KR101232770B1 - Apparatus for processing substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of simultaneously processing a plurality of substrates.
최근 들어, 기판 등을 열처리하는 방법으로 급속열처리(rapid thermal processing; RTP) 방법이 많이 사용되고 있다. In recent years, a rapid thermal processing (RTP) method has been widely used as a method of heat-treating a substrate or the like.
급속열처리 방법은 텅스텐 램프 등의 열원에서 나오는 방사광(放射光)을 기판에 조사하여 기판을 가열 처리하는 방법이다. 이러한 급속열처리 방법은 퍼니스(furnace)를 이용한 기존의 기판 열처리 방법과 비교하여, 신속하게 기판을 가열하거나 냉각시킬 수 있으며, 압력 조건이나 온도 대역의 조절이 용이하여, 기판의 열처리 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The rapid heat treatment method is a method of heat treating a substrate by radiating light emitted from a heat source such as a tungsten lamp onto the substrate. Compared with the conventional substrate heat treatment method using a furnace, the rapid heat treatment method can quickly heat or cool the substrate, and can easily control the pressure conditions and temperature bands, thereby improving the heat treatment quality of the substrate. There is an advantage.
이러한 기판 열처리 공정을 진행하는 기판 처리 장치는 기판을 낱장 단위로 처리하는 매엽식 기판 처리 장치와, 다수의 기판을 동시에 처리하는 배치식 기판 처리 장치로 구분된다. 이에, 배치식 기판 처리 장치는 제품의 대량생산을 목적으로 사용된다.A substrate processing apparatus for performing such a substrate heat treatment process is classified into a sheet type substrate processing apparatus for processing a substrate in sheets and a batch type substrate processing apparatus for simultaneously processing a plurality of substrates. Therefore, the batch type substrate processing apparatus is used for the purpose of mass production of a product.
통상적인 배치식 기판 처리 장치는 매엽식의 수배 내지 수십 배의 체적을 갖는 챔버를 구비하고, 챔버 내에 다수의 기판이 층상으로 적재되는 보트가 마련되며, 챔버 측벽의 내측 또는 외측에 가열수단이 마련되고, 챔버의 상부 또는 측벽에 반응가스를 공급하는 가스공급수단이 마련된다. A conventional batch substrate processing apparatus includes a chamber having a volume of several times to several tens of sheets of a single sheet type, provided with a boat in which a plurality of substrates are stacked in a layer, and a heating means is provided inside or outside the side wall of the chamber. In addition, a gas supply means for supplying a reaction gas to the top or side wall of the chamber is provided.
상기와 같이 구성되는 종래의 배치식 기판 처리 장치는 다수의 기판을 보트에 적재한 다음 가열수단을 이용하여 챔버를 반응온도까지 상승시킨 다음, 가스 공급수단을 이용하여 챔버 내에 반응가스를 공급하여 기판의 열처리를 진행하게 된다. The conventional batch substrate processing apparatus configured as described above loads a plurality of substrates in a boat, raises the chamber to the reaction temperature by using heating means, and then supplies a reaction gas into the chamber by using gas supply means. The heat treatment of the is proceeded.
그러나, 배치식 기판 처리 장치의 챔버는 체적이 상당히 크고, 챔버의 특성상 다수의 기판이 챔버 내에서 층상으로 배치되기 때문에 기판과 기판 사이로 반응가스가 균일하게 공급되기 어려운 문제점이 발생하고, 이에 반응가스가 불균일하게 공급되어 기판 박막의 분균일 증착과 공정의 정밀도를 보장할 수 없는 문제점이 발생한다. However, the chamber of the batch type substrate processing apparatus has a large volume, and due to the characteristics of the chamber, since a plurality of substrates are arranged in a layer in the chamber, a reaction gas is difficult to be uniformly supplied between the substrate and the substrate. There is a problem that the non-uniform supply of uniformly deposit the substrate thin film and guarantee the accuracy of the process.
또한, 종래에는 복수의 기판을 챔버 내에 배치하기 위해, 챔버의 내벽에 프레임이 형성되고, 프레임에 기판을 고정함으로써 챔버 내부에 기판을 배치시켰으나 이에 공정 장비의 구조가 복잡해지고, 챔버의 두께가 두꺼워져 공정설비의 제작비가 증가하는 문제점이 있다. In addition, conventionally, in order to arrange a plurality of substrates in the chamber, a frame is formed on the inner wall of the chamber, and the substrate is disposed inside the chamber by fixing the substrate to the frame. However, the structure of the process equipment is complicated, and the chamber is thick. There is a problem that the manufacturing cost of the lower process equipment increases.
본 발명은 기판의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. The present invention provides a substrate processing apparatus capable of improving the processing efficiency of a substrate.
본 발명은 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. The present invention provides a substrate processing apparatus capable of improving the productivity of the process.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 내부공간이 형성되는 챔버와, 상기 챔버 내부에 상하방향으로 이격되어 배치되는 복수의 가열유닛 집합체를 포함한다.
A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber in which an internal space in which a substrate is processed is formed, and a plurality of heating unit assemblies spaced apart from each other in the vertical direction.
상기 가열유닛 집합체는 나란하게 배치되는 복수의 가열유닛을 포함하고, 상기 가열유닛은, 방사광을 방출하는 열원유닛, 상기 열원유닛 하부에 상기 열원유닛의 길이 방향을 따라 배치되어, 상기 열원유닛에서 방출되는 방사광을 반사시키는 반사체 및 상기 반사체의 상부에 설치되어, 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 지지체를 포함할 수 있다.The heating unit assembly includes a plurality of heating units arranged side by side, the heating unit is a heat source unit for emitting radiation, disposed below the heat source unit along the longitudinal direction of the heat source unit, and is emitted from the heat source unit It may include a reflector for reflecting the emitted light and at least one support provided on the reflector to support the substrate.
상기 열원유닛은, 열원과, 내부에 상기 열원이 배치되는 투과창을 포함할 수 있다. The heat source unit may include a heat source and a transmission window in which the heat source is disposed.
상기 반사체의 내부에는 상기 반사체를 경유하는 냉각라인이 형성될 수 있다.A cooling line passing through the reflector may be formed inside the reflector.
상기 챔버에는 상기 챔버를 관통하여 상기 냉각라인과 연통되도록 상기 반사체에 연결되는 냉각포트가 구비될 수 있다.The chamber may be provided with a cooling port connected to the reflector so as to communicate with the cooling line through the chamber.
상기 냉각포트는 상기 반사체를 상기 챔버에 고정시킬 수 있다.The cooling port may fix the reflector to the chamber.
상기 반사체는 상부면의 일부에 경사면이 형성될 수 있다. The reflector may have an inclined surface formed on a portion of the upper surface.
상기 열원유닛의 하부에 상기 반사체의 경사면이 배치될 수 있다.An inclined surface of the reflector may be disposed below the heat source unit.
상기 지지체는 상기 열원유닛 상부까지 연장 형성될 수 있다.The support may extend to the upper portion of the heat source unit.
상기 가열유닛은 온도 감지부를 포함할 수 있다.The heating unit may include a temperature sensor.
상기 챔버의 적어도 일측에는, 상기 챔버 내벽을 관통하며 형성되는 가스주입구가 형성되고, 상기 가스주입구는, 상기 가열유닛 집합체 사이에 형성될 수 있다. At least one side of the chamber, a gas inlet is formed through the chamber inner wall, the gas inlet may be formed between the heating unit assembly.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 챔버 내부에 가열유닛을 복층으로 형성하여 각각의 가열유닛 사이에 기판을 배치하여 기판을 처리함으로써 급속열처리 공정의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 가열유닛에 포함되는 열원유닛의 하부에 반사체를 구비하여 열원유닛에서 방사되는 방사광을 기판으로 집광시킬 수 있기 때문에 기판의 처리효율을 더욱 증가시킬 수 있다. According to the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the heating unit is formed in a plurality of layers inside the chamber, and the substrate is disposed between the heating units to treat the substrate, thereby increasing the efficiency and productivity of the rapid heat treatment process. In addition, since a reflector is provided below the heat source unit included in the heating unit, the radiation light emitted from the heat source unit can be focused onto the substrate, thereby further increasing the processing efficiency of the substrate.
그리고 가열유닛 사이에 배치되는 복수의 기판에 반응가스를 균일하게 공급하기 위해 층형으로 구비되는 복수의 가열유닛 사이에 가스주입구를 연속적으로 설치함으로써, 각각의 기판에 반응가스를 균일하게 공급하여 박막의 균일 증착과 공정의 정밀도를 증가시킬 수 있다. In order to uniformly supply the reaction gas to the plurality of substrates disposed between the heating units, a gas inlet is continuously provided between the plurality of heating units provided in a layered manner, thereby uniformly supplying the reaction gas to each of the substrates. Uniform deposition and process precision can be increased.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 분리사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'의 단면도.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가열유닛을 나태내는 사시도.
도 5는 도 4의 가열유닛의 정면도.
도 6은 도 4의 가열유닛의 측면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 반사체와 냉각포트의 결합상태를 도시하는 도면.
도 8은 반사체 내부 구조를 도시하는 단면도 및 평면도.
도 9는 본 발명의 변형 예에 따른 가열유닛을 도시하는 도면.1 is an exploded perspective view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG. 1; FIG.
3 is a plan view of the substrate processing apparatus of FIG. 1.
4 is a perspective view showing a heating unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view of the heating unit of FIG.
Figure 6 is a side view of the heating unit of Figure 4;
7 is a view showing a coupling state of the reflector and the cooling port according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view and a plan view showing a reflector internal structure.
9 is a view showing a heating unit according to a modification of the present invention.
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.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 분리 사시도이며, 도 2 및 도 3은 기판 처리 장치의 단면도이다. 여기에서, 도 2는 도 1의 선 A-A'의 단면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
1 is an exploded perspective view of a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the substrate processing apparatus. Here, FIG. 2 is sectional drawing of the line A-A 'of FIG. 1, and FIG. 3 is a top view of the substrate processing apparatus of FIG.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는, 다수의 기판(S) 처리되는 내부공간을 형성하며 전방이 개방된 챔버 몸체(103)와, 챔버 몸체(103)의 개방된 전방에 내부공간을 개폐 가능하도록 배치되는 도어(105)를 포함하는 챔버(100)와, 챔버(100) 내부를 가로지르며 상하방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 가열유닛 집합체(600)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus may form an interior space in which a plurality of substrates S are processed, and may open and close the
본 도면에서는 챔버 몸체(103)의 전방에 도어(105)가 배치되고 가열유닛(600)은 챔버 몸체(103)의 양 측면을 가로지르며 배치되는 것으로 나타나 있지만, 챔버 몸체(103)의 개방된 측면의 위치는 변경 가능하며 그에 따라 도어(105) 및 가열유닛(600)의 배치되는 위치가 변경될 수 있다. 이 경우, 각 실시 예에 대한 구성 및 작용 효과는 동일하다. 따라서 이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 기판 처리 장치를 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 대해서 설명한다. Although the
챔버(100)는 기판(S)을 수용하여 가열해주기 위한 공간, 즉 진공의 가열공간을 내부에 형성하기 위한 구성으로서, 대략적인 형상은 도시된 바와 같이 중공의 박스 형상 또는 블록 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 챔버(100)는 하나의 몸체로 단일화 제작될 수도 있으나, 여러 부품이 연결 또는 결합된 조립 몸체를 지닐 수도 있다. 이 경우, 각 부품 간의 연결부위에는 밀폐(sealing) 수단(미도시)이 부가적으로 구비되어 기판(S)의 가열 또는 냉각 시 장치 내에 투입되는 에너지를 절감해 줄 수 있다. The
도 1 내지 도 3을 참조하면, 챔버 몸체(103)는 내부에 기판(S)을 처리하기 위한 내부공간이 형성되고, 전방이 개방된 중공형으로 형성되며, 챔버 몸체(103)의 개방된 전방을 개폐 가능하도록 도어(105)가 배치된다. 1 to 3, the
도어(105)는 챔버 몸체(103)의 개방된 전방에 개폐 가능하도록 배치되며, 도어(105)의 일측면은 챔버 몸체(103)와 결합하여 챔버 몸체(103)의 벽과 함께 챔버(100) 내벽을 형성한다. 그리고 도어(105)는 챔버 몸체(103)의 전방을 개폐하기 위해 플레이트(Plate) 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 공정이 진행되는 동안이나 열원유닛(200) 및 반사체(300)를 교체할 때가 아닌 경우에 도어(105)는 챔버 몸체(103)의 전방을 폐쇄한다. The
도 2를 참조하면, 챔버(100)의 외부에는 챔버(100)의 내부공간으로 공정가스(G)를 공급하는 가스공급부(미도시)가 구비되고, 챔버(100)에는 가스공급부로부터 공급되는 공정가스(G)를 챔버(100) 내부로 주입하기 위한 가스주입구(150)가 형성된다. 그리고 챔버(100)에는 챔버(100) 내부의 가스를 배출하기 위한 가스배출구(170)가 형성된다. Referring to FIG. 2, a gas supply unit (not shown) is provided outside the
가스주입구(150)는 챔버(100)의 양 측면을 관통하여 형성되고, 복수의 기판(S)이 배치되는 배치식 챔버의 특성상 기판(S) 사이에 공정가스(G)를 원활하게 공급하기 위해 기판(S)의 상부 면으로 흐를 수 있도록 기판(S)보다 높은 위치에 배치된다. 또한, 가스주입구(150)의 형성위치는 이에 한정하지 않으며, 가스주입구(150)는 챔버(100)의 양 측면 중 적어도 어느 한 측면에 형성될 수 있다. 이에, 기판(S)의 중앙부에 공정가스(G)가 신속하게 공급하여 기판(S)의 표면에 원활하게 접촉하며 유동하게 하기 위해 본 발명의 실시 예와 같이 챔버(100)의 양 측면에 가스주입구(150)를 형성하는 것이 좋다. The
가스배출구(170)는 챔버(100)의 하부면을 관통하며 형성된다. 가스배출구(170)는 챔버(100) 내부의 가스를 보다 효율적으로 배출시키기 위해서 가스배출구(170)와 연결되는 배기라인(미도시) 상에 펌프(미도시)를 장착할 수도 있다. 이와 같은 구성을 통해 챔버(100) 내부에 진공 형성과 같은 압력 제어도 수행할 수 있다. 또한, 본 도면에서는 가스배출구(170)가 챔버(100)의 하부에 형성되어 있으나, 가스배출구(170)의 형성 위치는 이에 한정하지 않고 가스주입구(150)가 챔버(100)의 일측에 형성되는 경우 가스배출구(170)는 챔버(100)의 타측에 형성되어 가스주입구(150)와 대향하는 위치에 형성될 수도 있다.The
전술한 바와 같이, 가스주입구(150) 및 가스배출구(170)는 도면에 도시된 바와 같이 복수의 가열유닛 사이에 적어도 하나 이상씩 형성하여 공정가스를 챔버(100) 내부의 전 영역에 걸쳐 신속하게 확산시킬 수도 있다. As described above, the
그리고 챔버(100)에는 공정 후 가열유닛 집합체(600) 및 챔버(100)를 냉각시키기 위한 냉각가스를 공급하는 냉각재 주입구(미도시)이 형성될 수도 있다. 냉각재 주입구는 챔버 몸체(103) 및 도어(105) 중 적어도 어느 한 군데에 형성될 수 있다. 여기서 냉각재 주입구를 챔버(100)의 여러 부분에 형성하게 되면, 공정 후 열원유닛(200) 및 챔버(100)를 냉각하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다. In the
또한, 챔버(100)의 내벽에는 라이너(미도시)가 형성될 수도 있다. 라이너는 챔버(100) 내부에서 공정 가스가 도달할 수 있는 모든 곳에 형성되어 공정 중 발생하는 오염물을 흡착시킨다. 이와 같이 라이너를 챔버(100) 내벽에 적용함으로써 장비 전체를 세정하지 않고 라이너만 교체하여 장비의 유지 보수 주기를 연장할 수 있다. 이때, 라이너는 별도의 구조물로 형성되어 챔버(100)의 내부에 구비될 수도 있고, 박막 형태로 챔버(100)의 상하 측면 내벽에 코팅되어 형성될 수도 있다. 이때, 라이너는 그래파이트(graphite) 또는 탄화규소(SiC)가 코팅된 그래파이트, 탄화규소(Silicon Carbide), 질화규소(Silicon nitride), 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(Aluminum nitride) 및 석영(Quartz) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, a liner (not shown) may be formed on the inner wall of the
가열유닛 집합체(600)는 나란하게 배치되는 복수의 가열유닛(600a)을 포함하고, 가열유닛(600a)은 방사광을 배출하는 열원유닛(200)과, 열원유닛(200)의 하측에 배치되는 반사체(300), 반사체(300) 상부에 장착되며 챔버(100) 내부에서 기판(S)을 지지해주는 지지체(340)를 포함한다.The
전술한 바와 같이 형성된 가열유닛(600a)은 복수개 구비되어 챔버 내부에서 한층으로 나란하게 배치되어 가열유닛 집합체(600)를 형성한다. 가열유닛 집합체(600)는 챔버 내부에서 상하로 이격되어 나란하게 배치되고, 이격되는 공간 사이마다 기판(S)이 배치된다.The
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가열유닛을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 가열유닛의 정면도이며, 도 6은 도 4의 가열유닛의 측면도이다.Figure 4 is a perspective view showing a heating unit according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a front view of the heating unit of Figure 4, Figure 6 is a side view of the heating unit of Figure 4.
이하에서는 가열유닛의 일부만 발췌해 도시하고, 그 구성요소에 대해 설명하기로 한다. 이때, 각각의 가열유닛(600a), 열원유닛(200), 반사체(300), 지지체(340)는 실시 예에서 동일하게 적용된다.
Hereinafter, only a part of the heating unit will be extracted and the components thereof will be described. At this time, each of the
가열유닛(600a)은 챔버(100) 내부를 가로지르며 챔버 몸체(103)의 양측면을 관통하며 장착된다. 이때, 한 층의 가열유닛 집합체(600)를 형성하기 위해서 가열유닛(600a)은 복수개 구비되어 나란하게 일렬로 형성된다. 이때, 각각의 가열유닛(600a) 사이에는 소정간격 이격공간을 포함하여 복수의 가열유닛 집합체(600)가 형성될 수 있다. 이에 상기 이격공간을 통해 층형으로 형성되는 가열유닛 집합체(600)들 사이로 공급되는 반응가스가 챔버 몸체(103) 바닥면에 형성된 가스배출구(170)로 배출될 수 있는 간격을 형성하는 것이 바람직하다. The
열원유닛(200)은 방사광을 방출시키는 열원(240)과, 열원(240)을 감싸 보호하고 열원(240)에서 방출되는 방사광을 외부로 투과시키는 투과창(220)을 포함한다. 열원유닛(200)은 챔버 몸체(103)의 양 측벽에 형성되는 관통홀(미도시)에 삽입되어 챔버 몸체(103)에 장착될 수 있다. 관통홀은 서로 대향하도록 형성될 수 있으며, 이때, 열원유닛(200)을 장착하기 위해서는 별도의 고정부재(270) 및 밀폐 부재(미도시) 등이 사용될 수 있다. 또한, 챔버(100) 내부에 투과창(220)과 함께 일체형으로 장착될 수도 있다. 전술한 내용에 따라 장착된 열원유닛(200)은 챔버(100) 내부에 배치된 기판(S)을 가열한다. The
투과창(220)은 열원(240)을 보호하기 위하여 사용되고, 열원(240)에서 방사되는 방사광을 투과시킬 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 투과창(220)은 투과율이 우수하고 내열성이 우수한 석영, 사파이어 등으로 형성될 수 있다. 투과창(220)은 내부에 열원(240)을 배치할 수 있도록 중공형으로 형성될 수 있으며, 투과창(220) 내부에서 열원(240)의 삽탈을 용이하게 하기 위하여 선형으로 형성되는 것이 좋다. 그 단면형상은 원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 투과창(220)의 단면 형상을 원형으로 형성하게 되면, 공정 중 챔버(100) 내부 압력에 의한 영향을 적게 받기 때문에 교체 주기를 연장할 수 있어 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. The
열원(240)은 챔버(100) 내부에 배치되어 기판(S)을 가열한다. 열원(240)은 챔버 몸체(103)에 바로 장착되거나 또는 투과창(220)에 삽입되어 장착될 수 있다. 본 발명에서는 열원(240)이 투과창(220) 내부에 삽탈되어, 챔버 몸체(103)에 장착 가능해야 하기 때문에 선형으로 형성되는 것이 좋으며, 상기 열원(240)은 텅스텐 할로겐 램프, 카본 램프 및 루비 램프 중 적어도 어느 한 가지가 사용될 수 있다.
The
반사체(300)는 챔버(100) 내부에서 열원유닛(200)과 마찬가지로 챔버(100) 내부를 가로지르며 열원유닛(200)과 평행한 방향으로 열원유닛(200)의 하부에 배치된다. 반사체(300)는 소정의 부피를 갖는, 바 형상으로 형성된다. 반사체(300) 열원유닛(200)에서 발생하는 복사열을 반사시켜 기판(S)의 하단을 가열한다. 이때, 반사체(300)의 상부면에는 열원유닛(200)이 배치되는 오목홈(305)이 형성되고, 반사체(300) 내부에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각라인(320)이 형성된다.The
오목홈(305)은 반사체(300)의 상부면에 형성되고, 선형의 열원유닛(200)이 배치될 수 있도록 반사체(300)의 상부면에 길게 연장형성된다. 오목홈(305)은 열원유닛(200)에서 방출되는 방사광을 기판(S)으로 집광시켜 기판(S)의 가열효율을 증가시킬 수 있는 다양한 형상의 패턴으로 형성될 수 있다. 이에 본 도면에서는 오목홈(305)의 단면형상은 V자로 형성되어 오목홈(305)에 열원유닛(200)이 이격되어 배치되지만, 오목홈(305)의 단면모양은 이에 한정하지 않고, 반사체(300) 내부에 형성되는 냉각라인(320)에 방해가 되지 않고는 U자, 사각형 및 반원형 등으로 다양하게 형성될 수도 있다.The
그러나 오목홈(305)은 반사체(300)에 형성되지 않을 수도 있다. 즉, 가열유닛(600)이 챔버(100) 내부에서 차지하는 공간을 최소화시키기 위해, 오목홈(305)을 형성하여 오목홈(305) 안에 열원유닛(200)을 배치하였지만 오목홈(305)의 형성에 대해서는 한정하지 않는다. However, the
냉각라인(320)은 열원유닛(200)으로부터 발생하는 방사광에 의해 반사체(300)가 과열되어 팽창 및 변형되는 것을 방지하기 위해 반사체(300)의 내부에 형성된다. 냉각라인(320) 내부에는 냉각수가 공급된다. 냉각라인(320)을 통해 냉각수가 공급되면 상기 냉각수는 반사체(300)의 과열을 방지할 뿐만 아니라 층상으로 배치되는 기판(S)이 상 하부에 배치되는 열원유닛에 의해 과열되는 것도 방지할 수 있다.
The
지지체(340)는 반사체(200)의 상부에 장착되어, 챔버(100) 내부에서 기판(S)을 지지하는 지지핀(343)과, 지지핀(343)의 일부를 감싸 보호하고 지지핀(343)을 고정하는 핀홀더(346)를 포함한다. The
지지핀(343)은 반사체(200)의 상부에 배치되어 챔버(100) 내부에서 기판(S)을 지지하는 기능을 수행한다. 지지핀(343)은 소정길이를 갖는 핀(Pin) 형태로 제작되어 반사체(200)에 장착된다. 이때, 지지핀(343)은 열원유닛(200)에서 방출된 방사광이 투과될 수 있는 투광성과, 열전도의 특성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명의 실시 예에서는 석영 또는 사파이어로 이루어진 지지핀(343)을 사용하였으나, 지지핀(343)의 재질은 이에 한정되지 않고 열원유닛(200)에서 발생된 광을 투과시키며, 열을 전달할 수 있는 다양한 재질을 지지핀(343)로 이용할 수 있다.The
핀홀더(346)는 반사체(300)의 상부에 배치되고, 하우징(housing) 형태로 구성되어 지지핀(343)을 외부에서 포위하도록 설치될 수 있다. 이때, 핀홀더(346)는 지지체를 안전하게 감쌀 수 있고 내열성이 우수한 세라믹 재료 및 금속 재료의 재질을 이용할 수 있다. The
이때, 지지핀(343)과 핀홀더(346)는 기판(S)을 보다 안정적으로 지지하기 위해서 4개 이상 설치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.
In this case, the support pins 343 and the
이처럼 형성된 본 발명의 지지체(340)는 챔버(100) 내부에서 복수의 가열유닛(600)상에 배치되는 기판(S)을 지지하는데, 종래에 기판(S)을 간접가열하며 지지하는 서섭터가 별도로 구비되지 않는다. 또한, 지지체(340)는 반사체(300) 상부에 소정길이 연장형성되어 있고, 이에 기판(S)과 반사체(300) 상부면 사이에는 이격공간이 형성된다. 이는 로봇암(미도시)을 사용하여 기판을 로딩 및 언로딩 하는 경우, 기판을 챔버(100)내부로 로딩하여 지지체(340) 상부에 기판(S)을 얹어놓는 방법을 사용하여 기판을 로딩시킬 수 있고 반대로 기판을 들어올려 기판을 지지체(340)로부터 언로딩시킬 수 있기 때문에 챔버(100) 내부에서 기판(S)의 로딩 및 언로딩이 용이하다.
The
전술한 바와 같이 형성된 가열유닛(600a)에는 반사체(300)의 적어도 일 측의 하부에 결합되고, 반사체(300) 내부로 냉각수를 공급하는 냉각포트(400)가 구비될 수 있다. The
냉각포트(400)는 반사체(300)의 냉각라인(320)으로 냉각수를 흘려주기 위해 반사체(300)에 결합 설치되며, 반사체(300)를 지지하여 챔버(100) 내부에 배치시키는 지지대역할을 할 수 있다. 냉각포트(400)는 원통형의 바 형태로 형성되고 냉각포트(400)와 반사체(300)가 접촉하여 결합되는 부분에 단차를 형성하여, 도 5에 도시된 바와 같이 반사체(300)를 지지할 수 있다. 또한 냉각포트(400)의 냉각라인(420)은 반사체(300)의 냉각라인(320)과 연통되어 챔버(100) 외부에서 공급되는 냉각수가 반사체(300)로 유입될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 냉각포트(400)가 반사체(300)의 양측에 배치되어, 냉각포트(400)의 일측에 형성되는 냉각수 주입구(410)로 냉각수가 유입되고 냉각포트(400)와 반사체가 연통되는 냉각포트의 냉각수 배출구(430)로 순환된 냉각수가 배출되도록 형성할 수 있다. 하지만 냉각포트(400)의 형태, 개수 및 냉각수의 순환방향은 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형될 수 있다. 즉, 냉각포트(400)는 반사체(300)의 적어도 일측에 배치되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 냉각포트(400)가 배치되지 않는 반사체(300)의 타측은 챔버(100)에 직접 결합될 수 있다. 또한, 양측에 배치되는 냉각포트(400) 모두에서 냉각수가(W) 공급 또는 배출되는 경우 반사체(300)의 내부에 냉각수 경로가 이중으로 형성되어 양측에서 모두 냉각수를 공급받을 수도 있다. The cooling
또한, 본 발명의 실시 예에서는 반사체(300) 양 단부에 냉각포트(400)를 연결하고, 냉각포트(400)를 통해 냉각수를 공급받는 것으로 나타나 있으나, 반사체(300)는 챔버(100)를 관통하며 장착되어 반사체(300) 내부로 직접 냉각수를 공급받을 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.In addition, in the embodiment of the present invention, although the
그리고, 가열유닛(600)은 챔버(100)의 양측면을 관통하여 별도의 고정부재(270, 470) 및 밀폐부재(미도시)를 구비하여 챔버(100)에 고정될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열유닛(600)의 열원유닛(200)을 고정하는 고정부재(270)와 냉각포트(400)를 고정하는 고정부재(470)가 각각 구비될 수 있으나, 이는 한정되지 않으며 고정부재를 적어도 하나 구비하여 열원유닛(200)과 냉각포트(400)를 같은 고정부재로 함께 챔버(100)에 고정할 수도 있다. 또한, 가열유닛(600)에는 기판(S)의 온도를 측정하는 온도감지부(미도시)가 구비될 수도 있다. 온도감지부는 기판(S)의 온도를 접촉방식 또는 비접촉방식으로 측정할 수 있다. 온도 감지 수단은 다양한 감지 기구들이 적용될 수 있는데, 특히 비접촉 장식으로 기판(S)의 온도를 측정하는 경우에는 기판(S)으로부터 방출되는 복사 에너지를 감지하여 온도를 측정할 수 있는 고온계(pyrometer)가 사용될 수도 있다. 또한, 온도감지부는 기판(S)의 크기에 따라 적어도 하나 이상이 구비되어 기판(S)의 온도를 부분적으로 측정할 수도 있다. 이때, 온도감지부를 복수개 구비하는 경우, 기판(S)에 전달되는 열이 균일하게 가해지는 것에 대한 정확도가 증가할 수 있는 이점이 있기 때문에 온도감지부는 적어도 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다.
In addition, the
이하에서는, 반사체(300)와 냉각포트(400)의 결합상태 및 내부구조에 대한 설명은 후에 도시되면 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a description of the coupling state and the internal structure of the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 반사체와 냉각포트의 결합상태를 도시하는 도면이고, 도 8는 반사체 내부 구조를 도시하는 단면도 및 평면도이다. 도 7의 (a)는 반사체와 냉각포트 결합상태의 분리 사시도이고, 도 7의 (b)는 반사체와 냉각포트 결합상태의 단면도이다. 또한 도 8의 (a)는 반사체 내부구조를 나타내는 단면도이고, 도 8의 (b)는 반사체 내부구도를 나타내는 평면도이다.
FIG. 7 is a view illustrating a coupling state between a reflector and a cooling port according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view and a plan view illustrating an internal structure of a reflector. FIG. 7A is an exploded perspective view of the coupling state of the reflector and the cooling port, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the coupling state of the reflector and the cooling port. 8A is a cross-sectional view illustrating the internal structure of the reflector, and FIG. 8B is a plan view illustrating the internal structure of the reflector.
도 8을 참조하면, 반사체(300)와 냉각포트(400)를 결합하기 위해 반사체(300)에는 스터트볼트(340)가 구비된다. 또한 반사체(300)의 하부면에는 밀폐부재(500)가 배치되는 밀폐홈(505)이 형성된다. 이때, 냉각포트(400)의 결합부분에는 반사체(300)의 스터드볼트(340a, 340b, 340c, 340d)에 대향하는 위치에 스터드볼트(340)를 체결할 수 있는 체결홈(440a, 440b, 440c, 440d)이 형성되어 반사체(300)와 냉각포트(400)를 결합할 수 있다. 이때, 반사체(300)의 밀폐홈(505)에는 O-ring과 같은 밀폐부재(500)가 구비되어 냉각수가 냉각포트(400)에서 반사체(300)로 유입될 때 결합부분에서 냉각수가 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 밀폐부재(500)로 O-ring을 사용하였으나 밀폐부재(500)는 이에 한정되지 않고, 반사체(300)와 냉각포트(400)를 분리 또는 결합에 있어 용이하고 공정 분위기에 의해 변형되지 않는 소재로 형성되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 8, the
이와 같이 결합된 반사체(300)와 냉각포트(400)로 유입되는 냉각수는 냉각포트의 냉각라인(420)을 경유하며 냉각포트(400)의 내부로 흘러오고 냉각수는 냉각포트(400)와 반사체(300)의 연통으로 인해 반사체(300) 내부로 흘러들어오게 된다. 이때 반사체(300) 내부로 유입되는 냉각수는 냉각라인(320)을 따라 반사체(300)의 타측 방향으로 흘러가며 열원유닛(200)에 의해 과열되는 반사체(300)를 냉각시킬 수 있다.
The coolant flowing into the
도 9는 본 발명의 변형 예에 따른 가열유닛을 나타내는 도면이다. 도 9의 (a)는 변형 예에 따른 가열유닛의 사시도이고, 도 9의 (b)는 가열유닛의 측면도이다.9 is a view showing a heating unit according to a modification of the present invention. 9A is a perspective view of a heating unit according to a modification, and FIG. 9B is a side view of the heating unit.
도 9를 참조하면, 가열유닛(600b)은 챔버(100) 내부를 가로지르며 배치되는 열원유닛(200)과, 열원유닛(200) 하부에 배치되며, 소정간격 이격되어 배치되는 복수의 반사체(300'), 반사체(300') 상부에 장착되어 기판(S)을 지지하는 지지체(340) 및 반사체(300')의 적어도 일측의 하부에 결합되고, 반사체(300') 내부로 냉각수를 공급하는 냉각포트(400)를 포함한다. Referring to FIG. 9, the
반사체(300')에는 오목홈이 별도로 형성되지 않고 바 형태의 반사체(300')의 상부가 사다리꼴 모양으로 경사면이 형성될 수 있다. 이에, 도 9의 (b)처럼 복수의 반사체(300') 사이에는 열원유닛(200)이 배치될 수 있는 공간이 형성된다. 이와 같이 가열유닛(600')이 형성되는 경우 지지체(340)는 반사체(300')의 중앙부에 장착될 수도 있다. 또한, 반사체(300') 사이의 이격공간은 복수의 가열유닛 집합체(600) 사이에 공급되는 반응가스가 배출될 수 있도록 이격공간을 형성하는 것이 좋다.
The concave groove may not be separately formed in the reflector 300 ', and an inclined surface may be formed in a trapezoidal shape at an upper part of the bar-shaped reflector 300'. Accordingly, a space in which the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 챔버 내부에 복수의 기판을 처리하도록 가열유닛을 구비함으로써, 각각의 가열유닛 상에 기판을 배치시켜 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 복수의 가열유닛들 사이에 반응가스를 공급하는 가스주입구를 챔버에 형성함으로써 복수의 기판들 사이로 반응가스를 균일하게 공급하여 박막의 균일 증착과 공정의 정밀도를 증가시킬 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, by providing a heating unit to process a plurality of substrates in the chamber, by placing the substrate on each heating unit to improve the productivity of the process, a plurality of heating By forming a gas inlet for supplying the reaction gas between the units in the chamber, the reaction gas may be uniformly supplied between the plurality of substrates to increase the uniform deposition of the thin film and the precision of the process.
또한, 기판 지지체로 핀 형태의 지지체를 반사체에 장착하기 때문에 기판의 로딩 및 언로딩이 용이하다.
In addition, since the support in the form of a pin is mounted on the reflector as the substrate support, loading and unloading of the substrate is easy.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the following claims.
S : 기판 W : 냉각수
100 : 챔버 103 : 챔버 몸체
105 : 도어 150 : 가스주입구
170 : 가스배출구 200 : 열원유닛
300, 300' : 반사체 340 : 지지유닛
400 : 냉각포트 600 : 가열유닛 집합체
600a, 600b : 가열유닛 320, 420 : 냉각라인
270, 470 : 고정부재S: Substrate W: Coolant
100
105: door 150: gas inlet
170: gas outlet 200: heat source unit
300, 300 ': reflector 340: support unit
400: cooling port 600: heating unit assembly
600a, 600b:
270, 470: fixed member
Claims (11)
나란하게 배치되는 복수의 가열 유닛을 각각 포함하여 상기 챔버 내부에 상하방향으로 이격되어 배치되는 복수의 가열유닛 집합체;를 포함하고,
상기 가열유닛은, 방사광을 방출하는 열원유닛;
상기 열원유닛 하부에 상기 열원유닛의 길이 방향을 따라 배치되어 상기 열원유닛에서 방출되는 방사광을 반사시키고, 내부에 냉각 라인이 형성된 반사체; 및
상기 반사체의 상부에 설치되어, 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 지지체를 포함하며,
상기 챔버를 관통하여 상기 냉각 라인과 연통되도록 상기 반사체에 연결되는 냉각 포트가 구비되고, 상기 냉각 포트는 상기 반사체를 지지하여 상기 챔버에 고정시키는 기판 처리 장치.A chamber in which an inner space in which the substrate is processed is formed;
And a plurality of heating unit assemblies including a plurality of heating units disposed side by side and spaced apart vertically in the chamber.
The heating unit, the heat source unit for emitting radiation;
A reflector disposed below the heat source unit along a length direction of the heat source unit to reflect the emission light emitted from the heat source unit, and having a cooling line formed therein; And
Is installed on top of the reflector, includes at least one support for supporting the substrate,
And a cooling port connected to the reflector so as to communicate with the cooling line through the chamber, wherein the cooling port supports and fixes the reflector to the chamber.
상기 열원유닛은,
열원과,
내부에 상기 열원이 배치되는 투과창을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The heat source unit,
Heat source,
And a transmission window in which the heat source is disposed.
상기 반사체는 상부면의 일부에 경사면이 형성되는 기판 처리 장치. The method according to claim 1,
And the reflector has an inclined surface formed on a portion of an upper surface thereof.
상기 열원유닛의 하부에 상기 반사체의 경사면이 배치되는 기판 처리 장치.The method of claim 7,
And an inclined surface of the reflector is disposed below the heat source unit.
상기 지지체는 상기 열원유닛 상부까지 연장 형성되는 기판 처리 장치. The method according to claim 1,
And the support extends to an upper portion of the heat source unit.
상기 가열유닛은 온도 감지부를 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The heating unit substrate processing apparatus including a temperature sensing unit.
상기 챔버의 적어도 일측에는,
상기 챔버 내벽을 관통하며 형성되는 가스주입구가 형성되고,
상기 가스주입구는,
상기 가열유닛 집합체 사이에 형성되는 기판 처리 장치. The method according to claim 1,
At least one side of the chamber,
A gas injection hole formed through the inner wall of the chamber is formed,
The gas inlet,
Substrate processing apparatus formed between the heating unit assembly.
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