WO2015083883A1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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WO2015083883A1
WO2015083883A1 PCT/KR2013/012327 KR2013012327W WO2015083883A1 WO 2015083883 A1 WO2015083883 A1 WO 2015083883A1 KR 2013012327 W KR2013012327 W KR 2013012327W WO 2015083883 A1 WO2015083883 A1 WO 2015083883A1
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WO
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gas
substrate
chamber
space
path
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Application number
PCT/KR2013/012327
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English (en)
French (fr)
Inventor
조국형
Original Assignee
참엔지니어링㈜
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a substrate support apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of uniformly and symmetrically adjusting an environment or process variables of a substrate processing space.
  • Various electronic devices such as semiconductor memories are manufactured by stacking various thin films. That is, various thin films are formed on a substrate, and the thin films thus formed are patterned using a photo-etching process to form a device structure.
  • the thin film includes a conductive film, a dielectric film, an insulating film and the like depending on the material, and there are also various methods of manufacturing the thin film.
  • a method of manufacturing a thin film there are largely physical methods and chemical methods. Recently, a method of applying heat to a substrate, a method of utilizing plasma, and the like are used in the manufacturing process for efficient thin film production.
  • the thin film manufacturing temperature may be lowered and the thin film deposition rate may be increased.
  • a general thin film manufacturing apparatus includes a chamber for loading a substrate and forming an internal space in which a process is performed, a substrate support disposed in the chamber and supported and heated by the substrate, and a gas injection unit supplying a process gas to the substrate support.
  • the chamber may be connected to the exhaust pipe and the exhaust pump to form a vacuum atmosphere in the interior space of the chamber.
  • the substrate is loaded on the substrate support, and the process gas injected from the gas injector is adsorbed and reacted on the substrate to form various thin films.
  • the substrate support is heated and a plasma is formed in the chamber to promote thin film deposition.
  • an exhaust pipe is connected to a lower portion of one side of a chamber to adjust the pressure of the internal space and to exhaust the injected gas, from which the gas supplied toward the substrate from the gas injector in the upper region of the chamber Since it flows in the direction toward the exhaust pipe, the flow of gas in the upper portion of the substrate is not maintained uniformly.
  • a portion of the sidewall of the chamber is provided with a substrate inlet through which the substrate is loaded or unloaded, which causes asymmetry in the structure of the chamber internal space, and asymmetry in gas flow, temperature distribution, and the like.
  • the present invention provides a substrate processing apparatus capable of uniformly controlling a process environment or various process variables in a substrate processing space.
  • the present invention provides a substrate processing apparatus capable of symmetrically distributing various process variables in a substrate processing space.
  • the present invention provides a substrate processing apparatus capable of uniformly manufacturing a thin film on a substrate.
  • a substrate may enter and exit from one side, and may include a chamber configured to form a first space therein, a chamber disposed in a first space inside the chamber, and a second space formed therein.
  • a chamber a substrate support for supporting the substrate, and a gas injector for injecting gas into the substrate support, wherein the inner chamber is fixed to an upper side of the chamber; ;
  • a second body disposed below the first body and movable vertically, wherein the first body and the second body are coupled to form an isolated space that isolates the second space from the first space.
  • At least one of the first body and the second body may include a ceramic material
  • the chamber may include a main body having a space formed therein and having an open upper side and a top lead coupled to the main body
  • the first body may be fixed to the upper side of the body
  • the upper surface of the second body may have a coupling portion coupled to the lower surface of the first body.
  • the second body may include a bottom surface spaced apart from the bottom surface of the substrate support by a predetermined distance and a sidewall extending upwardly from an edge of the bottom surface and spaced apart from the side surface of the substrate support by the second body.
  • the side wall of the thickened toward the upper side and the upper surface may have a coupling portion protruding upward.
  • an exhaust hole may be formed in a central portion of the bottom surface of the second body, and the exhaust hole may be connected to an exhaust body forming a gas movement path therein.
  • the gas injector may be connected to a gas supply unit supplying a gas, and the gas supply unit may include a gas distribution block that uniformly distributes and supplies a gas supplied from the outside to the gas injector.
  • the gas distribution block may include a block body having a main path penetrating therein, a plurality of injection holes formed in an inner wall of the block body to inject gas into the main path, and a supply path for supplying gas to the injection holes from the outside. It may include.
  • the main path may penetrate the block body up and down
  • the supply path may be formed across the block body in a direction intersecting with the main path, between the injection hole and the supply path Connection paths may be formed along the injection holes.
  • the injection holes may be spaced apart along the inner wall of the block body except for a position facing the supply path, and the injection holes may be formed to be inclined downward toward the main path.
  • the convex body may be coupled to an outer body of the hollow tube structure and an inner wall of the outer body and have an inner body in which the main passage is formed, and the injection holes may be formed through the inner body, and the connection path May be formed in a groove shape on an inner surface of the outer body, and the supply path may pass through the outer body.
  • the gas distribution block may be connected to the central portion of the gas injector, it may be arranged in plurality in the vertical direction. At this time, each of the supply paths connected to the outside in the gas distribution blocks to supply gas may be alternately positioned in the vertical direction.
  • an isolated process space in which a substrate is processed is formed in a chamber in a symmetrical structure
  • the environment of the process space is symmetrically formed, and various process variables such as gas flow and temperature are symmetrically formed. It can be distributed uniformly.
  • a separate isolation space inside the chamber can reduce the volume of the substrate processing space, thereby increasing the thin film deposition rate and reducing the gas usage.
  • chamber cleaning can be performed quickly and easily by reducing the volume of the process space.
  • gas entering the chamber through the gas injector may be discharged to the outside of the chamber through the exhaust hole through the shortest path.
  • reaction by-products can be suppressed from forming on the member located on the gas flow path.
  • the gas distribution block for uniformly distributing and supplying the gas to the gas injector since the gas distribution block for uniformly distributing and supplying the gas to the gas injector is provided, the gas can be more uniformly supplied and distributed in the process space.
  • the thickness of the thin film formed on the substrate can be uniformly produced over almost the entire area of the substrate, and the characteristics of the thin film to be manufactured are almost the same for each region. Similar control is possible. From this, the quality of the thin film formed on the substrate can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view schematically showing the inside of the substrate support apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a gas distribution block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view of the gas distribution block of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the gas distribution block of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the gas distribution block of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of a gas distribution block according to a modification of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a process of loading a substrate in the substrate processing apparatus of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of processing a substrate in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional perspective view schematically showing the inside of a substrate supporting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a substrate S may enter and exit from one side, and the chamber 100 and the chamber 100 may form a first space 130 therein.
  • An internal chamber 200 disposed in the first space 130 therein and forming a second space 240 therein, a substrate support disposed in the inner chamber 200 and supporting the substrate S; 510, a gas injector 300 disposed above the substrate support 510 and configured to inject gas into the substrate support 510.
  • the internal chamber 200 includes a first body 220 fixed to an upper side of the chamber 100, a second body 210 disposed below the first body 220, and capable of moving up and down, and the first body. The 220 and the second body 210 are combined to form an isolated space that isolates the second space from the first space.
  • the substrate processing apparatus includes a rotary shaft 520 that supports and moves the substrate support 510 and a vacuum forming unit 700 that forms a vacuum atmosphere in the chamber 100.
  • the gas injector 300 may be connected to the power supply 600 to serve as an upper electrode. That is, when the power is applied, it may function as an upper electrode for forming a plasma between the substrate support 510.
  • the substrate processing apparatus is a device that performs various processes on the substrate S after loading the substrate S into the chamber 100, and for example, loads a wafer to manufacture a semiconductor device in the chamber 100,
  • the process gas may be supplied to the gas injector 300 to manufacture a thin film on the wafer.
  • the chambers 100: 110 and 120 include a main body 110 having an open top and a top lid 120 installed on the upper part of the main body 110 so as to be opened and closed.
  • a space in which the processing of the substrate W is performed is formed in the chamber 100, for example, a deposition process. Since the space is generally formed in a vacuum atmosphere, the exhaust part is connected to the chamber 100.
  • an exhaust pipe 720 is connected to a predetermined position of the chamber 100, for example, a bottom surface or a side surface of the chamber 100 for discharging gas existing in the space, and the exhaust pipe 720 is a vacuum pump 710.
  • the bottom surface of the main body 110 is formed with a through hole through which the rotation shaft 520 of the substrate support 510 and the exhaust body 230 of the inner chamber 200 pass through.
  • the through hole may serve as an exhaust port 140 for discharging the gas inside the chamber 100 as a hole formed to penetrate the chamber 100, and precisely, the center portion of the bottom surface of the chamber body 110.
  • the exhaust port 140 forms an exhaust space extending in the lower direction of the bottom surface of the main body 110, the exhaust space may be connected to the external exhaust portion on one side.
  • the exhaust pipe 140 may be connected to an external exhaust pipe 720 through a connecting pipe 150 at one side of the lower side of the exhaust port 140.
  • an opening 111 may be formed at a sidewall of the main body 110 to carry the substrate S into or out of the chamber 100, and a gate valve 900 may be mounted outside the opening 111. have.
  • the chamber 100 including the main body 110 and the top lid 120 has been described, but the structure of the chamber is not limited thereto and may be variously changed.
  • the main body 110 and the top lid 120 may be manufactured in one piece.
  • the exhaust structure in which the exhaust port 140, the connection pipe 150, and the exhaust pipe 720 are connected has been described above, the chamber exhaust structure may be variously modified as long as the structure is exhausted through the center lower portion of the chamber.
  • the inner chamber 200 is installed inside the chamber 100 as a separate member from the chamber 100 to form an isolation space in which the substrate S is substantially processed. That is, the isolated space is formed as a separate second space 240 that is blocked from the first space 130 in the first space 130 formed by the chamber 100 with respect to the outside, and the thin film is deposited therein. Substrate treatment processes, such as this are performed.
  • the inner chamber 200 may include a first body 220 which is a fixed body fixed to an upper side of the chamber 100, a second body 210 which is disposed below the first body 220 and is movable body. And a first body 220 and a second body 210 to form a second space 240.
  • the first body 220 may be fixed to the upper side of the main body 110 and may be formed to surround the inner wall of the upper side of the main body 110.
  • the first body 220 may be manufactured in the form of an annular ring.
  • the second body 210 may be coupled to the first body 220 by moving upward and downward, and having an upper surface in contact with the lower surface of the first body 220. At this time, the coupling portion may be formed on the upper surface of the second body 210.
  • the second body 210 has a container shape and extends upwardly from an edge of the bottom surface 211 and the bottom surface 211 spaced apart from the bottom surface of the substrate support 510 by a predetermined interval, The side wall 212 may be spaced apart from the side by a predetermined interval.
  • the second body 210 may have a shape that forms a point symmetric structure with respect to the center of the substrate S or the substrate support 510.
  • the side wall 212 of the second body 210 becomes thicker toward the upper side, the upper surface 213 may be provided with a coupling portion 214 coupled to the lower surface of the first body 220.
  • a protrusion protruding upward may be formed on the upper surface 213 of the second body, and in this case, a concave groove into which the protrusion may be inserted corresponding to the protrusion may be formed on the lower surface of the first body 220. Can be formed.
  • first body 220 and the second body 210 may be made of a ceramic material.
  • the ceramic material is excellent in heat retention, thermal stability, and corrosion resistance, so that various processes may be performed in the second space formed by the inner chamber 200.
  • an opening 111 through which the substrate S is carried in and out is formed at one side of the chamber 100, so that the symmetry of the first space 130 is not maintained near the opening 111.
  • the second space 240 is formed in a symmetrical structure with respect to the center of the substrate or the support.
  • the second space 240 is an internal space of the dual chamber structure, when the substrate support 510 is heated, the second support 240 and the surroundings thereof may be maintained at a uniform and high temperature.
  • uniform processing may be performed. For example, a thin film of uniform thickness can be formed on the substrate.
  • the second space may have a volume smaller than that of the first space.
  • the processing gas flowing into the second space can quickly reach the substrate S, thereby improving the deposition rate of the thin film deposited on the substrate.
  • the process can be carried out with a quantity of process gas.
  • the inner chamber 200 is maintained at a higher temperature than the chamber 100 and the by-products are stably formed so that the inner chamber 200 is easily formed. It can be cleaned quickly, increasing productivity.
  • the exhaust hole 219 is formed in the center portion of the bottom surface 211 of the second body, the exhaust hole 219 may be connected to the exhaust body 230 to form an exhaust path through which gas moves.
  • the exhaust body 230 has a hollow tube structure extending in the vertical direction and may include an upper region 213 connected to the exhaust hole 219 and a lower region 232 having a smaller diameter than the upper region 231. .
  • a path penetrating the exhaust body 230 up and down, that is, an inner path of the hollow tube is an exhaust path through which gas is discharged.
  • the exhaust body 230 is formed on the upper sidewall, that is, the sidewall of the upper region 231, and includes a plurality of first holes 233 and lower sidewall, that is, the lower region 232, which communicates the exhaust path with the first space 130. And a plurality of second holes 234 formed on a sidewall of the second hole 234 to communicate the exhaust path and the exhaust port 140, and a plurality of third holes 235 formed on the bottom surface of the upper region and penetrating up and down.
  • the first hole 233 and the third hole 235 may be connected or may be separately formed.
  • the gas introduced from the gas injector 300 is utilized in the substrate processing process in the second space 240, and is discharged from the second space 240 to the outside through the exhaust body 230 described above. That is, the gas passes through the space between the substrate support 510 and the inner wall of the inner chamber 200, passes through the space between the substrate support 510 and the bottom surface of the inner chamber 200, and exhaust gas 219. Passed through the exhaust body 230 is discharged to the exhaust port 140 and the external exhaust pipe. At this time, the gas passing through the exhaust body 230 may pass directly through the exhaust path extending up and down, may flow through the second hole 234 to the exhaust port 140, or the third hole of the exhaust body 230. It may also pass through 233 to the exhaust port 140.
  • the gas 100 that is, the gas present in or introduced into the first space 130 passes through the first hole 233 passing through the exhaust body 230 and flows to the exhaust port 140 through the exhaust path. It may also flow to the exhaust port 140 through the first hole 233 and the third hole.
  • each member includes a center point of each member and includes a predetermined area extending outwardly.
  • the area of the predetermined region may vary depending on the size of the member, and is not particularly limited, and the gas discharge flow may be directed to the center direction.
  • the exhaust body 230 may be integrally formed with the second body 210, or may be manufactured as a separate member and coupled to the second body 210.
  • the exhaust body 230 may be connected to a driving shaft (not shown) and a driving means (not shown) outside the chamber 100 to move up and down by their operation, thereby moving the second body 210 up and down. You can.
  • the exhaust port 140 may be formed integrally with the lower side of the chamber 100, or may be made of a separate member and mounted on the lower surface of the chamber 100.
  • the exhaust structure is formed in the lower center portion of the chamber 100 and the inner chamber 200, it is possible to exhaust the gas through the lower center portion, and each of the chamber 100 and the inner chamber 200
  • the exhaust path from the position to the exhaust structure can be kept symmetrically uniform. From this, it is possible to suppress or prevent the nonuniformity of the gas flow or the nonuniformity of the substrate processing process caused by the exhaustion of the exhaust.
  • the substrate support 510 is a structure for supporting the substrate S and is installed below the inner chamber 200.
  • the substrate support 510 is installed on the rotation shaft 520.
  • the substrate support 510 has a plate shape having a predetermined thickness, and has a shape similar to that of the substrate S. For example, if the substrate is a circular wafer, the substrate support 510 may be manufactured in a disc shape. Of course, the present invention is not limited thereto and may be changed into various shapes.
  • the substrate support 510 is provided in the horizontal direction inside the internal chamber 200, and the rotation shaft 520 is vertically connected to the bottom surface of the substrate support 510.
  • the rotating shaft 520 is connected to a driving means (not shown) such as an external motor through a through hole in the bottom surface of the chamber 100 to raise, lower, and rotate the substrate support 510. At this time, the sealing shaft 520 and the through hole are sealed by using a bellows (not shown) to prevent the vacuum in the chamber 100 from being released in the process of processing the substrate.
  • a driving means such as an external motor
  • a bellows not shown
  • a heating element (not shown) may be provided in the substrate support 510 to heat it.
  • the heating element is connected to an external power source, and when the power is applied to the heating element, the substrate support 510 is heated. From the substrate support 510 can be heated to the substrate (S) that is seated on the top.
  • the heating element may be installed in various ways and structures, and is not particularly limited.
  • the substrate support 510 may be used as a lower electrode.
  • the substrate support 510 may be grounded and power may be applied to the gas injector 300 to excite the plasma between the substrate support 510 and the gas injector 300.
  • the substrate support 510 may be formed with a plurality of through holes penetrating them in an up and down direction, and a lift pin 530 used when loading and unloading the substrate S may be inserted into the through holes.
  • a through hole through which the lift pin 530 passes may also be formed in the bottom surface 211 of the second body 210. From this, according to the vertical movement of the second body 210 and the substrate support 510, the lift pin 530 is exposed to the upper portion of the substrate support 510, or the lift pin 530 penetrates the substrate support 510. It can be located inside the hall.
  • the gas injector 300 serves to supply gas to the interior of the chamber 100 precisely.
  • the gas injector 300 may be connected to the external power source 600 to serve as an upper electrode. That is, various processing gases supplied from the outside through the gas injector 300 may be injected onto the substrate support 510. For example, a process gas for thin film deposition may be injected.
  • the gas injector 300 may be installed in the top lead 120 forming the chamber 100, and may be connected to a plurality of gas supply sources supplying different kinds of gases.
  • the gas injector 300 has a predetermined area facing and similar to the substrate support 510, and may be manufactured as a showerhead type having a plurality of injection holes.
  • the means for supplying the gas to the chamber 100 may be manufactured in a nozzle or injector type inserted into the inner chamber 200.
  • an insulating member 800 may be installed between the gas injector 300 and the top lead 120 to electrically insulate the gap between the gas injector 300 and the top lead 120.
  • the injection plate 310 facing the substrate support 510 and a plurality of injection holes are formed, and an upper plate formed on an upper side of the injection plate 310 and connected to the gas supply unit ( And a distribution plate 330 formed between the injection plate 310 and the upper plate 320 and having a plurality of distribution holes through which gas passes.
  • gas is supplied from the gas supply unit 400 connected to an external gas supply source, the gas flows through the upper plate 320 and flows between the upper plate 320 and the distribution plate 330, and then the gas is distributed to the distribution plate 330. Passing through the distribution hole of the distribution plate 330 and the injection plate 310 is introduced, and then passes through the injection hole of the injection plate 310 is injected toward the substrate support. Gas introduced through the central portion of the upper plate 320 is injected to the substrate support 510 through the distribution plate 330 and the jet plate 310, and thus onto the substrate S supported by the substrate support 510.
  • the gas can be supplied uniformly.
  • the gas injector 300 is connected to the gas supply unit 400 for supplying gas, and the gas supply unit 400 uniformly distributes the gas supplied from the outside to the gas injector 300 and supplies the gas distribution block 420. ).
  • the gas supply unit 400 includes a gas supply pipe 410 connected to the central portion of the upper plate 320 and a gas distribution block 420 inserted into and mounted at a predetermined position of the gas supply pipe 410.
  • the gas supply pipe 410 forms a main inflow passage 430 through which gas is introduced into the hollow pipe structure, and may be formed of a single member or a plurality of members.
  • one end of the gas supply pipe may be connected to the upper plate 320, the gas distribution block 420 may be disposed on the other end, and another gas supply pipe may be installed thereon.
  • the main inflow passage 430 is formed through the central portion of each member.
  • the gas distribution block 420 may be integrally formed in a portion of the single gas supply pipe.
  • the gas supply unit 300 may supply a plurality of various gases.
  • the upper portion of the gas inlet pipe and the outer pipe may be connected to supply the cleaning gas to the main inlet passage 430, and the gas distribution block ( Through 420, a process gas for thin film deposition may be supplied in a lateral direction.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a gas distribution block according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view of the gas distribution block of FIG. 3
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the gas distribution block of FIG. 3.
  • 6 is a schematic plan view of the gas distribution block of FIG. 3.
  • the gas distribution block 420 is for uniformly supplying gas to the gas injector 300, and includes a block body 421 and a block body having a main path 422 penetrating therein.
  • a plurality of injection holes 423 formed on the inner wall of the 421 to inject gas into the main path 422, and a supply path 424 to supply gas to the injection holes 423 from the outside are included.
  • a connection path 425 is formed along the injection holes 423 between the injection hole 423 and the supply path 424.
  • the block body 421 forms a main path 422 penetrating up and down and has a predetermined thickness in the width direction and the length direction.
  • the block body 421 may be manufactured in the shape of an annular ring through which the center is penetrated.
  • the block body 421 may be made of a separate member may include a fastening hole 426 penetrating in the vertical direction, the fastening member such as a screw to the fastening hole 426 to the above-described gas introduction pipe ( 410 may be coupled.
  • the block body 421 may be manufactured directly integrated into the gas introduction pipe 410.
  • the main path 422 penetrating the block body 421 in the up and down direction may be connected to the main inflow path 430 described above as a path through which gas flows or may function as a part of the main inflow path 430.
  • the supply path 424 is a path for introducing gas into the block body 421 connected to the external gas introduction pipe and may be formed to cross the block body 421 in a direction crossing the main path 422.
  • the supply path 424 is sufficient as long as it can supply gas from the outside, and its structure or form is not particularly limited.
  • connection path 425 is a path connecting the supply path 424 and the injection hole 423 to transfer the gas introduced from the outside to the injection hole 423, and has a structure surrounding the plurality of injection holes 423.
  • the block body 421 may be formed as a ring-shaped groove.
  • the injection hole 423 injects gas introduced from the outside into the main path 422, one side of which is connected to the supply path 424 and the connection path 425, and the other side of the injection hole 423 to the main path at the inner wall of the block body 421. 422.
  • a plurality of injection holes 423 may be spaced apart along the inner wall of the block body 421 except for a position opposite to the supply path 424. Since the injection hole is not formed at a position facing the supply path 424, the gas introduced from the supply path 424 directly flows into the main path 422 to prevent or suppress the occurrence of nonuniformity in the gas flow. have. At this time, the interval between the injection holes may be the same interval, or may be changed according to the position.
  • the injection hole 423 may be formed to be inclined downward toward the main path 422.
  • the height of the other side exposed to the main path 422 is lower than that of one side connected to the connection path 425, and the gas injected therefrom may be directed downward.
  • the convex body 421 may be coupled to the inner body 421a of the hollow tube structure and the inner wall of the outer body 421a and may have an inner body 421b having a main passage 422 formed therein. That is, the block body 421 may be manufactured by combining a plurality of members. For example, two annular members can be joined together.
  • the injection holes 423 may be formed to penetrate the inner body 421b laterally
  • the connection path 425 may be formed in a groove shape on the inner surface of the outer body 421a
  • the supply path 424 May be formed to penetrate the outer body 421a in the width direction.
  • the gas distribution block 420 having the above structure is connected to the center of the gas injector 300 to uniformly supply gas to the gas injector.
  • the gas introduced from the outside first passes through the supply path 424 and then into the connection path 425 connected to the supply path 424. Thereafter, the gas spread along the connection path 425 is injected into the main path 422 through the gas injection hole 423. Thereafter, the gas passing through the main path 422 flows into the gas injector 300 and passes through the gas injector 300 to be provided to the substrate S.
  • the gas is spread along the connection path 425, and is injected from the plurality of injection holes 423 formed along the inner wall of the block body 421 to be injected into the main path 422 in a uniformly spread state.
  • the injection hole is not formed in a position facing the supply path 424, it is possible to prevent or suppress the occurrence of unevenness or bias in the gas flow for each position. That is, a large amount of gas can be suppressed from flowing to the position facing the supply path 424.
  • the injection hole 423 is formed to be inclined downward toward the main path 422, the injection gas may be directed downward, that is, toward the gas injector 300. Therefore, the gas distribution block 420 may uniformly supply the injected gas to the gas injector 300. From this, the substrate S may be provided with a gas of a more uniform distribution, and uniform processing may be performed.
  • FIG. 7 is a cutaway perspective view schematically illustrating a configuration of a gas distribution block according to a modification of the present invention.
  • the gas distribution block of the modified example is provided with a plurality of injection structures for injecting gas into the main path 420. That is, two inner bodies 421b and 421b 'are coupled to the inner wall of the outer body 421a having an increased thickness in the height direction and penetrate through the inner bodies 421b and 421b', respectively. Holes 423 and 423 'are formed.
  • each of the injection holes 423 and 423 ' is connected to the connection paths 425 and 425' and the supply paths 424 and 424 '.
  • each of the supply paths 424. 424 'connected to the outside may be staggered in the vertical direction.
  • Each of the supply paths 424. 424 ' may be located on different planes rather than on the same plane formed in the vertical direction. That is, they are not arranged in a line in the vertical direction. From this it is possible to easily connect each feed path 424. 424 'with the outer tube.
  • the structure of the gas distribution block is sufficient that a plurality of injection structures can be arranged up and down, and the structure, arrangement, and shape are not particularly limited.
  • two outer bodies and two inner bodies may be respectively combined, or three inner bodies may be combined with one outer body.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a process of loading a substrate in a substrate processing apparatus of an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of processing a substrate in a substrate processing apparatus of an embodiment of the present invention.
  • the substrate is loaded through the opening 111 of the chamber 100.
  • the substrate support 510 and the second body 210 is moved downward.
  • the lift pin 530 inserted into the through hole of the substrate support 510 is also moved downward.
  • the lift pin 530 reaches the bottom surface of the chamber 100 after the lift pin 530 is lowered to some extent. And stop descending.
  • the substrate support 510 and the second body 210 continue to be lowered, the lift pin 530 is protruded from the upper surface of the substrate support 510 is positioned at the upper end spaced apart from the upper surface.
  • the gate valve 900 closing the opening 111 of the chamber 100 is opened, and the substrate S is loaded through the opening 111 and placed on the upper end of the lift pin 530. That is, the substrate S is supported by the plurality of lift pins 530.
  • the gate valve 900 is closed to close the opening 111, and the substrate support 510 and the second body 210 are raised.
  • the lift pin 530 is inserted into the substrate support 510, and the gap between the substrate S and the substrate support 510 is narrowed.
  • the lift pin 530 is inserted into the substrate support 510 as a whole, and the substrate S is seated on the upper surface of the substrate support 510. do.
  • the lift pin 530 is formed larger than the outside of the upper end portion is caught without falling down through the through hole of the substrate support 510, the lift pin 530 on the upper surface of the substrate support 510 A concave groove into which the upper end of the groove may be inserted may be formed.
  • the first body 220 and the second body 210 are coupled, so that the second space of the inner chamber 200 is formed as an isolated space.
  • the chamber 100 and the internal chamber 200 are evacuated and controlled to a desired vacuum pressure, various process parameters are adjusted, and the gas distribution block 420 and the gas are controlled.
  • the desired process gas is introduced through the injector 300, and various processes are performed on the substrate S.
  • a thin film may be deposited on the substrate S by introducing a process gas for thin film deposition.
  • the plasma may be excited by applying power to the gas injector 300 while the process is in progress.
  • the internal chamber 200 is formed separately from the chamber 100, the exhaust gas is exhausted to the lower center portion, and the gas is uniformly introduced to form a second space having a symmetrical structure and a uniform environment. Since the substrate S is processed in the second space, a uniform substrate treatment may be performed.
  • the apparatus in which the substrate processing process is performed between the facing upper electrode and the substrate support has been exemplarily described.
  • the present invention may be applied to apparatuses of various methods and structures.
  • the substrate processing apparatus can be used in a semiconductor manufacturing process, a display manufacturing process, or a manufacturing process of various electronic devices.
  • a semiconductor manufacturing process a display manufacturing process, or a manufacturing process of various electronic devices.
  • it may be used in a thin film manufacturing process for manufacturing devices such as semiconductors and displays.

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Abstract

본 발명은 일측에서 기판이 입출 가능하고, 내부에 제1 공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버 내부의 제1 공간에 배치되고 내부에 제2 공간을 형성하는 내부 챔버, 상기 내부 챔버의 내부에 배치되고 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대, 상기 기판 지지대에 가스를 분사하기 위한 가스 분사기를 포함하고, 상기 내부 챔버는 상기 챔버 내 상측에 고정되는 제1 바디, 상기 제1 바디 하측에 배치되며 상하이동 가능한 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 결합되어 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은 기판 지지 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 기판 처리 공간의 환경 혹은 공정변수를 균일하고 대칭적으로 조절할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 메모리 등 각종 전자 소자는 다양한 박막이 적층되어 제조된다. 즉, 기판상에 각종 박막을 형성하며, 이처럼 형성된 박막을 사진-식각 공정을 사용하여 패터닝하여 소자 구조를 형성하게 된다.
박막은 재료에 따라 도전막, 유전체막, 절연막 등 있으며, 박막을 제조하는 방법 또한 매우 다양하다. 박막을 제조하는 방법으로는 크게 물리적 방법 및 화학적 방법 등이 있다. 최근에는 효율적인 박막 제조를 위하여 제조 공정 중에 기판에 열을 인가하는 방식, 플라즈마를 활용하는 방식 등을 사용하고 있다. 플라즈마를 활용하여 기판에 박막을 제조하는 경우, 박막 제조 온도를 낮추고 박막 증착 속도를 증가시킬 수 있다.
일반적인 박막 제조 장치는 기판이 반입되고 공정이 수행되는 내부 공간을 형성하는 챔버, 챔버 내에 배치되고 기판이 지지되어 가열되는 기판 지지대, 기판 지지대에 공정 가스를 공급하는 가스 분사부를 포함한다. 또한, 챔버는 배기관 및 배기펌프와 연결되어, 챔버의 내부 공간에 진공 분위기를 형성할 수 있다. 기판은 기판 지지대 상부에 로딩되고, 가스 분사부로부터 분사된 공정 가스가 기판상에 흡착 및 반응하여 각종 박막으로 제조된다. 여기서 기판 지지대를 가열하고 챔버 내에 플라즈마를 형성하여 박막 증착을 촉진한다.
그러나, 이러한 박막 제조 장치는 공정이 진행되는 챔버 내에서 가스 흐름, 온도 분포, 플라즈마 상태 등의 공정 변수를 원하는 상태로 조절하기 어렵다는 문제가 야기 된다.
예를 들면, 박막 제조 장치는 내부 공간의 압력을 조절하고 주입되는 가스를 배기시키 위하여 챔버 일측 하부에 배기관이 연결되는 데, 이로부터 챔버의 상부 영역의 가스 분사부에서 기판을 향해 공급되는 가스가 배기관을 향하는 방향으로 흐르게 되므로 기판 상부에서 가스의 흐름이 균일하게 유지되지 않게 된다. 또한, 챔버의 측벽 일부에는 기판이 반입되거나 반출되는 기판 반입구가 형성되는 데, 이로부터 챔버 내부 공간의 구조에 비대칭성이 야기되고, 가스 흐름, 온도 분포 등에 비대칭성이 발생한다.
이처럼 챔버 환경 혹은 각종 공정 변수에 불균일성 또는 비대칭성이 야기되면, 기판상에 박막의 두께 및 막질 등을 균일하게 제조하기 어렵게 된다. 또한, 이러한 박막의 불균일성은 제조되는 각종 소자의 특성을 악화시키게 된다.
본 발명은 기판 처리 공간에서 공정 환경 혹은 각종 공정 변수를 균일하게 제어할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명은 기판 처리 공간에서 각종 공정 변수를 대칭적으로 분포시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 기판상에 박막을 균일하게 제조할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는 일측에서 기판이 입출 가능하고, 내부에 제1 공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버 내부의 제1 공간에 배치되고, 내부에 제2 공간을 형성하는 내부 챔버, 상기 내부 챔버의 내부에 배치되고, 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대, 상기 기판 지지대에 가스를 분사하기 위한 가스 분사기;를 포함하고, 상기 내부 챔버는 상기 챔버 내 상측에 고정되는 제1 바디; 상기 제1 바디 하측에 배치되며 상하이동 가능한 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 결합되어 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성한다.
이때, 상기 제1 바디 및 상기 제2 바디 중 적어도 어느 하나는 세라믹 재질을 포함할 수 있으며, 상기 챔버는 내부에 공간을 형성하고 상측이 개방된 본체 및 상기 본체에 결합되는 탑리드를 구비하고, 상기 제1 바디는 상기 본체의 상측에 고정되고, 상기 제2 바디의 상부면은 상기 제1 바디의 하부면에 결합되는 결합부를 구비할 수 있다.
상기 제2 바디는 상기 기판 지지대의 하면과 일정 간격 이격되는 바닥면 및 상기 바닥면의 가장자리에서 상부 방향으로 연장되며 상기 기판 지지대의 측면과 일정 간격 이격되는 측벽을 구비할 수 있고, 상기 제2 바디의 상기 측벽은 상방으로 갈수록 두께가 두꺼워지며 상부면에는 상측으로 돌출되는 결합부를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 바디의 상기 바닥면 중앙부에는 배기홀이 형성될 수 있고, 상기 배기홀은 내부에 가스 이동 경로를 형성하는 배기 바디와 연결될 수 있다.
상기 가스 분사기는 가스를 공급하는 가스 공급부와 연결되며, 상기 가스 공급부는 외부로부터 공급되는 가스를 상기 가스 분사기에 균일하게 분배하여 공급하는 가스 분배 블록을 포함할 수 있다.
상기 가스 분배 블록은 내부를 관통하는 메인 경로가 형성된 블록 몸체, 상기 블록 몸체의 내벽에 형성되어 상기 메인 경로로 가스를 분사하는 복수개의 분사홀, 외부로부터 상기 분사홀에 가스를 공급하는 공급 경로를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 메인 경로는 상기 블록 몸체를 상하로 관통할 수 있고, 상기 공급 경로는 상기 메인 경로와 교차하는 방향으로 상기 블록 몸체를 가로질러 형성될 수 있으며, 상기 분사홀과 상기 공급 경로 사이에는 상기 분사홀들을 따라 연결 경로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 분사홀들은 상기 공급 경로와 대향하는 위치를 제외하고 상기 블록 몸체의 내벽을 따라 이격 형성될 수 있고, 상기 분사홀들은 상기 메인 경로를 향하여 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 볼록 몸체는 중공관 구조의 외부 몸체와 상기 외부 몸체의 내측벽에 결합되며 상기 메인 통로가 형성된 내부 몸체를 구비할 수 있으며, 상기 분사홀들은 내부 몸체를 관통하여 형성될 수 있고, 상기 연결 경로는 상기 외부 몸체의 내면에 홈 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 공급 경로가 상기 외부 몸체를 가로질러 관통할 수 있다.
또한, 상기 가스 분배 블록은 상기 가스 분사기의 중심부와 연결될 수 있고, 상하 방향으로 복수개 배치될 수 있다. 이때, 상기 가스 분배 블록들에서 외부와 연결되어 가스를 공급하는 각 공급 경로는 상하 방향으로 엇갈리게 위치할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 챔버 내부에 기판이 처리되는 고립된 공정 공간을 대칭적 구조로 형성하므로, 공정 공간의 환경을 대칭적으로 형성하고, 가스 흐름이나 온도 등 각종 공정 변수를 대칭적으로 균일하게 분포시킬 수 있다.
또한, 챔버 내부의 별도의 고립 공간은 기판 처리 공간의 부피를 감소시켜며, 이로부터 박막 증착 속도를 증가시키고, 가스 사용량을 감소시킬 수 있다. 또한, 공정 공간의 부피가 감소됨에 의해 챔버 세정을 신속하고 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 공정 공간의 하부 중심부에 형성된 배기홀부터 배기를 수행하므로, 가스 분사기를 통해 챔버 내로 진입한 가스가 최단 경로를 거쳐서 배기홀을 통해 챔버의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 반응 부산물로 인해서 원하지 않는 막이 가스 이동 경로 상에 위치한 부재 상에 형성되는 것이 억제될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 가스 분사기에 가스를 균일하게 분배하여 공급하는 가스 분배 블록을 구비하므로, 공정 공간에 가스를 더욱 균일하게 공급하고 분포시킬 수 있다.
이처럼, 가스 흐름 등의 공정 변수를 균일하고 대칭적으로 제어하여, 기판에 형성되는 박막의 두께를 기판의 거의 전체 영역에 걸쳐서 균일하게 제조할 수 있고, 제조되는 박막의 특성도 영역별로 거의 동일하거나 유사하게 제어할 수 있다. 이로부터 기판에 형성되는 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 공정 공간을 감소시켜, 작은 가스량으로 박막을 제조할 수 있고, 가스 사용량을 줄여 저비용으로 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 장치의 내부를 개략적으로 보여주는 단면 사시도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분배 블록의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도
도 4는 도 3의 가스 분배 블록의 절단 사시도
도 5는 도 3의 가스 분배 블록의 개략 단면도
도 6은 도 3의 가스 분배 블록의 개략 평면도
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 가스 분배 블록의 구성을 개략적으로 보여주는 절단 사시도
도 8은 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치에서 기판이 로딩되는 과정을 표시하는 개념도
도 9는 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치 내부에서 기판이 처리되는 과정을 표시하는 개념도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 두께 혹은 크기를 과장하거나 확대하여 표현하였으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지 장치의 내부를 개략적으로 보여주는 단면 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 일측에서 기판(S)이 입출 가능하고, 내부에 제1 공간(130)을 형성하는 챔버(100), 챔버(100) 내부의 제1 공간(130)에 배치되고, 내부에 제2 공간(240)을 형성하는 내부 챔버(200), 내부 챔버(200)의 내부에 배치되고 기판(S)을 지지하기 위한 기판 지지대(510), 기판 지지대(510)의 상부에 배치되고 기판 지지대(510)에 가스를 분사하기 위한 가스 분사기(300)를 포함한다. 여기서, 내부 챔버(200)는 챔버(100) 내 상측에 고정되는 제1 바디(220), 제1 바디(220) 하측에 배치되며 상하이동 가능한 제2 바디(210)를 포함하고, 제1 바디(220)와 제2 바디(210)가 결합되어 제2 공간을 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성한다.
또한, 기판 처리 장치는 기판 지지대(510)를 받치고 이를 이동시키는 회전축(520) 및 챔버(100) 내의 진공 분위기를 형성하는 진공 형성부(700)를 포함한다. 또한, 가스 분사기(300)는 전원 공급기(600)와 연결되어 상부 전극으로의 역할도 수행할 수 있다. 즉, 전원이 인가되면 기판 지지대(510)와의 사이에 플라즈마를 형성시키는 상부 전극으로 기능할 수 있다.
이러한, 기판 처리 장치는 챔버(100) 내에 기판(S)을 로딩시킨 후, 기판(S)상에 각종 처리를 행하는 장치로 예컨대 챔버(100) 내에서 반도체 소자를 제조하기 위해서 웨이퍼를 로딩하고, 가스 분사기(300)로 공정 가스를 공급하여, 웨이퍼 상에 박막을 제조할 수 있다.
챔버(100: 110, 120)는 상부가 개방된 본체(110)와, 본체(110)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(120)를 구비한다. 탑리드(120)가 본체(110)의 상부에 결합되어 본체(110) 내부를 폐쇄하면, 챔버(100)의 내부에는 예컨대 증착 공정 등 기판(W)에 대한 처리가 행해지는 공간이 형성된다. 공간은 일반적으로 진공 분위기로 형성되므로 챔버(100)에는 배기부가 연결된다. 예를들면, 챔버(100)의 소정 위치 예컨대 챔버(100)의 바닥면이나 측면에는 공간에 존재하는 가스의 배출을 위한 배기관이(720)이 연결되어 있고, 배기관(720)은 진공 펌프(710)에 연결된다.
또한, 본체(110)의 바닥면에는 후술할 기판 지지대(510)의 회전축(520) 및 내부 챔버(200)의 배기 바디(230)가 통과될 수 있는 관통공이 형성되어 있다. 여기서 관통공은 챔버(100), 정확하게는 챔버 본체(110)의 바닥면 중앙부를 관통하도록 형성되는 구멍으로 챔버(100) 내부의 가스를 배출하는 배기 포트(140)의 역할도 수행할 수 있다. 또한 배기 포트(140)는 본체(110)의 바닥면의 하부 방향으로 연장되는 배기 공간을 형성하며, 배기 공간은 일측에서 외부의 배기부와 연결될 수 있다. 예를들면 배기 포트(140) 하부 일측면에서 연결관(150)을 통하여 외부의 배기관(720)과 연결될 수 있다. 또한, 본체(110)의 측벽에는 기판(S)을 챔버(100) 내부로 반입하거나, 외부로 반출하기 위한 개구부(111)가 형성되며 개구부(111) 외측에는 게이트 밸브(900)가 장착될 수 있다.
상기에서는 본체(110)와 탑리드(120)를 구비하는 챔버(100)를 설명하였으나, 챔버의 구조는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 본체(110)와 탑리드(120)가 일체형으로 제조될 수도 있다. 또한, 상기에서는 배기 포트(140), 연결관(150), 배기관(720)이 연결되는 배기 구조를 설명하였으나, 챔버 배기 구조는 챔버 하부 중앙부를 통하여 배기하는 구조라면 다양한 변경이 가능하다.
내부 챔버(200)는 챔버(100)와 별도의 부재로 챔버(100) 내부에 설치되어 기판(S)이 실질적으로 처리되는 고립 공간을 형성한다. 즉, 고립 공간은 외부에 대하여 챔버(100)가 형성하는 제1 공간(130) 내에서, 제1 공간(130)과 차단되는 별도의 제2 공간(240)으로 형성되며, 그 내부에서 박막 증착 등의 기판 처리 공정이 수행된다. 이러한 내부 챔버(200)는 챔버(100) 내 상측에 고정되는 고정 바디인 제1 바디(220), 제1 바디(220)의 하측에 배치되며 상하이동 가능한 이동 바디인 제2 바디(210)를 포함하고, 제1 바디(220)와 제2 바디(210)가 결합되어 제2 공간(240)을 형성한다.
여기서, 제1 바디(220)는 본체(110)의 상측에 고정될 수 있고, 본체(110) 상측의 내벽을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 예를들면 제1 바디(220)는 환형의 링 형태로 제조될 수 있다. 제2 바디(210)는 상하로 이동하면서 상부면이 제1 바디(220)의 하부면과 접촉하여 제1 바디(220)에 결합될 수 있다. 이때, 제2 바디(210)의 상부면에는 결합부가 형성될 수 있다. 또한, 제2 바디(210)는 용기 형상으로, 기판 지지대(510)의 하면과 일정 간격 이격되는 바닥면(211) 및 바닥면(211)의 가장자리에서 상부 방향으로 연장되며 기판 지지대(510)의 측면과 일정 간격으로 이격되는 측벽(212)을 구비할 수 있다. 즉, 제2 바디(210)는 기판(S)이나 기판 지지대(510)의 중심에서 대하여 점대칭 구조를 이루는 형상일 수 있다. 제2 바디(210)의 측벽(212)는 상방으로 갈수록 두께가 두꺼워지며, 상부면(213)에는 제1 바디(220)의 하부면과 결합되는 결합부(214)가 구비될 수 있다. 예를들면, 제2 바디의 상부면(213)에는 상측으로 돌출되는 돌기가 형성될 수 있고, 이경우 제1 바디(220)의 하부면에는 상기 돌기에 대응하여 돌기가 삽입될 수 있는 오목홈이 형성될 수 있다. 물론 이와 반대로 제2 바디(210)의 상부면(213)에 오목홈이 형성되고, 제1 바디(220)의 하부면에 하방으로 돌출되는 돌기가 형성될 수도 있다. 이러한 결합부는 제1 바디(220)와 제2 바디(210)의 밀착성을 향상시키며, 양 부재의 결합을 용이하게 한다. 또한, 제1 바디(220)와 제2 바디(210) 중 적어도 하나 혹은 모두는 세라믹 재질로 제조될 수 있다. 이러한 세라믹 재질은 보온성, 열적 안정성 및 내식성이 우수하여, 내부 챔버(200)가 형성하는 제2 공간에서 다양한 공정이 수행될 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이, 챔버(100)의 일측에는 기판(S)이 반출입되는 개구부(111)가 형성되어 있어, 제1 공간(130)은 개구부(111) 부근에서 대칭성이 유지되지 않게 된다. 반면, 내부 챔버(200)의 구조에 의하여, 제2 공간(240)은 기판 혹은 지지대의 중심에 대하여 대칭적 구조로 형성된다. 또한, 제2 공간(240)은 이중 챔버 구조의 내부 공간이므로 기판 지지대(510)를 가열하는 경우 기판 지지대(510) 및 그 주변을 균일하고 고온으로 유지될 수 있도록 한다. 이처럼 제1 공간과 차단되고 대칭성이 유지되며, 보온성이 우수한 제2 공간에서 기판 처리가 수행되는 경우, 균일한 처리가 수행될 수 있다. 예를 들면, 기판상에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다. 또한, 제2 공간은 제1 공간보다 적은 부피를 가질 수 있다. 이처럼 제2 공간(240)을 적은 부피로 형성하면, 제2 공간에 유입되는 처리 가스가 기판(S)에 신속하게 도달할 수 있어 기판상에 증착되는 박막의 증착 속도를 향상시킬 수 있고, 작은 량의 처리 가스로 공정을 수행할 수 있다. 또한, 박막 증착 공정에 의하여 내부 챔버(200)의 내부벽에 부산물이 형성되더라도 상대적으로 챔버(100) 보다는 내부 챔버(200)가 높은 온도로 유지되고 부산물이 안정적으로 형성되어 내부 챔버(200)를 쉽고 빠르게 세정할 수 있게 되어 생산성으로 높일 수 있게 된다.
한편, 제2 바디의 바닥면(211)의 중앙부에는 배기홀(219)이 형성되며, 배기홀(219)은 내부에 가스가 이동하는 배기 경로를 형성하는 배기 바디(230)와 연결될 수 있다. 배기 바디(230)는 상하 방향으로 연장 형성되는 중공관 구조이며, 배기홀(219)와 연결되는 상부 영역(213)과 상부 영역(231) 보다 직경이 작은 하부 영역(232)을 포함할 수 있다. 이때, 배기 바디(230)를 상하로 관통하는 경로 즉, 중공관의 내부 경로가 가스가 배출되는 배기 경로가 된다. 배기 바디(230)는 상측 측벽, 즉 상부 영역(231)의 측벽에 형성되고 제1 공간(130)과 상기 배기 경로를 연통시키는 복수의 제1홀(233), 하측 측벽 즉 하부 영역(232)의 측벽에 형성되고 상기 배기 경로와 배기 포트(140)를 연통시키는 복수의 제2홀(234) 및 상부 영역의 바닥면에 형성되어 상하로 관통되는 복수의 제3홀(235)를 포함한다. 이때, 제1홀(233)과 제3홀(235)는 연결될 수도 있고, 분리되어 따로 형성될 수도 있다. 이로부터, 가스 분사기(300)로부터 도입된 가스는 제2 공간(240)에서 기판 처리 공정에 활용되며, 제2 공간(240)으로부터 상술된 배기 바디(230)을 통하여 외부로 배출된다. 즉, 가스는 기판 지지대(510)와 내부 챔버(200) 내측벽 사이의 공간을 통과하고, 기판 지지대(510)와 내부 챔버(200) 바닥면 사이의 공간을 통과하고, 배기홀(219) 및 배기 바디(230)를 통과하여 배기 포트(140) 및 외부 배기관으로 배출된다. 이때, 배기 바디(230)를 통과하는 가스는 상하로 연장되는 배기 경로를 바로 통과하고 제2홀(234)을 통과하여 배기 포트(140)로 흐를 수도 있고, 배기 바디(230)의 제3홀(233)을 통과하여 배기 포트(140)로 흐를 수도 있다. 한편, 챔버(100) 즉, 제1 공간(130)에 존재하거나 유입된 가스는 배기 바디(230) 상측을 관통하는 제1홀(233)을 통과하고 배기 경로를 통하여 배기 포트(140)로 흐를 수도 있고, 제1홀(233) 및 제3홀을 통하여 배기 포트(140)로 흐를 수도 있다.
상기에서 각 부재의 중앙부는 각 부재의 중심점을 포함하고, 외측으로 확장되는 소정 영역을 포함한다. 이때 소정 영역의 면적은 부재의 크기에 따라 변동될 수 있고 특별히 한정되지 않으며, 가스 배출 흐름을 중심 방향으로 유도할 수 있으면 된다. 또한, 배기 바디(230)는 제2 바디(210)과 일체형으로 형성될 수도 있고, 별도 부재로 제작되어 제2 바디(210)에 결합될 수도 있다. 배기 바디(230)는 챔버(100) 외부의 구동축(미도시) 및 구동 수단(미도시)과 연결되어 이들의 동작에 의하여 상하로 이동할 수 있고, 이로부터 제2 바디(210)를 상하로 이동시킬 수 있다. 또한, 배기 포트(140)는 챔버(100)의 하측에 일체로 형성될 수도 있고, 별도의 부재로 제작되어 챔버(100) 하면에 장착될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 챔버(100) 및 내부 챔버(200)의 하부 중앙부에 배기 구조가 형성되므로, 가스의 배기를 하부 중앙부를 통하여 수행할 수 있고, 챔버(100) 및 내부 챔버(200)의 각 위치로부터 배기 구조까지의 배기 경로를 대칭적으로 균일하게 유지할 수 있다. 이로부터 배기의 편중에 의해 발생되는 가스 흐름의 불균일성 혹은 기판 처리 공정의 불균일성을 억제하거나 방지할 수 있게 된다.
기판 지지대(510)는 기판(S)을 지지하기 위한 구성으로서 내부 챔버(200) 내부의 하측에 설치된다. 기판 지지대(510)는 회전축(520) 상에 설치된다. 기판 지지대(510)는 소정 두께를 가지는 플레이트형으로, 기판(S)의 형상과 유사한 형상을 가지며, 예컨대 기판이 원형 웨이퍼라면, 원판 형상으로 제작될 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경 가능하다. 기판 지지대(510)는 내부 챔버(200) 내부에 수평방향으로 구비되고, 회전축(520)은 기판 지지대(510)의 저면에 수직으로 연결된다. 회전축(520)은 챔버(100) 바닥면의 관통공을 통하여 외부의 모터 등의 구동수단(미도시)에 연결되어 기판 지지대(510)를 상승, 하강 및 회전시킨다. 이때, 회전축(520)과 관통공 사이는 벨로우즈(미도시) 등을 이용하여 밀폐시킴으로써 기판을 처리하는 과정에서 챔버(100) 내부의 진공이 해제되는 것을 방지한다.
또한, 기판 지지대(510)의 내부에는 이를 가열시키기 위한 발열체(미도시)가 구비될 수 있고, 발열체는 외부의 전원과 연결되며, 발열체에 전원이 인가되면 기판 지지대(510)가 가열되며, 이로부터 기판 지지대(510) 상부에 안착되는 기판(S)을 가열할 수 있게 된다. 발열체는 여러 가지 방식 및 구조로 설치될 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 기판 지지대(510)는 하부 전극으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 기판 지지대(510)는 접지하고 가스 분사기(300)에는 전원을 인가하여 기판 지지대(510)와 가스 분사기(300) 사이에 플라즈마를 여기시킬 수 있다.
또한, 기판 지지대(510)에는 이를 상하 방향으로 관통하는 복수의 관통홀이 형성될 수 있고, 관통홀에는 기판(S)을 로딩 및 언로딩할 때 이용되는 리프트핀(530)이 삽입될 수 있다. 이때, 제2 바디(210)의 바닥면(211)에도 리프트핀(530)이 통과하는 관통홀이 형성될 수 있다. 이로부터, 제2 바디(210) 및 기판 지지대(510)의 상하 이동에 따라서, 리프트핀(530)이 기판 지지대(510) 상부로 노출되거나, 리프트핀(530)이 기판 지지대(510)의 관통홀 내부에 위치할 수 있다.
가스 분사기(300)는 챔버(100) 정확하게는 내부 챔버(200)의 내부에 가스를 공급하는 역할을 수행한다. 또한, 가스 분사기(300)는 외부 전원(600)과 연결되어 상부전극의 역할을 수행할 수도 있다. 즉, 가스 분사기(300)를 통하여 외부에서 공급되는 각종 처리 가스를 기판 지지대(510) 측으로 분사할 수 있다. 예컨대, 박막 증착을 위한 공정가스를 분사할 수 있다. 가스 분사기(300)는 챔버(100)를 형성하는 탑리드(120)에 설치될 수 있고, 서로 다른 종류의 가스를 공급하는 복수의 가스 공급원과 연결될 수도 있다. 가스 분사기(300)은 기판 지지대(510)와 대향하고 이와 유사한 소정 면적을 가지고, 복수의 분사홀을 구비하는 샤워헤드 타입으로 제조될 수 있다. 물론 챔버(100)에 가스를 공급하는 수단은 내부 챔버(200) 내에 삽입되는 노즐이나 인젝터 타입으로 제조될 수도 있다. 또한, 가스 분사기(300)와 탑리드(120) 사이에는 이를 사이를 전기적으로 절연시키는 절연부재(800)가 설치될 수도 있다.
예들들어 샤워헤드 타입의 가스 분사기의 경우, 기판 지지대(510)를 마주보며 복수의 분사홀이 형성되는 분사판(310), 분사판(310)의 상측에 형성되고 가스 공급부과 연결되는 상부판(320) 및 분사판(310)과 상부판(320) 사이에 형성되며 가스가 통과하는 복수의 분배홀이 형성되는 분배판(330)을 포함할 수 있다. 이로부터 외부의 가스 공급원과 연결된 가스 공급부(400)로부터 가스가 공급되면, 상부판(320)을 통과하여 상부판(320)과 분배판(330) 사이로 유입되고, 이후 가스는 분배판(330)의 분배홀을 통과하여 분배판(330)과 분사판(310) 사이로 유입되며, 이어서 분사판(310)의 분사홀을 통과하여 기판 지지대를 향하여 분사된다. 상부판(320)의 중앙부를 통하여 도입되는 가스는 분배판(330) 및 분사판(310)을 통과하여 기판 지지대(510)에 분사되므로, 기판 지지대(510)에 지지되는 기판(S)상으로 가스를 균일하게 공급할 수 있게 된다.
또한, 가스 분사기(300)는 가스를 공급하는 가스 공급부(400)와 연결되며, 가스 공급부(400)는 외부로부터 공급되는 가스를 가스 분사기(300)에 균일하게 분배하여 공급하는 가스 분배 블록(420)을 포함한다. 가스 공급부(400)는 상부판(320)의 중앙부과 연결되는 가스 공급관(410) 및 가스 공급관(410)의 소정 위치에 삽입 장착되는 가스 분배 블록(420)을 포함한다. 가스 공급관(410)은 중공관 구조로 내부에 가스가 유입되는 메인 유입통로(430)을 형성하며, 단일 부재 혹은 복수의 부재로 형성될 수 있다. 예를들면 일 가스 공급관의 일단을 상부판(320)에 연결하고, 타단에 가스 분배 블록(420)을 배치하며, 그 위에 다시 다른 가스 공급관을 설치할 수 있다. 이때, 각 부재의 중심부를 관통하여 메인 유입통로(430)가 형성된다. 물론, 단일 가스 공급관의 일부 영역에 가스 분배 블록(420)을 일체로 형성할 수도 있다.
또한, 가스 공급부(300)은 복수의 다양한 가스를 공급할 수 있는 데, 예를들면, 가스 도입관의 상부와 외부 관을 연결하여 메인 유입통로(430)로 세정 가스를 공급하고, 가스 분배 블록(420)을 통하여 측방향에서 박막 증착용 공정 가스를 공급할 수 있다.
하기에서는 가스 분배 블록(420)에 대해서는 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분배 블록의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 가스 분배 블록의 절단 사시도이며, 도 5는 도 3의 가스 분배 블록의 개략 단면도이며, 도 6은 도 3의 가스 분배 블록의 개략 평면도이다.
도 3 내지 6을 참조하면, 가스 분배 블록(420)은 가스 분사기(300)에 가스를 균일하게 공급하기 위한 것으로, 내부를 관통하는 메인 경로(422)가 형성된 블록 몸체(421), 블록 몸체(421)의 내벽에 형성되어 메인 경로(422)로 가스를 분사하는 복수개의 분사홀(423), 외부로부터 분사홀(423)에 가스를 공급하는 공급 경로(424)는 포함한다. 또한, 분사홀(423)과 공급 경로 사이(424)에는 분사홀들(423)을 따라 연결 경로(425)가 형성된다.
블록 몸체(421)는 상하로 관통하는 메인 경로(422)를 형성하고 폭 방향 및 길이 방향으로 소정 두께를 가진다. 예를 들면 블록 몸체(421)는 중심부가 관통된 환형 링 형상으로 제조될 수 있다. 또한, 블록 몸체(421)는 별도의 부재로 제조되어 상하 방향으로 관통하는 체결홀(426)을 구비할 수 있고, 이러한 체결홀(426)에 나사 등 체결부재를 체결하여 상술된 가스 도입관(410)에 결합될 수 있다. 물론 블록 몸체(421)는 가스 도입관(410)에 직접 일체화되어 제조될 수도 있다.
블록 몸체(421)을 상하방향으로 관통하는 메인 경로(422)는 가스가 유입되어 통과하는 경로로 상술된 메인 유입통로(430)와 연결되거나 메인 유입통로(430)의 일부로 작용할 수 있다.
공급 경로(424)는 외부 가스 도입관과 연결어 블록 몸체(421)에 가스를 도입시키는 경로로, 메인 경로(422)와 교차하는 방향으로 블록 몸체(421)를 가로질러 형성될 수 있다. 물론, 공급 경로(424)는 외부에서 가스를 공급할 수 있으면 충분하고 특별히 그 구조나 형태가 한정되는 것은 아니다.
연결 경로(425)는 공급 경로(424)와 분사홀(423)을 연결하여 외부로부터 도입된 가스를 분사홀(423)로 전달하는 경로로, 복수의 분사홀(423)를 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면 블록 몸체(421)에 링 형상의 홈으로 형성될 수 있다.
분사홀(423)는 외부로부터 도입된 가스를 메인 경로(422)로 분사하는 것으로, 일측이 공급 경로(424) 및 연결 경로(425)와 연결되고 타측이 블록 몸체(421)의 내벽에서 메인 경로(422)로 노출될 수 있다. 분사홀(423)은 공급 경로(424)와 대향하는 즉 마주보는 위치를 제외하고, 블록 몸체(421)의 내벽을 따라 이격되어 복수개가 형성될 수 있다. 공급 경로(424)와 마주보는 위치에 분사홀을 형성하지 않으므로서, 공급 경로(424)에서 유입된 가스가 직접 메인 경로(422)로 유입되어 가스 흐름에 불균일이 발생하는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. 이때, 분사홀들 사이의 간격은 동일 간격일 수도 있고, 위치에 따라 변경될 수도 있다. 또한, 분사홀(423)은 메인 경로(422)를 향하여 하향 경사지도록 형성될 수 있다. 즉, 연결 경로(425)와 연결되는 일측 보다 메인 경로(422)로 노출되는 타측의 높이가 낮도록 형성되고, 이로부터 분사되는 가스를 하부 방향으로 향하도록 할 수 있다.
한편, 볼록 몸체(421)는 중공관 구조의 외부 몸체(421a)와 외부 몸체(421a)의 내측벽에 결합되며 메인 통로(422)가 형성된 내부 몸체(421b)를 구비할 수 있다. 즉, 블록 몸체(421)는 복수개의 부재가 결합되어 제조될 수 있다. 예를 들면 2개의 환형 부재가 결합되어 제조될 수 있다. 이때, 분사홀(423)들은 내부 몸체(421b)를 측방향으로 관통하여 형성될 수 있고, 연결 경로(425)는 외부 몸체(421a)의 내면에 홈 형상으로 형성될 수 있으며, 공급 경로(424)는 외부 몸체(421a)를 폭 방향으로 가로질러 관통하도록 형성될 수 있다.
상기한 구조의 가스 분배 블록(420)은 가스 분사기(300)의 중심부과 연결되어 가스 분사기로 가스를 균일하게 공급한다. 도 5 및 6을 참조하여 설명하면, 외부로부터 도입되는 가스는 우선 공급 경로(424)를 통과하며, 이후 공급 경로(424)와 이어진 연결 경로(425)로 도입된다. 이후, 연결 경로(425)를 따라 퍼진 가스는 가스 분사홀(423)를 통하여 메인 경로(422)로 분사된다. 이후 메인 경로(422)를 통과한 가스는 가스 분사기(300)로 유입되고, 가스 분사기(300)를 통과하여 기판(S)으로 제공된다. 여기서, 가스는 연결 경로(425)를 따라 퍼지고, 블록 몸체(421)의 내벽을 따라 형성된 복수의 분사홀(423)로부터 분사되므로 균일하게 퍼진 상태로 메인 경로(422)에 주입될 수 있다. 또한, 공급 경로(424)와 마주보는 위치에 분사홀이 형성되지 않으므로, 위치별로 가스 흐름에 불균일이 발생하거나 편중되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. 즉, 공급 경로(424)와 마주보는 위치로 다량의 가스가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 또한, 분사홀(423)은 메인 경로(422)를 향하여 하향 경사지도록 형성되므로, 분사되는 가스를 하부 방향 즉, 가스 분사기(300)를 향하도록 할 수 있다. 그러므로, 가스 분배 블록(420)은 주입되는 가스를 가스 분사기(300)에 균일하게 공급할 수 있다. 이로부터 기판(S)은 보다 균일한 분포의 가스를 제공받게 되고, 균일한 공정 처리가 수행될 수 있다.
한편, 상술한 가스 분배 블록은 상하 방향으로 복수개 배치될 수 있다. 도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 가스 분배 블록의 구성을 개략적으로 보여주는 절단 사시도이다.
도 7을 참조하면, 변형 예의 가스 분배 블록은 메인 경로(420)로 가스를 분사하는 분사 구조가 상하로 복수 개 형성된다. 즉, 높이 방향으로 두께가 증가된 외부 몸체(421a)의 내벽에 상하 방향으로 2개의 내부 몸체(421b, 421b')가 결합되고, 각 내부 몸체(421b, 421b')를 관통하여 각기 복수의 분사홀(423, 423')이 형성된다. 또한, 각 분사홀(423, 423')은 연결 경로(425, 425') 및 공급 경로(424. 424')와 연결된다. 이때, 외부와 연결되는 각각의 공급 경로(424. 424')는 상하 방향으로 엇갈리게 위치할 수 있다. 각각의 공급 경로(424. 424')는 상하 방향으로 형성되는 동일 평면상에 형성되지 않고 서로 다른 평면상에 위치할 수 있다. 즉, 상하 방향으로 일렬로 배치되지 않는다. 이로부터 각각의 공급 경로(424. 424')를 외부관과 용이하게 연결시킬 수 있다.
도면에서는 하나의 외부 몸체에 두 개의 내부 몸체가 결합된 구조를 예시하였으나, 가스 분배 블록의 구조는 분사 구조가 상하로 복수 개 배치될 수 있는 것으로 충분하고, 구조나 배치, 형상이 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 두 개의 외부 몸체와 두 개의 내부 몸체를 각기 결합할 수도 있고, 하나의 외부 몸체에 세 개의 내부 몸체를 결합할 수도 있다.
하기에서는 도면을 참조하여, 기판 처리 동작을 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치에서 기판이 로딩되는 과정을 표시하는 개념도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치 내부에서 기판이 처리되는 과정을 표시하는 개념도이다.
기판 처리 장치에서 공정을 수행하기 위해서는, 챔버(100)의 개구부(111)을 통하여 기판을 반입하게 된다. 이를 위해, 기판 지지대(510) 및 제2 바디(210)를 하부 방향으로 이동한다. 이로부터 기판 지지대(510)의 관통홀에 삽입 장착되어 있는 리프트핀(530)도 같이 하부 방향으로 이동하게 된다. 그러나, 리프트핀(530)의 길이가 기판 지지대(510)의 두께, 제2 바디(210)의 높이 보다 길기 때문에, 리프트핀(530)이 어느 정도 하강한 후에는 챔버(100) 바닥면에 도달하게 되고 하강을 멈추게 된다. 반면, 기판 지지대(510) 및 제2 바디(210)는 계속 하강하게 되고, 리프트핀(530)은 기판 지지대(510)의 상면으로부터 돌출되어 상면과 이격된 높이에 상단부가 위치하게 된다. 또한, 제2 바디(210)의 하강에 의하여, 제1 바디(220)와 제2 바디(210) 사이의 결합이 해제되고, 이들 사이에 간격이 생기게 되며, 이러한 간격 중 일부는 챔버(100)의 개구부(111)와 연통하게 된다. 이때, 챔버(100)의 개구부(111)를 폐쇄하고 있는 게이트 밸브(900)가 개방되고, 개구부(111)를 통하여 기판(S)이 반입되어 리프트핀(530)의 상단부에 놓이게 된다. 즉, 복수의 리프트핀(530)에 의하여 기판(S)이 지지된다.
이후, 게이트 밸브(900)가 닫히게 되어 개구부(111)를 폐쇄하고, 기판 지지대(510) 및 제2 바디(210)는 상승하게 된다. 기판 지지대(510) 및 제2 바디(210)의 상승에 의하여, 리프트핀(530)이 기판 지지대(510)로 삽입되며, 기판(S)과 기판 지지대(510) 사이의 간격이 좁아진다. 기판 지지대(510) 및 제2 바디(210)가 계속 상승하면, 리프트핀(530)은 전체가 기판 지지대(510)로 삽입되며, 기판(S)은 기판 지지대(510)의 상부면에 안착되게 된다. 이때, 리프트핀(530)은 상단부가 그 외부보다 면적이 크게 형성되어 기판 지지대(510)의 관통홀을 통해 하방으로 탈락되지 않고 걸리게 되며, 기판 지지대(510)의 상부면에는 리프트핀(530)의 상단부가 삽입되는 오목홈이 형성될 수 있다. 또한, 제2 바디(210)의 상승에 의하여, 제1 바디(220)와 제2 바디(210)가 결합되게 되며, 이에 내부 챔버(200)의 제2 공간은 고립된 공간으로 형성된다.
내부 챔버(200) 내에 기판(S)이 로딩된 후에, 챔버(100) 및 내부 챔버(200)를 배기하여 원하는 진공 압력으로 제어하며, 각종 공정 변수를 조정하며, 가스 분배 블록(420) 및 가스 분사기(300)를 통하여 원하는 공정 가스를 도입시키고, 기판(S) 상에 각종 처리를 수행한다. 예를 들면, 박막 증착용 공정 가스를 도입시켜, 기판(S) 상에 박막을 증착할 수 있다. 또한, 공정을 진행하면서, 가스 분사기(300)에 전원을 인가하여 플라즈마를 여기시킬 수도 있다.
이처럼, 챔버(100)와 별도로 내부 챔버(200)를 형성하고 하부 중앙부로 배기를 수행하며, 가스를 균일하게 도입시킴에 의하여, 대칭적 구조 및 균일한 환경의 제2 공간을 형성하게 된다. 이러한 제2 공간에서 기판(S) 처리 공정을 수행하므로, 균일한 기판 처리 공정을 수행할 수 있게 된다.
상기에서는 마주보는 상부전극과 기판 지지대 사이에서 기판 처리 공정이 수행되는 장치를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이외에도 다양한 방식 및 구조의 장치에도 적용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반도체 제조 공정, 디스플레이 제조 공정 혹은 각종 전자 소자의 제조 공정에서 사용될 수 있다. 예를들면, 반도체, 디스플레이 등의 소자를 제조하는 박막 제조 공정에서 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 일측에서 기판이 입출 가능하고, 내부에 제1 공간을 형성하는 챔버;
    상기 챔버 내부의 제1 공간에 배치되고, 내부에 제2 공간을 형성하는 내부 챔버;
    상기 내부 챔버의 내부에 배치되고, 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지대;
    상기 기판 지지대에 가스를 분사하기 위한 가스 분사기;를 포함하고,
    상기 내부 챔버는 상기 챔버 내 상측에 고정되는 제1 바디; 상기 제1 바디 하측에 배치되며 상하이동 가능한 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 결합되어 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 제1 바디 및 상기 제2 바디 중 적어도 어느 하나는 세라믹 재질을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 챔버는 내부에 공간을 형성하고 상측이 개방된 본체 및 상기 본체에 결합되는 탑리드를 구비하고,
    상기 제1 바디는 상기 본체의 상측에 고정되고, 상기 제2 바디의 상부면은 상기 제1 바디의 하부면에 결합되는 결합부를 구비하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 제2 바디는 상기 기판 지지대의 하면과 일정 간격 이격되는 바닥면 및 상기 바닥면의 가장자리에서 상부 방향으로 연장되며 상기 기판 지지대의 측면과 일정 간격 이격되는 측벽을 구비하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항4에 있어서,
    상기 제2 바디의 상기 측벽은 상방으로 갈수록 두께가 두꺼워지며 상부면에는 상측으로 돌출되는 결합부를 구비하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항4에 있어서,
    상기 제2 바디의 상기 바닥면 중앙부에는 배기홀이 형성되며, 상기 배기홀은 내부에 가스 이동 경로를 형성하는 배기 바디와 연결되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항1에 있어서,
    상기 가스 분사기는 가스를 공급하는 가스 공급부와 연결되며, 상기 가스 공급부는 외부로부터 공급되는 가스를 상기 가스 분사기에 균일하게 분배하여 공급하는 가스 분배 블록을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항7에 있어서,
    상기 가스 분배 블록은 내부를 관통하는 메인 경로가 형성된 블록 몸체, 상기 블록 몸체의 내벽에 형성되어 상기 메인 경로로 가스를 분사하는 복수개의 분사홀, 외부로부터 상기 분사홀에 가스를 공급하는 공급 경로를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항8에 있어서,
    상기 메인 경로는 상기 블록 몸체를 상하로 관통하고, 상기 공급 경로는 상기 메인 경로와 교차하는 방향으로 상기 블록 몸체를 가로질러 형성되며, 상기 분사홀과 상기 공급 경로 사이에는 상기 분사홀들을 따라 연결 경로가 형성되는 기판 처리 장치.
  10. 청구항8 또는 청구항9에 있어서,
    상기 분사홀들은 상기 공급 경로와 대향하는 위치를 제외하고, 상기 블록 몸체의 내벽을 따라 이격 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 청구항8 또는 청구항9에 있어서,
    상기 분사홀들은 상기 메인 경로를 향하여 하향 경사지도록 형성되는 기판 처리 장치.
  12. 청구항9에 있어서,
    상기 볼록 몸체는 중공관 구조의 외부 몸체와 상기 외부 몸체의 내측벽에 결합되며 상기 메인 통로가 형성된 내부 몸체를 구비하며, 상기 분사홀들은 내부 몸체를 관통하여 형성되고, 상기 연결 경로는 상기 외부 몸체의 내면에 홈 형상으로 형성되며, 상기 공급 경로는 상기 외부 몸체를 가로질러 관통하는 기판 처리 장치.
  13. 청구항7 내지 청구항9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 블록은 상기 가스 분사기의 중심부와 연결되는 기판 처리 장치.
  14. 청구항7 내지 청구항9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 블록은 상하 방향으로 복수개 배치되는 기판 처리 장치.
  15. 청구항14에 있어서,
    상기 가스 분배 블록들에서 외부와 연결되어 가스를 공급하는 각 공급 경로는 상하 방향으로 엇갈리게 위치하는 기판 처리 장치.
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