KR101034505B1 - Gas supplying apparatus and substarate treating apparatus with it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 기판 처리 장치는 챔버 내부로 공정 가스를 균일하게 공급하기 위하여 챔버 상단에 설치되는 가스 공급 장치를 포함한다. 가스 공급 장치는 복수 개의 가스 노즐들이 각각 장착되는 가스 링을 포함한다. 가스 링에는 각각의 가스 노즐들을 고정시키는 체결부재가 구비된다. 체결부재는 가스 노즐이 서로 다른 깊이로 가스 링에 삽입, 고정되는 구조를 갖는다. 또 체결부재에는 다단으로 가스 노즐과 결합되도록 탄성부재와 실링부재를 구비한다. 본 발명에 의하면, 가스 노즐들 각각을 가스 링에 다단계로 결합됨으로써, 플라즈마 공정 시, 사용자가 원하는 막질 형성을 위해 가스 노즐들의 결합 위치를 용이하게 조절할 수 있다.The present invention relates to a gas supply device and a substrate processing apparatus having the same. The substrate processing apparatus includes a gas supply device installed at the top of the chamber to uniformly supply process gas into the chamber. The gas supply device includes a gas ring to which each of the plurality of gas nozzles is mounted. The gas ring is provided with a fastening member for fixing the respective gas nozzles. The fastening member has a structure in which the gas nozzles are inserted into and fixed to the gas rings at different depths. In addition, the fastening member includes an elastic member and a sealing member to be coupled to the gas nozzle in multiple stages. According to the present invention, each of the gas nozzles is coupled to the gas ring in a multi-stage, so that the position of the gas nozzles can be easily adjusted in order to form a desired film quality in the plasma process.
기판 처리 장치, 가스 노즐, 가스 링, 체결부재, 다단계 결합 Substrate Processing Equipment, Gas Nozzle, Gas Ring, Fastening Member, Multi-stage Coupling
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 복수 개의 가스 노즐들이 장착되는 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a gas supply apparatus equipped with a plurality of gas nozzles and a substrate processing apparatus having the same.
플라즈마 공정을 처리하는 기판 처리 장치는 챔버 내부에 형성된 플라즈마에 의해 기판의 불필요한 부분을 제거하는 식각 공정, 기판 표면에 원하는 막을 증착하는 증착 공정 등을 처리한다. 플라즈마는 일반적으로 챔버 내부에 공급된 공정 가스에 전자기장을 형성하여 생성된다. 예를 들어, 챔버의 상부 및 하부에 전극을 제공하고, 상부 및 하부 전극에 고주파 전원을 인가하여 내부의 공급된 공정 가스를 이온화하여 반도체 기판이 처리되는 면의 상부에 플라즈마 분위기를 형성한다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 챔버 내부로 공정 가스를 균일하게 공급, 분사하는 샤워 헤드와 복수 개의 가스 노즐들을 구비한다. 샤워 헤드는 챔버 상부의 중앙에 배치되어 챔버 내부를 향해 공정 가스를 공급한다. 가스 노즐들은 챔버 상부의 가장자리에 일정 간격을 유지하도록 배치되어 챔버 내부로 공정 가스를 공급한다.The substrate processing apparatus for processing a plasma process processes an etching process for removing an unnecessary portion of the substrate by a plasma formed inside the chamber, a deposition process for depositing a desired film on the surface of the substrate, and the like. Plasma is generally generated by creating an electromagnetic field in the process gas supplied inside the chamber. For example, an electrode is provided on the upper and lower portions of the chamber, and high frequency power is applied to the upper and lower electrodes to ionize the supplied process gas to form a plasma atmosphere on the upper surface of the semiconductor substrate. The plasma processing apparatus includes a shower head and a plurality of gas nozzles that uniformly supply and spray process gas into the chamber. The shower head is disposed in the center of the upper part of the chamber to supply the process gas toward the inside of the chamber. Gas nozzles are arranged to be spaced at the edge of the upper portion of the chamber to supply process gas into the chamber.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마 공정을 처리하는 내부 공간을 제공하는 챔버(2)와, 챔버(2) 상부를 덮는 세라믹 돔(4)과, 챔버(2) 내부에 전자기장을 형성하는 안테나 코일(12)과, 안테나 코일(12)을 고정 설치하는 고정부재(14) 및, 챔버(2) 내부에 구비되어 웨이퍼(W)가 안착되는 정전척(6)을 포함한다. 기판 처리 장치(10)는 세라믹 돔(4) 중앙에 관통되어 챔버(2) 상부로 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(또는 탑 노즐)(8)과, 세라믹 돔(4)과 챔버(2) 사이에 구비되어, 챔버(2) 내부로 공정 가스를 분사하는 복수 개의 가스 노즐(또는 사이드 노즐)(30)들이 설치되는 가스 링(gas ring)(20)을 포함한다. 가스 링(20)에는 가스 유로(22)가 설치되어 가스 공급원(미도시됨)으로부터 공정 가스를 공급받아서 복수 개의 가스 노즐(30)로 공정 가스를 공급한다.Referring to FIG. 1, the
기판 처리 장치(10)는 고주파 전원을 안테나 코일(12)로 인가한다. 안테나 코일(12)은 세라믹 돔(4) 상부에 고정, 설치되도록 복수 개의 홈(16)이 형성된 고정부재(14)에 장착된다. 고주파 전원은 안테나 코일(12)을 통하여 동조하여 챔버(2) 내에서 전자기장을 유도한다. 이와 동시에, 기판 처리 장치(10)는 공정 가스가 샤워 헤드(8) 및 복수 개의 가스 노즐(30)들을 통해 챔버(2) 내부로 유입되며, 유도된 전자기장은 공정 가스를 이온화시켜 챔버(2) 내에서 플라즈마를 형성한다. 이렇게 형성된 플라즈마는 정전척(20)에 안착된 웨이퍼(W) 표면과 반응하여 식각 또는 증착 공정을 처리한다.The
가스 노즐(30)들은 챔버(12)와 세라믹 돔(4) 사이에 설치되는 가스 링(20)에 일정 간격으로 배치된다. 즉, 가스 링(20)은 가스 노즐(30)들이 챔버(2) 상단에서 챔버(2) 내부의 공간을 향하도록 복수 개가 일정한 간격으로 배치되며, 다양한 공정 가스들을 각각 공급하는 가스 공급원(미도시됨)으로부터 해당 공정 가스들을 공급받아 가스 노즐(30)들을 통해 챔버(2) 내부로 공정 가스 및 혼합 가스를 분사시킨다. The
도 2를 참조하면, 가스 노즐(30)들은 3 개가 하나의 세트(set)(40)로 형성되고, 9 개의 세트(40)가 가스 링(20)에 설치되고, 제 1 가스 공급원 및 제 2 가스 공급원에 각각 연결된다. 이 때, 각각의 세트(40)는 챔버(2) 내부로 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 노즐(30a) 및 제 3 가스 노즐(30c)과, 제2 가스를 분사하는 제 2 가스 노즐(30b)로 구비된다. 예를 들어, 제 1 가스는 실란 가스이고, 제 2 가스는 산소 가스이다.Referring to FIG. 2, three
이러한 가스 노즐(20)은 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐 몸체(32)에 하나의 토출구(36)를 구비한다. 노즐 몸체(32)는 일단에 가스 링(20)에 삽입 고정되는 체결부(38)와, 타단에 하나의 토출구(36)를 구비한다. 가스 링(20)에는 체결부(38)가 삽입 고정되는 홈(26)이 제공된다. 예를 들어, 홈(26)과 체결부(38)는 각각 나사산이 형성되어 나사 결합된다. 토출구(36)는 가스 공급원(예를 들어, 실란 가스 공급원, 산소 가스 공급원)들에 연결되는 가스 유로(24)와 연결되어, 공정 가스를 가스 공급 통로(34)와 동일한 방향으로 직진 분사한다.This
그러나 이러한 가스 노즐(30)은 홈(26)을 통해 가스 링(20)에 직접 결합되므로, 오랜 시간 사용 시, 홈(26)과 체결부(38)의 마모로 인하여 가스 링(20) 및 가스 노즐(30)의 수명이 단축된다. 뿐만 아니라, 공정 조건에 대응하여 사용자가 원 하는 막질을 형성하기 위해서는 다양한 위치에서 공정 가스를 분사해야만 한다. 그러나 가스 노즐은 가스 링에 고정 결합되므로, 챔버(10) 내부로 원하는 막질의 두께를 형성하도록 공정 가스를 분사할 수 없으며, 이로 인해 증착 공정에서의 증착율(deposition rate)이 저하되거나, 사용자가 원하는 부분에 적합한 막질의 두께를 조절하는 공정 맵 튜닝(process map tuning)이 어려운 문제점 등이 있다.However, since the
본 발명의 목적은 복수 개의 가스 노즐들을 고정 설치하는 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a gas supply device for fixing a plurality of gas nozzles and a substrate processing apparatus having the same.
본 발명의 다른 목적은 공정 맵 조절이 용이한 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas supply device which is easy to adjust a process map, and a substrate processing apparatus having the same.
본 발명의 또 다른 목적은 수명을 연장하기 위한 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a gas supply device for extending the service life and a substrate processing device having the same.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 가스 공급 장치는 복수 개의 가스 노즐들을 다단계로 설치 가능하도록 체결하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 가스 공급 장치는 사용자가 원하는 막질의 두께 형성을 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, the gas supply apparatus of the present invention has one feature in that it is possible to fasten a plurality of gas nozzles in a multi-stage installation. As such, the gas supply device may provide a thickness formation of a film quality desired by a user.
이 특징에 따른 본 발명의 가스 공급 장치는, 복수 개의 가스 노즐들과; 내측에 상기 가스 노즐들이 일정 간격으로 장착되는 복수 개의 홈들을 제공하고, 적어도 하나의 공정 가스를 공급하는 가스 공급원과 상기 홈이 연결되어 상기 가스 노즐들로 공정 가스를 공급하는 가스 링 및; 상기 홈에 삽입되어 상기 가스 노즐들 각각이 상기 가스 링에 서로 다른 길이로 결합 가능하도록 제공하는 체결부재를 포함한다.According to this aspect of the invention, there is provided a gas supply apparatus comprising: a plurality of gas nozzles; A gas ring configured to provide a plurality of grooves in which the gas nozzles are mounted at predetermined intervals, the gas supply source supplying at least one process gas and the grooves to supply process gases to the gas nozzles; And a fastening member inserted into the groove to provide each of the gas nozzles to be coupled to the gas ring at different lengths.
한 실시예에 있어서, 상기 홈은; 상기 가스 링의 내측에 배치되는 일면이 개방되고, 타면이 상기 가스 공급원과 연결되는 가스 유로에 연결되는 원통 형상으로 구비된다.In one embodiment, the groove; One surface disposed inside the gas ring is opened, and the other surface is provided in a cylindrical shape connected to a gas flow path connected to the gas supply source.
다른 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은 상기 홈에 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부의 외측에 적어도 2 개의 돌기부를 제공한다. 그리고 상기 체결부재는; 상기 홈에 삽입 고정되고, 상기 돌기부가 형성된 상기 삽입부가 삽입 가능한 전면을 갖는 하우징과; 상기 돌기부가 수용되고, 상기 하우징 내부에서 상기 돌기부가 회전 가능한 복수 개의 공간들 및; 상기 공간들 사이에 배치되어 상기 공간에서 회전된 상기 돌기부들이 외부로 이탈되지 않도록 고정시키는 복수 개의 돌출부들을 포함하여, 상기 돌기부들이 상기 공간들에 다단으로 삽입 가능하다.In another embodiment, the gas nozzle provides an insertion portion inserted into the groove and at least two protrusions on the outside of the insertion portion. And the fastening member; A housing having a front surface inserted into and fixed to the groove and having an insertion portion in which the projection portion is formed; A plurality of spaces in which the protrusion is accommodated and the protrusion is rotatable inside the housing; The protrusions may be inserted into the spaces in multiple stages, including a plurality of protrusions disposed between the spaces to fix the protrusions rotated in the spaces so as not to be separated from the outside.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은 상기 체결부재에 상기 공간들 중 어느 하나에 삽입, 회전되어 상기 체결부재에 고정 설치된다.In another embodiment, the gas nozzle is inserted into one of the spaces and rotated to the fastening member to be fixed to the fastening member.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 공간들은; 상기 전면과 제 1 돌출부 사이에 제공되어 상기 체결부재의 제 1 길이에 상기 돌기부가 삽입, 수용되어, 상기 가스 노즐의 회전에 의해 상기 돌기부가 회전 가능한 제 1 공간과; 상기 제 1 돌출부와 제 2 돌출부 사이에 제공되어 상기 제 1 길이보다 긴 상기 체결부재의 제 2 길이에 상기 돌기부가 삽입, 수용되어, 상기 가스 노즐의 회전에 의해 상기 돌기부가 회전 가능한 제 2 공간 및; 상기 제 2 돌출부와 상기 하우징 하부면 사이에 제공되어 상기 제 2 길이보다 긴 상기 체결부재의 제 3 길이에 상기 돌기부가 삽입, 수용되어, 상기 가스 노즐의 회전에 의해 상기 돌기부가 회전 가능한 제 3 공간을 포함한다.In another embodiment, the spaces; A first space provided between the front surface and the first protrusion, the protrusion being inserted into and accommodated in the first length of the fastening member, the rotatable protrusion being rotated by the rotation of the gas nozzle; A second space provided between the first protrusion and the second protrusion and inserted into and accommodated in the second length of the fastening member longer than the first length, wherein the protrusion is rotatable by rotation of the gas nozzle; ; A third space provided between the second protrusion and the lower surface of the housing, the protrusion being inserted into and received at a third length of the fastening member longer than the second length, such that the protrusion is rotated by the rotation of the gas nozzle; It includes.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 체결부재는; 상기 삽입부와 상기 하우징의 하면부 사이에 탄성부재를 더 포함한다. 그리고 상기 탄성부재는 각각의 상기 공간 에 삽입된 상기 삽입부를 상기 가스 링의 내측으로 가압한다.In another embodiment, the fastening member; An elastic member is further included between the insertion portion and the lower surface portion of the housing. The elastic member presses the insertion portion inserted into each of the spaces into the gas ring.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 제 3 공간과 상기 하우징의 하부면 사이에 설치된다.In another embodiment, the elastic member is provided between the third space and the lower surface of the housing.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 체결부재는; 상기 삽입부과 상기 하우징 하부면 사이에 구비되어 상기 가스 노즐이 손상되는 것을 방지하는 실링부재가 더 구비된다.In another embodiment, the fastening member; A sealing member is provided between the insertion portion and the lower surface of the housing to prevent the gas nozzle from being damaged.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 복수 개의 가스 노즐들을 서로 다른 길이로 설치되는 가스 공급 장치를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 기판 처리 장치는 사용자가 원하는 막질의 두께 형성을 제공할 수 있다.According to another feature of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus having a gas supply device in which a plurality of gas nozzles are installed in different lengths. Such a substrate processing apparatus of the present invention can provide a thickness formation of a film quality desired by a user.
이 특징에 따른 본 발명의 기판 처리 장치는, 공정 처리하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어, 기판을 지지하는 기판 지지부재 및; 상기 챔버로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 포함한다. 여기서 상기 가스 공급 장치는; 복수 개의 가스 노즐들과; 내측에 상기 가스 노즐들이 일정 간격으로 장착되는 복수 개의 홈들을 제공하고, 적어도 하나의 공정 가스를 공급하는 가스 공급원과 상기 홈이 연결되어 상기 가스 노즐들로 공정 가스를 공급하는 가스 링 및; 상기 홈에 삽입되어 상기 가스 노즐들 각각이 상기 가스 링에 서로 다른 길이로 결합 가능하도록 제공하는 체결부재를 포함한다.A substrate processing apparatus of the present invention according to this aspect includes a chamber for process processing; A substrate support member installed in the chamber and supporting the substrate; It includes a gas supply device for supplying a process gas to the chamber. Wherein the gas supply device is; A plurality of gas nozzles; A gas ring configured to provide a plurality of grooves in which the gas nozzles are mounted at predetermined intervals, the gas supply source supplying at least one process gas and the grooves to supply process gases to the gas nozzles; And a fastening member inserted into the groove to provide each of the gas nozzles to be coupled to the gas ring at different lengths.
한 실시예에 있어서, 상기 홈은; 상기 가스 링의 내측에 배치되는 일면이 개방되고, 타면이 상기 가스 공급원과 연결되는 가스 유로에 연결되는 원통 형상으로 구비된다.In one embodiment, the groove; One surface disposed inside the gas ring is opened, and the other surface is provided in a cylindrical shape connected to a gas flow path connected to the gas supply source.
다른 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은 상기 홈에 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부의 외측에 적어도 2 개의 돌기부를 제공한다. 여기서 상기 체결부재는; 상기 홈에 삽입 고정되고, 상기 돌기부가 형성된 상기 삽입부가 삽입 가능한 전면을 갖는 하우징과; 상기 돌기부가 수용되고, 상기 하우징 내부에서 상기 돌기부가 회전 가능한 복수 개의 공간들 및; 상기 공간들 사이에 배치되어 상기 공간에서 회전된 상기 돌기부들이 외부로 이탈되지 않도록 고정시키는 복수 개의 돌출부들을 포함하여, 상기 돌기부들이 상기 공간들에 다단으로 삽입 가능하다.In another embodiment, the gas nozzle provides an insertion portion inserted into the groove and at least two protrusions on the outside of the insertion portion. Wherein the fastening member; A housing having a front surface inserted into and fixed to the groove and having an insertion portion in which the projection portion is formed; A plurality of spaces in which the protrusion is accommodated and the protrusion is rotatable inside the housing; The protrusions may be inserted into the spaces in multiple stages, including a plurality of protrusions disposed between the spaces to fix the protrusions rotated in the spaces so as not to be separated from the outside.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은 상기 체결부재에 상기 공간들 중 어느 하나에 삽입, 회전되어 상기 체결부재에 고정 설치된다.In another embodiment, the gas nozzle is inserted into one of the spaces and rotated to the fastening member to be fixed to the fastening member.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 체결부재는; 상기 삽입부와 상기 하우징의 하면부 사이에 탄성부재를 더 포함한다. 여기서 상기 탄성부재는 각각의 상기 공간에 삽입된 상기 삽입부를 상기 가스 링의 내측으로 가압한다.In another embodiment, the fastening member; An elastic member is further included between the insertion portion and the lower surface portion of the housing. Here, the elastic member presses the insertion portion inserted into each of the spaces into the gas ring.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 가스 공급 장치는; 상기 챔버의 상부 중앙에 설치되어 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드를 더 포함한다.In another embodiment, the gas supply device; It further comprises a shower head is installed in the upper center of the chamber for supplying a process gas.
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 공급 장치는 가스 링 내부에 고정 홈을 구비하고, 홈에 가스 노즐을 다단계 중 어느 하나에 삽입 설치하도록 체결부재를 제공함으로써, 가스 노즐의 조립 및 분해가 용이하다.As described above, the gas supply device of the present invention is provided with a fixing groove inside the gas ring, by providing a fastening member to insert the gas nozzle in any one of the multi-step groove, it is easy to assemble and disassemble the gas nozzle. .
또 본 발명의 가스 공급 장치는 각 단계에 대해 가압 및 회전하는 원터치 방식으로 가스 노즐을 가스 링에 설치함으로써, 가스 링 및 가스 노즐의 마모를 방지 하여 수명을 늘릴 수 있다.In addition, the gas supply device of the present invention can increase the service life by preventing wear of the gas ring and the gas nozzle by installing the gas nozzle in the gas ring in a one-touch manner to press and rotate for each step.
또한 본 발명의 가스 공급 장치를 구비하는 기판 처리 장치는 가스 링에 다단계로 가스 노즐을 장착함으로써, 공정 맵 튜닝을 용이 하게 한다.Furthermore, the substrate processing apparatus provided with the gas supply apparatus of this invention makes process map tuning easy by attaching a gas nozzle to a gas ring in multiple stages.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the components in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation.
이하 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 사용자가 원하는 부분에 적합한 막질의 두께를 조절하는 공정 맵 튜닝(process map tuning)이 용이하도록 하는 가스 공급 장치(110 ~ 130)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
기판 처리 장치(100)는 플라즈마 공정을 처리하는 장치로, 플라즈마를 이용하여 반도체 기판 즉, 웨이퍼(W)의 증착 공정 등을 처리한다.The
구체적으로, 기판 처리 장치(100)는 웨이퍼(W)를 공정 처리하기 위한 공간을 제공하는 챔버(102, 104)와, 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 지지부재(106) 및, 챔버(102, 104) 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 장치(110 ~ 130)를 포함한 다. 가스 공급 장치(110 ~ 130)는 가스 링(110)과, 가스 노즐(120) 및 샤워 헤드(130)를 포함한다.Specifically, the
챔버(102, 104)는 상부가 개방된 원통형의 하부 챔버(102)와, 하부 챔버(102)의 개방된 상부를 덮는 커버(108)를 포함한다. 하부 챔버(102)와 커버(108) 사이에는 상부 챔버(104)와 가스 링(110)이 구비되어 챔버(102, 104) 내부 공간이 밀폐된다. 커버(108)는 상부가 밀폐되고 하부가 개방된 세라믹 돔(ceramic dome)으로 구비되며, 상부에 안테나 코일(132)을 고정 설치하는 고정부재(138)가 배치된다. 커버(108)는 중앙에 샤워 노즐(130)이 관통 설치된다. 가스 링(110)은 복수 개의 가스 노즐(120)들이 일정한 간격으로 설치된다. 안테나 코일(132)은 고주파 전원을 공급받아서 챔버(102, 104) 내부에 전자기장을 형성한다.
기판 지지부재(106)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정할 수 있는 정전척(ESC)이 사용될 수 있으며, 선택적으로 기계적인 구조를 통하여 클램핑이 가능한 기계척 또는 진공으로 웨이퍼(W)를 흡착하는 진공척이 사용될 수 있다. 또 기판 지지부재(106)는 하부에 구동축(134)과 연결되며, 구동축(134)은 하부에 구동부(136)에 연결된다. 구동부(136)는 회전력을 발생시켜서, 구동축(134)과 기판 지지부재(106)를 회전시킨다. 따라서 기판 지지부재(106)에 안착된 웨이퍼(W)는 기판 지지부재(106)와 함께 회전한다.The
그리고 가스 공급 장치(110 ~ 130)는 가스 링(110)과, 가스 링(110)에 설치되어 챔버(102, 104) 가장자리에서 챔버(102, 104) 내부로 공정 가스를 공급하는 복수 개의 가스 노즐(120)들 및, 챔버(102, 104) 상부에서 챔버(102, 104) 내부로 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(130)을 포함한다. 샤워 헤드(130)은 커버(108)의 중앙에 관통되어 가스 공급원(미도시됨)으로부터 공정 가스를 공급받아서 챔버(102, 104) 내부의 중앙으로부터 챔버(102, 104) 내부 전체로 균일하게 공정 가스를 공급한다. 가스 노즐(120)들은 가스 링(110)에는 복수 개가 일정한 간격으로 설치된다. 가스 노즐(120)들은 가스 링(110) 내부에 제공되는 가스 유로(114)에 연결되고, 이를 통해 공정 가스를 공급받는다. 가스 노즐(120)들은 공정 레서피(recipe)에 따라 샤워 노즐(130)과 동일한 공정 가스 또는 상이한 공정 가스를 받아서 챔버(102, 104) 내부로 공정 가스를 공급한다.In addition, the
도 5를 참조하면, 가스 노즐(120)은 몸체(122)의 일단에 가스 링(110)의 홈에 삽입되는 삽입부(124)와, 삽입부(124)의 외측에 복수 개 예를 들어, 적어도 2 개의 돌기부(126)를 제공한다. 돌기부(126)는 체결부재(140) 내부에 삽입, 수용 및 회전되어 고정되도록 충분한 길이로 제공된다. 따라서 가스 노즐(120)을 오랜 기간 사용 시에도 파손을 최소화할 수 있다. 또 가스 노즐(120)은 몸체(122) 타단에 토출구가 구비되며, 토출구는 몸체 내부에 가스 공급 통로와 연결된다.Referring to FIG. 5, the
그리고 가스 링(110)은 내측에 가스 노즐(120)들이 일정 간격으로 장착되는 복수 개의 홈들을 제공한다. 홈들은 내측면이 개방되고, 타측면이 공정 가스를 공급하는 가스 공급원과 연결되어 가스 노즐(120)들로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 라인(112)이 삽입된다. 삽입된 가스 공급 라인(112)은 가스 노즐(120)들과 연결된다. 홈에는 체결부재(140)가 삽입 고정된다. 이를 위해 홈은 가스 링(110)의 내 측에 배치되는 일면이 개방되고, 타면이 가스 공급원과 연결되는 가스 유로(112)에 연결되는 원통 형상으로 구비된다. 물론 체결부재(140)는 가스 링(110)과 일체형으로 구비될 수 있으며, 이 때, 홈은 돌기부(126)들을 단계별로 수용, 장착한다. 또 체결부재(140)는 가스 노즐(120)을 가스 링(110)에 원터치 방식으로 설치할 수 있도록 제공한다.The
즉, 체결부재(140)는 원통형의 하우징을 갖는다. 하우징은 가스 링(110)의 홈에 삽입 고정된다. 하우징은 가스 링(110)의 내측에 배치되는 전면(141)은 돌기부(126)가 형성된 삽입부(124)가 삽입, 분리 가능하도록 일부가 개방된다. 하우징은 후면은 가스 유로(112)가 관통되어 가스 노즐(120)과 연결된다. 또 하우징은 내부에 돌기부(126)들이 수용되고, 회전 가능한 공간(142 ~ 146)들을 갖는다. 공간(142 ~ 146)들 사이에는 하우징의 측벽이 일정 간격으로 돌출되는 복수 개의 돌출부(141 ~ 145)들이 제공된다. 이러한 체결부재(140)는 가스 링(110)의 홈에 삽입되어 가스 노즐(120)이 가스 링(110)에 대해 서로 다른 길이로 결합 가능하도록 제공한다.That is, the
구체적으로 체결부재(140)는 홈에 삽입 고정되고, 돌기부(126)가 형성된 가스 노즐(120)의 삽입부(124)가 삽입 가능한 전면(141)을 갖는 하우징과, 돌기부(126)가 수용되고, 하우징 내부에서 돌기부(126)가 회전 가능한 복수 개의 공간(142 ~ 146)들 및 공간(142 ~ 146)들 사이에 배치되어 공간에서 회전된 돌기부(126)들이 외부로 이탈되지 않도록 고정시키는 복수 개의 돌출부(141 ~ 145)들을 포함한다. 따라서 가스 노즐(120)은 돌기부(126)들이 공간(142 ~ 146)들 각각에 대 해 다단으로 삽입 가능하도록, 각각의 공간(142 ~ 146)에 대응하여 단계적으로 눌르고, 돌기부(126)가 어느 하나의 공간(142, 144 또는 146)에 위치되면, 회전하여 체결부재(140)에 장착된다. 체결부재(140)는 삽입부(124)와 하우징의 하면부 사이에 탄성부재(150)를 제공한다. 탄성부재(150)는 각각의 제 1 내지 제 3 공간(142 ~ 146) 중 어느 하나에 삽입된 가스 노즐(120)의 삽입부(124)를 가스 링(110)의 내측으로 가압하여 견고하게 고정시킨다. 예를 들어, 탄성부재(150)는 고내열성 스프링 등으로 구비된다. 이러한 탄성부재(150)는 가스 노즐(120)의 실링을 처리할 수 있다. 또는 체결부재(140)에는 가스 노즐(120)의 삽입부(124)과 하우징 하부면 사이에 가스 노즐이 손상되는 것을 방지하도록 별도의 실링부재(미도시됨)를 구비할 수 있다.Specifically, the
이 실시예에서 체결부재(140)는 3 개의 공간을 갖는다. 이들 제 1 내지 제 3 공간(142 ~ 146)들 각각의 사이에는 하우징 전면(141), 제 1 및 제 2 돌출부(143, 145)가 배치된다. 즉, 제 1 공간(142)은 도 6a에 도시된 바와 같이, 하우징 전면(141)과 제 1 돌출부(143) 사이에 제공된다. 제 1 공간(142)은 체결부재(140)의 제 1 길이 위치에 가스 노즐(120)을 눌러서 돌기부(126)가 삽입, 수용된다. 이 때, 가스 노즐(120)의 회전에 의해 돌기부(126)가 회전 가능하도록 구비된다.In this embodiment, the
제 2 공간(144)은 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부(143)와 제 2 돌출부(145) 사이에 제공되어 체결부재(140)의 제 2 길이에 돌기부(126)가 삽입, 수용된다. 이 때, 제 2 길이는 제 1 길이보다 길다. 따라서 가스 노즐(120)은 제 2 공간(144)에 위치하여 회전함으로써, 돌기부(126)가 제 1 돌출부(143)에 의해 이탈이 방지된다. 그리고 제 3 공간(146)은 도 6c에 도시된 바와 같이, 제 2 돌출부(145)와 하우징 하부면 사이에 제공된다. 제 3 공간(146)은 제 2 길이보다 긴 체결부재(140)의 제 3 길이에 위치된다. 제 3 공간(146)은 돌기부(126)가 삽입, 수용되어, 가스 노즐(120)의 회전에 의해 돌기부(126)가 회전 가능하도록 제공된다. 또 체결부재(140)는 제 3 공간(146)과 하우징의 하부면 사이에 탄성부재(150)가 설치되도록 공간(148)을 제공한다. 그러므로 이 실시예의 경우, 가스 노즐(120)은 체결부재(140)의 제 1 내지 제 3 공간(142 ~ 146)에 의해 3 단계로 위치 조절되어 가스 링(110)에 설치된다.As shown in FIG. 6B, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 공급 장치(110 ~ 130)는 복수 개의 가스 노즐(120)들 각각을 가스 링(110)에 원터치 조립 방식으로 설치된다. 즉, 각 공간(142 ~ 146)들에 대응하여 단계적으로 가스 노즐(120)을 눌려서 위치시키고, 해당 공간에서 회전함으로써, 가스 노즐(120)이 가스 링(110)의 체결부재(140)에 용이하게 삽입 설치된다.As described above, the
이러한 가스 공급 장치(110 ~ 130)를 구비하는 기판 처리 장치(100)는 가스 노즐(120)을 다단계 설치 조절이 가능하여, 고밀도 플라즈마 증착 설비 등에서 막질 형성이 어려운 공정 맵을 용이하게 튜닝할 수 있다. 여기서 공정 맵은 증착 공정 등에서 사용자가 원하는 부분에 적절하게 가스의 공급량을 조절하여 막질의 두께를 조절해야 하기 때문에 막질 형성이 자유롭도록 각 공정별로 요청하는 것을 의미한다. 그러므로 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 체결부재(140)를 이용하여 사용자가 원하는 대로 가스 노즐(120)의 길이를 개별적으로 조절 가능하므로, 공정 맵 튜닝이 용이하다. 이는 가스 링(110)에 가스 노즐(120)들이 장착될 때, 각각의 가스 노즐(120)들을 기판(W)과 근접한 위치와 떨어진 위치 사이에 다양하게 조절할 수 있으므로, 막질 형성을 위한 증착 효율을 향상시킬 수 있다.The
이상에서, 본 발명에 따른 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, although the configuration and operation of the gas supply apparatus and the substrate processing apparatus having the same according to the present invention have been shown in accordance with the detailed description and drawings, this is merely described by way of example, and does not depart from the spirit of the present invention. Various changes and modifications are possible within the scope.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면;1 is a diagram showing the configuration of a general substrate processing apparatus;
도 2는 도 1에 도시된 복수 개의 가스 노즐들이 장착된 가스 링의 구성을 도시한 도면;FIG. 2 is a view showing a configuration of a gas ring equipped with a plurality of gas nozzles shown in FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1에 도시된 가스 링의 일부 구성을 나타내는 단면도;3 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the gas ring shown in FIG.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면;4 is a diagram showing the configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention;
도 5는 도 4에 도시된 가스 노즐 및 가스 링의 결합 구조를 나타내는 분해 사시도; 그리고5 is an exploded perspective view showing a coupling structure of the gas nozzle and the gas ring shown in FIG. 4; And
도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시된 가스 링에 가스 노즐이 단계적으로 장착되는 상태를 나타내는 도면들이다.6A to 6C are diagrams illustrating a state in which gas nozzles are mounted in stages to the gas ring illustrated in FIG. 5.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Description of the Related Art [0002]
100 : 기판 처리 장치 102, 104 : 챔버100:
106 : 기판 지지부재 110 : 가스 링106: substrate support member 110: gas ring
120 : 가스 노즐 124 : 삽입부120: gas nozzle 124: insertion portion
126 : 돌기부 130 : 샤워 헤드126: projection 130: shower head
140 : 체결부재 141 ~ 145 : 돌출부140: fastening
142 ~ 146 : 공간 150 : 탄성부재142 to 146: space 150: elastic member
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2008
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