.
즉, 상기 공정준비단계(S100)는, 최초 기판처리장치에 대한 설치, 기판처리장치에 대한 각종 유지보수 등 처리공간(S1)에 대한 공정온도로의 승온이 재차 필요한 단계일 수 있다.
예를 들면, 상기 공정준비단계(S100)는, 공정챔버(100), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300) 중 적어도 하나에 대한 유지보수를 수행하는 유지보수단계(S110)와, 히팅부(330)가 하부플레이트(320)에 인접 또는 접촉하도록 히팅부(330)를 하강시키는 가열준비단계(S120)와, 히팅부(330)를 통해 하부플레이트(320)를 가열하는 가열단계(S130)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 공정준비단계(S100) 동안, 히팅부(330)를 통해 하부플레이트(320)를 가열할 수 있으며, 이를 위하여, 가열준비단계(S120)를 통해 히팅부(330)를 하부플레이트(320)에 인접 또는 접촉하도록 하강시키고, 가열단계(S130) 동안 히팅부(330)를 통해 하부플레이트(320)가 공정온도로 상승하도록 가열할 수 있다.
상기 기판반송단계(S200)는, 기판처리단계(S300) 전후에 각각 기판(1)을 공정챔버(100) 내로 도입 및 반출하는 단계로서, 기판처리가 필요한 기판(1)을 게이트부(130)를 통해 공정챔버(100) 내 기판지지부(200)로 안착시키고, 기판처리가 완료된 기판(1)을 게이트부(130)를 통해 공정챔버(100) 외부로 반출할 수 있다.
한편, 상기 기판반송단계(200) 동안, 하부플레이트(320)의 온도 하락을 방지하기 위하여, 히팅부(330)를 통해 하부플레이트(320)를 가열할 수 있다.
상기 기판처리단계(S300)는, 공정준비단계(S100) 및 기판반송단계(S200) 이후에 기판(1)에 대한 기판처리를 수행하는 단계로서, 증착, 식각 및 열처리 등 다양한 종류의 기판처리가 수행될 수 있다.
상기 기판처리단계(S300) 동안 히팅부(330)는, 상부플레이트(310)로서 기능하여야 하는 바, 상승된 상태로서 상부플레이트(310) 저면 삽입홈에 삽입되어 위치할 수 있으며 상부플레이트(310)와 동일한 온도를 유지할 수 있다.
즉, 상기 기판처리단계(S300) 동안 히팅부(330) 온도를 상부플레이트(310) 온도와 동일하도록 제어할 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 설명한 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 공정챔버 200: 기판지지부
300: 가스분사부 400: 상하구동부

Claims (22)

  1. 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하고, 기판(1)이 도입 및 반출되는 게이트부(130)를 포함하는 공정챔버(100)와;
    상기 공정챔버(100) 내부에 설치되며, 상기 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)와;
    상기 기판지지부(200)에 대향 설치되어 상기 처리공간(S1)에 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)를 포함하며,
    상기 가스분사부(300)는,
    외부로부터 상기 공정가스를 공급받는 상부플레이트(310)와, 상기 상부플레이트(310) 하측에 이격 설치되어 상기 상부플레이트(310)와의 사이에 확산공간(S2)을 형성하는 하부플레이트(320)와, 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상기 하부플레이트(320)를 히팅하는 적어도 하나의 히팅부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서.
    상기 가스분사부(300)는,
    상기 히팅부(330)를 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 상하구동부(400)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부플레이트(310)는,
    저면에 상기 히팅부(330)가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(330)는,
    상기 상부플레이트(310)와 동일 재질인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(330)는,
    상기 하부플레이트(320) 상면에 접촉하여 하부플레이트(320)를 직접 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(330)는,
    내부에 미리 설정된 패턴의 설치홈이 형성되는 히팅플레이트(331)와, 상기 설치홈에 삽입 설치되어 발열하는 열선부(332)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(330)는,
    히팅플레이트(331)와, 상기 히팅플레이트(331) 내부에 미리 설정된 패턴으로 형성되어 전열매체가 흐르는 전열유로(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(330)는, 복수개이며,
    복수의 상기 히팅부(330) 각각을 독립적으로 개별 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 게이트부(130)에 인접한 상기 히팅부(330)를 나머지 히팅부(330)에 비해 높은 온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    복수의 상기 히팅부(330)들을 직렬로 연결하여 전열매체를 공급하는 전열매체공급부(340)를 포함하며,
    상기 전열매체공급부(340)는,
    상기 전열매체와 열교환을 수행하는 열교환부(341)와, 상기 게이트부(130)에 인접한 상기 히팅부(330)에 전열매체를 공급하는 전열매체공급라인(342)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 상하구동부(400)는,
    일단이 상기 상부플레이트(310)를 관통하여 상기 히팅부(330)에 결합하는 구동샤프트(410)와, 상기 상부플레이트(310) 상부에 설치되어 상기 구동샤프트(410)를 상하구동하는 상하구동원(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 상하구동부(400)는,
    상기 구동샤프트(410) 타단이 저면에 결합하고, 상기 상하구동원(420)과 연결되어 상하이동하는 절연플레이트(430)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 절연플레이트(430)는,
    세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 상하구동부(400)는,
    상기 절연플레이트(430)를 관통하여 상기 상하구동원(420)과 상기 상부플레이트(310) 사이에 설치되어, 상기 절연플레이트(430) 및 상기 구동샤프트(410)의 상하이동을 가이드하는 복수의 가이드샤프트(440)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 상하구동원(420)은,
    상하 구동샤프트(410)를 상하로 선형이동 시키기 위한 구동실린더인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 상하구동부(400)는,
    상기 절연플레이트(430)와 상기 상하구동원(420) 사이를 연결하며, 상기 절연플레이트(430)의 상기 상하구동원(420)에 대한 상대높이를 조절하는 조절볼트(450)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 구동샤프트(410)는,
    상기 히팅부(330)가 상기 하부플레이트(320)에 가압접촉하도록 탄성력을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 구동샤프트(410)는,
    상기 상하구동원(420)에 연결되어 상하이동하는 상부본체(411)와, 상기 상부본체(411)와 상대이동 가능하게 연결되어 상하이동하는 하부본체(412)와, 상기 상부본체(411)와 상기 하부본체(412) 사이에 설치되는 탄성부재(413)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 청구항 1에 따른 기판처리장치를 이용한 기판처리방법으로서,
    상기 처리공간(S1), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300)를 가열하여 기판처리를 위한 공정온도로 승온시키는 공정준비단계(S100)와;
    상기 공정준비단계(S100) 이후에 상기 기판(1)에 대한 기판처리를 수행하는 기판처리단계(S300)를 포함하며,
    상기 공정준비단계(S100)는,
    상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 가스분사부(300)는,
    상기 히팅부(330)를 상기 상부플레이트(310)와 상기 하부플레이트(320) 사이에서 상하이동시키는 상하구동부(400)를 포함하며,
    상기 공정준비단계(S100)는,
    상기 공정챔버(100), 기판지지부(200) 및 가스분사부(300) 중 적어도 하나에 대한 유지보수를 수행하는 유지보수단계(S110)와, 상기 히팅부(330)가 상기 하부플레이트(320)에 인접 또는 접촉하도록 상기 히팅부(330)를 하강시키는 가열준비단계(S120)와, 상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열하는 가열단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 기판처리단계(S300)는,
    상기 히팅부(330) 온도를 상기 상부플레이트(310) 온도와 동일하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 기판처리단계(S300) 전후에 각각 상기 기판(1)을 상기 공정챔버(100) 내로 도입 및 반출하는 기판반송단계(S200)를 포함하며,
    상기 기판반송단계(S200) 동안 상기 히팅부(330)를 통해 상기 하부플레이트(320)를 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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