KR101346076B1 - 배기 통로를 형성한 히터 모듈 - Google Patents

Abstract

히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실이 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지하는 히터 모듈을 제공하기 위한 것이다. 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서, 상기 히터 모듈 주위를 감싸고 있으며, 일측에 다수의 배기 통로가 형성된 하우징이 있으며, 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있으며, 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 배기 통로는 상기 내부 충진물과 상기 하우징을 관통하여 형성되며, 상기 하우징의 상부에서 봤을 때 관통부의 위치가 중심에서 방사형 형태로 균일하게 분기되는 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성하여 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.

Description

배기 통로를 형성한 히터 모듈{Formed with an exhaust heater module}

본 발명은 히터 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원자층 증착장치에서 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지하는 히터 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.

원자층 증착방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 원자층 증착방법은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 사용되고 있다.

원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치가 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입의 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터가 고속으로 회전함에 따라 기판이 순차적으로 증착가스가 분사되는 각 영역을 통과함으로써 기판 표면에서 증착가스들의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.

원자층 증착장치에서 서셉터 하부에는 기판을 가열하기 위한 히터 모듈이 구비되며, 히터 모듈 하부에는 퍼지가스를 배기한다. 여기서 퍼지 가스는 공정 진행시 히터 모듈 하부에 발생되는 잔유물에 대한 오염 억제 및 히터 모듈 자체의 열변형을 줄이기 위해 사용된다.

그런데 퍼지 가스를 배기할 때 적절한 배기 통로가 없어 히터 모듈 하부에서 분산되어 배기되기 때문에 퍼지 가스의 대류로 인한 열손실 또는 퍼지 가스의 정체로 인한 오염이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 히터 모듈 내부에 퍼지 가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실이 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지하는 히터 모듈을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서, 상기 히터 모듈 주위를 감싸고 있으며, 일측에 다수의 배기 통로가 형성된 하우징을 포함한다.

일 예에 따르면, 상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있으며, 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

일 예에 따르면, 상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성되어 있다.

일 예에 따르면, 상기 배기 통로는 상기 내부 충진물과 상기 하우징을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 배기 통로는 상기 하우징의 상부에서 봤을 때 관통부의 위치가 중심에서 방사형 형태로 균일하게 분기되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하여 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 모습을 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 평면도이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 히터 모듈에 대해서 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 모습을 도시한 단면도이다. 도1을 참고하면, 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(110)와 서셉터(140), 가스분사부(120) 및 히터 모듈(150)을 포함하여 구성된다.

이하에서 설명하는 본 실시예에서는 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 복수의 기판(130)에 대해 동시에 증착이 수행되며 기판(130) 및 서셉터(140)에 대해 가스분사부(120)가 평행하게 배치된 상태로 기판(130)이 공전하면서 가스분사부(120)에서 제공되는 서로 다른 종류의 가스가 분사되는 영역을 통과함에 따라 소정의 박막이 증착되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 한 장의 기판(130)이 수용되는 싱글 타입의 원자층 증착장치(100)에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(130)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 되는 기판(130)이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(130)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판(130)일 수 있다. 또한, 기판(130)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.

한편, 원자층 증착장치(100)에서 프로세스 챔버(110), 가스분사부(120) 및 서셉터(140) 등의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.

서셉터(140) 하부에는 히터 모듈(150)이 구비되며, 상기 히터모듈(150)은 상기 히터모듈(150) 주변을 감싸며, 일측에 다수의 배기 통로(154)가 형성된 하우징(151)을 포함한다.
공정진행 시 히터 모듈(150) 하부에서 퍼지가스가 유입되며, 퍼지가스는 잔유물에 대한 오염 억제 및 히터 모듈(150)의 열변형을 줄이기 위해서 사용된다. 여기서 히터 모듈(150) 내부에 배기 통로(154)를 형성하여 하부에서 유입되는 퍼지가스가 히터 모듈(150) 내부에 유입되지 않고 관통하여 상부로 유입되도록 하였다. 도1의 히터 모듈의 배기 통로는 도2를 통해 자세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 단면도이다. 도2를 참고하면, 히터 모듈(150)의 내부에는 일정한 간격으로 배치된 열선(152) 및 열선(152)의 형태를 지지하는 내부 충진물(153)로 구성되며, 외부는 석영 재질의 하우징(151)으로 구성된다. 여기서 히터 모듈(150) 내부에 상부와 하부를 관통하는 배기 통로(154)가 형성되어 있으며, 히터 모듈(150) 하부에서 유입되는 퍼지가스가 배기 통로(154)를 통해 히터 모듈(150) 상부로 유입된다. 또한 배기 통로(154)는 열선(152)에 접촉을 방지하기 위해 간섭을 피해서 위치하였으며, 균일한 퍼지가스 배기를 위하여 일정한 간격을 유지하여 형성되어 있다. 도2의 히터 모듈의 배기 통로의 배치되는 형태는 도3을 통해 자세히 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 평면도이다. 도3을 참고하면, 배기 통로(154)의 위치는 히터 모듈(150)의 상부에서 보았을 때 중심에서 방사형 형태로 배치되므로 퍼지가스가 히터 모듈(150) 상부에 균일하게 배기 되여 히터 모듈(150)이 일정한 온도를 유지할 수 있다.

또한 배기 통로(154)는 퍼지 가스량과 열선(152)의 구조 등을 고려하여 수량을 조절하거나 분기하여 사용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 원자층 증착장치
110 : 프로세스 챔버
120 : 가스분사부
130 : 기판
140 : 서셉터
150 : 히터 모듈
151 : 하우징
152 : 열선
153 : 내부 충진물
154 : 배기 통로

Claims (5)

1. 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서,
   상기 히터 모듈 주위를 감싸며, 상기 히터 모듈 내부에 상부와 하부를 관통하는 다수의 배기 통로가 형성된 하우징을 포함하고,
   상기 히터 모듈 하부에서 유입되는 퍼지가스가 상기 배기 통로를 통해 상기 히터모듈 상부로 유입되는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있으며, 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성된 히터 모듈.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 배기 통로는 상기 내부 충진물과 상기 하우징을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배기 통로는 관통부의 위치가 중심에서 방사형 형태로 분기되는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.

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