KR20060127599A - Substrate Processing Equipment - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 반응공간을 형성하며 하부면에 배기구가 형성되어 있는 반응 챔버와; 상기 반응공간 내에 위치하는 안착부와 상기 배기구를 통과하는 지지축을 가지는 기판 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 간단한 구성으로 기판 지지와 공정가스 배기를 수행할 수 있는 기판처리장치가 제공된다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, comprising: a reaction chamber defining a reaction space and having an exhaust port formed on a lower surface thereof; And a substrate support having a seating portion located in the reaction space and a support shaft passing through the exhaust port. Thereby, the substrate processing apparatus which can perform a board | substrate support and process gas exhaust with a simple structure is provided.

Description

Translated fromKorean

기판처리장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}Substrate Processing Equipment {APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}

도 1은 본발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2 및 도 3은 본발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 요부 사시도이고,2 and 3 are a perspective view of the main portion of the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 이용한 기판 처리를 설명하기 위한 그림이다.4 is a diagram illustrating a substrate processing using a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *Explanation of Signs of Major Parts of Drawings

10 : 반응챔버 11 : 반응공간10: reaction chamber 11: reaction space

12 : 배기구 21 : 챔버 리드12exhaust port 21 chamber lid

22 : 샤워해드 30 : 기판 지지대22: shower head 30: substrate support

31 : 안착부 32 : 지지축31: seating portion 32: support shaft

40 : 하우징 41 : 본체40housing 41 body

42 : 상부 결합부 43 : 하부 결합부42: upper coupling portion 43: lower coupling portion

44 : 커버 45 : 배기공44: cover 45: exhaust hole

50 : 구동부 51 : 지지축 결합부50: drive unit 51: support shaft coupling portion

53, 56 : 모터 57 : 회전력 전달축53, 56: motor 57: rotational force transmission shaft

58 : 회전 벨트 60 : 배기관58: rotating belt 60: exhaust pipe

70 : 기판70: substrate

본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기판 지지대의 지지축이 배기구를 관통하는 기판처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus in which a support shaft of a substrate support penetrates an exhaust port.

반도체 웨이퍼 또는 각종 표시장치의 기판은(이하 '기판'이라 함) 기판 상에 박막을 형성하고 부분적으로 그 박막을 식각하는 등의 기판처리공정을 반복수행함으로써 제조할 수 있다. 이 중 박막을 형성하는 공정은 대부분 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 수행되고 있다.A substrate of a semiconductor wafer or various display devices (hereinafter referred to as a substrate) can be manufactured by repeatedly performing a substrate processing process such as forming a thin film on a substrate and partially etching the thin film. Among them, a process of forming a thin film is mostly performed by chemical vapor deposition (CVD).

화학기상증착 장치는 반응공간을 형성하는 반응챔버, 반응챔버 내에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대, 공정가스를 공급하는 챔버리드 및 샤워해드를 포함한다. 반응챔버에는 공정가스와 부산물을 배출하기 위한 배기구가 형성되어 있다.The chemical vapor deposition apparatus includes a reaction chamber forming a reaction space, a substrate support positioned in the reaction chamber to support a substrate, a chamber lid for supplying a process gas, and a shower head. The exhaust chamber is formed in the reaction chamber to discharge process gas and by-products.

기존의 화학기상증착 장치에서 배기구와 기판 지지대는 다음의 두가지 방식으로 배치되어 있다.In the conventional chemical vapor deposition apparatus, the exhaust port and the substrate support are arranged in two ways.

첫째는 기판 지지대를 반응챔버 바닥면 중앙을 관통하게 두고, 배기구를 반응챔버의 측벽에 두는 것이다. 배기구는 경우에 따라 반응챔버 중심축을 기준으로 바닥면에 다수가 대칭되게 배치될 수도 있다. 이 구조에서는 공정가스를 균일하게 배출하기 위하여 배기 채널 구성부가 필요하다.The first is to place the substrate support through the center of the bottom of the reaction chamber and the exhaust port on the side wall of the reaction chamber. In some cases, the exhaust port may be symmetrically disposed on the bottom surface of the reaction chamber center axis. In this structure, an exhaust channel component is required to uniformly discharge the process gas.

둘째는 배기구를 반응챔버 바닥면 중앙에 두고, 기판 지지대를 반응챔버 측벽에 외팔보 형태로 지지하거나 기판 지지대를 3개 이상의 지지기둥이 붙어 있는 형 태로 만드는 구조이다. 이 구조에서는 배기구와 기판 지지대와의 간섭이 없어 공정가스가 균일하게 배출된다.Second, the exhaust port is centered on the bottom of the reaction chamber, and the substrate support is supported in the form of cantilever on the side wall of the reaction chamber, or the substrate support is formed in the form of three or more supporting columns. In this structure, there is no interference between the exhaust port and the substrate support, thereby uniformly discharging the process gas.

그런데 첫째 방식은 별도의 배기 채널 구성부로 인해 장치가 복잡해지는 문제가 있으며 둘째 방식은 기판 지지대의 구조가 복잡해지는 문제가 있다.However, the first method has a problem that the device is complicated by the separate exhaust channel configuration, and the second method has a problem that the structure of the substrate support is complicated.

한편, 위의 두가지 방식 모두 기판 지지대의 분리/조립 작업시 반응챔버 하부나 반응챔버 측벽으로부터 작업을 해야 하므로 작업자의 작업 능률을 저하시키는 문제도 있다.On the other hand, in both of the above method, since the work from the reaction chamber lower side or the reaction chamber side wall during the separation / assembly operation of the substrate support there is also a problem that reduces the work efficiency of the operator.

본발명의 목적은 간단한 구성으로 기판 지지와 공정가스 배기를 수행할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of performing substrate support and process gas exhaust with a simple configuration.

상기의 목적은 기판처리장치에 있어서, 반응공간을 형성하며 하부면에 배기구가 형성되어 있는 반응챔버와; 상기 반응공간 내에 위치하는 안착부와 상기 배기구를 통과하는 지지축을 가지는 기판 지지대를 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다.The above object is a substrate processing apparatus comprising: a reaction chamber forming a reaction space and an exhaust port formed on a lower surface thereof; It can be achieved by including a substrate support having a seating portion located in the reaction space and a support shaft passing through the exhaust port.

상기 지지축의 일부는 상기 반응챔버 외부로 노출되어 있으며, 상기 반응챔버 외부로 노출된 지지축을 감싸며 개폐가능한 커버를 가지는 하우징을 더 포함하는 것이 바람직하다.A portion of the support shaft is exposed to the outside of the reaction chamber, it is preferable to further include a housing having a cover that can open and close surrounding the support shaft exposed to the outside of the reaction chamber.

상기 지지축을 상하로 운동시키는 상하 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a vertical drive unit for moving the support shaft up and down.

상기 지지축을 회전시키는 회전 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a rotation drive unit for rotating the support shaft.

상기 하우징은 상기 배기구와 통해 있으며, 적어도 하나 이상의 배기관과 연결되어 있는 것이 바람직하다.The housing is preferably through the exhaust port and is connected to at least one exhaust pipe.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본발명을 더욱 상세히 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

기판처리장치(1)는 반응공간(11)을 형성하며 하부에 배기구(12)가 형성되어 있는 반응챔버(10), 반응챔버(10) 상부에 위치하고 있는 챔버리드(21) 및 샤워해드(22), 반응공간(11) 내에 위치한 안착부(31)를 포함하는 기판 지지대(30), 반응챔버(10) 하부에 위치한 하우징(40) 그리고 하우징(40) 하부에 위치하며 기판 지지대(30)를 구동하는 구동부(50)를 포함한다.The substrate processing apparatus 1 forms areaction space 11 and includes areaction chamber 10 having anexhaust port 12 formed at a lower portion thereof, achamber lead 21 and ashower head 22 disposed above thereaction chamber 10. ), A substrate support 30 including aseat 31 located in thereaction space 11, ahousing 40 located under thereaction chamber 10, and a substrate support 30 positioned below thehousing 40. It includes adrive unit 50 for driving.

반응챔버(10)는 기판 처리가 이루어지는 반응공간(11)을 형성하며, 반응공간(11)을 진공과 일정온도로 유지시켜 주는 기능을 수행한다. 하부면에는 대략 원형상의 배기구(12)가 형성되어 있다. 배기구(12)는 반응챔버(10) 하부면의 거의 정중앙에 위치하고 있다. 반응챔버(10)는 도시하지는 않았지만 온도센서 및 압력센서를 더 포함할 수 있다.Thereaction chamber 10 forms areaction space 11 in which substrate processing is performed, and maintains thereaction space 11 at a vacuum and a constant temperature. An approximatelycircular exhaust port 12 is formed in the lower surface. Theexhaust port 12 is located almost at the center of the lower surface of thereaction chamber 10. Although not shown, thereaction chamber 10 may further include a temperature sensor and a pressure sensor.

챔버리드(21)는 반응챔버(10)의 상부 구조물을 지지하는 받침대로서, 반응챔버(10) 내부를 외부 환경으로부터 격리시켜 준다. 샤워해드(22)는 반응챔버(10) 내부로 공정가스를 분배해 주는 장치로서 공정가스는 샤워해드(22)를 통해 기판 표면으로 고르게 분사된다. 샤워해드(22)에는 복수의 가스 통과공이 형성되어 있으며 공정가스는 가스 통과공을 통해 분사된다.Thechamber lead 21 is a pedestal for supporting the upper structure of thereaction chamber 10, and isolates the inside of thereaction chamber 10 from the external environment. Theshower head 22 distributes the process gas into thereaction chamber 10. The process gas is evenly sprayed onto the substrate surface through theshower head 22. A plurality of gas passage holes are formed in theshower head 22, and the process gas is injected through the gas passage holes.

기판 지지대(30)는 반응공간(11) 내에 위치하는 판상의 안착부(31)와 안착부(31)에 연결되어 있는 지지축(32)을 포함한다. 안착부(31)에는 처리대상인 기판이 안착된다. 도시하지는 않았지만 안착부(31)에는 기판을 가열하기 위한 가열장치와 온도센서가 설치되어 있을 수 있다.The substrate support 30 includes a plate-shaped seating portion 31 located in thereaction space 11 and asupport shaft 32 connected to theseating portion 31. On theseating portion 31, a substrate to be processed is seated. Although not shown, theseating unit 31 may be provided with a heating device and a temperature sensor for heating the substrate.

지지축(32)은 배기구(12)를 관통하고 있다. 지지축(32)의 일단은 안착부(31)의 하부면과 결합되어 있으며 타단은 구동부(50)와 결합되어 있다. 또한 반응챔버(10) 외부로 노출되어 있는 지지축(32)의 일부는 하우징(40)에 수용되어 있다.Thesupport shaft 32 penetrates theexhaust port 12. One end of thesupport shaft 32 is coupled to the lower surface of theseating portion 31 and the other end is coupled to thedriving unit 50. In addition, a part of thesupport shaft 32 exposed to the outside of thereaction chamber 10 is accommodated in thehousing 40.

하우징(40)을 도2를 참조하여 자세히 설명한다.Thehousing 40 will be described in detail with reference to FIG.

하우징(40)은 육면체 박스 형상의 본체(41)와 본체의 양단에 마련되어 있는 상부결합부(42)와 하부결합부(43)를 포함한다. 본체(41) 내부에는 지지축(32)이 통과하며 배기통로를 형성한다.Thehousing 40 includes a hexahedral box-shaped body 41 and anupper coupling portion 42 and alower coupling portion 43 provided at both ends of the body. Thesupport shaft 32 passes through themain body 41 to form an exhaust passage.

상부결합부(42)는 반응챔버(10)의 하부에 결합되며 하부결합부(43)는 구동부(50)와 결합되어 있다. 하우징(40)은 지지축(32)을 외부 환경으로부터 격리시키는 장치로서, 반응챔버(10)와 같은 진공상태와 온도를 유지한다. 따라서 반응챔버(10) 및 구동부(50)와의 결합은 진공상태를 유지할 수 있도록 되어야 한다. 하우징(40)과 반응챔버(10) 및 구동부(50)와의 결합은 사이에 오링을 개재하고 볼트와 너트를 이용하여 이루어질 수 있다.Theupper coupling portion 42 is coupled to the lower portion of thereaction chamber 10, and thelower coupling portion 43 is coupled to thedriving portion 50. Thehousing 40 is a device for isolating thesupport shaft 32 from the external environment, and maintains the same vacuum and temperature as thereaction chamber 10. Therefore, the combination of thereaction chamber 10 and thedriving unit 50 should be able to maintain a vacuum state. Coupling of thehousing 40 with thereaction chamber 10 and thedrive unit 50 may be made using a bolt and a nut with an O-ring interposed therebetween.

본체(41)의 측면에는 개폐가능한 커버(44)가 마련되어 있다. 하우징(40)은 반 응챔버(10)와 같은 진공상태를 유지해야 하기 때문에 폐쇄시 커버(44)는 진공유지가 가능하도록 결합되어야 한다. 커버(44)를 열면 기판 지지대(30)를 반응챔버(10)로부터 하우징(40)의 측면에서 육안으로 확인하며 분해/조립 및 부품을 교환할 수 있다. 커버(44)에는 배기공(45)이 형성되어 있으며, 배기공(45)은 배기관(60)과 연결되어 공정가스를 외부로 배출한다. 도시하지는 않았지만 배기관(60)은 배기펌프에 연결되어 있다. 실시예와 달리 배기공(45)은 복수로 마련될 수 있으며, 이 경우 배기공(45)은 지지축(32)을 중심으로 대칭으로 마련되는 것이 바람직하다. 한편 하우징(40)은 대칭적으로 형성되어 있기 때문에 반응챔버(10)에 부착되는 방향을 조절하면 배기관(60)의 배치방향도 용이하게 조절가능하다.Thecover 44 which can be opened and closed is provided on the side surface of themain body 41. Since thehousing 40 must maintain the same vacuum as thereaction chamber 10, thecover 44 must be coupled to enable vacuum maintenance when closed. Opening thecover 44 visually confirms the substrate support 30 from thereaction chamber 10 on the side of thehousing 40 and disassembles / assembles and exchanges parts. Anexhaust hole 45 is formed in thecover 44, and theexhaust hole 45 is connected to theexhaust pipe 60 to discharge the process gas to the outside. Although not shown, theexhaust pipe 60 is connected to the exhaust pump. Unlike the embodiment, theexhaust hole 45 may be provided in plural, and in this case, theexhaust hole 45 is preferably provided symmetrically about thesupport shaft 32. On the other hand, since thehousing 40 is symmetrically formed, by adjusting the direction of attachment to thereaction chamber 10, the arrangement direction of theexhaust pipe 60 can be easily adjusted.

구동부(50)를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The drivingunit 50 will be described with reference to FIG. 3 as follows.

구동부(50)는 기판 지지대(30)의 지지축(32)을 연결, 고정하는 지지축 결합부(51), 지지축(32)을 상하로 구동시키는 수직 구동부, 지지축(32)을 회전시키는 회전 구동부를 포함한다.Thedriver 50 rotates the supportshaft coupling part 51 for connecting and fixing thesupport shaft 32 of the substrate support 30, the vertical drive unit for driving thesupport shaft 32 up and down, and thesupport shaft 32. It includes a rotation drive.

지지축 결합부(51)는 하우징(40) 내에 수용되어 있으며 지지축(32)을 수용, 결합시킨다.The supportshaft coupling part 51 is accommodated in thehousing 40 and accommodates and couples thesupport shaft 32.

수직 구동부는 지지축 결합부(51)를 상하로 이동시키며, 모터(53)를 포함한다. 수직 구동부는 유압을 이용하여 지지축 결합부(51)를 이동시킬 수 있다.The vertical driving part moves the supportshaft coupling part 51 up and down and includes amotor 53. The vertical drive unit may move the supportshaft coupling unit 51 by using hydraulic pressure.

회전 구동부는 지지축 결합부(51)를 회전시키며, 모터(56)와 회전력 전달축(57), 그리고 회전벨트(58)를 포함한다.The rotation drive unit rotates the supportshaft coupling unit 51, and includes amotor 56, a rotationforce transmission shaft 57, and arotation belt 58.

본발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 이용한 기판 처리를 도 4를 참조하여 설명한다.A substrate processing using the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

먼저 안착부(31)에 기판(70)을 안착시킨다. 기판(70)은 반도체 웨이퍼나 표시장치용 기판일 수 있다. 표시장치로는 액정표시장치, 플라즈마표시장치, 유기전계발광 표시장치 등이 있다. 기판 지지대(30)의 지지축(32)은 배기구(12)를 통과하며 구동부(50)의 지지축 결합부(51)에 고정되어 있다.First, thesubstrate 70 is seated on theseating part 31. Thesubstrate 70 may be a semiconductor wafer or a substrate for a display device. The display device includes a liquid crystal display device, a plasma display device, an organic light emitting display device, and the like. Thesupport shaft 32 of the substrate support 30 passes through theexhaust port 12 and is fixed to the supportshaft coupling portion 51 of thedrive unit 50.

이후 수직 구동부를 조작하여 기판 지지대(30)를 공정이 진행되는 위치로 이동시킨다.Thereafter, the vertical driving unit is operated to move the substrate support 30 to a position where the process proceeds.

기판 지지대(30)가 공정 진행 높이에 위치하게 되면, 샤워해드(22)를 통해 공정가스가 균일하게 기판(70) 표면에 뿌려지게 된다. 공정가스는 예를 들어 실리콘 질화물을 증착할 경우에는 실리콘 전구체와 질소 또는 암모니아 일수 있으며, 실리콘 산화물을 증착할 경우에는 실리콘 전구체와 산소일 수 있다. 선택적으로 기판 지지대(30)의 가열부가 작동하여 기판을 일정한 온도로 상승시킨 상태에서 공정가스가 가해질 수 있다. 공정가스가 기판(70) 표면에 뿌려지는 동안 회전 구동부는 기판 지지대(30)를 회전시켜 기판(70) 표면에 보다 고르게 공정가스가 분배될 수 있게 한다.When the substrate support 30 is located at the process progress height, the process gas is uniformly sprayed on the surface of thesubstrate 70 through theshower head 22. The process gas may be, for example, silicon precursor and nitrogen or ammonia when depositing silicon nitride, and silicon precursor and oxygen when depositing silicon oxide. Optionally, a process gas may be applied while the heating unit of the substrate support 30 is operated to raise the substrate to a constant temperature. The rotation driver rotates the substrate support 30 while the process gas is sprayed on the surface of thesubstrate 70 so that the process gas can be more evenly distributed on the surface of thesubstrate 70.

기판(70)을 처리한 공정가스, 미반응 공정가스, 반응 부산물 등은 배기구(12)를 통해 외부로 배출된다. 배기구(12)가 반응챔버(10)의 중앙에 위치하며 기판 지지대(30)가 흐름에 영향을 주지 않기 때문에 공정가스 등은 배출되면서 균일한 흐 름을 형성할 수 있다. 배기구(12)를 통과한 공정가스 등은 하우징(40)에 연결된 배기관(60)을 거쳐 외부로 배출된다.Process gas, unreacted process gas, reaction by-products, etc. which processed thesubstrate 70 are discharged to the outside through the exhaust port (12). Since theexhaust port 12 is located at the center of thereaction chamber 10 and the substrate support 30 does not affect the flow, process gas and the like may be discharged to form a uniform flow. Process gas and the like passing through theexhaust port 12 is discharged to the outside via theexhaust pipe 60 connected to thehousing 40.

위 실시예에서는 기판처리장치로서 화학기상증착 장치를 예로 들었으나, 본발명은 이에 한정되지 않는다. 본발명은 예를 들어 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 장치에 적용가능하다. 이 경우 기판처리장치는 플라즈마 형성을 위한 전극과 전원공급장치를 더 포함하게 된다.In the above embodiment, a chemical vapor deposition apparatus is used as the substrate processing apparatus, but the present invention is not limited thereto. The present invention is applicable, for example, to plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus. In this case, the substrate processing apparatus further includes an electrode and a power supply device for plasma formation.

비록 본발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although embodiments of the present invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that the present embodiments may be modified without departing from the spirit or principles of the present invention. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 기판 지지와 공정가스 배기를 수행할 수 있는 기판처리장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus capable of performing substrate support and process gas exhaust with a simple configuration.

Claims (5)

Translated fromKorean

기판처리장치에 있어서,In the substrate processing apparatus,반응공간을 형성하며 하부면에 배기구가 형성되어 있는 반응챔버와;A reaction chamber forming a reaction space and having an exhaust port formed at a lower surface thereof;상기 반응공간 내에 위치하는 안착부와 상기 배기구를 통과하는 지지축을 가지는 기판 지지대를 포함하는 기판처리장치.And a substrate support having a seating portion located in the reaction space and a support shaft passing through the exhaust port.제 1항에 있어서,The method of claim 1,상기 지지축의 일부는 상기 반응챔버 외부로 노출되어 있으며,A portion of the support shaft is exposed to the outside of the reaction chamber,상기 챔버 외부로 노출된 지지축을 감싸며 개폐가능한 커버를 가지는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a housing surrounding the support shaft exposed to the outside of the chamber and having a cover that can be opened and closed.제 1항에 있어서,The method of claim 1,상기 지지축을 상하로 운동시키는 수직 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a vertical driving unit configured to move the support shaft up and down.제 1항에 있어서,The method of claim 1,상기 지지축을 회전시키는 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a rotation driving unit for rotating the support shaft.제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein상기 하우징은 상기 배기구와 통해 있으며, 적어도 하나 이상의 배기관과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And the housing is in communication with the exhaust port and is connected to at least one exhaust pipe.

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