KR20230171690A - 회전하는 가스 터렛을 갖는 박막 증착 장치 - 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 기판을 가열하도록 수직 방향으로 이격 배치되는 복수의 히터부재와, 상기 복수의 기판을 횡방향으로 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 챔버에 대해 횡방향으로 회전 가능하고, 일측에 복수의 분사 포트와 타측에 복수의 펌핑 포트가 구비되는 가스 터렛으로 이루어지며, 상기 가스 터렛의 몸체 내부에, 상기 복수의 가스 분사 포트와 연통되는 공급 유로와 상기 복수의 펌핑 포트와 연통되는 배출 유로가 각각 형성된다.
Description
본 발명은 박막 증착 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직으로 적층된 복수의 기판에 공정 가스를 공급하여 박막을 증착시키는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판에 공정 가스를 공급하여 박막을 증착시키는 박막 증착 방법은 원자층박막증착(ALD; Atomic Layer Deposition)과 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등이 알려져 있다. 상기 원자층박막증착법은 기판에 공정 가스의 공급과 퍼지를 교대로 시행하여 기판에 흡착 및 증착시키는 방법이고, 상기 화학기상증착법은 공정 가스를 동시에 분사하여 기판에 증착시키는 방법이다.
이와 같이 공정 가스에 의해 기판을 처리하는 박막 증착 장치로는 하나의 기판에 대하여 기판에 대한 공정을 수행하는 매엽식(single wafer type) 박막 증착 장치와 복수개의 기판에 대하여 기판처리를 수행할 수 있는 배치식(batch type) 박막 증착 장치가 알려져 있다. 상기 매엽식 박막 증착 장치는 그 구성이 간단한 이점이 있으나, 생산성이 떨어지는 단점으로 인해 최근의 대량 생산용으로는 배치식 박막 증착 장치가 보다 더 각광을 받고 있다.
하지만 배치식 박막 증착 장치는, 상기 매입식 박막 증착 장치에 비해 높은 생산성을 갖는 반면에, 웨이퍼 간의 증착 균일성 문제 및 웨이퍼 후면에 불필요한 증착으로 인한 불량 문제 등이 존재한다. 따라서, 이러하 문제들을 개선하기 위해, 기존의 배치식 박막 증착 장치에서 분사 포트와 펌핑 포트가 챔버의 측벽에 고정 설치되는 구조를 탈피하여, 새로운 방식의 가스 공급 및 배출 구조를 개발할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 웨이퍼 간에 불균일한 증착 문제와 의도하지 않게 웨이퍼 후면이 증착되는 문제를 개선하기 위해, 분사 포트 및 펌핑 포트 자체가 회전하는 구조를 갖는 배치식 박막 증착 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 기판을 가열하도록 수직 방향으로 이격 배치되는 복수의 히터부재; 및 상기 복수의 기판을 횡방향으로 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 챔버에 대해 횡방향으로 회전 가능하고, 일측에 복수의 분사 포트와 타측에 복수의 펌핑 포트가 구비되는 가스 터렛을 포함하되, 상기 가스 터렛의 몸체 내부에, 상기 복수의 가스 분사 포트와 연통되는 공급 유로와 상기 복수의 펌핑 포트와 연통되는 배출 유로가 각각 형성된다.
상기 복수의 분사 포트 및 상기 복수의 펌핑 포트 각각은 상기 복수의 기판에 대응하여 수직 방향으로 이격 배치된다.
상기 가스 터렛은, 모터와 결합되고 상기 모터에 의해 횡방향으로 회전하는 회전 샤프트; 상기 복수의 기판으로부터 횡방향으로 이격되면서 상기 복수의 기판의 에지를 둘러싸며, 상기 복수의 분사 포트 및 상기 복수의 펌핑 포트가 설치되는 측벽; 및 상기 회전 샤프트와 상기 측벽을 연결하는 하부벽을 포함하며, 상기 회전 샤프트는 상기 챔버의 하면을 관통하여 챔버 외부의 상기 모터와 결합된다.
상기 공급 유로는 상기 복수의 분사 포트로부터 상기 측벽 및 상기 하부벽을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트의 일측에 형성된 가스 입구까지 연통되고, 상기 배출 유로는 상기 복수의 펌핑 포트로부터 상기 측벽 및 상기 하부벽을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트의 타측에 형성된 가스 출구까지 연통된다.
상기 가스 입구 및 상기 가스 출구는 상기 회전 샤프트의 외주면을 따라 오목한 링 형상을 갖는다.
상기 공급 유로와 상기 배출 유로가 중첩되지 않도록 상기 공급 유로는 상기 회전 샤프트의 반경 방향 외측에 형성되고, 상기 배출 유로는 상기 회전 샤프트의 반경 방향 내측에 형성된다.
상기 회전 샤프트에서 상기 가스 입구의 위치는 상기 가스 출구의 위치보다 높고, 상기 가스 입구의 횡단면 직경은 상기 가스 출구의 횡단면 직경보다 작다.
상기 박막 증착 장치는 상기 챔버의 하면의 아래쪽에 고정 형성되어 상기 회전 샤프트를 회전 가능하게 수용하는 샤프트 하우징을 더 포함한다.
상기 샤프트 하우징은 상기 가스 입구와 연결되고 일측에서 외부와 연통되는 공급 파이프와, 상기 가스 출구와 연결되고 타측에서 외부와 연통되는 배출 파이프를 포함한다.
상기 공급 파이프의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 입구의 내측으로 삽입되고, 상기 배출 파이프의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 출구의 내측으로 삽입된다.
상기 가스 입구 및 상기 가스 출구가 회전 샤프트의 외주면을 따라 링 형상을 가지고, 상기 공급 파이프 및 상기 배출 파이프의 외경이 각각 상기 가스 입구 및 상기 가스 출구에 대해 클리어런스를 가짐으로써, 상기 회전 샤프트의 회전시에 상기 공급 파이프 및 상기 배출 파이프 간의 간섭이 방지된다.
상기 공급 파이프가 상기 가스 입구에 삽입된 깊이는 상기 공급 유로와 상기 회전 샤프트의 외주면 간의 최단 거리 대비 0.3 내지 1.0의 범위에 속하고, 상기 배출 파이프가 상기 가스 출구에 삽입된 깊이는 상기 배출 유로와 상기 회전 샤프트의 외주면 간의 최단 거리 대비 0.3 내지 1.0의 범위에 속한다.
상기 박막 증착 장치는, 상기 챔버 내부를 외기로부터 밀봉하기 위해, 상기 가스 입구 및 가스 출구보다 아래쪽에서, 상기 회전 샤프트와 상기 샤프트 하우징 사이에 설치되는 씰링 부재를 더 포함한다.
상기 씰링 부재는 상기 회전 샤프트의 외주면과 상기 샤프트 하우징의 내주면 사이에서 자기력에 의해 활성화되는 자성유체에 의해 상기 챔버 내부를 외기로부터 밀봉하는 마그네틱 씰이다.
상기 마그네틱 씰의 폴 피스는 상기 샤프트 하우징의 내주면에 고정되고, 상기 회전 샤프트의 외주면에 요철부가 형성되어, 상기 폴 피스의 내측과 상기 요철부 사이에서 상기 자성유체가 활성화된다.
상기 박막 증착 장치는 상기 복수의 히터부재를 수직 방향으로 일체로 연결하는 연결봉을 더 포함하고, 상기 연결봉은 상기 챔버의 상면을 관통하여 외부의 리니어 모터와 연결되고, 상기 리니어 모터에 의해 로딩/언로딩 위치와 공정 위치 사이에서 상기 복수의 히터부재와 일체로 승강될 수 있다.
본 발명에 따른 수직 적층형 기판을 갖는 박막 증착 장치에 의하면, 다수의 적층 웨이퍼에 대해 동일한 공정 가스를 동시에 균일하게 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 분사 포트 및 펌핑 포트 자체가 회전하는 구조에 의해 각 기판의 웨이퍼에 균일한 공정 가스를 공급함과 동시에 균일한 배출 성능을 제공할 수 있기 때문에, 박막 증착 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 개략적인 종단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 보다 자세한 종단면도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 보다 자세한 종단면도이다.
도 3은 도 2a의 회전 샤프트를 A-A' 방향으로 절취한 사시도이다.
도 4는 도 3의 회전 샤프트의 정면도이다.
도 5는 도 3의 회전 샤프트를 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다.
도 6은 도 5의 회전 샤프트에 공급 파이프 및 배출 파이프를 삽입한 모습을 보여주는 종단면도이다.
도 7은 도 5의 회전 샤프트를 샤프트 하우징에 수용한 모습을 보여주는 종단면도이다.
도 8은 씰링 부재를 보다 자세히 도시하기 위해 도 7의 일부 섹션을 확대한 상세도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 보다 자세한 종단면도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 보다 자세한 종단면도이다.
도 3은 도 2a의 회전 샤프트를 A-A' 방향으로 절취한 사시도이다.
도 4는 도 3의 회전 샤프트의 정면도이다.
도 5는 도 3의 회전 샤프트를 B-B' 방향으로 절취한 종단면도이다.
도 6은 도 5의 회전 샤프트에 공급 파이프 및 배출 파이프를 삽입한 모습을 보여주는 종단면도이다.
도 7은 도 5의 회전 샤프트를 샤프트 하우징에 수용한 모습을 보여주는 종단면도이다.
도 8은 씰링 부재를 보다 자세히 도시하기 위해 도 7의 일부 섹션을 확대한 상세도이다.
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.
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.
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.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)의 개략적인 종단면도이다.
챔버(10)는 복수의 기판(W)을 처리하는 공간으로, 탑 리드(10a), 측면(10b) 및 하면(10c)에 의해 구획된다. 상기 탑 리드(10a)는 사용자가 통기, 수리, 청소 등을 위해 외부로부터 챔버(10)의 내부로 접근할 수 있도록 상방으로 개폐될 수 있다. 챔버 하면(10c)의 중앙에는 회전 샤프트(60)가 챔버(10) 외부의 모터(예: 서보 모터)(M)와 연결될 수 있도록 개구부가 형성된다. 또한, 챔버(10) 내에는 공정 중에 복수의 기판(W) 각각의 하면을 지지하면서 가열하도록 수직 방향으로 이격 배치되는 복수의 히터부재(25)가 수용된다.
본 발명에서는 분사 포트(11)와 펌핑 포트(12)는 챔버(10)의 측면(10b) 내에 고정된 구조가 아니라, 상기 복수의 기판(W)의 에지 주변으로 회전하는 구조를 갖는다.
이를 위해, 박막 증착 장치(100)는 상기 복수의 기판(W)을 횡방향으로 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 챔버(10)에 대해 횡방향으로 회전 가능하고, 일측에 복수의 분사 포트(11)와 타측에 복수의 펌핑 포트(12)가 구비되는 가스 터렛(gas turret)(50)을 포함한다. 여기서, 상기 복수의 분사 포트(11) 및 상기 복수의 펌핑 포트(12) 각각은 상기 복수의 기판(W)에 대응하여 수직 방향으로 이격 배치된다. 상기 복수의 분사 포트(11)는 복수의 기판(W) 각각에 공정 가스를 공급하고, 상기 복수의 펌핑 포트(12)는 기판 처리에 사용된 공정 가스의 잔여물을 펌핑에 의해 강제 배출한다.
이하, 본 발명에서 배치식 박막 증착 장치(100)는 4 계층의 기판(W)을 동시에 처리하기 위해 4개의 히터부재(25), 4개의 분사 포트(11) 및 4개의 펌핑 포트(12)를 갖는 것을 예시할 것이지만, 이러한 계층의 수는 설계 목적에 따라 다른 복수의 개수로 변경될 수 있음은 물론이다. 또한, 4개의 분사 포트(11)를 이용하여 다성분계 공정에도 적용할 수 있다.
상기 가스 터렛(50)은 구체적으로 측벽(59a), 하부벽(59b) 및 회전 샤프트(60)로 구성될 수 있다.
측벽(59a)은 상기 복수의 기판(W)으로부터 횡방향으로 이격되면서 상기 복수의 기판(W)의 에지를 둘러싼다. 특히, 측벽(59a)에는 상기 수직 방향으로 각각 이격된 복수의 분사 포트(11) 및 상기 복수의 펌핑 포트(12)가 설치된다. 상기 복수의 분사 포트(11) 및 상기 복수의 펌핑 포트(12)는 회전 샤프트(60)의 회전 중심(Ax)을 기준으로 서로 원주 방향 반대쪽에 위치하는 것(대칭 구조)이 바람직하나 반드시 이에 한하는 것은 아니다(비대칭 구조도 가능).
상기 측벽(59a)의 하단에는 상기 측벽(59a)과 연결되는 하부벽(59b)이 존재하며, 상기 하부벽(59b)은 상기 측벽(59a)과 회전 샤프트(60)를 구조적으로 연결한다. 회전 샤프트(60)는 챔버(10) 외부의 모터(M)와 결합되고, 상기 모터(M)에 의해 횡방향으로 회전한다. 이러한 회전 샤프트(60)의 회전에 의해 분사 포트(11)와 펌핑 포트(12)는 함께 회전하면서, 고정된 복수의 기판(W)에 균일하게 박막을 형성한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)의 보다 자세한 종단면도이다. 도 1에서 설명된 바와 같이, 박막 증착 장치(100)에서 회전하는 가스 터렛(50) 자체에 분사 포트(11)와 펌핑 포트(12)가 형성되므로 물리적인 배관에 의해 상기 포트들을 연결하면 상기 회전에 의해 배관이 손상되거나 상기 배관에 의해 회전이 방해를 받는 문제가 발생할 것이다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 가스 터렛(50) 내부에 유로를 형성하고, 상대적인 움직임을 갖는 2개의 파트 간에도 정상적인 가스 유동이 가능한 구조를 제시하고자 한다.
먼저, 상기 가스 터렛(50)의 몸체 내부에는, 상기 복수의 가스 분사 포트(11)와 연통되는 공급 유로(51)와 상기 복수의 펌핑 포트(12)와 연통되는 배출 유로(52)가 각각 형성된다. 구체적으로, 상기 공급 유로(51)는 상기 복수의 분사 포트(11)로부터 상기 측벽(59a) 및 상기 하부벽(59b)을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트(60)의 일측에 형성된 가스 입구(53)까지 연통된다. 또한, 상기 배출 유로(52)는 상기 복수의 펌핑 포트(12)로부터 상기 측벽(59a) 및 상기 하부벽(59b)을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트(60)의 타측에 형성된 가스 출구(54)까지 연통된다.
상기 회전 샤프트(60)는 샤프트 하우징(30)에 수용될 수 있으며, 샤프트 하우징(30)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 샤프트 하우징(30)에는 외부의 가스 공급원(미도시 됨)과 연결되는 공급 파이프(31)와, 외부의 배기 펌프(미도시 됨)와 연결되는 배출 파이프(32)가 설치된다.
그런데, 도 2a에 도시된 바와 같이, 가스 입구(53)와 가스 출구(54)는 회전 샤프트(60)의 외주면에서, 회전하지 않는 샤프트 하우징(30) 내의 파이프들(31, 32)과 연통되어야 한다. 따라서, 이러한 상대적인 회전 운동에도 불구하고 양자 간의 가스 연통이 정상적으로 이루어지는 구조가 필요한데 이에 대해서는 도 3 이하를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
한편, 기판 지지부(20)는, 복수의 기판(W)을 각각 지지하면서 가열하는 히터 부재(25)와, 상기 복수의 히터부재(25)를 수직 방향으로 일체로 연결하는 연결봉(21)와, 상기 복수의 기판(W)을 지지하는 지지판(23)으로 구성될 수 있다. 상기 연결봉(21)은 상기 챔버(10)의 상면(10a)을 관통하여 외부의 리니어 모터(M1)와 연결되고, 상기 리니어 모터(M1)에 의해 로딩/언로딩 위치와 공정 위치 사이에서 상기 복수의 히터부재(25)와 일체로 승강될 수 있다. 상기 연결봉(21) 내에는 상기 복수의 히터부재(25) 내의 발열 소자와 전기적으로 연결되는 케이블이 수납될 수 있다.
또한, 상기 지지판(23)은 그 상면에, 상기 히터부재(25)를 관통하는 복수의 리프트 핀(24)을 구비한다. 따라서, 상기 지지판(23)이 상기 히터부재(25)에 대해 승강함에 따라 상기 복수의 리프트 핀(24)은 상기 히터부재(25)의 상면으로 노출되거나 노출되지 않게 제어될 수 있다. 구체적으로, 기판 지지부(20)가 로딩/언로딩 위치에 있을 때 상기 복수의 리프트 핀(24)은 상기 히터부재(25)의 상면으로 노출되어 로봇 아암이 그 사이로 진입할 수 있는 상태가 된다. 또한, 기판 지지부(20)가 공정 위치에 있을 때 상기 복수의 리프트 핀(24)은 상기 히터부재(25)의 상면으로 노출되지 않으면서, 기판(W)이 상기 히터부재(25)의 상면에 접촉하면서 가열될 수 있는 상태로 된다. 이러한 지지판(23)의 승강은 별도의 구동 장치에 의해 이루어질 수도 있고, 구동 장치 없이 기판 지지부(20)의 승강에 따라 상기 지지판(23)이 챔버(10)의 일측에 접촉하면서 자동으로 이루어질 수도 있다.이상의 도 2a의 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에서는 기판 지지부(20)를 승강시키는 리니어 모터(M1)가 챔버(10)의 상측에 형성되고, 회전 샤프트(60)를 회전시키는 회전 모터(M)는 챔버(10)의 하측에 형성되는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 이와 반대로 리니어 모터(M1)가 챔버의 하측에 형성되고 회전 모터(M)가 챔버의 상측에 형성되는 것도 가능하다. 즉, 도 2a의 박막 증착 장치(100)를 세로 방향으로 반전한 도 2b와 같은 형태의 박막 증착 장치(100')도 구현 가능하다.
도 2b를 참조하면, 박막 증착 장치(100')에서 리니어 모터(M1) 및 회전 모터(M) 뿐만 아니라, 회전 샤프트(60) 및 가스 터렛(50)도 상하 반전된 형태를 갖는다. 다만, 기판 지지대(20) 중에서 히터 부재(25), 지지대(23) 및 리프트 핀(24)은 중력 방향에 대해 기판(W)을 지지해야 하는 구조상, 반전되지 않은 원래의 형태로 구성되어 있다.
도 3은 도 2a의 회전 샤프트(60)를 A-A’ 방향으로 절취한 사시도이고, 도 4는 도 3의 회전 샤프트(60)의 정면도이며, 도 5는 도 3의 회전 샤프트(60)를 B-B’ 방향으로 절취한 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 가스 입구(53) 및 상기 가스 출구(54)는 상기 회전 샤프트(60)의 외주면을 따라 오목한 링 형상(ring-shaped)을 갖는다. 일 예로서, 상기 공급 유로(51)와 상기 배출 유로(52)가 중첩되지 않도록 상기 공급 유로(51)는 상기 회전 샤프트(60)의 반경 방향 외측에 형성되고, 상기 배출 유로(52)는 상기 회전 샤프트(60)의 반경 방향 내측에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공급 유로(51)와 상기 회전 샤프트(60)의 외주면 간의 최단 거리(c1)는, 상기 배출 유로(52)와 상기 회전 샤프트(60)의 외주면 간의 최단 거리(d1)보다 작도록 형성된다.
또한, 상기 오목한 링 형상의 가스 입구(53)와 가스 출구(54)도 서로 중첩되지 않도록 서로 다른 위치에 형성될 필요가 있다. 일 예로서, 상기 회전 샤프트(60)에서 상기 가스 입구(53)의 위치는 상기 가스 출구(54)의 위치보다 높게 형성된다. 또한, 공급 유로(51) 및 상기 가스 입구(53)의 횡단면 직경을 배출 유로(52) 및 상기 가스 출구(54)의 횡단면 직경보다 작게 형성할 수 있다. 이러한 직경 차이를 통해 공정 가스의 분사 효과를 높이면서도 원활한 잔여 가스의 배출을 도모할 수 있다.
또한 도 4를 참조하면, 회전 샤프트(60)의 외주면을 기준으로, 가스 출구(54)의 오목한 깊이(r2)는 가스 입구(53)의 오목한 깊이(r1)보다 크다. 이러한 구성을 통해 배출 유로(52)가 가스 출구(54)까지 연결되는 중간에 가스 입구(53)와 연통되는 문제를 방지할 수 있다.
도 6은 도 5의 회전 샤프트(60)에 공급 파이프(31) 및 배출 파이프(32)를 삽입한 모습을 보여주는 종단면도이고, 도 7은 도 5의 회전 샤프트(60)를 샤프트 하우징(30)에 수용한 모습을 보여주는 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 샤프트 하우징(30)에는 상기 가스 입구(53)와 연통되고 샤프트 하우징(30)의 일측에서 외부의 가스 공급원과 연결되는 공급 파이프(31)와, 상기 가스 출구(54)와 연통되고 샤프트 하우징(30)의 타측에서 외부의 배기 펌프와 연결되는 배출 파이프(32)가 설치된다. 여기서, 상기 공급 파이프(31)의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 입구(53)의 내측으로 삽입되고, 상기 배출 파이프(32)의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 출구(54)의 내측으로 삽입된다.
공정 중에 회전 샤프트(60)는 회전하므로 그 외경은, 고정된 샤프트 하우징(30)의 내경과 미소 갭(g) 만큼 이격되어야 하는데, 상기 공급 파이프(31) 및 배출 파이프(32)가 각각 가스 입구(53) 및 가스 출구(54)의 적어도 일부에 삽입됨으로써, 공급 파이프(31)와 가스 입구(53) 사이, 배출 파이프(32)와 가스 출구(54) 사이의 보다 확실한 가스 전달이 보장된다.
이와 같이, 상기 가스 입구(53) 및 상기 가스 출구(54)가 회전 샤프트(60)의 외주면을 따라 링 형상을 가지고, 상기 공급 파이프(31) 및 상기 배출 파이프(32)의 일부가 삽입된 상태로 회전 샤프트(60)가 회전하기 때문에, 양자 간의 간섭이 방지되기 위해서는 각각의 파이프(31, 32)의 외경이 상기 가스 입구(53) 및 상기 가스 출구(54)에 대해 클리어런스(clearance)를 가지는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조로 인해, 파이프(31, 32)와 가스 입/출구(53, 54)간에 상대적인 움직임이 있음에도 물리적인 간섭없이 양자 간에 가스 전달이 정상적으로 이루어질 수 있는 것이다.
이 때, 파이프(31, 32)가 가스 입/출구(53, 54)에 삽입되는 깊이는 적절히 제어될 필요가 있다. 상기 깊이(c2, d2)가 너무 커서 유로(51, 52)와 회전 샤프트(60) 외주면 간의 최단 거리(c1, d1)를 넘어서면 유로(51, 52) 내의 가장 내측 수직 벽에 너무 가까워져 가스 전달에 방해가 발생하게 되고, 너무 작으면 파이프(31, 32)와 가스 입/출구(53, 54) 사이에서 누설이 발생될 수 있기 때문이다.
이러한 점들을 전체적으로 고려한 실용적인 조건으로서, 상기 공급 파이프(31)가 상기 가스 입구(53)에 삽입된 깊이(c2)는 상기 공급 유로(51)와 상기 회전 샤프트(60)의 외주면 간의 최단 거리(c1) 대비 0.3 내지 1.0의 범위에 속하는 것이 바람직하며, 0.5 내지 1.0의 범위에 속하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 배출 파이프(32)가 상기 가스 출구(54)에 삽입된 깊이(d2)는 상기 배출 유로(52)와 상기 회전 샤프트(60)의 외주면 간의 최단 거리(d1) 대비 0.3 내지 1.0의 범위에 속하는 것이 바람직하며, 0.5 내지 1.0의 범위에 속하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 전술한 바와 같이, 회전하는 회전 샤프트(60)의 외경은 고정된 샤프트 하우징(30)의 내경과 미소 갭(g) 만큼 이격되므로, 챔버(10) 내부를 외기로부터 밀봉하기 위해서는, 회전 샤프트(60)와 샤프트 하우징(30) 사이에 별도의 씰링 부재(40)를 설치할 수 있다. 구체적으로, 씰링 부재(40)는 상기 가스 입구(53) 및 가스 출구(54)보다 아래쪽에서, 상기 회전 샤프트(60)와 상기 샤프트 하우징(30) 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 씰링 부재(40)는 상기 회전 샤프트(60)의 외주면과 상기 샤프트 하우징(30)의 내주면 사이에서 자기력에 의해 활성화되는 자성유체(45)에 의해 상기 챔버(10) 내부를 외기로부터 밀봉하는 마그네틱 씰(magnetic seal)(40)로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 마그네틱 씰(40)의 폴 피스(pole piece)(42)는 상기 샤프트 하우징(30)의 내주면에 고정되고, 상기 폴 피스(42) 사이에는 마그넷(41)이 개재되어 있다. 또한, 상기 회전 샤프트(60)의 외주면에는 요철부(61)가 형성된다.
이 때, 상기 마그넷(41)에서 발생된 자기장은 2개의 폴 피스(42)와 상기 요철부를 따라 순환 형성되며, 상기 자성유체(45)는 상기 자기장에 의해 상기 폴 피스(42)의 내측과, 상기 요철부(61)의 요부 사이에서 활성화된다. 상기 활성화된 자성유체(45)는 회전 샤프트(60)가 샤프트 하우징(30)에 대해 회전할 때, 하측의 외기가 미소 갭(g)을 통해 상측으로 유입되지 않도록 차단하는 역할을 한다.
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.
M, M1: 모터
W: 기판
10: 챔버 10a: 탑 리드
10b: 챔버 측면 10c: 챔버 하면
11: 분사 포트 12: 펌핑 포트
20: 기판 지지부 21: 연결봉
25: 히터부재 30: 샤프트 하우징
31: 공급 파이프 32: 배출 파이프
40: 씰링 부재 41: 마그넷
42: 폴 피스 45: 자성유체
50: 가스 터렛(gas turret) 51: 공급 유로
52: 배출 유로 53: 가스 입구
54: 가스 출구 59a: 측벽
59b: 하부벽 60: 회전 샤프트
61: 요철부 100: 박막 증착 장치
10: 챔버 10a: 탑 리드
10b: 챔버 측면 10c: 챔버 하면
11: 분사 포트 12: 펌핑 포트
20: 기판 지지부 21: 연결봉
25: 히터부재 30: 샤프트 하우징
31: 공급 파이프 32: 배출 파이프
40: 씰링 부재 41: 마그넷
42: 폴 피스 45: 자성유체
50: 가스 터렛(gas turret) 51: 공급 유로
52: 배출 유로 53: 가스 입구
54: 가스 출구 59a: 측벽
59b: 하부벽 60: 회전 샤프트
61: 요철부 100: 박막 증착 장치
Claims (10)
- 복수의 기판을 처리하는 챔버;
상기 챔버 내에서, 상기 복수의 기판 각각의 하면에 대응하며, 상기 복수의 기판을 가열하도록 수직 방향으로 이격 배치되는 복수의 히터부재; 및
상기 복수의 기판을 횡방향으로 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 챔버에 대해 횡방향으로 회전 가능하고, 일측에 복수의 분사 포트와 타측에 복수의 펌핑 포트가 구비되는 가스 터렛을 포함하되,
상기 가스 터렛의 몸체 내부에, 상기 복수의 가스 분사 포트와 연통되는 공급 유로와 상기 복수의 펌핑 포트와 연통되는 배출 유로가 각각 형성되는, 박막 증착 장치. - 제1항에 있어서, 상기 가스 터렛은
모터와 결합되고 상기 모터에 의해 횡방향으로 회전하는 회전 샤프트;
상기 복수의 기판으로부터 횡방향으로 이격되면서 상기 복수의 기판의 에지를 둘러싸며, 상기 복수의 분사 포트 및 상기 복수의 펌핑 포트가 설치되는 측벽; 및
상기 회전 샤프트와 상기 측벽을 연결하는 하부벽을 포함하며,
상기 회전 샤프트는 상기 챔버의 하면을 관통하여 챔버 외부의 상기 모터와 결합되는, 박막 증착 장치. - 제2항에 있어서,
상기 공급 유로는 상기 복수의 분사 포트로부터 상기 측벽 및 상기 하부벽을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트의 일측에 형성된 가스 입구까지 연통되고,
상기 배출 유로는 상기 복수의 펌핑 포트로부터 상기 측벽 및 상기 하부벽을 따라 연장되어, 상기 회전 샤프트의 타측에 형성된 가스 출구까지 연통되는, 박막 증착 장치. - 제3항에 있어서,
상기 가스 입구 및 상기 가스 출구는 상기 회전 샤프트의 외주면을 따라 오목한 링 형상을 갖는, 박막 증착 장치. - 제4항에 있어서,
상기 공급 유로와 상기 배출 유로가 중첩되지 않도록 상기 공급 유로는 상기 회전 샤프트의 반경 방향 외측에 형성되고, 상기 배출 유로는 상기 회전 샤프트의 반경 방향 내측에 형성되는, 박막 증착 장치. - 제4항에 있어서,
상기 챔버의 하면의 아래쪽에 고정 형성되어 상기 회전 샤프트를 회전 가능하게 수용하는 샤프트 하우징을 더 포함하는, 박막 증착 장치. - 제6항에 있어서,
상기 샤프트 하우징은 상기 가스 입구와 연결되고 일측에서 외부와 연통되는 공급 파이프와, 상기 가스 출구와 연결되고 타측에서 외부와 연통되는 배출 파이프를 포함하는, 박막 증착 장치. - 제7항에 있어서,
상기 공급 파이프의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 입구의 내측으로 삽입되고, 상기 배출 파이프의 단부의 적어도 일부가 상기 가스 출구의 내측으로 삽입되는, 박막 증착 장치. - 제8항에 있어서,
상기 가스 입구 및 상기 가스 출구가 회전 샤프트의 외주면을 따라 링 형상을 가지고, 상기 공급 파이프 및 상기 배출 파이프의 외경이 각각 상기 가스 입구 및 상기 가스 출구에 대해 클리어런스를 가짐으로써, 상기 회전 샤프트의 회전시에 상기 공급 파이프 및 상기 배출 파이프 간의 간섭이 방지되는, 박막 증착 장치. - 제6항에 있어서,
상기 챔버 내부를 외기로부터 밀봉하기 위해, 상기 가스 입구 및 가스 출구보다 아래쪽에서, 상기 회전 샤프트와 상기 샤프트 하우징 사이에 설치되는 씰링 부재를 더 포함하는, 박막 증착 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020220072165A KR20230171690A (ko) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 회전하는 가스 터렛을 갖는 박막 증착 장치 |
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| KR1020220072165A KR20230171690A (ko) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 회전하는 가스 터렛을 갖는 박막 증착 장치 |
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| KR1020220072165A KR20230171690A (ko) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 회전하는 가스 터렛을 갖는 박막 증착 장치 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20070094201A (ko) | 2006-03-16 | 2007-09-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비 |
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| KR20070094201A (ko) | 2006-03-16 | 2007-09-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | 고밀도 플라즈마 산화막의 증착을 위한 반도체 제조설비 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant |