JP6615336B2 - 基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法 - Google Patents

基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法に係り、更に詳しくは、層流を誘導して基板の上部面に均一な量の工程ガスを供給することのできる基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法に関する。
一般に、基板処理装置としては、１枚の基板に対して基板処理工程が行える枚葉式（Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｔｙｐｅ）の基板処理装置と、複数枚の基板に対して基板処理工程が一括して行えるバッチ式（Ｂａｔｃｈ Ｔｙｐｅ）の基板処理装置と、が挙げられる。枚葉式の基板処理装置は、設備の構成が簡単であるというメリットがあるとはいえ、生産性に劣るため、量産可能なバッチ式の基板処理装置が広く用いられている。
バッチ式の基板処理装置は、水平状態で多段に積層された基板を収納する処理室と、処理室内に工程ガスを供給する工程ガス供給ノズルと、処理室内を排気する排気ラインと、を備える。この種のバッチ式の基板処理装置を用いた基板処理工程は、次のようにして行われる。まず、複数枚の基板を処理室内に搬入する。次いで、排気ラインを介して処理室内を排気しながら工程ガス供給ノズルを介して処理室内に工程ガスを供給する。工程ガス供給ノズルから噴射された工程ガスが各基板の間を通過しながら排気口を介して排気ラインに流入し、基板の上には薄膜が成膜される。
このとき、基板の上部面に均一な厚さの薄膜を成膜するためには、各基板が処理される空間を仕切って工程ガスの層流を誘導することが重要である。しかしながら、従来の基板処理装置の場合、基板が処理される空間を仕切ることが困難であるが故に、工程ガスの層流が有効に誘導できなくなる虞がある。このため、基板の上部面に均一な量の工程ガスが供給できず、その結果、薄膜の品質が低下することが懸念される。
また、工程ガスのうち基板の周縁及び下部面を通過する工程ガスの量が多いが故に、基板の上部面に供給されて実際に基板処理工程に与る工程ガスの量は少ないことがある。これは、工程ガスの無駄使いや基板処理工程の効率の低下につながる。
大韓民国特許登録第１０１４６３５９２号
本発明は、工程ガスの層流を誘導することのできる基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法を提供する。
本発明は、基板処理工程の効率を向上させることのできる基板処理装置及びチューブ組立体の組立方法を提供する。
本発明は、 基板が処理される内部空間を形成し、複数の積層体が積層されて組み立てられるチューブ組立体と、前記チューブ組立体の内部空間において複数枚の基板を多段に支持する基板ホルダーと、前記チューブ組立体の一方の側に設けられ、前記内部空間の複数枚の基板のそれぞれに工程ガスを供給するガス供給ユニットと、前記内部空間に供給された工程ガスを排気するようにチューブ組立体に連結される排気ユニットと、を備える。
前記積層体は、面積を有するプレートと、前記基板ホルダーが移動可能なように前記プレートの中心部に配備される中空部と、前記プレートの一部の周縁において相対向する第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面から突設される突出部と、を備え、前記複数の積層体が積層されるとき、前記突出部が前記プレートを支持し且つ離隔させる。
前記ガス供給ユニットは前記プレートの一方の側に配設され、前記突出部は、前記工程ガスの流れをプレートの一方の側から他方の側へと導くように前記工程ガスの噴射方向と交差する方向に前記プレートの両側に互いに離間して形成される一対の第１の突出部材と、前記第１の突出部材と連結され、前記プレートの他方の側に形成される第２の突出部材と、を備える。
前記積層体は、前記工程ガスを排気するように前記プレートに形成され、前記中空部と前記第２の突出部材との間に位置する排気口を更に備え、前記複数の積層体の排気口が一列に配置されて前記工程ガスが排気される経路を形成する。
前記基板ホルダーに各基板が処理される処理空間を仕切る複数枚のアイソレーションプレートが配備され、前記アイソレーションプレートは、前記プレートと水平方向に対応するように位置可能である。
前記突出部は、内部に工程ガスが供給される経路が形成され、前記積層体は、前記基板に工程ガスを噴射するように前記突出部の内側壁に形成されて前記突出部の内部の経路と連通される複数の噴射孔を更に備える。
前記突出部に嵌合部が形成され、前記チューブ組立体は、前記嵌合部に嵌合して積層体を固定する固定バーを更に備える。
前記複数の積層体の突出部のうちの少なくとも一部が異なる厚さに形成される。
前記チューブ組立体は、前記複数の積層体の突出部の間に介設可能な一つ以上の高さ調節部材を更に備える。
本発明は、内部に複数枚の基板が処理される空間を形成するチューブ組立体を組み立てる方法であって、上下方向に延設される整列バーに複数の積層体を嵌め込む過程と、前記複数の積層体に固定バーを嵌入する過程と、前記整列バーを前記積層体から抜脱する過程と、を含み、前記整列バーは前記積層体よりも軟質であり、前記固定バーは前記整列バーよりも硬質であるチューブ組立体の組立方法。
前記固定バーは、前記積層体と同じ材質により形成される。
本発明の実施形態によれば、複数の積層体が積層されながら工程ガスが一方向に移動可能な経路を形成する。このため、工程ガスが拡散される空間を狭めて工程ガスが基板の上部面に向かって集中的に供給可能である。したがって、基板に供給されて実際に基板処理工程に与る工程ガスの量を増やすことができ、工程ガスの無駄使いを減らすことができ、基板処理工程の効率を向上させることができる。
また、基板に供給される工程ガスの層流を誘導することができる。このため、工程ガスが基板の上部面と平行に供給されながら基板の上部面の全体に亘って均一に供給可能である。したがって、基板の上部面に均一な厚さの薄膜が成膜され、薄膜の品質が向上する。
本発明の実施形態による基板処理装置を示す図である。 本発明の実施形態によるチューブ組立体を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるチューブ組立体の構造を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態によるチューブ組立体内の工程ガスの流れを示す図である。 本発明の他の実施形態による突出部を示す図である。 本発明の他の実施形態による積層体を示す図である。 本発明の更に他の実施形態による積層体の構造を示す図である。 本発明の実施形態によるチューブ組立体の組立過程を示す図である。
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。一方、本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されているおり、図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
図１は、本発明の実施形態による基板処理装置を示す図であり、図２は、本発明の実施形態によるチューブを示す斜視図であり、図３は、本発明の実施形態によるチューブ の構造を示す分解斜視図であり、図４は、本発明の実施形態によるチューブ内の工程ガスの流れを示す図であり、図５は、本発明の他の実施形態による積層体を示す図であり、図６は、本発明の他の実施形態による胴体を示す図であり、図７は、本発明の更に他の実施形態による胴体の構造を示す図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態による基板処理装置１００は、基板Ｓが処理される内部空間を形成し、複数の積層体１１１が積層されて組み立てられるチューブ組立体１１０と、前記チューブ組立体１１０の内部空間において複数枚の基板Ｓを多段に支持する基板ホルダー１７１と、前記チューブ組立体１１０の一方の側に設けられ、前記内部空間の複数枚の基板Ｓのそれぞれに工程ガスを供給するガス供給ユニット１４０と、前記内部空間に供給された工程ガスを排気するようにチューブ組立体１１０に連結される排気ユニットと、を備える。また、基板処理装置１００は、チャンバーユニット１３０と、外部チューブ１２０と、前記基板ホルダー１７１を有する支持ユニット１７０と、駆動ユニット１８０及び加熱ユニット１６０を更に備えていてもよい。
チャンバーユニット１３０は、四角筒状又は円筒状に形成されてもよい。チャンバーユニット１３０は、上チャンバー１３１及び下チャンバー１３２を有していてもよく、上チャンバー１３１の下部及び下チャンバー１３２の上部は互いに連結される。下チャンバー１３２の側面には、基板Ｓが出入り可能な出入り口が配備されてもよい。このため、基板Ｓが出入り口を介してチャンバーユニット１３０の内部に搬入可能である。また、下チャンバー１３２内に積載された基板Ｓは上側に移動して上チャンバー１３１内において処理されてもよい。したがって、下チャンバー１３２の内部は基板Ｓが積載される積載空間を形成することができ、上チャンバー１３１の内部は基板Ｓの工程空間を形成することができる。しかしながら、チャンバーユニット１３０の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
外部チューブ１２０は円筒状に形成されてもよく、上部が開放された下チャンバー１３２の上側又は上チャンバー１３１の内部に配置されてもよい。外部チューブ１２０の内部にはチューブ組立体１１０が収容可能であり、空間が形成され、下部が開放される。このとき、外部チューブ１２０の内壁及びチューブ組立体１１０の外壁は離間して外部チューブ１２０とチューブ組立体１１０との間に空間が形成されてもよい。しかしながら、外部チューブ１２０の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
支持ユニット１７０は、基板ホルダー１７１と、チューブ組立体１１０の内部が密閉可能な遮断プレート１７２と、シャフト１７３と、前記複数枚の基板Ｓがそれぞれ処理される処理空間を仕切るように前記基板Ｓが積載される方向に沿って前記基板Ｓの間にそれぞれ配置される複数枚のアイソレーションプレートと、を備えていてもよい。
基板ホルダー１７１は、複数枚の基板Ｓが上下方向に積載されるように形成される。基板ホルダー１７１は、上下方向に延設可能な複数本の支持バー及び前記支持バーと連結されて支持バーを支持する上部プレートを備えていてもよく、支持バーには、基板Ｓを手軽に支持するための支持ティップが基板Ｓの中心に向かって突設されてもよい。
上部プレートは円板状に形成され、基板Ｓの直径よりも大きな直径を有してもよい。支持バーは三つ配備されて上部プレートの周縁に沿って互いに離間して上部プレートの外周縁部の下部に連結されてもよい。支持ティップは複数配備されて支持バーの延長方向に沿って一列に離間して配置されてもよい。このため、基板ホルダー１７１は、上下方向に基板Ｓが積載される複数の層を形成し、一つの層（又は、処理空間）に一枚の基板Ｓが積載可能である。しかしながら、基板ホルダー１７１の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
遮断プレート１７２は円板状に形成されてもよく、基板ホルダー１７１の直径よりも大きな直径を有してもよい。遮断プレート１７２は、基板ホルダー１７１の下部に連結される。したがって、基板ホルダー１７１が下チャンバー１３２からチューブ組立体１１０内に移動する場合、遮断プレート１７２もまた、基板ホルダー１７１とともに上側に移動してチューブ組立体１１０の開放された下部を閉鎖する。また、遮断プレート１７２と外部チューブ１２０との間又は遮断プレート１７２とチューブ組立体１１０との間には、Ｏリング状の封止部材１７２ａが配備されてもよい。このため、基板Ｓに対する処理工程が行われる場合、チューブ組立体１１０の内部が下チャンバー１３２から密閉されてもよく、チューブ組立体１１０内の工程ガスが下チャンバー１３２に流入したり、下チャンバー１３２内の異物がチューブ組立体１１０内に流入したりすることを防ぐことができる。しかしながら、遮断プレート１７２の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
シャフト１７３は、上下方向に延びるバー（Ｂａｒ）状に形成されてもよい。シャフト１７３の上端は遮断プレート１７２に連結され、下端は駆動ユニット１８０と連結されてもよい。したがって、基板ホルダー１７１は、シャフト１７３の上下方向の中心軸を基準として駆動ユニット１８０により回転することができ、シャフト１７３に沿って駆動ユニット１８０により上下に移動することができる。
アイソレーションプレートは円板状に形成されてもよく、複数配備されて支持ティップの下側にそれぞれ配置されてもよい。すなわち、アイソレーションプレートは支持バーに嵌め込まれて支持ティップの間に離間して配置されてもよい。このため、アイソレーションプレートは、各基板Ｓが処理される空間を仕切ることができる。したがって、基板ホルダー１７１の各層に処理空間がそれぞれ別々に形成可能である。
駆動ユニット１８０は、支持ユニット１７０を上下に移動させる上下駆動器１８１及び支持ユニット１７０を回転させる回転駆動器１８２を備えていてもよい。
上下駆動器１８１は、シリンダーであってもよく、支持ユニット１７０の下部、すなわち、シャフト１７３と連結されて支持ユニット１７０を上下に移動させる役割を果たす。このため、基板Ｓを積載した支持ユニット１７０がチューブ組立体１１０と下チャンバー１３２との間を上下に移動することができる。すなわち、上下駆動器１８１が支持ユニット１７０を下側に移動させれば、下チャンバー１３２の出入り口を介して基板Ｓが支持ユニット１７０に載置され、全ての基板Ｓが支持ユニット１７０に載置されれば、上下駆動器が支持ユニット１７０を上側のチューブ組立体１１０内に移動させて基板Ｓに対する処理工程を行うことができる。
回転駆動器１８２は、モーターであってもよく、支持ユニット１７０の下部、すなわち、シャフト１７３と連結されて支持ユニット１７０を回転させる役割を果たす。回転駆動器１８２を用いて支持ユニット１７０を回転させれば、支持ユニット１７０に積載された基板Ｓを通過して移動する工程ガスがミックスされながら基板Ｓの上部に均一に分布可能である。このため、基板Ｓに蒸着される膜の品質が向上する。しかしながら、駆動ユニット１８０が支持ユニット１７０を上下に移動させたり回転させたりする方法は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
加熱ユニット１６０は、外部チューブ１２０の外側に配置されるヒータであってもよい。例えば、加熱ユニット１６０は、上チャンバー１３１の内壁に挿設されて外部チューブ１２０の側面及び上部を取り囲むように配置されてもよい。このため、加熱ユニット１６０が熱エネルギーを発生させれば、熱エネルギーが外部チューブ１２０を通ってチューブ組立体１１０の内部の温度を上昇させることができる。したがって、加熱ユニット１６０を制御して、チューブ組立体１１０の内部の温度が、基板Ｓが処理され易い温度となるように調節することができる。しかしながら、加熱ユニット１６０が設けられる位置は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
ガス供給ユニット１４０は、チューブ組立体１１０の内部の基板Ｓに工程ガスを噴射する複数の噴射ノズル１４１及び噴射ノズル１４１に連結されて工程ガスを供給する工程ガス供給ライン１４２を備えていてもよい。
噴射ノズル１４１は、チューブ組立体１１０の一方の側に、基板Ｓの一部を取り囲むように基板Ｓの周縁に沿って一列に配置されてもよい。また、噴射ノズル１４１は上下方向に延設され、複数の噴射孔が上下方向に離間して形成されてもよい。このため、噴射ノズル１４１は、アイソレーションプレート及び後述するチューブ組立体１１０のプレート１１１ａにより仕切られて各基板が処理される処理空間のそれぞれに工程ガスを噴射することができる。
工程ガス供給ライン１４２はパイプ状に形成されて、一方の端が噴射ノズル１４１に連結され、他方の端が工程ガス供給源（図示せず）に連結されてもよい。このため、工程ガス供給源から供給される工程ガスが工程ガス供給ライン１４２を介して噴射ノズル１４１に供給可能である。なお、工程ガス供給源は複数配備されて、原料ガス、エッチングガス、ドーパントガス及びキャリアガスをそれぞれ別々に貯留してもよく、基板Ｓ上の薄膜の厚さを制御するために様々な割合にてガスが混合されて工程ガス供給ライン１４２に供給されてもよい。
一方、工程ガス供給ライン１４２は複数配備されて各噴射ノズル１４１に連結されてもよく、一本のラインが複数本に分岐されて各噴射ノズル１４１に連結されてもよい。また、工程ガス供給ライン１４２には、一つ又は複数の制御弁が配備されて噴射ノズル１４１に供給される工程ガスの量を制御してもよい。しかしながら、工程ガス供給ライン１４２の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
排気ユニットは、後述するチューブ組立体１１０の排気口１１１ｅに吸い込まれたガスをチューブ組立体１１０の外部に排気する排気ライン１５０及び排気ライン１５０に吸込み力を与える吸込み器（図示せず）を備えていてもよい。排気ライン１５０はパイプ状に形成されて、一方の端が複数の排気口１１１ｅのうちの最下側の排気口１１１ｅに連結されてもよく、他方の端が吸込み器に連結されてもよい。このため、吸込み器から与えられる吸込み力によりチューブ組立体１１０の内部のガスが排気口１１１ｅに吸い込まれ、排気ライン１５０に沿ってチューブ組立体１１０の外部に排出可能である。したがって、ガスを排気する別途のダクトを備えなくてもよいので、設備が簡素化され、しかも、メンテナンスが容易になる。しかしながら、排気ライン１５０の構造及び形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
チューブ組立体１１０の内部には基板Ｓが収容可能な空間が形成され、下部が開放される。このため、チューブ１１０の内部が下チャンバー１３２の内部と連通可能であり、基板Ｓがチューブ組立体１１０と下チャンバー１３２との間を移動することができる。したがって、基板ホルダー１７１が下チャンバー１３２内に位置すれば、基板Ｓを積載し、基板ホルダー１７１をチューブ組立体１１０の内部に移動させて基板Ｓに対する処理工程を行うことができる。
このとき、本発明の実施形態による基板処理装置１００は、基板Ｓの上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル装置であってもよい。基板Ｓに選択的なエピタキシャル成長（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ：ＳＥＧ）工程を行う場合、全ての処理空間に工程ガスが供給される。工程ガスは、原料ガス、エッチングガス、ドーパントガス及びキャリアガスのうちの少なくとも一種を含んでいてもよく、基板Ｓ上の薄膜の厚さを制御するために様々な割合でガスが混合されて供給されてもよい。
これらのガスは分子量が異なるため、割合に応じて工程ガスの流動が異なってくることがある。したがって、選択的なエピタキシャル成長においては、工程ガスの流れ又はフローが基板Ｓ上の薄膜の厚さ及び組成を決定する重要な要因となる場合がある。
例えば、ガス供給ユニット１４０から供給される工程ガスが基板Ｓを通って排気ユニットに吸い込まれながら層流（又は、ラミナーフロー）が発生することがある。すなわち、工程ガスが基板Ｓの側面に供給された工程ガスが基板Ｓの側面と接触した後、基板Ｓの上部面及び下部面に沿って移動することがある。したがって、工程ガスが基板Ｓと平行に流れるので、基板Ｓの上部面に均一に供給可能である。このため、本発明の実施形態によるチューブ組立体１１０を備えて、基板Ｓの上部面に工程ガスが均一に供給されるように層流を誘導することができる。
図２及び図３を参照すると、チューブ組立体１１０は、複数の積層体１１１が上下方向に積層されて形成されてもよい。また、チューブ組立体１１０は、前記複数の積層体１１１のうちの最上側の胴体の上部を覆うカバー１１２及び前記複数のチューブ組立体１１０を固定する固定バー１１３を備えていてもよい。チューブ組立体１１０は、下チャンバー１３２の上側に載置されて固定され、上チャンバー１３１の内部に配置されてもよい。更に詳しくは、上チャンバー１３１の内部に配置される外部チューブ１２０の内部にチューブ組立体１１０が位置してもよい。
積層体１１１は、面積を有するプレート１１１ａと、前記基板ホルダー１７１が移動可能なように前記プレート１１１ａの中心部に配備される中空部１１２ｂ及び前記プレート１１１ａの一部の周縁において相対向する第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面から突設される突出部１１１ｃを備え、ガス供給ユニット１４０の噴射ノズル１４１が配置される空間を形成する凹部１１１ｄと、工程ガスが排気される経路を形成する排気口１１１ｅと、固定バー１１３が嵌合する嵌合部１１１ｆ及び前記突出部１１１ｃに形成されて工程ガスを噴射する噴射孔１１１ｇを更に備えていてもよい。
プレート１１１ａは、所定の面積を有する円板状に形成されてもよい。複数枚のプレート１１１ａは、上下方向に互いに離間している。また、噴射ノズル１４１に形成される複数の噴射孔は、プレート１１１ａの間の空間に対応するように上下方向に一列に配置される。したがって、プレート１１１ａの間に工程ガスが噴射される経路が形成される。このため、噴射ノズル１４１から噴射される工程ガスがプレート１１１ａにより拡散される空間が狭くなって基板Ｓに向かって収集させることができる。しかしながら、プレート１１１ａの形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
中空部１１１ｂは、プレート１１１ａの中心部に形成され、基板ホルダー１７１の平面の形状に対応して円形状に形成されてもよい。また、中空部１１１ｂは、基板ホルダー１７１の直径よりも大きく形成されてもよい。このため、基板ホルダー１７１が中空部１１１ｂを介してチューブ組立体１１０の内部において上下に移動することができる。しかしながら、中空部１１１ｂの形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
このとき、プレート１１１ａは、支持ユニット１７０のアイソレーションプレートと水平方向に同一線上に位置してもよい。すなわち、基板ホルダー１７１がチューブ組立体１１０の内部に位置している状態では、プレート１１１ａ及びアイソレーションプレートが同一線上に位置してもよい。したがって、プレート１１１ａ及びアイソレーションプレートにより各基板Ｓが処理される処理空間及び工程ガスが移動する移動経路が効率よく仕切られる。このため、各基板Ｓの処理空間に工程ガスが噴射されれば、工程ガスが拡散できず、処理空間内において基板Ｓに集中的に供給可能である。
突出部１１１ｃは、プレート１１１ａの一部の周縁において相対向する第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面から突設されてもよい。例えば、突出部１１１ｃは、プレート１１１ａの上部面及び下部面のうちの少なくともいずれか一方の面から上側又は下側に突設されてもよい。このため、積層体１１１を上下方向に積層させれば、突出部１１１ｃが互いに接触して積層可能である。したがって、突出部１１１ｃによりプレート１１１ａが互いに離間し且つ支持可能である。
また、突出部１１１ｃは、前記工程ガスの流れをプレート１１１ａの一方の側から他方の側へと導くように前記工程ガスの噴射方向と交差する方向に前記プレート１１１ａの両側に互いに離間して形成される一対の第１の突出部材及び前記第１の突出部材と連結され、前記プレート１１１ａの他方の側に形成される第２の突出部材を備えていてもよい。このとき、噴射ノズル１４１は、プレート１１１ａの前方に配置されて工程ガスを噴射してもよい。
第１の突出部材は一対配備されてプレート１１１ａの両側に互いに離間してそれぞれ配備されてもよい。例えば、第１の突出部材は、プレート１１１ａの左右に配備されてもよい。第１の突出部材は、工程ガスの噴射方向と平行な方向にプレート１１１ａの左右にそれぞれ壁を形成する。
したがって、第１の突出部材が仕切りの役割を果たして、噴射ノズル１４１から噴射された工程ガスが拡散されずにプレート１１１ａの一方の側から他方の側へと移動することができる。すなわち、第１の突出部材が、工程ガスの流れが基板Ｓの上部面と平行になるように誘導して、基板Ｓの上部面に工程ガスを収集させることができる。このため、基板Ｓの処理工程に与る工程ガスの量が増えて基板Ｓの処理工程の効率が高くなる。
第２の突出部材は、プレート１１１ａの後方に形成されてもよい。すなわち、第２の突出部材は、第１の突出部材と連結されてプレートの側面及び後方を取り囲んでもよい。このため、突出部１１１ｃがプレート１１１ａの前方、すなわち、工程ガスが噴射される部分を除く他の部分を取り囲むように形成可能である。したがって、突出部１１１ｃがプレート１１１ａの側面及び後方を密閉して工程ガスが移動する経路を形成するので、工程ガスの層流を誘導することができ、工程ガスがプレート１１１ａの側面及び後方を介して外部に流出されることを防ぐことができる。しかしながら、突出部１１１ｃの構造と形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
このように、突出部１１１ｃは、プレート１１１ａを支持し且つ離隔させることに加えて、基板Ｓに供給される工程ガスの流れを制御することができる。すなわち、第１の突出部材が形成する壁が工程ガスの噴射方向と平行に形成されるので、噴射ノズル１４１から噴射された工程ガスが左右に拡散されず、第１の突出部材が形成する移動経路に沿って移動することができる。したがって、第１の突出部材が形成する移動経路の上に配置された基板Ｓを通過する工程ガスの量が増えて実際に基板Ｓの処理工程に与る工程ガスの量が増える。
また、突出部１１１ｃ及びプレート１１１ａが形成する工程ガスの移動経路が、工程ガスの流れを基板Ｓの上部面と平行に誘導することができる。したがって、工程ガスが突出部１１１ｃ及びプレート１１１ａが形成する移動経路に沿って移動すれば自然に層流が誘導され、基板Ｓの上部面の全体に亘って均一な量の工程ガスが供給可能である。このため、均一な厚さの薄膜が成膜可能である。
一方、突出部１１１ｃは、特に、第１の突出部材の内部には工程ガスが供給される空間が形成されてもよく、図５に示すように、突出部１１１ｃ、特に、第１の突出部材の内側壁には複数の噴射孔１１１ｇが配備されてもよい。例えば、１５個の噴射ノズル１４１が凹部１１１ｄに沿って一列に配置される場合、最初の噴射ノズル及び最後の噴射ノズル１４１は突出部１１１ｃの内部空間と連結されてもよい。このため、最初及び最後の噴射ノズルは突出部１１１ｃの内部に工程ガスを供給し、２番目から１４番目までの噴射ノズルはプレート１１１ａの間の空間に工程ガスを噴射することができる。
すなわち、基板Ｓに噴射された工程ガスは、基板Ｓの上部面に加えて、基板Ｓの周縁及び基板Ｓの下部面に沿って移動することができる。したがって、基板Ｓの上部面に供給された一部の工程ガスのみが基板Ｓの処理工程に実際に与り、他のガスは基板Ｓの処理工程に実際に与らないことができる。
このため、噴射ノズル１４１を介して基板Ｓの前方に工程ガスを噴射しながら、突出部１１１ｃに形成された噴射孔１１１ｇを介して基板Ｓの両側からも工程ガスを噴射することができる。したがって、噴射孔１１１ｇから噴射された工程ガスが噴射ノズル１４１から噴射された工程ガスの流れを基板Ｓの中心部に導いて、基板Ｓの処理工程に与る工程ガスの量が増える。しかしながら、配備される噴射ノズル１４１の数及び突出部１１１ｃに工程ガスを供給する方法は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
凹部１１１ｄは、プレート１１１ａの外周縁部から中心部に向かって刻設される。凹部１１１ｄは、プレート１１１ａの前方にプレート１１１ａの周縁に沿って形成される。このため、複数の噴射ノズル１４１が凹部１１１ｄに沿ってプレート１１１ａの前方の周縁に沿って一列に配置されてもよく、プレート１１１ａ間の空間、すなわち、各基板Ｓの処理空間に工程ガスを噴射することができる。しかしながら、凹部１１１ｄの形状は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
排気口１１１ｅは、チューブ組立体１１０の内部の工程ガスを排気するように凹部１１１ｄの位置に対応してプレート１１１ａの後方に形成されてもよい。また、排気口１１１ｅは、中空部１１１ｂと第２の突出部材との間に配置されてもよく、プレート１１１ａの形状に沿って三日月状に形成されてもよい。このため、プレート１１１ａの前方から噴射された工程ガスがプレート１１１ａの後方に移動しながら基板Ｓと反応した後、排気口１１１ｅに流入可能である。
また、積層体１１１を上下方向に積層させれば、排気口１１１ｆもまた上下方向に一列に配置されながら互いに連通される。したがって、複数の排気口１１１ｆが工程ガスの排気経路を形成することができる。このため、複数の排気口１１１ｆのうちのいずれか一つに排気ライン１５０を連結すれば、複数の排気口１１１ｆの全体に吸込み力が発生して工程ガスが排気可能である。
更に、排気口１１１ｅは、位置別に異なる面積を有してもよい。すなわち、排気ライン１５０が排気口１１１ｅのうちの最下側の排気口１１１ｅと連結されるため、最上側の排気口１１１ｅ及び最下側の排気口１１１ｅ間の吸込み力に違いが生じることがある。したがって、上側から下側に進むにつれて排気口１１１ｅの幅が狭くなるように形成することができる。このため、上側の排気口１１１ｅが下側の排気口において均一な吸込み力が発生するように制御することができる。しかしながら、排気口１１１ｅの形状、面積及び位置は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
嵌合部１１１ｆは、突出部１１１ｃに複数形成される。例えば、嵌合部１１１ｆは、孔状又は固定バー１１３の一部を取り囲む形状に形成されてもよい。したがって、複数の積層体１１１を上下に積層させれば、複数の嵌合部１１１ｆが上下方向に一列に配置され、内部が互いに連通される。
固定バー１１３は、上下方向に延設される棒状に形成され、複数配備されて複数の嵌合部１１１ｆのそれぞれに嵌合して積層体１１１を固定してもよい。固定バー１１３は、チューブ組立体１１０の高さ以上に延設されてもよく、複数の積層体１１１のうちの最下側の積層体１１１に形成された嵌合部１１１ｆに固定されてもよい。このため、固定バー１１３は、積層体１１１を固定して連結することができる。すなわち、一本の固定バーで複数の積層体１１１を固定すれば、積層体１１１が固定バー１１３を中心部に回転させることがある。したがって、積層体１１１の中空部１１１ｂが上下方向に同一線上に配置されるように複数の固定バー１１３を備えて積層体１１１の回転を防ぐことができる。しかしながら、固定バー１１３の形状及び固定される部分は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
カバー１１２は、複数の積層体１１１のうちの最上側の胴体の上部を覆う役割を果たす。カバー１１２は、プレート１１１ａの形状に対応して円板状に形成され、中心部が外周縁部よりも上側に突設される。このため、カバー１１２と最上側積層体１１１との間に基板Ｓが処理される空間が形成可能である。カバー１１２が積層体１１１の上部を塞いで、カバー１１２と最上側の積層体１１１との間の空間に噴射された工程ガスが外部に流出されることを防ぐことができる。
また、カバー１１２には積層体１１１の嵌合部１１１ｆに対応する孔が形成されて固定バー１１３により積層体１１１に連結されてもよい。しかしながら、カバーの形状及び構造は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
このように、複数の積層体１１１が上下方向に積層されれば、図４に示すように、複数の積層体１１１の間に各基板Ｓが処理される処理空間がそれぞれ形成される。このため、噴射ノズル１４１から噴射された工程ガスが拡散される空間は狭くなり、プレート１１１ａの間の空間に沿って垂直方向に移動して基板Ｓに導かれる。したがって、工程ガスが基板Ｓの側面に供給された工程ガスが基板Ｓの側面と接触した後、基板Ｓの上部面及び下部面に沿って移動することができる。すなわち、工程ガスの層流を誘導することができる。工程ガスが基板Ｓの上部面と平行に流れるので、基板Ｓの上部面に均一に供給されて基板Ｓの上に均一な厚さの薄膜が成膜可能である。
一方、図６に示すように、複数の積層体１１１の突出部１１１ｃのうちの少なくとも一部が異なる厚さに形成されてもよい。すなわち、プレート１１１ａ間の離隔距離を突出部１１１ｃの厚さに調節して、基板Ｓの各処理空間に供給される工程ガスの移動経路の高さ又は幅を異ならせて形成してもよい。なお、複数の積層体１１１の中空部１１１ｂと排気口１１１ｅとの間のプレート１１１ａの幅もまた上下方向に異なるように形成されてもよい。すなわち、複数の積層体１１１の突出部１１１ｃ又はプレート１１１ａの厚さを調節して、工程ガスが吸い込まれる部分及び工程ガスが排気される部分のうちの少なくともどちらか一方の大きさを上下方向に異ならせて形成してもよい。
例えば、噴射ノズル１４１に形成された複数の噴射孔のうち、工程ガス供給ライン１４２の近くに配置された噴射孔から噴射される工程ガスの量及び工程ガス供給ライン１４２から遠距離に配置される噴射孔から噴射される工程ガスの量が圧力差により異なってくることがある。したがって、複数の突出部１１１ｃのうち上側に配置される突出部、すなわち、工程ガス供給ライン１４２から遠距離に配置される突出部の高さを低く形成し、下側に配置される突出部、すなわち、工程ガス供給ライン１４２の近くに配置される突出部の高さは低く形成してもよい。このため、上側におけるプレート１１１ａ間の間隔が下側におけるプレート１１１ａ間の間隔よりも広くなる。
すなわち、上側におけるプレート１１１ａ間の間隔が広くなることにより、多量の工程ガスが円滑に供給可能であり、下側におけるプレート１１１ａ間の間隔が狭くなることにより、供給される工程ガスの量が低減可能である。このため、チューブ組立体１１０の内部の上側に配置される基板Ｓ及び下側に配置される基板Ｓに均一な量の工程ガスを供給することができる。しかしながら、プレート１１１ａの厚さを調節する方法は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
また、複数枚のプレート１１１ａのうち上側に配置されるプレート１１１ａの幅は減らし、下側に配置されるプレート１１１ａの幅は減らして、排気口１１１ｅに流入する工程ガスが通過する部分の大きさを調節してもよい。このため、上側においては工程ガスが通過する部分の大きさが増加して工程ガスが円滑に移動して排気口１１１ｅに流入可能であり、下側においては工程ガスが通過する部分の大きさが狭くなって排気口１１１ｅに流入する量が低減可能である。したがって、圧力差により工程ガスが相対的に少ない量で供給される上側においては工程ガスが移動する量が増え、工程ガスが相対的に多い量で供給される下側においては移動する量が減ってチューブ組立体１１０の内部の全体に亘って均一な量の工程ガスが供給可能である。しかしながら、プレート１１１ａの厚さを調節する方法は、これに何等限定されるものではなく、種々に変更可能である。
或いは、図７に示すように、複数の積層体１１１ｃのプレート１１１ａの間に介設可能な一つ又は複数の高さ調節部材１１５を備えていてもよい。高さ調節部材１１５は、突出部１１１ｃの形状に倣って形成されてもよい。高さ調節部材１１５には、突出部１１１ｃの嵌合部１１１ｆに対応する孔が形成されて固定バー１１３が嵌合してもよい。このため、高さ調節部材１１５が突出部１１１ｃの間において固定可能である。
また、高さ調節部材１１５は、配備される数に応じてプレート１１１ａ間の間隔を調節してもよい。すなわち、突出部１１１ｃの間に配備される高さ調節部材１１５の数が増えれば増えるほど、プレート１１１ａ間の間隔が広くなり、配備される高さ調節部材１１５の数が減れば減るほど、プレート１１１ａ間の間隔が狭くなる。したがって、高さ別にプレート１１１ａ間の間隔を調節して、チューブ組立体１１０の内部の上側に配置される基板Ｓ及び下側に配置される基板Ｓに均一な量の工程ガスを供給することができる。
一方、高さによる工程ガスの噴射量及び排気口１１１ｅの吸込み力が異なってくることを抑えるために、チューブ組立体１１０の高さに応じて領域を分類し、領域別にプレート１１１ａ間の間隔及び排気口１１１ｅの大きさを調節してもよい。このため、チューブ組立体１１０の内部の各基板Ｓの処理空間を均一な量の工程ガスが供給され且つ排気されるように制御することができる。
このように、複数の積層体１１１が積層されながら、工程ガスが一方向に移動可能な経路を形成してもよい。このため、工程ガスが拡散される空間を狭めて工程ガスが基板Ｓに向かって集中的に供給可能である。したがって、基板Ｓに供給されて実際に基板Ｓの処理工程に与る工程ガスの量が増えて、工程ガスの無駄遣いを減らし、基板処理工程の効率を向上させることができる。
また、基板Ｓに供給される工程ガスの層流を誘導してもよい。このため、工程ガスが基板Ｓの上部面と平行に供給されながら基板Ｓの上部面の全体に亘って均一に供給可能である。したがって、基板Ｓの上部面に均一な厚さの薄膜が成膜され、しかも、薄膜の品質が向上する。
図８は、本発明の実施形態によるチューブ組立体の組立過程を示す図である。以下、本発明の実施形態によるチューブ組立体の組立方法について説明する。
図８を参照すると、本発明の実施形態によるチューブ組立体の組立方法は、内部に複数枚の基板が処理される空間を形成するチューブ組立体１１０を組み立てる方法であって、上下方向に延設される整列バー１１９に複数の積層体１１１を嵌め込む過程と、前記複数の積層体１１１に固定バー１１３を嵌合する過程と、前記整列バー１１９を前記積層体１１１から抜脱する過程と、を含む。このとき、前記整列バー１１９は、前記積層体１１１よりも軟質であってもよく、前記固定バー１１３は、前記整列バー１１９よりも硬質であってもよい。
まず、上下方向に延設される整列バー１１９を垂直に立ててもよい。整列バー１１９は、一本以上配備されてもよく、複数本の整列バー１１９が配備される場合、チューブ組立体１１０の周縁の形状に倣って互いに離間して配置されてもよい。
次いで、複数の積層体１１１を整列バー１１９に一つずつ嵌め込んでもよい。すなわち、複数の積層体１１１でチューブ組立体１１０を形成する場合、積層体１１１が整列されなければ、積層体１１１の間に隙間が生じる虞がある。このため、チューブ組立体の内部のガスなどが外部に流出される虞があるため、複数の積層体１１１を整列して正確な位置に組み立てることが重要である。したがって、整列バー１１９を備えて整列バー１１９に積層体１１１を嵌め込むので、複数の積層体１１１が安定的に組立可能である。
このとき、整列バー１１９は、積層体１１１よりも軟質であってもよい。例えば、積層体１１１の材質は、クォーツであってもよく、整列バー１１９の材質は、テプロンであってもよい。したがって、整列バー１１９がソフトな材質であるため、積層体１１１を嵌合する過程において硬質な積層体１１１により割れたり破損されたりすることを抑制又は防止することができる。なお、組立過程において積層体１１１が破損されることも抑制又は防止することができる。
整列バー１１９に全ての積層体１１１を嵌め込んで組立が終われば、積層体１１１に形成された嵌合部に一本又は複数本の固定バー１１３を嵌合してもよい。固定バー１１３は、整列バー１１９よりも硬質であってもよい。例えば、固定バー１１３は、積層体１１１と同じ材質であるクォーツであってもよい。このため、チューブ組立体内において基板に対する処理作業を高温で行っても、固定バー１１３及び積層体１１１の熱膨張係数が同じであるため、熱膨張係数が異なることに起因する破損を防ぐことができる。
次いで、整列バー１１９を積層体１１１から抜脱してもよい。一般に、基板の処理工程は高温で行なわれるが、ソフトな材質により形成された整列バー１１９は熱に弱い。このため、整列バー１１９が積層体１１１に嵌め込まれた状態で溶融又は破損される虞があるため、整列バー１１９を抜脱してもよい。すなわち、整列バー１１９で積層体１１１を整列て組み立てた後、固定バー１１３でこれを固定し、整列バー１１９を抜脱してもよい。
このように、複数の積層体１１１でチューブ組立体を形成して基板Ｓに供給される工程ガスの層流を誘導してもよい。このため、工程ガスが基板Ｓの上部面と平行に供給されながら、基板Ｓの上部面の全体に亘って均一に供給可能である。したがって、基板Ｓの上部面に均一な厚さの薄膜が成膜され、薄膜の品質が向上する。
また、積層体１１１及び基板を支持する支持ユニット１７０に配備されるアイソレーションプレートにより工程ガスの拡散される空間を狭めながら、工程ガスを基板Ｓの上部面の全体に亘って均一に供給することができて、基板Ｓに供給された工程ガスのうち実際に基板の処理工程に与る工程ガスの量が増える。したがって、工程ガスの無駄使いを減らし、基板処理工程の効率を向上させることができる。
このように、本発明の詳細な説明の欄においては具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において種々に変形可能である。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されてはならず、下記の特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。
１００ 基板処理装置
１１０ チューブ組立体
１１１ 積層体
１１１ａ プレート
１１１ｂ 中空部
１１１ｃ 突出部
１１１ｅ 排気口
１１１ｆ 嵌合部
１１１ｇ 噴射孔
１１２ カバー
１１３ 固定バー
１４０ ガス供給ユニット
１７１ 基板ホルダー

Claims (10)

  1. 基板が処理される内部空間を形成し、複数の積層体が積層されて組み立てられるチューブ組立体と、
    前記チューブ組立体の内部空間において複数枚の基板を多段に支持する基板ホルダーと、
    前記チューブ組立体の一方の側に設けられ、前記内部空間の複数枚の基板のそれぞれに工程ガスを供給するガス供給ユニットと、
    前記内部空間に供給された工程ガスを排気するようにチューブ組立体に連結される排気ユニットと、
    を備え、
    前記積層体は、
    面積を有するプレートと、
    前記基板ホルダーが移動可能なように前記プレートの中心部に配備される中空部と、
    前記プレートの一部の周縁において相対向する第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面から突設される突出部と、
    前記基板に工程ガスを噴射するように前記突出部の内側壁に形成されるとともに、前記突出部に形成された内部に工程ガスが供給される経路と連通される複数の噴射孔と、
    を備える基板処理装置。
  2. 前記複数の積層体が積層されるとき、前記突出部が前記プレートを支持し且つ離隔させる請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記ガス供給ユニットは前記プレートの一方の側に配設され、
    前記突出部は、
    前記工程ガスの流れをプレートの一方の側から他方の側へと導くように前記工程ガスの噴射方向と交差する方向に前記プレートの両側に互いに離間して形成される一対の第１の突出部材と、
    前記第１の突出部材と連結され、前記プレートの他方の側に形成される第２の突出部材と、
    を備える請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記積層体は、前記工程ガスを排気するように前記プレートに形成され、前記中空部と前記第２の突出部材との間に位置する排気口を更に備え、
    前記複数の積層体の排気口が一列に配置されて前記工程ガスが排気される経路を形成する請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板ホルダーに各基板が処理される処理空間を仕切る複数枚のアイソレーションプレートが配備され、
    前記アイソレーションプレートは、前記プレートと水平方向に対応するように位置可能である請求項２に記載の基板処理装置。
  6. 前記突出部に嵌合部が形成され、
    前記チューブ組立体は、前記嵌合部に嵌合して積層体を固定する固定バーを更に備える請求項２に記載の基板処理装置。
  7. 前記複数の積層体の突出部のうちの少なくとも一部が異なる厚さに形成される請求項２乃至請求項６のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記チューブ組立体は、前記複数の積層体の突出部の間に介設可能な一つ以上の高さ調節部材を更に備える請求項２乃至請求項６のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 内部に複数枚の基板が処理される空間を形成するチューブ組立体を組み立てる方法であって、
    上下方向に延設される整列バーに複数の積層体を嵌め込む過程と、
    前記複数の積層体に固定バーを嵌入する過程と、
    前記整列バーを前記積層体から抜脱する過程と、
    を含み、
    前記整列バーは前記積層体よりも軟質であり、前記固定バーは前記整列バーよりも硬質であり、
    前記積層体は、
    面積を有するプレートと、
    前記チューブ組立体の内部空間において複数枚の基板を多段に支持する基板ホルダーが移動可能なように前記プレートの中心部に配備される中空部と、
    前記プレートの一部の周縁において相対向する第１の面及び第２の面のうちの少なくとも一方の面から突設される突出部と、
    前記基板に工程ガスを噴射するように前記突出部の内側壁に形成されるとともに、前記突出部に形成された内部に工程ガスが供給される経路と連通される複数の噴射孔と、
    を備えるチューブ組立体の組立方法。
  10. 前記固定バーは、前記積層体と同じ材質により形成される請求項９に記載のチューブ組立体の組立方法。
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