KR20240047140A - 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대하여 공정가스를 분사하는 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사조립체로서, 상기 공정챔버(10) 상단에 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 도입하는 백킹플레이트(100)와; 상기 백킹플레이트(100) 하부에 설치되며, 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하는 분사영역(S1)과, 상기 백킹플레이트(100)와 체결을 위하여 가장자리에서 상기 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성되는 체결영역(S2)을 구비하는 분사플레이트부(200)를 포함하며, 상기 분사플레이트부(200)는, 저면 중 상기 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성되는 가스분사조립체를 개시한다.

Description

가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치{Gas injecting assembly and substrate processing apparatus including the same}
본 발명은, 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대하여 공정가스를 분사하는 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는 밀폐된 처리공간에 전원을 인가하여 플라즈마를 형성함으로써 기판지지부 위에 안착된 기판의 표면을 증착, 식각하는 등 기판처리를 수행하는 장치를 말한다.
일반적으로, 상기 기판처리장치는 내부에 처리공간을 형성하는 공정챔버와 공정챔버 상측에 설치되어 공정가스를 처리공간으로 분사하는 가스분사조립체와 가스분사조립체에 대향되어 기판을 지지하는 기판지지부를 포함하여 구성된다.
이때, 종래 기판처리장치는, 가스분사조립체와 기판지지부 사이에 전위차를 형성하여 처리공간에 플라즈마를 형성한 상태에서 가스분사조립체를 통해 분사되는 공정가스를 이온화하여 상대적으로 저온에서도 효율적으로 기판처리를 수행할 수 있다.
한편, 종래 기판처리장치는, 가스분사조립체가 외부로부터 공정가스를 도입하는 백킹플레이트와 백킹플레이트 하부에 배치되어 확산공간을 형성하고 도입된 공정가스를 처리공간으로 분사하는 분사플레이트를 포함하는데, 분사플레이트는 가장자리를 따라서 백킹플레이트에 지지되기 위한 체결부가 설치된다.
이와 같은 체결부의 설치로 인해, 분사플레이트를 관통하여 형성되는 할로우캐소드(Hollow cathode) 구조의 분사홀이 분사플레이트 가장자리에서 형성되지 못하고, 이에 따라 가장자리에서 분사되는 공정가스 유량이 감소하고 플라즈마 밀도가 낮아 공정가스 분사 및 기판처리가 불균일한 문제점이 있다.
특히, 분사홀이 형성되는 분사플레이트는 RF전원이 인가되는 백킹플레이트와 전기적 연결되고 할로우 캐소드 구조의 분사홀로 인해 표면적이 증가하고 플라즈마 밀도가 상대적으로 높게 형성되나, 체결부 설치로 인해 분사플레이트 가장자리 부근 저면은 분사홀이 형성되지 못하고 플랫하게 유지되는 바 표면적이 상대적으로 작아 할로우캐소드 효과가 제한되어 플라즈마 밀도가 상대적으로 낮은 문제점이 있다.
특히, 분사플레이트 코너 측에서 필수적으로 설치되는 체결부로 인해, 평면 상 기판의 코너측에 중첩되는 위치에서 분사홀이 형성되지 못하고, 이에 따라 기판 코너 부근에서의 낮은 공정유량 및 플라즈마 밀도를 야기하여 기판처리의 불균일이 심화되는 문제점이 있다.
또한, 기판지지부에 형성되는 히터부의 패턴 및 공정챔버 외면 히터의 배치에 따라 기판에 대해 상대적으로 온도가 저하되어 기판처리의 균일도가 낮아지며, 특히 상대적으로 온도가 낮은 영역 중 체결부에 의해 분사홀이 형성되지 못해 플라즈마 밀도가 낮은 영역에서의 기판 처리 저하가 심화되는 문제점이 있다.
한편, 분사플레이트의 평면적을 기판 대비 상대적으로 크게 증가시켜 가장자리의 분사홀 생략에도 기판의 균일한 처리가 가능하도록 유도할 수 있으나, 이 경우 대면적화 되는 기판에 대응하기 어렵고 처리공간 부피가 증가하여 처리효율이 낮아지며 장치 전체의 부피가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판처리의 균일도를 향상시킬 수 있는 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사조립체로서, 상기 공정챔버(10) 상단에 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 도입하는 백킹플레이트(100)와; 상기 백킹플레이트(100) 하부에 설치되며, 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하는 분사영역(S1)과, 상기 백킹플레이트(100)와 체결을 위하여 가장자리에서 상기 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성되는 체결영역(S2)을 구비하는 분사플레이트부(200)를 포함하며, 상기 분사플레이트부(200)는, 저면 중 상기 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
상기 분사플레이트부(200)는, 상기 처리공간(S)으로 상기 공정가스를 분사하기 위한 다수의 분사홀(201)들이 형성되는 분사플레이트(210)와, 상기 분사플레이트(210) 저면 중 상기 체결영역(S2) 적어도 일부에 형성되는 홈부(220) 또는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 분사플레이트(210)는, 상기 체결영역(S2) 중 적어도 일부의 두께가 상기 분사영역(S1) 두께보다 얇을 수 있다.
상기 홈부(220)는, 평면 형상이 상기 분사홀(201)의 평면 형상과 동일할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 평면 형상이 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나일 수 있다.
상기 홈부(220)는, 상기 분사플레이트(210) 상면에 대한 수직방향 단면 형상이 사다리꼴일 수 있다.
상기 분사홀(201)은, 상기 분사플레이트(210) 저면에 형성되는 하부홈와, 하부홈 상단으로부터 연장되어 상면까지 관통되어 형성되는 유입홀을 포함하며, 상기 홈부(220)는, 깊이가 상기 하부홈과 같거나 작을 수 있다.
상기 홈부(220)와 이웃하는 상기 분사홀(201) 간의 중심 사이의 제1간격(D1)과, 이웃하는 상기 분사홀(201)들 간의 중심 사이의 제2간격(D2)은 서로 동일할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 복수개이며, 이웃하는 상기 홈부(220)들 간의 중심 사이의 제3간격(D3)은 상기 제1간격(D1)과 동일할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 복수개이며, 평면 형상이 사각형인 상기 분사플레이트(210)의 모서리 중심 측에서 코너 측으로 갈수록 이웃하는 상기 홈부(220)들 사이의 간격이 점진적 또는 단계적으로 작아질 수 있다.
상기 홈부(220)는, 복수개이며, 적어도 일부의 표면적이 나머지의 표면적과 서로 다를 수 있다.
상기 홈부(220)는, 평면 상 사각형인 상기 분사플레이트(210) 가장자리 중 모서리부 중심측에서 코너측으로 갈수록 표면적이 점진적 또는 단계적으로 증가할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 상기 분사플레이트(210) 중심으로부터 직선거리가 클수록 표면적이 증가할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 상기 체결영역(S2) 중 상기 분사플레이트(210) 가장자리 적어도 일부를 따라서 길이를 가지고 형성될 수 있다.
상기 홈부(220)는, 평면 상 사각형인 상기 분사플레이트(210) 코너 측에 형성될 수 있다.
상기 체결영역(S2)은, 상기 기판(1)과 상기 기판(1) 코너측에서 수직방향으로 중첩될 수 있다.
상기 홈부(220)는, 복수개이며, 적어도 일부가 상기 기판(1)과 평면 상 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 체결영역(S2)에 결합하며 상기 분사플레이트부(200)와 상기 백킹플레이트(100)를 연결하는 체결부(300)를 포함할 수 있다.
상기 체결부(300)는, 평면 상 사각형 형상의 상기 분사플레이트부(200) 각 코너 측에 설치되는 코너체결부(310)와, 상기 코너체결부(310)들 사이에 설치되어 상기 백킹플레이트(100)와 상기 분사플레이트부(200) 사이 확산공간(S3)의 측면을 형성하는 측면체결부(320)를 포함할 수 있다.
상기 코너체결부(310)는, 상기 분사플레이트부(200)와 상기 백킹플레이트(100) 사이에 배치되는 코너체결본체(311)와, 상기 코너체결본체(311)를 관통하여 상기 체결영역(S2)에 결합하는 제1체결부재(312)를 포함할 수 있다.
상기 홈부(220)는, 상기 제1체결부재(312) 하측에 형성될 수 있다.
상기 코너체결부(310)는, 일단이 상기 백킹플레이트(100)를 관통하여 설치되고 타단이 상기 코너체결본체(311)에 결합하는 제2체결부재(313)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)와; 상기 공정챔버(10)에 설치되어 기판(1)을 지지하는 기판지지부(20)와; 상기 기판지지부(20)의 상부에 설치되어 공정가스를 분사하는 가스분사조립체(30)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 기판지지부(20)는, 상기 기판(1)이 안착되는 기판안착부(21) 내부에 평면 상 서로 구분되도록 구비되어 상기 기판(1)을 히팅하는 복수의 히터부를 포함하며, 상기 홈부(220)는, 복수의 상기 히터부들 사이와 평면 상 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 히터부는, 상기 기판안착부(21) 중심을 지나는 가상의 수평선을 기준으로 대칭으로 형성되는 제1히터부(23) 및 제2히터부(24)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 분사플레이트가 백킹플레이트와 체결되기 위하여 형성되는 체결영역에 이웃하는 분사홀에 대응되는 표면적 증가 구조를 적용함으로써, 분사플레이트 가장자리에서 플라즈마 밀도를 개선할 수 있는 이점이 있다.
즉, 본 발명에 본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 분사플레이트 각 지점에 대한 플라즈마 밀도를 적절히 보완할 수 있으며, 특히 분사홀 형성이 곤란한 분사플레이트 가장자리에 대한 플라즈마 밀도를 향상시켜 상대적으로 낮은 공정가스 유량을 보완할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 상대적으로 온도가 낮은 기판 가장자리에 대한 플라즈마 밀도 강화를 통해 낮은 온도에 따른 기판처리 저하를 보상할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 장치의 크기 및 부피 증가 없이 분사플레이트 가장자리에 대한 플라즈마 밀도를 향상시켜, 기판처리의 균일도 및 박막 밀도를 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 기판지지부의 히터부 패턴 및 공정챔버 외면 히터 배치에 따라 상대적으로 온도가 낮은 영역에 대하여 플라즈마 밀도 강화를 통해 기판처리 저하를 보상할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 가스분사조립체의 모습을 보여주는 저면도이다.
도 3은, 도 2에 따른 가스분사조립체 중 코너 부분의 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 2에 따른 가스분사조립체 중 코너 부분의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 기판지지부의 히터부와 분사플레이트 중 홈부 사이의 위치관계를 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는, 본 발명에 따른 다른 실시예의 가스분사조립체의 모습을 보여주는 저면도들이다.
이하 본 발명에 따른 가스분사조립체 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)와; 상기 공정챔버(10)에 설치되어 기판(1)을 지지하는 기판지지부(20)와; 상기 기판지지부(20)의 상부에 설치되어 공정가스를 분사하는 가스분사조립체(30)를 포함한다.
여기서 기판처리의 대상인 기판(1)은, 식각, 증착 등 기판처리가 수행되는 구성으로서, 반도체 제조용기판, LCD 제조용기판, OLED 제조용기판, 태양전지 제조용기판, 투명 글라스기판 등 어떠한 기판도 가능하다.
상기 공정챔버(10)는, 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공정챔버(10)는, 상측이 개구된 챔버본체(12)와, 챔버본체(12)의 개구에 탈착가능하게 결합된 상부리드(11)를 포함할 수 있다.
상기 챔버본체(12)는, 기판지지부(20) 등이 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하며, 처리공간(S)에 기판(1)의 도입 및 배출을 위한 내측벽에 하나 이상의 게이트가 형성될 수 있다.
상기 상부리드(11)는, 챔버본체(12)의 개구를 복개하여 챔버본체(12)와 함께 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 상부리드(11)는, 절연부재(미도시)가 개재되어 후술하는 가스분사조립체(30)가 관통되어 설치될 수 있도록 중앙부에 개구가 형성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판지지부(20)는, 공정챔버(10) 내 처리공간(S)의 하측에 설치되어 기판(1)을 지지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 기판지지부(20)는, 기판(1)이 안착되는 기판안착부(21)와, 기판안착부(21)가 상하이동 가능하도록 기판안착부(21)의 하측에 설치되는 지지샤프트(22)를 포함할 수 있다.
상기 기판지지부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트를 통한 기판(1)의 도입 및 배출을 위하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 기판지지부(20)는, 후술하는 가스분사조립체(30)와의 사이에 플라즈마 형성이 가능하도록, 접지에 연결될 수 있으며, 다른 예로서 RF전원이 인가될 수도 있다.
한편, 상기 기판지지부(20)는, 기판(1)을 처리하기 위해 기판(1)을 적절한 온도로 히팅하기 위한 히터부를 포함할 수 있다.
상기 히터부는, 기판안착부(21) 내부에 구비되어 기판(1)을 가열하는 구성으로서, 기판안착부(21)에 미리 설정된 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 히터부는, 기판안착부(21) 내부에 가공을 통해 형성되는 히팅유로에 열매체를 공급함으로써 형성될 수 있으며, 다른 예로서 기판안착부(21) 내부에 전원인가를 통해 발열하는 열선으로 형성될 수 있다.
상기 가스분사조립체(30)는, 기판지지부(20)의 상부에 설치되어 공정수행을 위한 공정가스를 분사하는 구성으로, 종래 가스분사조립체(30)는, 가장자리 측이 조립구조 적용에 따른 분사홀이 생략되어 저면이 플랫하므로 플라즈마 밀도와 공정가스의 유량이 상대적으로 낮아 상대적으로 온도손실이 큰 기판(1) 가장자리의 기판처리 저하가 심화되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명에 따른 가스분사조립체는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공정챔버(10) 상단에 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 도입하는 백킹플레이트(100)와; 상기 백킹플레이트(100) 하부에 설치되며, 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하는 분사영역(S1)과, 상기 백킹플레이트(100)와 체결을 위하여 가장자리에서 상기 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성되는 체결영역(S2)을 구비하는 분사플레이트부(200)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가스분사조립체는, 체결영역(S2)에 결합하며 분사플레이트부(200)와 백킹플레이트(100)를 연결하는 체결부(300)를 포함할 수 있다.
상기 백킹플레이트(100)는, 공정챔버(10) 상단에 설치되어 외부로부터 공정가스를 도입하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 백킹플레이트(100)는, 전술한 상부리드(11)에 형성되는 개구부에 결합하여 처리공간(S)을 형성할 수 있으며, 외부와 연결되는 가스도입부(110)가 적어도 한개 구비되어 외부로부터 공정가스를 전달받을 수 있다.
즉, 상기 백킹플레이트(100)는, 가스도입부(110)가 외부 가스공급부와 연결되어 공정가스를 공급받을 수 있으며, 하측에 설치되는 분사플레이트부(200)를 거쳐 처리공간(S)에 공정가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 백킹플레이트(100)는, RF전원이 인가될 수 있으며, 이때 인가된 RF전원을 결합되어 설치되는 후술하는 체결부(300)를 통해 결합하는 분사플레이트부(200)에 전달할 수 있다.
이로써, 상기 백킹플레이트(100)는, 처리공간(S)에 플라즈마를 형성할 수 있으며, 이때 후술하는 분사플레이트부(200) 가장자리에 플라즈마 밀도를 향상시키기 위한 구조가 적용될 수 있다.
상기 가스도입부(110)는, 백킹플레이트(100)에 공정가스를 도입하기 위해 관통 형성되는 구성으로서, 백킹플레이트(100) 중심 및 가장자리 중 적어도 하나를 관통하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 가스도입부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직방향으로 관통되어 형성될 수 있으며, 상측이 외부 가스공급부와 연결될 수 있고 하측에 후술하는 확산부재(미도시)가 구비되어 공급되는 공정가스가 수평방향으로 확산되도록 유도할 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 가스도입부(110)는, 백킹플레이트(100) 상면에서 하측으로 수직한 내면으로 형성되는 상측가스도입홀과, 상측가스도입홀로부터 하측으로 갈수록 내경이 증가하며 연장형성되는 하측가스도입홀을 포함할 수 있다.
즉, 상기 가스도입부(110)는, 하측으로 갈수록 내경이 증가하는 하측가스도입홀을 구비함으로써, 공급되는 공정가스가 수평방향으로 확산되도록 유도할 수 있다.
또한, 상기 백킹플레이트(100)는, 저면에 가스도입부(110)로부터 반경방향으로 연장되어 형성되는 설치홈이 형성되며, 분사플레이트부(200)와 체결부재(미도시)를 통해 결합하여 하측에 설치되는 분사플레이트부(200)를 후술하는 체결부(300)와 함께 지지할 수 있다.
상기 분사플레이트부(200)는, 상기 백킹플레이트(100) 하부에 설치되어 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 분사플레이트부(200)는, 공정가스를 처리공간(S)으로 분사하는 분사영역(S1)과, 백킹플레이트(100)와 체결을 위하여 가장자리에서 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성되는 체결영역(S2)을 구비하며, 저면 중 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성된다.
즉, 상기 분사플레이트부(200)는, 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하기 위한 다수의 분사홀(201)들이 형성되는 분사플레이트(210)와, 분사플레이트(210) 저면 중 체결영역(S2) 적어도 일부에 형성되는 홈부(220) 또는 돌출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사플레이트부(200)는, 백킹플레이트(100) 하부에 일정간격 이격되어 설치됨으로써, 백킹플레이트(100)와의 사이에 공정가스를 확산하기 위한 확산공간(S3)을 형성할 수 있고, 분사영역(S1)에 형성되는 다수의 분사홀(201)들을 통해 확산된 공정가스를 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.
상기 분사영역(S1)은, 분사플레이트(210) 가장자리 체결영역(S2)을 제외한 영역으로서, 다수의 분사홀(201)들이 형성되어 공정가스를 분사하는 영역을 의미할 수 있다.
한편, 상기 분사영역(S1)은, 평면 상 사각형인 분사플레이트(210) 상 중앙부분을 차지하는 영역으로서, 기판지지부(20)에 지지되는 기판(1)에 수직방향으로 대응되는 영역일 수 있다.
즉, 상기 기판(1)은, 수직방향으로 분사영역(S1)을 포함할 수 있으며, 제한된 공간에서 분사플레이트(210)의 설치를 위한 체결부(300)가 체결되기 위하여 기판(1) 코너측 일부는 체결영역(S2)과 중첩될 수 있다.
상기 체결영역(S2)은, 분사플레이트(210) 가장자리 영역으로서, 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성될 수 있다.
이때, 상기 체결영역(S2)은, 기판(1)과 기판(1) 코너측에서 수직방향으로 중첩될 수 있고, 후술하는 체결부(300)가 설치되는 영역일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 체결영역(S2)은, 분사플레이트(210) 상면에서 체결부(300)가 결합하는 영역일 수 있으며, 이에 따라 분사홀(201)이 형성되지 못해 공정가스가 분사되지 못하는 영역일 수 있다.
이 경우, 분사플레이트(210) 저면 중 상기 체결영역(S2)에서 플라즈마 밀도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 체결영역(S2) 적어도 일부영역에 대한 표면적을 증가시킬 필요가 있다.
이를 위해, 상기 분사플레이트부(200)는, 저면 중 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성된다.
즉. 상기 분사플레이트부(200)는, 저면 중 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 플랫한 상태와 비교할 때 표면적이 증가하도록, 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
상기 분사플레이트(210)는, 처리공간(S)으로 공저가스를 분사하기 위한 다수의 분사홀(201)들이 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 분사플레이트(210)는, 평면이 사각형인 플레이트 구조로서, 수직방향으로 관통하는 다수의 분사홀(201)들이 형성됨에 따라 확산공간(S3)을 통해 확산된 공정가스를 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.
이때, 상기 분사플레이트(210)는, 전술한 체결영역(S2) 중 적어도 일부의 두께가 분사영역(S1) 두께보다 얇게 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는 체결영역(S2) 최외곽을 이루는 가장자리 끝단에 단차가 형성되어 두께가 얇게 형성될 수 있다.
상기 분사홀(201)은, 분사플레이트(210)를 수직방향으로 관통하여 형성되어 공정가스를 분사하기 위한 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 분사홀(201)은, 전술한 백킹플레이트(100)를 통해 RF전원이 인가되는 분사플레이트(210)에 형성되어, 할로우캐소드(Hollow Cathode)로 기능할 수 있고, 따라서 할로우캐소드 플라즈마를 통해 통과하는 공정가스를 이온화하여 분사할 수 있다.
이를 위해, 상기 분사홀(201)은, 분사플레이트(210) 저면에 형성되는 하부홈와, 하부홈 상단으로부터 연장되어 상면까지 관통되어 형성되는 유입홀을 포함할 수 있다.
이때, 하부홈의 단면적이 유입홀의 단면적보다 넓게 형성될 수 있고, 평면 상 형상이 원형, 각형 및 이들의 조합 등 다양하게 적용될 수 있다.
상기 홈부(220)는, 분사플레이트(210) 저면 중 체결영역(S2) 적어도 일부에 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 홈부(220)는, 분사플레이트(210) 저면 중 체결영역(S2) 적어도 일부영역에 대한 표면적을 증가시키기 위하여 형성되는 구성으로서, 그 형상 및 크기는 제한없이 적용 가능하다.
예를 들면, 상기 홈부(220)는, 전술한 분사홀(201)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는 평면 상 형상이 서로 동일하고, 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나일 수 있다.
이때, 평면 상 형상은 홈부(220) 및 분사홀(201)을 분사플레이트(210) 저면 측에서 바라본 평면 형상으로서, 최외곽이 이루는 형상을 의미할 수 있다.
또한, 상기 홈부(220)는, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대 및 각뿔대의 형상으로 형성될 수 있으며, 분사플레이트(210) 상면에 대한 수직방향 단면 형상이 사다리꼴일 수 있다.
또한, 상기 홈부(220)는, 전술한 분사홀(201)의 하부홈과 동일하게 형성되거나, 하부홈과 동일한 깊이로 형성될 수 있으며 다른 예로서, 하부홈 보다 작은 깊이로 형성될 수 있다.
한편, 상기 홈부(220)는, 복수개가 형성될 수 있으며, 홈부(220)와 인접한 분사홀(201) 간의 중심 사이의 거리인 제1간격(D1)과, 인접한 분사홀(201)들 간의 중심 사이의 거리인 제2간격(D2)은 서로 동일하게 형성될 수 있다.
더 나아가, 인접한 상기 홈부(220)들 간의 중심 사이의 거리인 제3간격(D3)은, 제1간격(D1) 및 제2간격(D2)과 동일할 수 있다.
또한, 전술한 바와 달리, 제1간격(D1), 제2간격(D2) 및 제3간격(D3) 중 일부가 서로 동일하고 나머지는 다를 수 있으며, 모두 서로 다른 간격으로 형성될 수 있음은 또한 물론이다.
한편, 사각형 형상의 분사플레이트(210)를 고려할 때, 가장자리에 형성되는 체결영역(S2) 중 코너측에서의 플라즈마 밀도 저하가 모서리 중심 측과 비교할 때 상대적으로 낮은 바, 코너측에서의 플라즈마 밀도를 강화할 필요가 있다.
이를 위해, 상기 홈부(220)는, 평면 형상이 사각형인 분사플레이트(210)의 모서리 중심 측에서 코너 측으로 갈수록 홈부(220)들 사이의 간격이 점진적 또는 단계적으로 작아져 단위 면적 당 홈부(220)의 개수가 늘어나도록 배치할 수 있다.
또한, 상기 홈부(220)는, 복수개이며, 적어도 일부의 표면적이 나머지의 표면적과 서로 다를 수 있고, 보다 구체적으로는 코너 측 홈부(220)의 표면적이 모서리 중심 측 홈부(220)의 표면적보다 크게 형성될 수 있다.
더 나아가, 또한, 상기 홈부(220)는, 분사플레이트(210) 중심으로부터 직선거리가 클수록 표면적이 증가하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 홈부(220)는, 평면 상 사각형인 상기 분사플레이트(210) 코너 측에만 형성될 수 있으며, 더 나아가, 평면 상 사각형인 분사플레이트(210) 가장자리 중 모서리부 중심측에서 코너측으로 갈수록 표면적이 점진적 또는 단계적으로 증가하도록 배치될 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 홈부(220)는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 체결영역(S2) 중 분사플레이트(210) 가장자리 적어도 일부를 따라서 길이를 가지고 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 전술한 분사홀(201)에 대응되는 형상으로 다수개 형성되는 구성과는 달리, 길이를 가지고 가장자리 적어도 일부를 따라서 형성될 수 있다.
특히, 상기 홈부(220)는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 체결영역(S2) 중 기판(1) 코너 측에 대응되어 분사홀(201)이 형성되지 못하는 지점에서 'ㄴ'자 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈부(220)는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 기판(1)과 평면 상 중첩되는 위치에 형성될 수 있으며, 특히, 체결영역(S2) 중 기판(1) 코너 측에 대응되어 분사홀(201)이 형성되지 못하는 지점에 형성될 수 있다.
한편, 전술한 기판지지부(20) 중 히터부는, 기판안착부(21) 내부에 평면 상 서로 구분되도록 복수개로 구비될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 기판안착부(21) 중심을 지나는 가상의 수평선을 기준으로 대칭으로 형성되는 제1히터부(23) 및 제2히터부(24)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 히터부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 기판안착부(21)의 중심을 지나고 단변과 평행한 수평선을 기준으로 서로 대칭으로 형성되는 제1히터부(23) 및 제2히터부(24)를 포함할 수 있다.
이때 상기 기판지지부는, 대형화된 기판(1)에 따라 복수의 히터부들을 구비하는 바, 히터부들 사이영역에서 상대적으로 온도가 저하되는 문제점이 있다.
특히, 서로 대칭으로 형성되는 제1히터부(23)와 제2히터부(24) 사이에서 온도 저하에 따른 기판처리의 불균일이 발생할 수 있고, 더 나아가 제1히터부(23)와 제2히터부(24) 사이영역 중 분사홀(201)이 존재하지 않는 처리영역(S2)에 대응되는 기판(1) 모서리의 중심 측에서 기판 처리의 불균일이 심화되는 문제점이 있다.
또한, 공정챔버(10) 외면에 구비되는 히터의 배치에 따라 기판(1) 일부 영역에서 상대적으로 온도가 저하되고 온도가 균일하지 유지되지 못한 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 상기 홈부(220)는, 복수의 히터부들 사이와 평면 상 중첩되는 위치에 형성될 수 있으며, 이로써 플라즈마 밀도를 개선하여 기판처리의 균일도를 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 홈부(220)는, 상기 체결영역(S2) 중 제1히터부(23) 및 제2히터부(24) 사이에 평면 상 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 상기 홈부(220)는, 기판(1)의 모서리 중심 측에 대응되는 위치에 형성됨으로써, 제1히터부(23) 및 제2히터부(24) 따라 상대적으로 온도가 저하되는 영역에 대한 기판처리를 보상할 수 있다.
전술한 실시예에서 홈부(220)를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 돌출부(미도시)를 통해 동일한 평면구조 및 다수의 배치구조가 동일하게 적용될 수 있음은 또한 물론이다.
상기 체결부(300)는, 체결영역(S2)에 결합하며 분사플레이트부(200)와 상기 백킹플레이트(100)를 연결하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 체결부(300)는, 평면 상 사각형 형상의 분사플레이트부(200) 각 코너 측에 설치되는 코너체결부(310)와, 코너체결부(310)들 사이에 설치되어 백킹플레이트(100)와 분사플레이트부(200) 사이 확산공간(S3)의 측면을 형성하는 측면체결부(320)를 포함할 수 있다.
상기 코너체결부(310)는, 분사플레이트(210) 각 코너 측 체결영역(S2)에 결합하여 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
즉, 상기 코너체결부(310)는, 후술하는 측면체결부(320)와 함께 분사플레이트부(200)와 백킹플레이트(100) 사이에 형성되는 확산공간(S3)의 측면을 구성하고, 분사플레이트부(200)와 백킹플레이트(100) 사이를 체결하면서 동시에 간격을 유지하도록 구비될 수 있다.
따라서, 상기 코너체결부(310)들은, 복수의 측면체결부(320)들과 함께 확산공간(S3)의 측면을 형성하도록, 복수의 측면체결부(320)들 사이에 설치될 수 있다.
이를 위해 상기 코너체결부(310)는, 분사플레이트부(200)와 백킹플레이트(100) 사이에 배치되는 코너체결본체(311)와, 코너체결본체(311)를 관통하여 체결영역(S2)에 결합하는 제1체결부재(312)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코너체결부(310)는, 일단이 백킹플레이트(100)를 관통하여 설치되고 타단이 코너체결본체(311)에 결합하는 제2체결부재(313)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 코너체결본체(311)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 체결공이 형성되며 제1체결부재(312)가 체결공을 관통하여 분사플레이트(210)에 결합함으로써 분사플레이트(210) 상면에 고정 결합할 수 있다.
이때, 상기 코너체결본체(311)는, 분사플레이트(210)의 코너에 대응되도록 평면상 삼각형 형상일 수 있다.
한편, 상기 코너체결본체(311)는, 체결공을 통해 제1체결부재(312)가 체결되고, 더 나아가 백킹플레이트(100)에 형성되는 관통공(120)을 제2체결부재(313)가 관통하여 결합함으로써 백킹플레이트(100)와 결합하여 분사플레이트부(200)와 백킹플레이트(100)를 연결할 수 있다.
이때, 관통공(120)은, 상면에서 반경방향으로 확장 형성되는 확장부(121)가 구비되어 별도의 커버부가 확장부(121) 및 제2체결부재(313)를 복개할 수 있다.
한편, 상기 홈부(220)는, 전술한 체결부(300)의 설치에 따라 분사홀(201)과 같은 구성으로 형성되지 못하고, 제1체결부재(312) 하측에 형성될 수 있다.
한편, 전술한 제1체결부재(312) 및 제2체결부재(313)는, 볼트결합을 위한 볼트일 수 있으며, 관통공(120), 체결공 및 분사플레이트에 각각 나사산이 형성되어 볼트결합될 수 있다.
상기 측면체결부(320)는, 코너체결부(310)들 사이에 설치되어 백킹플레이트(100)와 분사플레이트부(200) 사이 확산공간(S3)의 측면을 형성하는 측면체결부(320)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 측면체결부(320)는, 분사플레이트(210) 모서리에 대응되는 길이로 형성되며, 판형상으로 구비되어 확산공간(S3)의 측면을 구성할 수 있다.
이때, 상기 측면체결부(320)는, 백킹플레이트(100) 저면 가장자리에서 절곡되어 별도의 체결부재를 통해 체결될 수 있으며, 분사플레이트(210) 가장자리에 걸쳐 단순 지지되거나, 분사플레이트(210)와 결합할 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 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 백킹플레이트 200: 분사플레이트부
300: 체결부

Claims (25)

  1. 내부에 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)에 설치되어 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사조립체로서,
    상기 공정챔버(10) 상단에 설치되어 외부로부터 상기 공정가스를 도입하는 백킹플레이트(100)와;
    상기 백킹플레이트(100) 하부에 설치되며, 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하는 분사영역(S1)과, 상기 백킹플레이트(100)와 체결을 위하여 가장자리에서 상기 분사영역(S1)을 둘러싸고 형성되는 체결영역(S2)을 구비하는 분사플레이트부(200)를 포함하며,
    상기 분사플레이트부(200)는,
    저면 중 상기 체결영역(S2)의 적어도 일부영역이 양각, 음각 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사플레이트부(200)는,
    상기 처리공간(S)으로 상기 공정가스를 분사하기 위한 다수의 분사홀(201)들이 형성되는 분사플레이트(210)와, 상기 분사플레이트(210) 저면 중 상기 체결영역(S2) 적어도 일부에 형성되는 홈부(220) 또는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사플레이트(210)는,
    상기 체결영역(S2) 중 적어도 일부의 두께가 상기 분사영역(S1) 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    평면 형상이 상기 분사홀(201)의 평면 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    평면 형상이 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    상기 분사플레이트(210) 상면에 대한 수직방향 단면 형상이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사홀(201)은,
    상기 분사플레이트(210) 저면에 형성되는 하부홈와, 하부홈 상단으로부터 연장되어 상면까지 관통되어 형성되는 유입홀을 포함하며,
    상기 홈부(220)는,
    깊이가 상기 하부홈과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)와 이웃하는 상기 분사홀(201) 간의 중심 사이의 제1간격(D1)과, 이웃하는 상기 분사홀(201)들 간의 중심 사이의 제2간격(D2)은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 홈부(220)는, 복수개이며,
    이웃하는 상기 홈부(220)들 간의 중심 사이의 제3간격(D3)은 상기 제1간격(D1)과 동일한 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는, 복수개이며,
    평면 형상이 사각형인 상기 분사플레이트(210)의 모서리 중심 측에서 코너 측으로 갈수록 이웃하는 상기 홈부(220)들 사이의 간격이 점진적 또는 단계적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는, 복수개이며,
    적어도 일부의 표면적이 나머지의 표면적과 서로 다른 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    평면 상 사각형인 상기 분사플레이트(210) 가장자리 중 모서리부 중심측에서 코너측으로 갈수록 표면적이 점진적 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    상기 분사플레이트(210) 중심으로부터 직선거리가 클수록 표면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    상기 체결영역(S2) 중 상기 분사플레이트(210) 가장자리 적어도 일부를 따라서 길이를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  15. 청구항 2에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    평면 상 사각형인 상기 분사플레이트(210) 코너 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결영역(S2)은,
    상기 기판(1)과 상기 기판(1) 코너측에서 수직방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 홈부(220)는, 복수개이며,
    적어도 일부가 상기 기판(1)과 평면 상 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  18. 청구항 2에 있어서,
    상기 체결영역(S2)에 결합하며 상기 분사플레이트부(200)와 상기 백킹플레이트(100)를 연결하는 체결부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 체결부(300)는,
    평면 상 사각형 형상의 상기 분사플레이트부(200) 각 코너 측에 설치되는 코너체결부(310)와, 상기 코너체결부(310)들 사이에 설치되어 상기 백킹플레이트(100)와 상기 분사플레이트부(200) 사이 확산공간(S3)의 측면을 형성하는 측면체결부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 코너체결부(310)는,
    상기 분사플레이트부(200)와 상기 백킹플레이트(100) 사이에 배치되는 코너체결본체(311)와, 상기 코너체결본체(311)를 관통하여 상기 체결영역(S2)에 결합하는 제1체결부재(312)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 홈부(220)는,
    상기 제1체결부재(312) 하측에 형성되는 것을 특징으로 가스분사조립체.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 코너체결부(310)는,
    일단이 상기 백킹플레이트(100)를 관통하여 설치되고 타단이 상기 코너체결본체(311)에 결합하는 제2체결부재(313)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사조립체.
  23. 기판처리를 위한 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(10)와;
    상기 공정챔버(10)에 설치되어 기판(1)을 지지하는 기판지지부(20)와;
    상기 기판지지부(20)의 상부에 설치되어 공정가스를 분사하는 청구항 제2항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 가스분사조립체(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 기판지지부(20)는,
    상기 기판(1)이 안착되는 기판안착부(21) 내부에 평면 상 서로 구분되도록 구비되어 상기 기판(1)을 히팅하는 복수의 히터부를 포함하며,
    상기 홈부(220)는,
    복수의 상기 히터부들 사이와 평면 상 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 히터부는,
    상기 기판안착부(21) 중심을 지나는 가상의 수평선을 기준으로 대칭으로 형성되는 제1히터부(23) 및 제2히터부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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