KR101689015B1 - 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라이너 어셈블리 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 상부 라이너 및 하부 라이너 구조로서 공정 영역을 최소화하여 가스 소모량을 감소시키는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태인 라이너 어셈블리는, 샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너와, 바닥면에 관통로를 갖는 통형 바디 구조로서, 상기 서셉터의 움직임에 따라 함께 상하 이동하는 하부 라이너를 포함한다. 본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 공정 진행 시에 기판 처리 원료를 분사하는 샤워헤드와, 배기 통로를 가지며 기판 공정 처리가 이루어지는 챔버와, 기판를 지지하는 서셉터와, 샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너와, 상기 서셉터의 외측면 및 하부면의 적어도 일부를 둘러싸며 서셉터와 함께 상하 이동하는 하부 라이너를 포함한다.

Description

라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 기판 처리 장치{Liner assembly and wafer treatment equipment having the same}

본 발명은 라이너 어셈블리 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 상부 라이너 및 하부 라이너 구조로서 공정 영역을 최소화하여 가스 소모량을 감소시키는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

차세대 반도체, MEMS(micro electro mechanical system) 및 나노 소자 기술이 발달하면서 초미세 패턴의 형성, 정밀한 공정 제어, 그리고 대구경 기판의 가공 등이 중요한 과제가 되고 있다. 이에 따라 플라즈마 공정이 차지하는 비중이 높아지고 있으며, 대면적의 고밀도 플라즈마 형성 및 제어 기술이 필수적이다.

플라즈마 처리 장치는 상부 전극과 하부 전극 사이에 기판을 위치시키고, 상부 전극에 고주파 전력을 인가하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계를 형성함으로써 반응 가스를 플라즈마화시켜 플라즈마 처리 공정을 진행한다. 플라즈마에는 고주파 전계에 의해 활성화된 수많은 이온과 라디컬 등의 활성종이 존재한다. 그런데, 플라즈마 처리 공정에서 활성종의 대부분은 기판 처리에 기여하지만, 일부는 플라즈마 반응 공간을 벗어나 챔버 내측벽 등으로 확산된다. 챔버 내측벽으로 확산된 활성종은 챔버 내측벽을 식각하고, 그에 따라 챔버 내측벽의 금속이 노출되어 아킹을 발생시킨다. 또한, 식각 공정 중에 발생한 폴리머 등의 부산물은 배기구로 완전하게 배기되지 못하고 챔버 내측벽에 증착되기도 한다. 이러한 챔버 내측벽의 식각 및 증착은 결국 공정 진행시 챔버 내부의 공정 파라미터(Parameter)를 크게 변화시켜 공정 효율을 저하시키고, 기판에 대한 오염원이 될 수 있다.

따라서, 챔버 내측벽의 식각 및 증착을 방지하기 위해 챔버의 내측벽에 라이너를 설치한다. 라이너는 적어도 0.005인치(127mm) 두께로 된 세라믹(ceramic) 등의 재질로 이루어져, 챔버 내측벽을 보호한다. 라이너는 내식성, 내마모성, 내열성 등이 뛰어나고 부식으로부터 챔버를 보호하는 등 다양한 장점을 갖는다. 이러한 라이너는 일반적으로 챔버 내측벽 및 하부 내벽에 설치된다. 이를 위하여 단일 형태의 원통형 구조로서 챔버 내측에 원통형 라이너가 설치되는 구조를 가진다.

그런데, 상기와 같이 챔버 내측벽 전체에 단일 형태의 원통형 라이너를 두는 구조를 가질 시에, 공정가스 및 세정가스가 흐르지 않는 불필요한 영역까지 라이너가 설치되는 비효율성을 갖는다. 또한, 하부배기 구조인 경우 챔버 내측벽 전체에 라이너를 설치하는 것이 문제되지 않으나, 챔버 내측벽을 따라 하부 배기하는 구조인 경우 원통형 라이너를 적용할 수 없는 문제가 있다. 또한, 챔버 내측벽 전체를 라이너를 구비할 경우 공정 영역이 증대되는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는 챔버 내부의 공정 진행 중에 불필요한 부분의 증착을 방지하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 플라즈마 공정이 이루어지는 공정 영역을 최소화하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 플라즈마 안정화를 이루는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 배기되는 가스의 흐름을 균일하게 하는데 있다.

본 발명의 실시 형태인 라이너 어셈블리는, 샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너와, 바닥면에 관통로를 갖는 통형 바디 구조로서, 상기 서셉터의 움직임에 따라 함께 상하 이동하는 하부 라이너를 포함한다.

상기 상부 라이너는, 상기 샤워헤드의 측벽이 단턱 구조를 가져, 단턱의 상부 측벽을 감싸는 바디부와, 상기 단턱의 하부 측벽을 감싸며 아래 방향으로 돌출되어 다수의 펌핑홀이 형성되며, 내부면에 의해 상기 공정 영역을 형성하며, 외부면과 상기 챔버벽 사이에 의해 상기 펌핑 영역을 형성하는 돌출부를 포함한다.

상기 하부 라이너는, 상기 통형 바디의 바닥면과 서셉터의 리프트핀의 하부단이 서로 고정 연결되어, 서셉터의 상하 움직임을 따라 통형 바디도 함께 상하 움직인다.

본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 공정 진행 시에 기판 처리 원료를 분사하는 샤워헤드와, 배기 통로를 가지며 기판 공정 처리가 이루어지는 챔버와, 기판를 지지하는 서셉터와, 샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너와, 상기 서셉터의 외측면 및 하부면의 적어도 일부를 둘러싸며 서셉터와 함께 상하 이동하는 하부 라이너를 포함한다.

상기 샤워헤드는, 실린더 상하 구동에 의해 수직 오픈되는 구조를 갖으며, 상기 펌핑 영역에 접하는 챔버 내부면은 라이너로 보호된다. 상기 하부 라이너의 내측면 직경이 상부 라이너의 외측면 직경보다 크다. 상기 서셉터의 일면에 결합되어 상기 서셉터를 상하로 이동시키는 샤프트를 포함한다. 상기 배기 통로에 배플이 구비되며, 상기 돌출부와 마주하는 챔버의 내부벽이 단턱지게 파여지는 구조를 갖는다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 서셉터의 상승과 함께 하부 라이너도 함께 상승하여 공정영역을 형성함으로써, 공정 영역을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 공정 영역을 최소화함으로써, 공정 가스 사용량을 대폭 줄일 수 있으며 이에 따라 공정 진행 중에 불필요한 부분의 증착을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 배기되는 가스의 흐름을 균일하게 할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 안정화를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 공정 챔버 사이즈를 최적화로 소형화할 수 있으며, 이에 따라 멀티챔버 운영에 유리하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 샤워헤드가 수직 오픈되는 모습을 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 챔버 벽을 단턱지게 하여 펌핑 영역을 형성한 모습을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 라이너의 상부 및 하부에서 바라본 모습을 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 하부 라이너를 상부에서 바라본 모습을 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 하부 라이너의 측벽 끝단이 경사진 모습을 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 하부 라이너에 무게 중심 부재가 구비되어 있는 모습을 도시한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 하부 라이너가 이중 격벽 구조로 되어 있는 모습을 도시한 그림이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 측벽을 따라 하부 배기되는 모습을 도시한 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예는 기판 처리 장치의 예로서 플라즈마 처리 장치를 예를 들어 설명하겠으나, 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고 다양한 기판 처리하는 장치에 적용될 수 있음은 자명할 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 일예인 플라즈마 처리 장치는 가스처리 공정이 이루어지는 플라즈마 처리가 이루어지는 챔버(100), 챔버 내에 위치하여 기판을 지지 가열하는 서셉터(200), 서셉터(200)의 상측에 대응 배치되어 기판(S) 상에 기판 처리 공정가스 원료를 분사하는 샤워헤드(300)를 포함한다.

이밖에, 도시되지는 않았지만, 챔버(100) 외부에 배치되어 서셉터(200)의 발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다. 또한, 챔버(100) 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 압력 유지부, 챔버(100) 내부의 부산물 및 미반응 물질들을 배기하는 배기부를 포함한다.

챔버(100)는 내부공간을 갖는 통 형상으로 제작된다. 챔버(100)는 통 형상에 한정되지 않고 챔버(100)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 챔버(10)는 도시되지는 않았지만, 챔버 몸체와 챔버 덮개인 챔버 리드로 분리되도록 제작될 수 있다. 이를 통해, 챔버(100) 및 챔버(100) 내부에 설치된 장치들을 유지보수할 수 있다. 도시되지 않았지만, 샤워헤드(300) 상측에 별도의 챔버 리드를 두어서 샤워헤드를 오픈 시에 함께 오픈되어 챔버 내부에 설치된 장치들을 유지 보수할 수 있다. 또는 챔버 리드 내부에 샤워헤드를 매립시켜 일체화하는 구조로 구현할 수 있다.

챔버(100) 일측에는 기판(S)이 출입하는 출입구인 기판 이송 통로가 마련되고, 상기 기판 이송 통로를 개폐하기 위한 별도의 개폐 수단, 예를 들어, 게이트 밸브, 슬랏 밸브가 마련된다. 또한, 챔버(100)의 바닥면에는 배기 통로가 형성되는데, 서셉터(200)를 지지하는 샤프트(210)의 주변부에 배기 통로(111)가 형성되어 가스를 챔버 외부로 배기한다. 상기 샤프트(210)의 외경면과 배기 통로(111)의 내측면 사이에는 배플(120;baffle)이 형성될 수 있다. 상기 배플(120)은 배기 통로(111)를 통해 배기되는 가스의 흐름이 균일하게 이루어지도록 한다.

또한, 상기 배기 통로는 배기 펌프(미도시)와 연결되어 챔버 배기 펌핑이 이루어진다. 또한, 상기 배기 통로를 통해 샤프트가 관통되는데, 샤프트의 하단부 주변에는 벨로우즈(미도시)와 같은 밀봉수단이 구비되어 챔버 내부를 진공상태를 유지하도록 한다.

서셉터(200)는 기판을 지지 가열하는 기판지지플레이트이다. 서셉터(200)의 하부에 연결되어 상기 서셉터를 지지하여 상하 이동하는 샤프트(210)를 구비한다. 기판이 안치되는 서셉터(200)의 내부에는 서셉터(200)를 가열하거나 챔버(100) 내에 플라즈마를 형성하기 위한 전위를 제공하는 RF전극판이 매설되어 있다. 또한, 서셉터(200)는, 열선(heater) 등으로 구현되는 발열체를 구비할 수 있으며, 이러한 발열체를 이용하여 서셉터(200)를 가열함으로써, 결과적으로 상기 서셉터(200) 상부에 안착된 기판(S)을 일정 온도로 가열할 수 있다.

한편, 상기 서셉터(200)에는 서셉터(200)를 관통하는 다수의 리프트핀(201)이 구비된다. 기판 출입구(110)를 통해 기판이 챔버내로 들어올 때는 서셉터 상부면에 위치한 리프트핀은 서셉터에 접하는 면에 놓여 기판이 안착되며, 반대로, 공정을 위해 서셉터가 상승할 때 리프트핀 역시 상승하여 기판을 서셉터의 상부면으로부터 이격되도록 하는 역할을 수행한다. 공정을 마친 후 서셉터가 하강되어 기판을 기판 출입구(110)를 통해 기판을 외부로 반출할 때는 리프트핀이 하강되어 서셉터 상부면에 기판이 놓이도록 한다. 이러한 리프트핀의 하부단에는 하부 라이너(420)가 고정 연결되어 서셉터(200)의 상승시에 함께 하부 라이너(420)도 함께 상승하는데, 이에 대해서는 후술되는 라이너 설명에서 상술한다.

구동부(미도시)는 챔버(100) 외부로 돌출된 샤프트(210)에 연결되어 상기 샤프트(210)에 업/다운 및 회전 동력을 제공한다. 챔버(100)를 관통하는 샤프트의 외벽에는 가스 배기 흐름을 균일하게 유지하는 배플(120)이 샤프트(210)의 둘레에 설치될 수 있다.

샤워헤드(300;showerhead)는, 챔버 상측에 위치하여 기판 처리 원료를 기판처리 공간에 분사하는데, 미도시된 원료 저장부에 의해 공급되는 기판 처리 원료를 분사한다. 원료 저장부와 샤워헤드는 별도의 공급 파이프에 의해 연결된다. 그리고 상기 공급 파이프에는 공급되는 원료량을 제어하기 위한 제어수단, 예를 들어, MFC가 마련될 수도 있다.

상기 샤워헤드(300)는 하부 측벽의 외경이 상부 측벽의 외경보다 작도록 단턱된 구조를 갖는다. 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드(300)는 챔버 리드의 역할도 함께 하고 있어, 샤워헤드(300)의 외경이 크다. 실질적으로 가스가 분사되는 공정 영역에 접하는 샤워헤드(300)의 하부의 외경은 작기 때문에, 샤워헤드(300)의 상부 측벽과 하부 측벽의 외경은 단턱진 구조를 갖는다.

또한, 상기 샤워헤드(300)의 상부 측벽과 하부 측벽을 단턱지게 하는 이유는 공정 영역 형성 이외에도, 샤워헤드 하부 측벽의 외부면과 챔버 측벽의 내부면 사이에 펌핑 영역을 형성하기 위함이다. 공정영역에서 펌핑홀을 통해 배기되는 가스가 펌핑 영역으로 와류된 후 하부 라이너 측벽의 외면과 챔버 측벽의 내면 사이를 흘러 하부의 배기 통로를 통하여 배기되도록 하기 위함이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드(300)는 단턱진 구조를 가지고 있기 때문에, 종래처럼 샤워헤드를 한축의 힌지 작용에 의해 오픈할 수 없다. 힌지 오픈 시에는 샤워헤드의 하부의 단턱 구조가 주변을 감싸는 상부 라이너(410)의 바디부(411) 및 돌출부(412)에 걸리어 오픈이 되지 않기 때문이다. 따라서 본 발명의 실시예는 힌지 오픈 구조가 아닌 도 2에 도시한 바와 같이 챔버 리드인 샤워헤드(300)를 수직 오픈하는 구조를 갖도록 한다. 수직 오픈을 위하여 상하 리프팅 이동이 가능한 실린더가 구비된다. 즉, 도 2(a)에 도시한 바와 같이 샤워헤드(300)의 상부면에 실린더(600)의 리프트바(610)가 고정 연결되어 있어, 챔버를 오픈하고자 하는 경우, 실린더(600)의 리프트바(610)를 상측(up)으로 움직이게 함으로써 도 2(b)에 도시한 바와 같이 샤워헤드(300)를 수직으로 오픈하여 챔버를 개방시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 배기 형태는, 공정 진행 시에 공정 영역의 가스가 상부 라이너(410)의 돌출부(412)에 형성된 펌핑홀(413)을 통해 펌핑 영역으로 이동한 후, 하부 라이너(420)의 측벽(422)의 외부면과 챔버 측벽(100)의 내부면 사이를 따라 하부로 흘러, 샤프트(210) 주변의 배기 통로를 통하여 챔버 외부로 배기되는 구조를 갖는다.

이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 라이너 어셈블리는, 샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너(410)와, 서셉터의 하부면과 측면을 감싸며 라이너의 바닥면에 서셉터를 지지하는 샤프트의 관통로를 갖는 통형 바디 구조로서, 상기 서셉터의 움직임에 따라 함께 상하 이동하는 하부 라이너(420)를 포함한다.

상기 상부 라이너(410) 및 하부 라이너(420)의 재질은 절연체 물질로 구현하는 것이 바람직하며, 세라믹 라이너의 형태로 하는 것이 바람직하다, 이밖에, 알루미늄(aluminium)과 마그네슘(magnesium)과 탄탈(Tantal)의 산화물과 불화물로 되는 그룹으로부터 선택되는 도전체 재질로 만들어질 수 있는 등, 다양한 재질로 구현할 수 있다. 이하, 설명하는 다른 라이너의 재질 역시 세라믹 라이너 이외에 다양한 재질로 구현될 수 있음은 자명할 것이다. 특히, 하부 라이너(420)의 경우, 무게가 무거운 세라믹 재질로 구현할 필요없이, peek, 울템, 베스텔과 같은 절연체로 구현해도 무방하며, 메탈재질에 산화 코팅한 산화처리막 형태의 라이너로 구현될 수 있다.

상부 라이너(410)는 통형 구조를 가지는데, 원주형, 다각형 등과 같이 다양한 형태의 통형 구조를 가질 수 있다. 통형 구조의 상기 상부 라이너(410)는, 단턱진 샤워헤드의 상부 측벽을 감싸는 바디부(411)와, 단턱의 하부 측벽을 감싸며 아래 방향으로 돌출된 돌출부(412)를 포함한다. 돌출부(412)의 내부면에 의해 공정 영역이 형성되는데, 즉, 통형을 갖는 돌출부(412)의 내부 공간이 공정 영역으로서 샤워헤드의 가스가 분사된다. 서셉터(200)가 공정영역에 진입한 후 공정영역으로 가스 분사됨으로써 서셉터(200) 상에 위치한 기판에 공정 가스 처리가 이루어진다. 또한, 상기 돌출부(412)에 의해 펌핑 영역이 형성되는데, 돌출부(412)의 외부면과 챔버(100) 측벽의 내부면 사이에 펌핑 영역이 형성된다.

상기 펌핑 영역을 크게 하기 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 돌출부와 마주하는 챔버의 내부벽이 단턱지게 파여지는 구조를 갖도록 구현할 수 있다. 돌출부(412)와 마주하는 챔버의 내부벽을 단턱지게 파여지는 구조를 갖도록 함으로써, 펌핑 영역의 공간을 크게 할 수 있으며 펌핑 영역의 증대로 인해 와류를 통한 배기가 좀 더 효과적으로 이루어질 수 있다. 상기 돌출부(412)와 마주하는 챔버의 내부벽의 단턱진 부분에 도 3에 도시한 바와 같이 별도의 라이너(101)를 구비하여, 펌핑 영역에 존재하는 가스로부터 챔버벽 내부면을 보호하도록 한다.

한편, 상기 상부 라이너(410)의 돌출부(412)에는 다수의 펌핑홀(413)이 형성된다. 상기 펌핑홀(413)은 공정 영역에서 펌핑 영역으로의 가스 배출이 이루어지는 홀로서, 공정이 이루어지는 동안 펌핑홀(413)을 통해 공정 영역의 가스가 펌핑 영역으로 흘러간다. 상기 펌핑홀(413)은 수평으로 형성될 수 있으며, 또는, 펌핑 영역의 상측으로 가스가 흘러가도록 상향 경사지는 방향(413a)으로도 형성될 수 있다. 상측 경사진 방향으로 펌핑홀을 형성함으로써 펌핑 영역에서 와류되는 가스가 핀플레이트의 안쪽으로 흘러가지 않도록 한다. 상기 펌핑홀(413)은 원형, 다각형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 또는, 펌핑홀 관통 구조에 오리피스(orifice)와 같이 삽입 수단이 삽입될 수 있다. 지름 D인 관통홀 도중에 관의 지름 d(D＞d)의 오리피스를 삽입함으로써, 가스 유량 흐름을 조절할 수 있다.

참고로, 상기 상부 라이너(410)를 상부에서 바라본 모습을 도 4(a)에 도시하였는데, 상부 라이너가 상하부간에 단턱진 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 상부 라이너를 하부에서 바라본 모습을 도 4(b)에 도시하였는데, 상부 라이너의 하부에 위치하는 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성되어 있음을 알 수 있다.

하부 라이너(420)는 서셉터의 측벽과 하부면을 보호하는 라이너 기능을 수행하는데, 이를 위하여 서셉터의 하부면을 감싸는 플레이트 형태의 바닥면(421)과 플레이트에서 꺽여저 서셉터의 측면을 감싸는 측벽(422)을 갖는 통형 바디 구조를 갖는다. 하부 라이너(420)의 내측면 직경이 상부 라이너(410)의 외측면 직경보다 크게 구현한다. 참고로, 도 5에 하부 라이너를 상부에서 바라본 모습을 도시하였다.

하부 라이너(420)의 높이는 서셉터(200)의 바닥면의 높이를 초과하지 않는다. 하부 라이너(420)의 지름은, 상기 서셉터의 상승에 따라 원통형 보디의 측벽(422)의 끝단이 펌핑 영역에 도달할 때, 측벽(422)이 상기 상부 라이너(410)의 돌출부(412)의 외부 면에 접하며, 측벽(422)이 챔버의 측벽의 내부면괴 떨어진 되는 위치에 놓이도록 하는 지름을 갖도록 한다. 상기와 같은 지름을 가지도록 함으로써, 통형 바디 구조를 갖는 핀플레이트의 측벽(422)의 내부면이 상기 상부 라이너의 돌출부(412)의 외부면에 접하게 하여 펌핑 영역의 가스가 하부 라이너(420)와 서셉터(200) 하부면 사이로 들어오는 것을 최소화함과 동시에, 펌핑 영역의 가스가 챔버(100)의 측벽 내부면과 하부 라이너의 측벽(422) 외부면 사이로 흘러 하부의 배기 통로(111)로 가스가 배기될 수 있다.

상기 하부 라이너(420)는 서셉터(200)와 함께 상하로 움직이는데, 이를 위하여 하부 라이너(420)를 서셉터(200)에 구비된 리프트핀(201)에 고정 연결한다. 따라서 서셉터(201)의 상승 또는 하강에 따라 이에 연결된 하부 라이너 역시 상승 또는 하강이 이루어진다. 상기 하부 라이너(420)를 리프트핀(201)에 고정하는 것은 용접 체결, 볼트 체결 등과 같이 다양한 공지된 방식으로 고정할 수 있다.

한편, 하부 라이너(420)는 리프트핀에 연결 고정되지 않고, 별도의 구동 수단(미도시)에 의해서 서셉터의 상승 또는 하강에 맞추어 상승 또는 하강되도록 구현할 수 있다. 다만, 리프트핀 연결없이 별도의 구동 수단을 통하여 하부 라이너(420)를 상승/하강시킬 경우, 서셉터의 상승 또는 하강에 동기화시켜 핀플레이트를 상승 또는 하강시키는 구동 제어를 필요로 하는 번거로움이 있다.

한편, 도 5를 참조하면, 통형 바디 구조의 하부 라이너(420)의 바닥면에는 샤프트 관통로(425)가 형성된다. 즉, 통형 바디의 바닥면에 관통로(425)가 형성되며, 서셉터를 지지하는 샤프트(210)가 상기 관통로(425)를 관통한다.

또한, 하부 라이너는 통형 바디로 된 측벽의 끝단에 테두리 형태의 플랜지(423;flange)를 둔다. 통형 바디의 측벽의 끝단에 플랜지(423)를 둠으로서 통형 바디의 측벽의 끝단이 가스 유동에 민감하게 반응하지 않도록 한다.

또한, 하부 라이너(420)의 측벽(422)의 끝단면을 경사지게 구현할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 하부 라이너의 측벽의 끝단면이 챔버벽측으로 갈수록 낮도록 경사(423)를 가지게 함으로써, 펌핑 영역에 있는 가스가 하부 라이너의 측벽의 외부를 따라 아래로 흐르도록 하는데 효과적이다.

또한, 하부 라이너는 도 7에 도시한 바와 같이 배기 통로 주변의 하부면에 별도의 무게 중심부재(424)를 구비할 수 있다. 이는 통형 바디로 구현된 하부 라이너의 경우, 측벽 존재로 인해 외측으로 무게가 치우칠 수 있기 때문에, 안쪽의 배기 통로 주변에 무게 중심 부재(424)를 둠으로써, 통형 바디로 구현된 하부 라이너의 무게 수평을 유지한다.

또한, 플레이트 라이너는 도 8에 도시한 바와 같이 기판 이송 통로와 마주하는 통형 바디의 측벽을 이중 격벽(422b) 구조로 구현할 수 있다. 도 8(a)는 이중 격벽 구조로 되었을 때의 단면도이고 도 8(b)는 이중 격벽 구조의 사시도이다. 기판 이송 통로(413)와 마주하는 위치에 있는 통형 바디의 측벽을 이중 격벽(422b)으로 함으로써, 기판 이송 통로가 있는 챔버 측벽 부분에서는 이중 격벽 사이로 가스가 흐르게 되며, 이로 인하여, 공정 진행시에 기판 이송 통로를 가스 배기로부터 보호할 수 있다.

또한, 상기 하부 라이너인 통형 바디의 측벽을 경사지게 구현할 수 있다. 이는 측벽을 경사지게 형성함으로써, 측벽의 외부를 따라 흐르는 가스의 배기 흐름을 돕는다. 다만, 측벽을 경사지게 형성할 경우, 외부 챔버 역시 경사진 통형 바디 측벽에 맞추어 경사지도록 구현한다. 한편, 챔버(100), 샤워헤드(300), 상부 라이너(410)는 실런트(521;sealant)과 같은 밀봉재 수단에 의해 밀봉되어 진다.

상기 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는 플라즈마 처리 장치 내에 상부 라이너 및 하부 라이너로 이루어진 라이너 어셈블리를 구비함으로써, 공정 가스를 챔버 측벽을 따라 하부로 배기시킬 수 있다.

참고로, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 측벽을 따라 하부 배기되는 모습을 도시한 그림으로서, 도 9(a)는 기판 이송 통로를 통해 기판(S)이 서셉터에 안착되는 모습을 도시한 그림이고, 도 9(b)는 서셉터가 상승하여 상부 라이너와 공정 영역을 형성하여 기판 처리되는 모습을 도시한 그림이다. 도 9(b)를 보면 공정이 이루어질 때 공정 영역내의 가스가 펌핑홀을 통해 펌핑 영역으로 흘러온 후, 다시 하부 라이너의 측벽 외부면를 따라서 아래로 흘러, 최종적으로 배기 통로를 통해 하부 배기됨을 알 수 있다. 결국, 서셉터의 하부면을 하부 라이너에 의해 보호하여 공정 영역을 최소화할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 공정 영역 최소화는 플라즈마 안정화를 기하여 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 챔버 200: 서셉터
210: 샤프트 300: 샤워헤드
410: 상부 라이너 411: 바디부
412: 돌출부 413: 펌핑홀
420: 하부 라이너 421: 바닥면
422: 측벽

Claims (20)

1. 기판 처리 챔버 내에 설치되는 라이너 어셈블리로서,
   샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너;
   바닥면에 관통로를 갖는 통형 바디 구조로서, 서셉터의 움직임에 따라 함께 상하 이동하는 하부 라이너;
   를 포함하고,
   상기 하부 라이너는, 통형 바디의 측벽의 끝단이 상기 서셉터의 상승에 따라 상기 펌핑 영역에 도달할 때, 상기 측벽이 상기 상부 라이너의 외부면에 인접하며, 동시에, 상기 측벽이 챔버의 측벽 내부면과 이격되는 위치에 놓이도록 하는 직경을 갖는 라이너 어셈블리.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 라이너는,
   상기 샤워헤드의 측벽이 단턱 구조를 가져, 단턱의 상부 측벽을 감싸는 바디부;
   상기 단턱의 하부 측벽을 감싸며 아래 방향으로 돌출되어 다수의 펌핑홀이 형성되며, 내부면에 의해 상기 공정 영역을 형성하며, 외부면과 상기 챔버벽 사이에 의해 상기 펌핑 영역을 형성하는 돌출부
   를 포함하는 라이너 어셈블리.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 공정 영역에서 펌핑 영역으로의 펌핑홀의 방향은, 상향 경사지도록 형성되는 라이너 어셈블리.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 펌핑홀은, 원형, 다각형, 오리피스 구조로 되는 라이너 어셈블리.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 라이너는, 상기 통형 바디의 바닥면과 서셉터의 리프트핀의 하부단이 서로 고정 연결되어, 서셉터의 상하 움직임을 따라 통형 바디도 함께 상하 움직이는 라이너 어셈블리.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 라이너는 별도의 구동수단에 의해 상하 이동하는 라이너 어셈블리.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 라이너는, 기판 이송 통로와 마주하는 통형 바디의 측벽을 이중 격벽 구조로 하는 라이너 어셈블리.
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 라이너의 측벽의 끝단면을 경사지게 형성하는 라이너 어셈블리.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 라이너의 하부면에 별도의 무게 중심부재를 구비하는 라이너 어셈블리.
12. 공정 진행 시에 기판 처리 원료를 분사하는 샤워헤드;
    배기 통로를 가지며 기판 공정 처리가 이루어지는 챔버;
    기판을 지지하는 서셉터;
    샤워헤드 주변부를 감싼 채 아래 방향으로 돌출된 돌출부에 의해 공정 영역을 형성하는 통형 구조로서, 상기 돌출부의 외부면이 챔버벽과 이격되어 펌핑 영역을 형성하며, 상기 돌출부에 다수의 펌핑홀이 형성된 상부 라이너;
    상기 서셉터의 외측면 및 하부면의 적어도 일부를 둘러싸며 서셉터와 함께 상하 이동하는 하부 라이너;
    를 포함하고,
    상기 서셉터의 상승에 따라 상기 하부 라이너의 끝단이 상기 펌핑 영역에 도달할 때, 상기 하부 라이너의 측벽은 상기 상부 라이너의 외부면에 인접하는 동시에, 상기 챔버의 측벽 내부면과 이격되는 위치에 놓이는 기판 처리 장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 샤워헤드는, 하부 측벽의 외경이 상부 측벽의 외경보다 작도록 단턱 구조를 갖는 기판 처리 장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 상부 라이너는,
    상기 단턱의 상부 측벽을 감싸는 바디부;
    상기 단턱의 하부 측벽을 감싸며 아래 방향으로 돌출되어 다수의 펌핑홀이 형성되며, 내부면에 의해 상기 공정 영역을 형성하며, 외부면과 상기 챔버벽 사이에 의해 상기 펌핑 영역을 형성하는 돌출부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 샤워헤드는, 실린더 상하 구동에 의해 수직 오픈되는 구조를 갖는 기판 처리 장치.
16. 청구항 12에 있어서, 상기 펌핑 영역에 접하는 챔버 내부면은 라이너로 보호되는 기판 처리 장치.
17. 청구항 12에 있어서, 상기 하부 라이너의 내측면 직경이 상부 라이너의 외측면 직경보다 큰 기판 처리 장치.
18. 청구항 12에 있어서, 상기 서셉터의 일면에 결합되어 상기 서셉터를 상하로 이동시키는 샤프트를 포함하는 기판 처리 장치.
19. 청구항 12에 있어서, 상기 배기 통로에 배플이 구비된 기판 처리 장치.
20. 청구항 12에 있어서, 상기 돌출부와 마주하는 챔버의 내부벽이 단턱지게 파여지는 구조를 갖는 기판 처리 장치.

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