WO2015083884A1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2015083884A1
WO2015083884A1 PCT/KR2013/012331 KR2013012331W WO2015083884A1 WO 2015083884 A1 WO2015083884 A1 WO 2015083884A1 KR 2013012331 W KR2013012331 W KR 2013012331W WO 2015083884 A1 WO2015083884 A1 WO 2015083884A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
region
exhaust
substrate
chamber
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/012331
Other languages
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 참엔지니어링㈜ filed Critical 참엔지니어링㈜
Priority to CN201380081398.XA priority Critical patent/CN105793959B/zh
Publication of WO2015083884A1 publication Critical patent/WO2015083884A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/205—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using reduction or decomposition of a gaseous compound yielding a solid condensate, i.e. chemical deposition
    • 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

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 disposed within the inner chamber and supporting the substrate, a gas injector disposed above the substrate support and injecting gas into the substrate support, wherein the inner chamber is upper in the chamber.
  • the first body and the second body may be coupled to form an isolated space that isolates the second space from the first space.
  • An exhaust port may be connected to a central portion of the bottom surface of the chamber, and the exhaust body may be located inside the exhaust port.
  • the exhaust body may include a first hole formed on an upper sidewall and communicating the first space and the gas exhaust path, and a second hole formed on a lower sidewall and communicating the gas exhaust path and the exhaust port.
  • the exhaust body may be a hollow tube structure extending in the vertical direction, and may include an upper region connected to the exhaust hole and a lower region having a smaller diameter than the upper region, the upper and lower surfaces of the upper region A third hole penetrating into may be formed.
  • the exhaust port may be connected to an external exhaust unit at one side.
  • the gas injector faces the substrate support and is formed with a plurality of injection holes formed therein, an upper plate formed above the injection plate and connected to a gas supply pipe, and formed between the injection plate and the upper plate, and gas passing therethrough. It may include a distribution plate in which a plurality of distribution holes are formed.
  • the distribution plate may include an inner region including a center and having no distribution hole formed therein, an intermediate region formed outside the inner region and formed with the distribution holes, and formed outside the intermediate region and toward the edge thereof. It may include an outer region in which the distance between them.
  • the distribution plate may include an inner region including a center and the distribution hole is not formed, an intermediate region formed at an outer side of the inner region, and having the distribution holes formed at different intervals according to a position, and outside the intermediate region. It may include an outer region is formed and the plurality of distribution holes are formed.
  • the area of the outer region may be greater than the sum of the areas of the inner region and the intermediate region.
  • the intermediate region may include a first intermediate region in contact with the inner region and a plurality of distribution holes, and a second intermediate region in contact with the outer region and in which distribution holes are formed at intervals closer to the first intermediate region.
  • the density of the distribution holes, the number of distribution holes per unit area may be higher in the second intermediate area than in the first intermediate area, and the density of the distribution holes may be lower in the outer area than in the second intermediate area.
  • the distribution hole in the outer region may be disposed radially, the diameter of the gas supply pipe may be larger than the diameter of the inner region, less than or equal to the outer diameter of the first intermediate region.
  • 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 since the gas is uniformly distributed in the gas injector and sprayed onto the substrate, 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 cross-sectional view schematically showing the configuration of a gas injector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the distribution plate in the gas injector of FIG.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a process of loading a substrate in the substrate processing apparatus of the embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a process in which a substrate is processed 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 to form the inner chamber 200. It can be cleaned easily and 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 may include 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.
  • the gas distribution block 420 serves to uniformly inject the gas introduced into the main inflow passage 430, and may be connected to a plurality of external tubes to introduce a plurality of process gases.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a gas injector according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a distribution plate in the gas injector of FIG. 3.
  • the gas injector 300 is spaced apart from the jet plate 310 having a larger area than the substrate support 510 in the form of a plate of a predetermined thickness, and the jet plate 310 in the form of a plate of a predetermined thickness.
  • the distribution plate 330 is located on the upper side and the upper plate 320 is spaced apart from the distribution plate 330 in the form of a plate of a predetermined thickness.
  • the injection plate 310 is formed with a plurality of injection holes 311 penetrating up and down to allow gas to pass therethrough, and the injection holes 311 may be formed with the same diameter in a direction in which the hole extends, and the diameter is gradually increased toward the lower side. It can be formed to be large.
  • the plurality of injection holes 311 may be arranged to uniformly inject gas into the substrate S, and the arrangement thereof is not particularly calculated.
  • the upper plate 320 may be made of a plate thicker than the thickness of the jet plate 310, and is connected to the gas supply pipe 420 at a central portion thereof. From this, gas is supplied into the gas injector through the upper plate 320.
  • the upper plate 320 may leave a predetermined area at the edge, that is, the stepped portion 321 may be formed at the edge, and concave grooves may be formed inwardly.
  • the distribution plate 330 described later may be fastened to the stepped portion of the upper plate 320. From this, the concave groove forms a first supply space 340 through which gas passes between the upper plate 320 and the distribution plate 330.
  • the distribution plate 330 may be made of a plate having a thickness thinner than that of the injection plate 310, and serves to spread widely before the gas passing through the upper plate 320 reaches the injection plate 310.
  • a plurality of fastening holes 333 may be formed at the edges of the distribution plate 330, and the fastening means 332 such as a screw penetrates the fastening holes 333 so that the stepped portion 321 of the upper plate 320 is disposed. Can be fastened to.
  • the distribution plate 330 may be coupled to the upper plate 320.
  • the manner in which the distribution plate 330 and the top plate 320 are coupled and the manner in which the first supply space 340 is formed may be variously changed.
  • the stepped portion 321 is not formed in the upper plate 320, and a stepped portion protruding upward in the edge of the distribution plate 330 may be fastened to the upper plate.
  • the distribution plate 330 since the distribution plate 330 is spaced apart from the injection plate 310, the distribution plate 330 forms a second supply space 350 through which gas passes.
  • the distribution plate 330 is formed with a plurality of distribution holes 331 penetrating in the vertical direction to allow gas to pass therethrough.
  • the distribution holes 331 are disposed in an appropriate distribution in the distribution plate 330, so that the gas to be introduced may be uniformly provided downward.
  • the distribution plate 330 includes an inner region A including a center and the distribution hole 331 is not formed, and an intermediate region B formed outside the inner region A and having the distribution holes 331 formed therein. And C), an outer region D formed at an outer side of the intermediate regions B and C and having a distance between the distribution holes 331 toward the edge thereof.
  • the distribution holes 331 may be formed in the intermediate regions B and C at different intervals according to their positions.
  • the inner region A prevents the gas passing through the gas introduction pipe 420 and the upper plate 320 from flowing directly into the lower injection plate 310 and spreads the introduced gas in the lateral direction. . To this end, a distribution hole 331 through which gas proceeds downward is not formed in the inner region A.
  • the intermediate regions B and C control the distribution of the gas introduced therein, and the first intermediate region B and the outer region D in contact with the inner region A and in which a plurality of distribution holes 331 are formed. It may include a second intermediate region (C) in contact with each other and the distribution holes 331 are formed at intervals closer than the first intermediate region (B). That is, the density of the distribution holes 331 which is the number of distribution holes 331 per unit area in the second intermediate region C is higher than that of the first intermediate region B.
  • the density of the distribution holes 331 is increased in the second intermediate region C for uniform gas supply.
  • the first intermediate region B is formed at the outer portion of the gas supply passage, that is, the gas supply pipe 420, and the gas supplied from the gas supply passage is not only supplied vertically, the density of the gas is the second intermediate region. Since it is higher than the region C, the density of the distribution hole is smaller than that of the second intermediate region C for uniform gas supply.
  • the distribution holes 331 may be arranged in a regular or irregular distribution. Of course, the distribution of the distribution holes 331 is not particularly limited.
  • the outer region D is a region that mainly guides the introduced gas in the downward direction, and the area of the outer region D may be larger than the sum of the areas of the inner region A and the middle regions B and C.
  • a plurality of distribution holes 331 are formed.
  • the distribution hole 331 is disposed in a shape that spreads radially toward the edge. By this distribution hole distribution, the gas introduced into the outer region D can be guided downward while spreading outward.
  • the density of the distribution holes 331 may be lower in the outer region D than in the second intermediate region C. FIG. From this, it is possible to prevent the gas flow induced after colliding with the inner region A in a large amount.
  • the flow velocity is faster than that of the other regions. Since the density of the distribution hole 331 is lowered in this, it is possible to suppress the gas flow unevenness caused by such a high flow rate.
  • the diameter of the gas supply pipe 420, the diameter of the inner region (A), the outer diameter of the first intermediate region (B) can be adjusted relative size according to the gas introduction conditions.
  • the diameter of the inner region A may be equal to or larger than the diameter of the gas supply pipe 420 so as to prevent the gas introduced from the gas supply pipe 420 from flowing straight downward.
  • the diameter of the inner region A may be smaller than the diameter of the gas supply tube 420, and the outer diameter of the first intermediate region B may be equal to or larger than the diameter of the gas supply tube 420.
  • the gas introduced from 420 may be partially prevented from flowing straight downwards.
  • each region may be adjusted.
  • the outer diameter of the outer region D is 100
  • the outer diameter C of the second intermediate region is in the range of 30 to 40
  • the outer diameter B of the first intermediate region is in the range of 18 to 22
  • the inner side The diameter of the region A may range from 6 to 8.
  • the size of each region can be changed in various ways according to the gas introduction conditions or flow.
  • the gas distribution may be controlled in the gas injector 300 and then uniformly sprayed onto the substrate. That is, as shown in FIG. 3, the gas introduced from the gas supply pipe 420 is blocked by the inner region A of the distribution plate 330, and flows in the direct direction and spreads laterally. 340 is supplied. Subsequently, the gas is supplied to the second supply space 350 through the distribution hole 331 in which the distribution is controlled for each region and uniformly spread thereafter, and then passes through the injection hole 311 of the injection plate 310, thereby providing a substrate. It can be sprayed uniformly toward.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a process of loading a substrate in a substrate processing apparatus of an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 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.

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 가능하며 바닥면 중앙부에는 배기홀이 형성된 제2 바디, 및 상기 배기홀과 연결되고 내부에 가스 배기 경로를 형성하는 배기 바디를 포함하는 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 지지대의 상부에 배치되고 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 가능하며 바닥면 중앙부에는 배기홀이 형성된 제2 바디 및 상기 배기홀과 연결되고 내부에 가스 배기 경로를 형성하는 배기 바디를 포함한다. 이때, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 결합되어 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성할 수 있다.
상기 챔버의 바닥면 중앙부에는 배기 포트가 연결되며, 상기 배기 포트 내측에 상기 배기 바디가 위치할 수 있다. 상기 배기 바디는 상측 측벽에 형성되고 상기 제1 공간과 상기 가스 배기 경로를 연통시키는 제1홀 및 하측 측벽에 형성되고 상기 가스 배기 경로와 상기 배기 포트를 연통시키는 제2홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기 바디는 상하 방향으로 연장 형성되는 중공관 구조일 수 있고, 상기 배기홀와 연결되는 상부 영역과 상기 상부 영역 보다 직경이 작은 하부 영역을 포함할 수 있으며, 상기 상부 영역의 바닥면에는 상하로 관통하는 제3홀이 형성될 수 있다. 상기 배기 포트는 일측면에서 외부의 배기부과 연결될 수 있다.
상기 가스 분사기는 상기 기판 지지대를 마주보며 복수의 분사홀이 형성되는 분사판, 상기 분사판의 상측에 형성되고 가스 공급관과 연결되는 상부판 및 상기 분사판과 상기 상부판 사이에 형성되며 가스가 통과하는 복수의 분배홀이 형성되는 분배판을 포함할 수 있다.
상기 분배판은 중심을 포함하고 상기 분배홀이 형성되지 않는 내측 영역, 상기 내측 영역의 외측에 형성되며 상기 분배홀들이 형성되는 중간 영역, 상기 중간 영역의 외측에 형성되고 가장자리로 갈수록 상기 분배홀들 사이의 간격이 멀어지는 외측 영역을 포함할 수 있다. 또한, 상기 분배판은 중심을 포함하고 상기 분배홀이 형성되지 않는 내측 영역, 상기 내측 영역의 외측에 형성되며 위치에 따라 서로 다른 간격으로 상기 분배홀들이 형성되는 중간 영역, 상기 중간 영역의 외측에 형성되고 복수의 분배홀이 형성된 외측 영역을 포함할 수 있다.
상기 외측 영역의 면적은 상기 내측 영역 및 상기 중간 영역의 면적의 합 보다 클 수 있다. 상기 중간 영역은 상기 내측 영역과 접하며 복수의 분배홀이 형성되는 제1 중간 영역 및 상기 외측 영역과 접하며 상기 제1 중간 영역보다 가까운 간격으로 분배홀들이 형성되는 제2 중간 영역을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 중간 영역보다 상기 제2 중간 영역에서 단위 면적당 분배홀의 개수인 분배홀의 밀도가 더 높일 수 있고, 상기 제2 중간 영역보다 상기 외측 영역이 분배홀의 밀도가 더 낮을 수 있다.
또한, 상기 외측 영역에서 상기 분배홀은 방사상으로 배치될 수 있고, 상기 가스 공급관의 직경은 상기 내측 영역의 직경 보다 크고, 상기 제1 중간 영역의 외경 보다 작거나 같을 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 분사기 내에서 가스를 균일하게 분포시켜 기판으로 분사하므로, 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 분사기의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도
도 4는 도 3의 가스 분사기에서 분배판을 도시한 개략 평면도
도 5는 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치에서 기판이 로딩되는 과정을 표시하는 개념도
도 6은 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 포함할 수 있다. 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 포함할 수 있다. 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. 이때, 가스 분배 블록(420)은 도입되는 가스를 메인 유입통로(430)에 균일하게 분사하는 역할을 하며, 복수의 외부관과 연결되어 복수개의 공정 가스를 도입시킬 수도 있다.
하기에서는 가스 분사기(300)에 대해서는 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사기의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 3의 가스 분사기에서 분배판을 도시한 개략 평면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 가스 분사기(300)는 소정 두께의 플레이트 형태로 기판 지지대(510) 보다 큰 면적을 가지는 분사판(310), 소정 두께의 플레이트 형태로 분사판(310)과 이격되어 그 상측에 위치하는 분배판(330) 및 소정 두께의 플레이트 형태로 분배판(330)과 이격되어 그 상측에 위치하는 상부판(320)을 포함한다.
분사판(310)에는 가스가 통과하도록 상하로 관통되는 복수의 분사홀(311)이 형성되며, 분사홀(311)은 홀이 연장되는 방향으로 동일 직경으로 형성될 수도 있고, 하측으로 갈수록 직경이 커지도록 형성될 수 있다. 복수의 분사홀(311)들은 기판(S)에 가스를 균일하게 분사될 수 있도록 배치될 수 있고, 그 배치가 특별히 산정되지 않는다.
상부판(320)은 분사판(310)의 두께보다 두꺼운 두께의 플레이트로 제조될 수 있고, 그 중심부에서 가스 공급관(420)과 연결된다. 이로부터 상부판(320)을 통하여 가스 분사기 내부로 가스가 공급된다. 또한, 상부판(320)은 가장자리에서 소정 면적을 남기고, 즉, 가장자리에 단턱부(321)를 형성하고, 내측으로 오목하게 오목홈을 형성할 수 있다. 또한, 상부판(320)의 단턱부에 후술하는 분배판(330)이 체결될 수 있다. 이로부터 오목홈은 상부판(320)과 분배판(330) 사이에서 가스가 통과하는 제1 공급 공간(340)을 형성하게 된다.
분배판(330)은 분사판(310)의 두께보다 얇은 두께의 플레이트로 제조될 수 있고, 상부판(320)을 통과한 가스가 분사판(310)에 도달하기 전에 넓게 퍼트리는 역할을 한다. 분배판(330)에는 가장자리에 복수의 체결홀(333)이 형성될 수 있고, 이러한 체결홀(333)을 나사 등의 체결수단(332)이 관통하여 상부판(320)의 단턱부(321)에 체결될 수 있다. 이에 분배판(330)이 상부판(320)에 결합될 수 있다. 여기서, 분배판(330)과 상부판(320)이 결합되는 방식 및 제1 공급 공간(340)을 형성하는 방식은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 상부판(320)에는 단턱부(321)가 형성되지 않고, 분배판(330)의 가장자리에 상부 방향으로 돌출되는 단턱부가 형성되고 이러한 단턱부가 상부판에 체결될 수도 있다. 또한, 분배판(330)은 분사판(310)과 이격되어 위치하므로, 분사판(310)과의 사이에 가스가 통과하는 제2 공급 공간(350)을 형성한다.
분배판(330)에는 가스가 통과하도록 상하방향으로 관통되는 복수의 분배홀(331)이 형성된다. 분배홀(331)들은 분배판(330)에 적정한 분포로 배치되어, 도입되는 가스가 하부로 균일하게 제공될 수 있도록 한다. 예컨대, 분배판(330)은 중심을 포함하고 분배홀(331)이 형성되지 않는 내측 영역(A), 내측 영역(A)의 외측에 형성되며 분배홀들(331)이 형성되는 중간 영역(B, C), 중간 영역(B, C)의 외측에 형성되고 가장자리로 갈수록 분배홀(331)들 사이의 간격이 멀어지는 외측 영역(D)을 포함한다. 중간 영역(B, C)에는 위치에 따라 서로 다른 간격으로 분배홀(331)이 형성될 수 있다.
내측 영역(A)은 가스 도입관(420) 및 상부판(320)을 통과한 가스가 바로 하방의 분사판(310)으로 유입되지 않도록 막아주고, 도입된 가스를 측방향으로 퍼트리는 역할을 한다. 이를 위해 내측 영역(A)에는 가스가 하방으로 진행하는 분배홀(331)이 형성되지 않는다.
중간 영역(B, C)은 도입된 가스의 분배를 조절하는 영역으로, 내측 영역(A)과 접하며 복수의 분배홀(331)이 형성되는 제1 중간 영역(B) 및 외측 영역(D)과 접하며 제1 중간 영역(B) 보다 가까운 간격으로 분배홀들(331)이 형성되는 제2 중간 영역(C)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 중간 영역(B) 보다 제2 중간 영역(C)에서 단위 면적당 분배홀(331)의 개수인 분배홀(331)의 밀도가 더 높다. 이는 내측 영역(A)에 도달한 가스가 내측 영역(A)과 충돌한 후 이동하는 경로의 중간부에 제2 중간 영역(C)이 형성되는 데, 이 구간에서 가스의 밀도가 다른 구역보다 작으므로 균일한 가스 공급을 위해 제2 중간 영역(C)에서 분배홀(331)의 밀도를 높게 하는 것이다. 또한, 제1 중간 영역(B)은 가스 공급로 즉, 가스 공급관(420)의 외곽부에 형성되어 있고 가스 공급로에서 공급되는 가스가 수직으로만 공급되는 것은 아니므로 가스의 밀도가 제2 중간 영역(C)에 비해 높기 때문에 균일한 가스공급을 위해 제2 중간 영역(C)에 비해 분배홀의 밀도를 작게 하는 것이다. 제1 중간 영역(B)에서 분배홀(331)은 규칙적 혹은 불규칙한 분포로 배치될 수 있다. 물론 분배홀(331)의 분포가 특별히 한정되지는 않는다.
외측 영역(D)은 도입된 가스를 주로 하측 방향으로 유도하는 영역으로, 외측 영역(D)의 면적은 내측 영역(A) 및 중간 영역(B, C)의 면적의 합보다 크게 형성될 수 있으며, 분배홀(331)이 다수개 형성된다. 예를 들어, 분배홀(331)이 방사상으로 가장자리로 갈수록 넓게 퍼지는 형태로 배치된다. 이러한 분배홀 분포에 의하여 외측 영역(D)에 도입된 가스를 외측으로 퍼트리면서 하방으로 유도할 수 있게 된다. 또한, 외측 영역(D)에는 제2 중간 영역(C) 보다 분배홀(331)의 밀도가 낮게 형성될 수 있다. 이로부터 내측 영역(A)에 충돌한 후 유도된 가스 흐름이 다량으로 하측으로 유도되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가스 분사기(300)에서 분사된 가스가 기판 지지대(510)와 내부 챔버(200)의 내벽 사이를 지날 때 다른 영역에 비하여 유속이 빨라지게 되는 데, 분배판(330)의 외측 영역(D)에서 분배홀(331)의 밀도를 낮게 하므로 이러한 빠른 유속에 의한 가스 흐름 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 가스 공급관(420)의 직경, 내측 영역(A)의 직경, 제1 중간 영역(B)의 외경은 가스 도입 조건에 따라 상대적 크기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 가스 공급관(420)의 직경에 대해 내측 영역(A)의 직경을 이와 동일하게 하거나 더 크게 형성하여, 가스 공급관(420)으로부터 도입되는 가스가 하측으로 바로 흐르는 것을 전면적으로 방지할 수 있다. 또는 가스 공급관(420)의 직경에 대하여 내측 영역(A)의 직경을 이보다 작게 형성하고 제1 중간 영역(B)의 외경을 가스 공급관(420)의 직경과 같거나 이보다 크게 형성하여, 가스 공급관(420)으로부터 도입되는 가스가 하측으로 바로 흐르는 것을 부분적으로 막을 수도 수 있다.
또한, 각 영역의 크기를 조절할 수도 있다. 예를 들면, 외측 영역(D)의 외경을 100이라 할 때, 제2 중간 영역의 외경(C)은 30 내지 40 범위이고, 제1 중간 영역의 외경(B)은 18 내지 22 범위이고, 내측 영역(A)의 직경은 6 내지 8 범위일 수 있다. 물론 가스 도입 조건이나 흐름에 따라 각 영역의 크기를 다양하게 변경할 수도 있다.
이처럼 분배홀의 배치가 제어된 가스 분사기(300)에 가스가 도입되면 가스 분사기(300) 내에서 가스 분포가 제어된 후, 기판으로 균일하게 분사될 수 있다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 공급관(420)으로부터 도입된 가스는 분배판(330)의 내측 영역(A)에 의해 직하 방향으로의 흐름이 차단되고 측방향으로 퍼지면서 제1 공급 공간(340)에 공급된다. 이어서, 가스는 각 영역별로 분포가 제어된 분배홀(331)을 통과하여 제2 공급 공간(350)에 공급되어 균일하게 퍼진 후, 분사판(310)의 분사홀(311)을 통과하여, 기판을 향하여 균일하게 분사될 수 있다.
하기에서는 도면을 참조하여, 기판 처리 동작을 설명한다. 도 5은 본 발명의 실시 예의 기판 처리 장치에서 기판이 로딩되는 과정을 표시하는 개념도이고, 도 6는 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 공정에 사용될 수 있다. 예를 들면, 반도체, 디스플레이 등의 소자를 제조하는 박막 제조 공정에 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 지지대의 상부에 배치되고, 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 가능하며 바닥면 중앙부에는 배기홀이 형성된 제2 바디; 및 상기 배기홀과 연결되고 내부에 가스 배기 경로를 형성하는 배기 바디를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 결합되어 상기 제2 공간을 상기 제1 공간에 대하여 고립시키는 고립 공간으로 형성하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 챔버의 바닥면 중앙부에는 배기 포트가 연결되며, 상기 배기 포트 내측에 상기 배기 바디가 위치하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항3에 있어서,
    상기 배기 바디는 상측 측벽에 형성되고 상기 제1 공간과 상기 가스 배기 경로를 연통시키는 제1홀 및 하측 측벽에 형성되고 상기 가스 배기 경로와 상기 배기 포트를 연통시키는 제2홀을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항3 또는 청구항4에 있어서,
    상기 배기 바디는 상하 방향으로 연장 형성되는 중공관 구조이며, 상기 배기홀와 연결되는 상부 영역과 상기 상부 영역 보다 직경이 작은 하부 영역을 포함하고, 상기 상부 영역의 바닥면에는 상하로 관통하는 제3홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 청구항3 또는 청구항4에 있어서,
    상기 배기 포트는 일측면에서 외부의 배기부과 연결되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항1에 있어서,
    상기 가스 분사기는 상기 기판 지지대를 마주보며 복수의 분사홀이 형성되는 분사판, 상기 분사판의 상측에 형성되고 가스 공급관과 연결되는 상부판 및 상기 분사판과 상기 상부판 사이에 형성되며 가스가 통과하는 복수의 분배홀이 형성되는 분배판을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항7에 있어서,
    상기 분배판은 중심을 포함하고 상기 분배홀이 형성되지 않는 내측 영역, 상기 내측 영역의 외측에 형성되며 상기 분배홀들이 형성되는 중간 영역, 상기 중간 영역의 외측에 형성되고 가장자리로 갈수록 상기 분배홀들 사이의 간격이 멀어지는 외측 영역을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항7에 있어서,
    상기 분배판은 중심을 포함하고 상기 분배홀이 형성되지 않는 내측 영역, 상기 내측 영역의 외측에 형성되며 위치에 따라 서로 다른 간격으로 상기 분배홀들이 형성되는 중간 영역, 상기 중간 영역의 외측에 형성되고 복수의 분배홀이 형성된 외측 영역을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항8 또는 청구항9에 있어서,
    상기 외측 영역의 면적은 상기 내측 영역 및 상기 중간 영역의 면적의 합 보다 큰 기판 처리 장치.
  11. 청구항8 또는 청구항9에 있어서,
    상기 중간 영역은 상기 내측 영역과 접하며 복수의 분배홀이 형성되는 제1 중간 영역 및 상기 외측 영역과 접하며 상기 제1 중간 영역 보다 가까운 간격으로 분배홀들이 형성되는 제2 중간 영역을 포함하는 처리 장치.
  12. 청구항11에 있어서,
    상기 제1 중간 영역 보다 상기 제2 중간 영역에서 단위 면적당 분배홀의 개수인 분배홀의 밀도가 더 높은 기판 처리 장치.
  13. 청구항12에 있어서,
    상기 제2 중간 영역 보다 상기 외측 영역이 분배홀의 밀도가 더 낮은 기판 처리 장치.
  14. 청구항11에 있어서,
    상기 외측 영역에서 상기 분배홀은 방사상으로 배치되는 기판 처리 장치.
  15. 청구항11에 있어서,
    상기 가스 공급관의 직경은 상기 내측 영역의 직경 보다 크고, 상기 제1 중간 영역의 외경 보다 작거나 같은 기판 처리 장치.
PCT/KR2013/012331 2013-12-06 2013-12-27 기판 처리 장치 WO2015083884A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380081398.XA CN105793959B (zh) 2013-12-06 2013-12-27 衬底处理设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130151693A KR101518398B1 (ko) 2013-12-06 2013-12-06 기판 처리 장치
KR10-2013-0151693 2013-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015083884A1 true WO2015083884A1 (ko) 2015-06-11

Family

ID=53273617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/012331 WO2015083884A1 (ko) 2013-12-06 2013-12-27 기판 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101518398B1 (ko)
CN (1) CN105793959B (ko)
WO (1) WO2015083884A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108028175A (zh) * 2015-09-22 2018-05-11 应用材料公司 喷头支撑结构

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101905640B1 (ko) * 2016-04-12 2018-10-10 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치
KR102518372B1 (ko) * 2018-03-23 2023-04-06 삼성전자주식회사 가스 분배 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용하는 반도체 공정 방법
KR20210088723A (ko) * 2018-12-03 2021-07-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 척킹 및 아크 발생 성능이 개선된 정전 척 설계
CN109881187A (zh) * 2019-03-06 2019-06-14 北京捷造光电技术有限公司 一种气相沉积腔室
CN110093593A (zh) * 2019-05-20 2019-08-06 北京捷造光电技术有限公司 一种用于大面积pecvd工艺腔室双层排气结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960023995A (ko) * 1994-12-05 1996-07-20 완다 케이 · 덴슨-로우 플라즈마 리액터용 냉각 가스 분배 시스템
JP2003518199A (ja) * 1999-12-22 2003-06-03 アイクストロン、アーゲー 化学気相成膜反応室及びそのための処理室
KR20050011162A (ko) * 2003-07-22 2005-01-29 주식회사 테라세미콘 매엽식 반도체 제조장치
US20130255576A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Process kit shield for plasma enhanced processing chamber
KR101329570B1 (ko) * 2007-02-06 2013-11-22 (주)소슬 막 형성 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100688837B1 (ko) * 2005-05-12 2007-03-02 삼성에스디아이 주식회사 결정질 실리콘 증착을 위한 화학기상증착장치
WO2008096981A1 (en) * 2007-02-06 2008-08-14 Sosul Co., Ltd. Apparatus for forming a layer
US20110136346A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Axcelis Technologies, Inc. Substantially Non-Oxidizing Plasma Treatment Devices and Processes
TWI762170B (zh) * 2011-10-05 2022-04-21 美商應用材料股份有限公司 包括對稱電漿處理腔室的電漿處理設備與用於此設備的蓋組件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960023995A (ko) * 1994-12-05 1996-07-20 완다 케이 · 덴슨-로우 플라즈마 리액터용 냉각 가스 분배 시스템
JP2003518199A (ja) * 1999-12-22 2003-06-03 アイクストロン、アーゲー 化学気相成膜反応室及びそのための処理室
KR20050011162A (ko) * 2003-07-22 2005-01-29 주식회사 테라세미콘 매엽식 반도체 제조장치
KR101329570B1 (ko) * 2007-02-06 2013-11-22 (주)소슬 막 형성 장치
US20130255576A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Process kit shield for plasma enhanced processing chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108028175A (zh) * 2015-09-22 2018-05-11 应用材料公司 喷头支撑结构
CN108028175B (zh) * 2015-09-22 2019-06-28 应用材料公司 喷头支撑结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN105793959B (zh) 2019-03-26
CN105793959A (zh) 2016-07-20
KR101518398B1 (ko) 2015-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015083884A1 (ko) 기판 처리 장치
KR102009783B1 (ko) 대칭적인 플라즈마 프로세스 챔버
WO2012096529A2 (ko) 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 플라즈마 처리 장치
WO2015102256A1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
WO2015057023A1 (ko) 기판 처리장치
WO2014003297A1 (ko) 기판 가열 장치 및 프로세스 챔버
WO2012176996A2 (ko) 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 기판 처리 장치
WO2011007967A2 (ko) 반도체 제조 장치
WO2011129492A1 (ko) 가스 분사 유닛 및 이를 이용한 박막 증착 장치 및 방법
KR20170006214A (ko) 박막 증착 장치
JP2000058518A (ja) 基板処理装置
KR20150101785A (ko) 기판 처리 장치
WO2013154297A1 (ko) 히터 승강형 기판 처리 장치
WO2015005607A1 (ko) 기판 처리장치
WO2015083883A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2013115471A1 (ko) 측방배기 방식 기판처리장치
KR20090126054A (ko) 반도체 제조 장치
JP2000311862A (ja) 基板処理装置
WO2015137611A1 (ko) 기판 처리 장치
WO2019066299A1 (ko) 샤워헤드 및 기판처리장치
KR20180065667A (ko) 기판처리장치
WO2024010295A1 (ko) 가스 분사 장치, 기판 처리 장치 및 박막 증착 방법
KR101606198B1 (ko) 기판 처리 장치
WO2020138739A2 (ko) 화학 기상 증착용 샤워 헤드 및 이를 구비한 증착 장치
KR20210011270A (ko) 기판처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13898647

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13898647

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1