KR101396602B1 - 배치식 기판처리 장치 - Google Patents

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KR101396602B1
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heater
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gas supply
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이병일
유한길
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주식회사 테라세미콘
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Abstract

배치식 기판처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 배치식 기판처리 장치는, 복수개의 기판(40)이 적층된 기판적재부(500)가 수용되는 기판처리부(100) 및 기판처리부(100)에 기판처리 가스를 공급하는 가스 공급부(200)를 포함하는 배치식 기판 처리장리로서, 기판처리부(100)의 외측을 감싸는 형태로 하면이 개방되어 배치되며, 기판처리부(100)의 내부를 가열하는 제1 히터(410); 및 가스 공급부(200)의 외측을 감싸는 형태로 배치되어 가스 공급부(200)의 내부를 가열하는 제2 히터(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배치식 기판처리 장치 {BATCH TYPE APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 배치식 기판처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판처리부의 외면을 모두 감싸고, 독립적으로 제어가 가능하며, 결합 및 분리가 용이한 히터를 채용하여 열 균일성을 증대시켜 공정의 신뢰성을 확보하고, 장치의 관리 효율성을 증대시킨 배치식 기판처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정이 필수적으로 진행된다. 박막 증착 공정에는 스퍼터링법(Sputtering), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.
원자층 증착법은 반응가스인 소스가스와 퍼지가스를 교대로 공급하여 기판 상에 원자층 단위의 박막을 증착하는 기술이다. 원자층 증착법은 단차 피복성(Step Coverage)의 한계를 극복하기 위해 표면 반응을 이용하기 때문에, 고 종횡비를 갖는 미세 패턴 형성에 적절하고, 박막의 전기적 및 물리적 특성이 우수한 장점이 있다.
원자층 증착장치는 챔버 내에 기판을 하나씩 로딩하여 증착 공정을 진행하는 매엽식과 챔버 내에 복수개의 기판을 로딩하여 일괄적으로 증착 공정을 진행하는 배치(Batch)식으로 구별할 수 있다.
도 1은 종래의 배치식 원자층 증착장치를 나타내는 사시도이다.
종래의 배치식 원자층 증착장치는 기판(40)이 로딩되어 증착 공정이 진행되는 공간인 챔버(11)를 형성하는 공정튜브(10)를 포함한다. 공정튜브(10)의 외측에는 히터(15)가 배치된다. 그리고, 상기 공정튜브(10)의 내부에는 증착 공정에 필요한 가스 공급부(20), 가스 배출부(30) 등과 같은 부품들이 설치된다. 그리고, 공정튜브(10)와 밀폐 결합되는 받침부(51), 공정튜브(10)의 내부에 삽입되는 돌출부(53), 및 복수개의 기판(40)을 적층되도록 하는 지지바(55)를 포함하는 보트(50)를 포함한다.
상기와 같은 종래의 배치식 원자층 증착장치는 공정튜브(10)의 외부에 배치되는 히터(15)에 의해서 공정튜브(10), 가스 공급부(20), 가스 배출부(30), 기판(40) 등 공정튜브(10) 내부에 존재하는 장치들이 열을 공급받는다. 따라서, 가스 공급부(20)에서 공급되는 공정 가스의 온도와 기판(40)의 온도가 실질적으로 동일함에 따라 완전한 원자층 증착법의 구현이 어려운 문제점이 있었다. 즉, 원자층 증착법은 가스 공급부(20)에서 공급되는 공정 가스가 기판(40) 상에서 기판(40)의 온도에 의한 표면반응이 일어나면서 증착이 수행되어야 하는데 반해, 종래의 배치식 원자층 증착장치는 공정 가스의 온도가 높아, 공정 가스가 기판(40) 상면에 도달하기 전에 기체상으로 분해되는, 다시 말하여 화학기상 증착법과 유사한 증착이 진행됨으로써 원자층 증착법의 고유한 특성을 살리지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 히터(15)는 공정튜브(10)를 감싸는 하우징(미도시) 내측면에 배치되어 공정튜브(10) 내부를 가열할 수 있는데, 하우징은 벌크(bulk) 형태 또는 수직 방향으로 단위체를 적층한 형태의 구조로 이루어져 있어, 결합 및 분리가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
또한, 종래의 배치식 원자층 증착장치는 기판(40)과 공정튜브(10) 내주면 사이의 거리(d1')가 기판(40)과 가스 공급부(20) 사이의 거리(d2')보다 큰 값(d1'>d2')을 가진다. 즉, 공정튜브(10)의 내부[또는 챔버(11)]에 가스 공급부(20), 가스 배출부(30) 등의 부품이 설치되어 있으므로, 공정튜브(10)의 내부 챔버(11)의 부피가 불필요하게 커지는 문제점이 있었다.
이에 따라, 증착 공정을 수행하기 위해 챔버(11)를 채울 수 있도록 대량의 공정 가스를 공급해야 하므로 공정 가스 공급에 필요한 시간 소모 및 공정 가스의 낭비가 커지며, 증착 공정 후에 챔버(11) 내부에 존재하는 대량의 공정 가스를 배출하기 위한 시간 소모도 커지는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 원자층 증착장치는 챔버(11) 내부의 압력을 용이하게 견디기 위한 이상적인 형태로써 종형의 공정튜브(10)를 사용하는 것이 일반적이다. 하지만, 종형의 챔버(11)의 상부 공간(12)으로 인하여 공정 가스의 공급과 배출에 많은 시간이 소모되고 공정 가스의 낭비를 발생시키는 문제점이 있었다.
원자층을 증착하기 위한 배치식 장치와 관련한 선행기술은 한국공개특허공보 제10-2008-0028963호, 한국공개특허공보 제10-2011-0087580호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판처리부에 공급되는 기판처리 가스의 온도를 제어함으로써 기판처리 공정의 효율성과 신뢰성이 향상된 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 분리가능한 히터로 기판처리부의 외면을 모두 감쌈으로써, 기판처리부 내부의 열 균일성이 떨어지는 문제를 방지하여 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 히터와 하우징의 결합 및 분리가 용이한 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시킨 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시켜, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 사용량을 절감시킨 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시켜, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 공급 및 배출을 원활하게 하여 기판처리 공정 시간을 획기적으로 감소시킨 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종형에서 상면이 평평하도록 기판처리부의 형태를 변형하여 내부 공간의 크기를 감소시킨 배치식 기판처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는, 복수개의 기판이 적층된 기판적재부가 수용되는 기판처리부 및 상기 기판처리부에 기판처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 배치식 기판 처리장리로서, 상기 기판처리부의 외측을 감싸는 형태로 하면이 개방되어 배치되며, 상기 기판처리부의 내부를 가열하는 제1 히터; 및 상기 가스 공급부의 외측을 감싸는 형태로 배치되어 상기 가스 공급부의 내부를 가열하는 제2 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기판처리부에 공급되는 기판처리 가스의 온도를 제어하여 기판처리 공정의 효율성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 분리가능한 히터로 기판처리부의 외면을 모두 감쌈으로써, 기판처리부 내부의 열 균일성이 떨어지는 문제를 방지하여 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 히터와 하우징의 결합 및 분리가 용이한 효과가 있다.
또한, 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시켜, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 사용량이 절감되므로, 기판처리 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판처리 공정이 수행되는 내부 공간의 크기를 감소시켜, 기판처리 공정에 사용되는 기판처리 가스의 공급 및 배출을 원활하게 하여 기판처리 공정 시간이 획기적으로 감소되므로, 기판처리 공정의 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종형에서 상면이 평평하도록 기판처리부의 형태를 변형하여 내부 공간의 크기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배치식 원자층 증착장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 일부 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1, 제2, 제3 및 제4 히터를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판적재부를 나타내는 수직단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치의 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부 및 가스 배출부의 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리부의 상부면에 보강리브를 결합한 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 기판은 반도체 기판, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 태양전지 기판 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판처리 공정이란 증착 공정, 바람직하게는 원자층 증착법을 사용한 증착 공정을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배치식 장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 일부 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1, 제2, 제3 및 제4 히터를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판적재부를 나타내는 수직단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치의 평단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 확대 사시도이다.
도 2, 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는 기판처리부(100) 및 가스 공급부(200)를 포함한다.
기판처리부(100)의 기능은 공정튜브라고 할 수 있다. 기판처리부(100)는 복수개의 기판(40)이 적층된 기판적재부(500)가 수용되며, 증착막 형성 공정 등의 기판처리 공정을 수행할 수 있는 챔버 공간(110)을 제공한다.
기판처리부(100)의 재질은 석영(Quartz), 스테인리스 스틸(SUS), 알루미늄(Aluminium), 그라파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(Silicon carbide) 또는 산화 알루미늄(Aluminium oxide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
가스 공급부(200)는 적어도 하나의 가스 공급 유로(250) 및 가스 냉각부(270)가 수용되는 공간(210)을 제공하며, 기판처리부(100)의 일측 외주면 상에 돌출되도록 형성되어 기판처리부(100)의 내부 공간(110)에 기판처리 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 가스 공급 유로(250)는 외부로부터 기판처리 가스를 공급받아 기판처리부(100)의 내부에 공급할 수 있는 통로로서, 관(管), 중공(中孔) 등의 형태를 가질 수 있으며, 특히 기판처리 가스의 공급량의 세밀한 제어를 위하여 관으로 구성되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 3개의 가스 공급관(251)이 가스 공급 유로(250)를 구성하는 것을 상정하여 설명한다.
가스 냉각부(270)는 가스 공급 유로(250) 내부에서 기판처리부(100)로 공급되는 기판처리 가스를 냉각시키는 역할을 할 수 있다. 가스 냉각부(270)에는 기판처리 가스를 냉각시키는 액체 또는 기체 상태의 냉매(冷媒)가 흐를 수 있다. 통상적으로, 냉매의 온도는 기판처리부(100) 내부의 온도 또는 가스 공급 유로(250)의 온도보다 낮기 때문에, 냉매의 냉기가 가스 공급 유로(250)에 전해질 수 있고, 가스 공급 유로(250) 내부에 존재하는 기판처리 가스가 기체상으로 분해되지 않을 정도의 온도로 조절되어 기판처리부(100) 내부에 공급될 수 있다.
그리고, 가스 공급부(200)는 가스 냉각부(270)와 가스 공급 유로(250) 사이에 열을 전달하는 열 전달부(260)를 더 포함할 수 있다. 열 전달부(260)는 가스 공급부(200)의 내부 공간(210)에 채워질 수 있다. 열 전달부(260) 없이도 가스 냉각부(270)의 냉기가 대류(convection) 현상을 기초로 가스 공급 유로(250)에 전해질 수 있으나, 열 전달부(260)에 의할 때 가스 냉각부(270)의 냉기가 전도(conduction) 현상을 기초로 보다 효율적으로 가스 공급 유로(250)에 전해질 수 있다. 따라서, 열전도가 효율적으로 일어날 수 있도록, 열 전달부(260)는 쿼츠(quartz), 산화 알루미늄(aluminium oxide), 탄화규소(silicon carbide), 흑연(graphite), 질화붕소(boron nitride), 알루미늄(aluminium), 스테인레스 스틸(stainless steel) 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 가스 공급부(200)의 공간(210)에는 가스 공급 유로(250)의 냉각 이외에 기판처리 가스의 적정한 온도 제어를 위하여 가스 히터(미도시)가 더 수용될 수 있다.
한편, 가스 배출부(300)는 적어도 하나의 가스 배출 유로(350)가 수용되는 공간(310)을 제공하며, 기판처리부(100)의 타측 외주면 상[즉, 가스 공급부(200)의 반대편]에 돌출되도록 형성되어 기판처리부(100)의 내부 공간(110)에 유입된 기판처리 가스를 배출할 수 있다. 여기서, 가스 배출 유로(350)는 기판처리부(100) 내부의 기판처리 가스가 외부로 배출될 수 있는 통로로서, 관(管), 중공(中孔) 등의 형태를 가질 수 있으며, 특히 기판처리 가스의 원활한 배출을 위해 가스 공급관(251)보다 직경이 큰 관으로 구성되는 것이 바람직하다. 한편, 가스 배출관(351)을 구비함이 없이 중공 형태로 가스 배출 유로(350)를 구성하고, 펌프를 가스 배출 유로(350)에 연결하여 기판처리 가스를 펌핑하여 배출시킬 수도 있다. 이하에서는, 하나의 가스 배출관(351)이 가스 배출 유로(350)를 구성하는 것을 상정하여 설명한다.
기판처리부(100)의 외주면은 가스 공급부(200)의 외주면과 일체로 연결될 수 있다. 또한, 기판처리부(100)의 외주면은 가스 배출부(300)의 외주면과 일체로 연결될 수 있다. 이를 고려하여, 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 재질은 기판처리부(100)와 동일한 것이 바람직하다. 기판처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 외주면끼리의 연결은 기판처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 각각 별도로 제조한 다음, 이들을 용접 방식 등을 이용하여 결합되게 하는 방법을 통해서 가능하다. 또한, 먼저 소정의 두께를 갖는 기판처리부(100)를 제조한 다음, 기판처리부(100)의 외주면 상의 일측 및 타측에 돌출되는 부분을 제외한 나머지 부위를 절삭 가공하여 기판처리부(100)에 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)가 일체로 형성되게 하는 방법을 통해서도 가능하다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는 기판처리부(100)의 외측을 감싸는 형태로 하면이 개방되어 배치되는 제1 히터(410) 및 가스 공급부(200)의 외측을 감싸는 형태로 배치되는 제2 히터(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1 히터(410)는 기판처리부(100)의 상면을 가열하는 제1 상면 히터(411), 기판처리부(100)의 일측면을 가열하는 제1 일측면 히터(413), 기판처리부(100)의 타측면을 가열하는 제1 타측면 히터(415)를 포함할 수 있다. 제1 히터(410) 및 제2 히터(420)는 독립적으로 제어될 수 있으며, 제1 히터(410)는 기판처리부(100)의 내부를, 제2 히터(420)는 가스 공급부(200)의 내부를 가열할 수 있다. 따라서, 제2 히터(420)의 온도를 가스 공급부(200) 내부에 존재하는 기판처리 가스가 기체상으로 분해되지 않을 정도로, 제1 히터(410)의 온도와 다르게 독립적으로 제어할 수 있어 기판처리 공정의 효율성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는 가스 배출부(300)의 외측을 감싸는 형태로 배치되는 제 3 히터(430)를 더 포함할 수 있다. 제3 히터(430)도 독립적으로 제어될 수 있으며, 가스 배출부(300)의 내부를 가열할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는 기판처리부(100)의 하측을 가열하는 제4 히터(440)를 더 포함할 수 있다. 제4 히터(440)는 반원판(半圓板)의 형상을 가지는 한 쌍의 제4 단위히터(440a, 440b)로 구성될 수 있으며, 후술할 기판적재부(500)의 보조받침부(520)의 내부에 배치될 수 있다.
기판처리부(100)와 가스 공급부(200)를 결합하는 형태와 유사하게, 제1 히터(410)의 외주면을 제2 히터(420)의 외주면과 일체로 연결할 수 있다. 구체적으로, 대향하는 제1 일측면 히터(413)의 돌출된 일측(413a) 및 타측(413a, 413b)과 제1 타측면 히터(415)의 돌출된 일측(415a) 및 타측(415b)을 접하게 배치한 후, 제2 히터(420)를 돌출된 일측(413a, 415a)에 용접 방식, 나사 체결 등을 이용하여 결합함으로써, 제1 히터(410)의 외주면을 제2 히터(420)의 외주면과 일체로 연결할 수 있다. 동일한 방식으로, 제3 히터(430)를 돌출된 타측(413b, 415b)에 용접 방식, 나사 체결 등을 이용하여 결합함으로써, 제1 히터(410)의 외주면을 제3 히터(430)의 외주면과 일체로 연결할 수 있다. 제1 상면 히터(411)는, 대향하는 제1 일측면 히터(413)의 돌출된 일측(413a) 및 타측(413b)과 제1 타측면 히터(415)의 돌출된 일측(415a) 및 타측(415b)을 접하게 배치한 상태의 제1 일측면 히터(413) 및 제1 타측면 히터(415)의 상부면에 결합할 수 있다.
제1 히터(410), 제2 히터(420) 및 제3 히터(430)는 히팅(Heating)뿐만 아니라 하우징(Housing)의 역할도 할 수 있다. 이러한 관점에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 히터(410)의 제1 일측면 히터(413)는 단열재(413d)로 바디를 이루고, 내측면에 열원(413c)이 설치되며, 최외곽면(413e)에 SUS, 알루미늄 등으로 마감이 될 수 있다. 열원(413c)은 판형상으로 형성되어 기판처리부(100)의 내부 공간(110)에 열 전달을 효율적으로 할 수 있으며, 그라파이트(Graphite), 카본(Carbon) 복합체, 실리콘 카바이드(Silicon carbide), 몰리브덴, 칸탈(Kanthal), 열분해 질화 붕소(pyrolytic boron nitride, PBN), 텅스텐(tungsten) 또는 니크롬(nichrome) 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 제1 일측면 히터(413)뿐만 아니라, 제1 상면 히터(411), 제1 타측면 히터(415), 제2 히터(420), 제3 히터(430)도 동일하게 단열재, 열원 및 마감이 된 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하우징의 역할을 동시에 수행하는 제1 히터(410), 제2 히터(420) 및 제3 히터(430)를 구비하고 있어, 기판처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)의 내부를 가열하는 히터와 이들을 감싸는 하우징의 결합 및 분리가 용이한 이점이 있다. 구체적으로, 하우징의 역할을 동시에 수행하는 히터는, 제1 상면 히터(411), 제1 일측면 히터(413), 제1 타측면 히터(415), 제2 히터(420) 및 제3 히터(430)의 다섯 단위체를 용접 방식, 나사 체결 등의 간단한 결합 방식으로 형성할 수 있으며, 분리도 결합하는 순서의 반대 순서로 행할 수 있기 때문에, 종래의 벌크(bulk) 형태 또는 수직 방향으로 단위체를 적층한 형태의 구조를 가지는 하우징(및 히터)보다 결합 및 분리가 훨씬 용이한 이점이 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 배치식 기판처리 장치는 기판적재부(500)를 더 포함할 수 있다.
기판적재부(500)는 공지의 엘리베이터 시스템(미도시)에 의하여 승강가능하게 설치되며, 주받침부(510), 보조받침부(520) 및 기판지지부(530)를 포함한다.
주받침부(510)는 대략 원통형으로 형성되어 상기 공정실의 바닥 등에 안착될 수 있으며, 상면이 하우징(400)의 하단부측에 결합된 매니폴드(Manifold)(450)에 밀폐 결합된다.
보조받침부(520)는 대략 원통형으로 형성되어 주받침부(510)의 상면에 설치되며, 기판처리부(100)의 내경보다 작은 직경으로 형성되어 기판처리부(100)의 내부 공간(110)에 삽입된다. 보조받침부(520)는, 중심부가 연통된 원기둥 형상으로 보조받침부(520)의 외주부를 구성하고, 주받침부(510)의 상면에 고정되어 설치되는 제1 보조받침부(521), 원기둥 형상으로 제1 보조받침부(521)의 연통된 중심부에 배치되어 내주부를 구성하는 제2 보조받침부(523), 및 제1 보조받침부(521) 및 제2 보조받침부(523)의 상부에서, 제2 보조받침부(523)와 중심축(524)이 연결되고 제1 보조받침부(521)와 이격되어 보조받침부(520)의 상부를 구성하는 제3 보조받침부(525)를 포함할 수 있다.
제3 보조받침부(525)의 상면에는 테두리부측을 따라 상호 간격을 가지면서 배치되는 기판지지부(530)가 복수개 설치된다. 보조받침부(520)의 중심측을 향하는 기판지지부(530)의 내면에는 상호 대응되게 복수의 지지홈(531)이 각각 형성된다. 지지홈(531)에는 기판(40)의 테두리부측이 삽입 지지되며, 이로 인해 복수의 기판(40)이 상하로 적층된 형태로 기판적재부(500)에 적재 보관된다.
한편, 제1 보조받침부(521)는 주받침부(510)의 상면에 고정되어 설치되는데 반해, 제2 보조받침부(523)는 주받침부(510) 내부에 설치되는 모터(511)와 연동되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 모터(511)와 연동되는 제2 보조받침부(523)의 중심축(524)이 제3 보조받침부(525)의 하면에 결합되어 있어, 모터(511)의 회전력이 제2 보조받침부(523) 및 제3 보조받침부(525)에 전달될 수 있다. 따라서, 기판처리 공정 중에 제3 보조받침부(525) 상면의 기판지지부(530)에 지지된 복수의 기판(40)이 회전할 수 있어 기판처리 공정의 균일성 및 신뢰성이 확보되는 이점이 있다.
기판처리부(100)의 하측을 가열하는 제4 히터(440)는 제1 보조받침부(521)와 제3 보조받침부(525)의 이격된 공간 내에 배치될 수 있다. 제4 히터(440)가 기판처리부(100)의 하측을 가열함으로써, 외부 환경에 노출되어 기판처리부(100) 내부의 열 균일성이 떨어지는 문제를 방지하여 기판처리 공정의 균일성 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 특히, 기판적재부(500)에 적재 보관된 기판(40)은 제4 히터(440)에 의하여 기판처리 공정 전에 미리 예열될 수 있다.
제4 히터(440)는 제2 보조받침부(523)와 제3 보조받침부(525)를 연결하는 중심축(524)과 간섭하지 않도록, 중앙부가 연통된 반원판(半圓板)의 형상을 가지는 한 쌍의 제4 단위히터(440a, 440b)로 구성되며, 각각의 제4 단위히터(440a, 440b)에 연결된 단선(미도시)을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 각각의 제4 단위히터(440a, 440b)의 단선은 고정되도록 설치된 제1 보조받침부(521)의 상면에서부터 하면까지 관통하여 주받침부(510)의 내부까지 형성된 제4 히터 단선관(445a, 445b)에 삽입되어 전력공급원(미도시)에 연결될 수 있으므로, 보조받침부(520), 특히 제2 보조받침부(523)가 회전을 하더라도 제4 히터 단선관(445) 내에 삽입된 단선이 꼬이는 문제가 없고, 단선의 배치로 인하여 기판처리부(100)와 기판적재부(500) 사이의 실링문제가 발생하지 않는 이점이 있다.
기판적재부(500)는 승강하면서 기판처리부(100)의 하단면(下端面) 및 가스 공급부(200)의 하단면에 상단면이 결합된 매니폴드(450)의 하단면에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 가스 공급부(200)의 가스 공급 유로(250)를 구성하는 가스 공급관(251)으로부터 연장된 가스 공급 연결관(253) 및 가스 냉각부(270)의 냉매가 흐르는 가스 냉각관(271)으로부터 연장된 가스 냉각 연결관(272)은 매니폴드(450)의 가스 공급 연통공(451) 및 가스 냉각 연통공(452)에 삽입되어 연통되고, 가스 배출부(300)의 가스 배출 유로(350)를 구성하는 가스 배출관(351)으로부터 연장된 가스 배출 연결관(353)은 매니폴드(450)의 가스 배출 연통공(455)에 삽입되어 연통된다. 또한, 기판적재부(500)가 상승하여 매니폴드(450)에 하단면측에 기판적재부(500)의 주받침부(510)의 상면이 결합되면, 기판(40)이 기판처리부(100)의 내부 공간(110)에 로딩되며, 기판처리부(100)는 밀폐될 수 있다. 안정된 실링을 위하여 매니폴드(450)와 기판적재부(500)의 주받침부(510) 사이에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 기판처리부(100)는 제1 히터(410)와 동심을 이루며 제1 히터(410) 내부에 배치되고, 하우징 역할을 하는 제1, 제2 및 제3 히터(410, 420, 430)의 결합체는 일체로 연결된 기판처리부(100), 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 감싸는 형태로 설치될 수 있다.
가스 공급부(200)의 내부 공간(210)에는 가스 공급 유로(250) 및 가스 냉각부(270)가 수용될 수 있다. 도 7의 (a)는 열 전달부(260)를 포함하는 가스 공급부(200), 도 7의 (b)는 열 전달부(260)를 포함하지 않은 가스 공급부(200), 도 7의 (c)는 가스 배출부(300)의 일 실시예를 나타낸다.
도 4 및 도 7의 (a)를 참조하면, 가스 공급부(200)의 내부 공간(210)에 열 전달부(260)가 채워져 있고, 열 전달부(260) 내에 가스 공급 유로(250) 및 가스 냉각부(270)가 배치된다. 가스 공급 유로(250)는 가스 공급부(200)의 길이방향을 따라 형성된 복수의 가스 공급관(251) 및 기판처리부(100)를 향하여 가스 공급관(251)의 일측에서부터 열 전달부(260)를 개재하여 기판처리부(100)의 내주면까지 연통되어 형성되는 복수의 토출공(252)을 포함한다. 토출공(252)은 각각의 가스 공급관(251)으로부터 기판처리부(100)의 내부면까지 각각 복수개 형성된다.
도 7의 (b)를 참조하면, 가스 공급부(200)의 내부 공간(210)에 열 전달부(260)가 없이, 가스 공급 유로(250) 및 가스 냉각부(270)가 배치된다. 가스 공급 유로(250)는 가스 공급부(200)의 길이방향을 따라 형성된 복수의 가스 공급관(251) 및 기판처리부(100)를 향하여 가스 공급관(251)의 일측에 형성되는 복수의 토출공(252)을 포함한다. 토출공(252)은 각각의 가스 공급관(251)에 복수개 형성된다.
가스 공급관(251)으로부터 연통된 가스 공급 연결관(253) 및 가스 냉각부(270)의 냉매가 흐르는 가스 냉각관(271)으로부터 연장된 가스 냉각 연결관(272)은 매니폴드(450)에 형성된 가스 공급 연통공(451) 및 가스 냉각 연통공(453)에 삽입되어 연통된다.
가스 배출부(300)의 내부 공간(310)에는 가스 배출 유로(350)가 수용될 수 있다. 도 4 및 도 7의 (c)를 참조하면, 가스 배출 유로(350)는 가스 배출부(300)의 길이방향을 따라 형성된 가스 배출관(351) 및 기판처리부(100)를 향하여 가스 배출관(351)의 일측에 형성되는 복수의 배출공(352)을 포함한다. 배출공(352)은 가스 배출관(351)에 복수개 형성된다. 그리고, 가스 배출관(351)로부터 연통된 가스 배출 연결관(353)은 매니폴드(450)에 형성된 가스 배출 연통공(455)에 삽입되어 연통된다.
토출공(252) 및 배출공(352)은, 기판적재부(500)가 매니폴드(450)에 결합되어, 복수개의 기판(40)이 기판처리부(100)에 수용되었을 때, 기판처리 가스를 기판(40)으로 균일하게 공급하고, 기판처리 가스를 용이하게 흡입하여 외부로 배출할 수 있도록 기판지지부(530)에 지지된 상호 인접하는 기판(40)과 기판(40) 사이의 간격에 각각 위치되는 것이 바람직하다.
가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)는 기판처리부(100)의 외주면으로부터 돌출되게 형성되었으므로, 기판(40)과 기판처리부(100)의 내주면 사이의 거리(d1)에 비해서 기판(40)과 가스 공급 유로(250) 사이의 거리(d2)가 동등하거나 더 클 수 있다. 즉, 도 1에 도시된, 기판처리 공정이 수행되는 기판처리부(10)의 내부 공간(11)에 가스 공급부(20) 또는 가스 배출부(30)를 배치하여 기판(40)과 공정튜브(10) 내주면 사이의 거리(d1')가 기판(40)과 가스 공급부(20) 사이의 거리(d2')보다 큰 값(d1'>d2')을 가지는 종래의 기술과는 달리, 본 발명은d1≤d2의 조건을 만족시켜, 기판처리부(100)의 외부에 가스 공급부(200) 또는 가스 배출부(300)를 배치하므로, 기판처리부(100)의 내부 공간(110)의 크기를 기판적재부(500)가 수용될 수 있는 최소 크기[또는 기판(40)이 수용될 수 있는 최소 크기]로 줄일 수 있다. 따라서, 기판처리 공정이 수행되는 기판처리부(100) 내부 공간(110)의 크기 감소로 인한 기판처리 가스의 사용량 절감 및 이에 따른 기판처리 공정비용 절감의 이점이 있을 뿐만 아니라, 기판처리 가스의 공급 시간 및 배출 시간 감소 및 이에 따른 기판처리 공정의 생산성이 향상되는 이점이 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리부(100)의 상부면에 보강리브(120, 130)를 결합한 배치식 기판처리 장치를 나타내는 사시도이다.
종래의 배치식 기판처리 장치의 공정튜브(10)가 종형인 것과 다르게, 본 발명의 기판처리부(100)는 원기둥 형상을 가지며, 상면이 평평할 수 있다. 기판처리부(100)의 상면을 평평하게 구성하여 기판(40)이 수용될 수 없는 종형 챔버(11)의 상부 공간(12)(도 1 참조)을 배제함으로써 기판처리부(100)의 내부 공간(110)의 크기를 더욱 감소시키는 이점이 있다. 다만, 종래의 종형 챔버(11)에 비해서 내부의 압력을 균등하게 분산시킬 수 없어 발생할 수 있는 내구성의 문제를 해소하기 위해, 본 발명의 배치식 기판처리 장치는 기판처리부(100)의 상면 상에 복수개의 보강리브(120, 130)를 결합한 것을 특징으로 한다.
보강리브(120, 130)의 재질은 기판처리부(100)의 재질과 동일하게 채용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 기판처리부(100)의 상면을 지지할 수 있는 목적의 범위 내에서 다양한 재질을 채용할 수 있을 것이다.
보강리브(120, 130)는 도 8의 (a)와 같이 복수의 보강리브(121, 122)를 교차하도록 배치하여 기판처리부(100)의 상면에 결합할 수도 있고, 도 8의 (b)와 같이 복수의 보강리브(131, 132)를 평행하게 배치하여 기판처리부(100)의 상면에 결합할 수도 있다. 보강리브(120, 130)는 용접 방식 등을 이용하여 기판처리부(100)의 상면에 결합할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 기판처리부(100)에 공급되는 가스 공급 유로(250) 내부에 존재하는 기판처리 가스가 기체상으로 분해되지 않을 정도로 온도를 제어함으로써 기판처리 공정의 효율성과 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.
그리고, 제1, 제2, 제3 및 제4 히터(410, 420, 430, 440)를 통해 기판처리부(100)를 외면을 모두 감쌀 수 있고, 독립적으로 히터를 제어함으로써 기판처리부(100) 내부의 열 균일성이 떨어지는 문제를 방지하여 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 배치식 기판처리 장치에서, 하우징의 역할을 할 수 있고 결합 및 분리가 용이한 히터(410, 420, 430)를 채용함으로써 장치 관리의 효율성이 증대될 수 있다.
그리고, 가스 공급 유로(250) 및 가스 배출 유로(350)를 수용하는 가스 공급부(200) 및 가스 배출부(300)를 기판처리 공정이 수행되는 기판처리부(100)와 분리하여 배치함으로써, 기판처리부(100)의 내부 공간(110)의 크기를 최소화할 수 있으므로, 기판처리 가스의 사용량을 절감하여 공정비용을 절약하고, 기판처리 가스의 공급 및 배출 시간을 단축시켜 기판처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 기판처리부(100)의 상부를 평평하게 형성함으로써 기판처리부(100)의 내부 공간(110)의 크기를 더욱 줄여 상기 효과를 극대화 할 수 있으며, 보강리브(120, 130)를 기판처리부(100)의 상면에 결합하여 내구성을 강화시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
40: 기판
100: 기판처리부
110: 기판처리부 내부 공간
120, 130: 보강리브
150, 160: 히터
200: 가스 공급부
250: 가스 공급 유로
251: 가스 공급관
252: 토출공
253: 가스 공급 연결관
260: 열 전달부
270: 가스 냉각부
271: 가스 냉각관
272: 가스 냉각 연결관
300: 가스 배출부
350: 가스 배출 유로
351: 가스 배출관
352: 배출공
353: 가스 배출 연결관
410: 제1 히터
411: 제1 상면 히터
413: 제1 일측면 히터
415: 제1 타측면 히터
420: 제2 히터
430: 제3 히터
440: 제4 히터
445: 제4 히터 단선관
450: 매니폴드
500: 기판적재부
510: 주받침부
520: 보조받침부
521: 제1 보조받침부
523: 제2 보조받침부
524: 제2 보조받침부 중심축
525: 제3 보조받침부
530: 기판지지부
531: 지지홈
d1: 기판과 기판처리부의 내주면 사이의 거리
d2: 기판과 가스 공급 유로 사이의 거리

Claims (18)

  1. 복수개의 기판이 적층된 기판적재부가 수용되는 기판처리부 및 상기 기판처리부에 기판처리 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 배치식 기판 처리장리로서,
    상기 기판처리부의 외측을 감싸는 형태로 하면이 개방되어 배치되며, 상기 기판처리부의 내부를 가열하는 제1 히터 - 상기 제1 히터는, 상기 기판처리부의 상면을 가열하는 제1 상면 히터; 상기 기판처리부의 일측면을 가열하는 제1 일측면 히터; 및 상기 기판처리부의 타측면을 가열하는 제1 타측면 히터를 포함함 - ; 및
    상기 가스 공급부의 외측을 감싸는 형태로 배치되어 상기 가스 공급부의 내부를 가열하는 제2 히터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판처리부에 공급된 기판처리 가스를 배출하는 가스 배출부 및 상기 가스 배출부의 외측을 감싸는 형태로 배치되어 상기 가스 배출부의 내부를 가열하는 제3 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판처리부의 하측을 가열하는 제4 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판적재부는,
    매니폴드에 밀폐 결합되는 주받침부;
    상기 기판처리부의 내경보다 작은 직경으로 형성되어, 상기 주받침부 상면에 설치되는 보조받침부; 및
    상기 보조받침부의 테두리부측을 따라 상호 간격을 가지면서 복수개 설치되는 기판지지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조받침부는,
    중심부가 연통된 원기둥 형상으로 상기 보조받침부의 외주부를 구성하고, 상기 주받침부의 상면에 고정되어 설치되는 제1 보조받침부;
    상기 제1 보조받침부의 연통된 중심부에 배치되어 상기 보조받침부의 내주부를 구성하고, 상기 주받침부 내부의 모터와 연동되어 회전가능하게 설치되는 제2 보조받침부; 및
    상기 제2 보조받침부와 중심축이 연결되고, 상기 제1 보조받침부와 이격되어 상기 보조받침부의 상부를 구성하고, 상기 기판지지부가 설치되는 제3 보조받침부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판처리부의 하측을 가열하는 제4 히터가 상기 제1 보조받침부와 상기 제3 보조받침부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 히터는 반원판(半圓板)의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    제4 히터 단선관이 상기 제1 보조받침부의 상면에서부터 하면까지 관통하여 상기 주받침부의 내부로 연결되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 기판처리부의 일측 외주면 상에 형성되고,
    상기 기판과 상기 기판처리부의 내주면 사이의 거리가 d1, 상기 기판과 상기 가스 공급부 사이의 거리가 d2일 때, d1≤d2인 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    가스 배출부는 상기 기판처리부의 타측 외주면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판처리부의 상기 외주면은 상기 가스 공급부의 외주면과 일체로 연결되고,
    상기 기판처리부의 상기 외주면은 상기 가스 배출부의 외주면과 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  13. 제1항에 있어서
    상기 기판처리부는 원기둥 형상을 가지며, 상면이 평평한 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기판처리부의 상면 상에 복수개의 보강리브를 결합한 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 기판처리 가스가 흐르는 적어도 하나의 가스 공급 유로; 및
    상기 기판처리 가스를 냉각시키는 냉매(冷媒)가 흐르는 가스 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 기판처리 가스를 가열하는 가스 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 가스 냉각부와 상기 가스 공급 유로 사이에 열을 전달하는 열 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 제1 히터, 제2 히터 및 제3 히터는 그라파이트(Graphite), 카본(Carbon) 복합체, 실리콘 카바이드(Silicon carbide), 몰리브덴, 칸탈(Kanthal), 열분해 질화 붕소(pyrolytic boron nitride, PBN), 텅스텐(tungsten) 또는 니크롬(nichrome) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판처리 장치.
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