KR101573035B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101573035B1
KR101573035B1 KR1020150089837A KR20150089837A KR101573035B1 KR 101573035 B1 KR101573035 B1 KR 101573035B1 KR 1020150089837 A KR1020150089837 A KR 1020150089837A KR 20150089837 A KR20150089837 A KR 20150089837A KR 101573035 B1 KR101573035 B1 KR 101573035B1
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남원식
연강흠
송대석
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(주)앤피에스
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 내부에 처리공간이 형성되는 챔버와; 상기 챔버 내부에 일방향으로 연장되도록 배치되는 중공형의 서셉터와; 상기 챔버의 내벽에 구비되며, 적어도 상기 서셉터의 외측을 둘러싸도록 구비되는 열원 유닛; 및 상기 서셉터의 내측에 상기 서셉터와 이격되도록 구비되고, 박판 형상의 기판을 롤 형상으로 고정하는 기판지지부;를 포함하여, 대면적의 기판을 용이하게 처리할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 {Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대면적의 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 기판 등을 열처리하는 방법으로 급속열처리(rapid thermal processing; RTP) 방법이 많이 사용되고 있다.
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 조절 제어가 용이하여, 기판의 열처리 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
급속열처리 방법이 이용되었던 종래의 기판 처리 장치는, 주로 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버와, 챔버 내부에서 기판을 지지하는 서셉터(susceptor)와, 기판을 가열하도록 방사광을 조사하는 열원과, 챔버에 연결되며 열원을 장착하기 위한 히팅 블록과, 히팅 블록과 챔버의 연결 부위에 배치되어 열원으로부터 조사된 방사광을 투과시키는 투과창을 포함하여 구성된다.
그런데 기판이 대면적화됨에 따라 이를 처리하기 위한 기판 처리 장치의 부피도 급격하게 증가하게 되었다. 통상 기판은 챔버 내부에 수평방향으로 로딩되는데 이에 따라 기판이 처리되는 챔버의 크기도 커져 이를 설치하기 위해서는 넓은 공간이 요구된다. 이외에도 기판을 보관하기 위한 공간도 더 요구되기 때문에 이를 대처하기 위한 설비 비용이 증가하고 이와 같은 비용이 제품에 반영되어 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 대면적의 기판을 수평방향으로 로딩하게 되면 기판의 자체 하중에 의해 하부 방향으로 처지는 현상이 발생하여 기판 전체에 걸쳐 균일한 처리가 어려운 문제점도 있다.
KR 2013-0098664 A
본 발명은 대면적의 기판을 용이하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 공정 설비의 효율성 및 생산성을 증가시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리공간이 형성되는 챔버와; 상기 챔버 내부에 일방향으로 연장되도록 배치되는 중공형의 서셉터와; 상기 챔버의 내벽에 구비되며, 적어도 상기 서셉터의 외측을 둘러싸도록 구비되는 열원 유닛; 및 상기 서셉터의 내측에 상기 서셉터와 이격되도록 구비되고, 박판 형상의 기판을 롤 형상으로 고정하는 기판지지부;를 포함할 수 있다.
상기 챔버는 상기 처리 공간을 정의하며, 상하방향 및 수평방향으로 연장되는 면 중 적어도 일부가 개방되는 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임의 개방된 면에 구비되어 상기 처리 공간을 형성하는 블록; 및 상기 블록 중 적어도 어느 하나에 형성되어 상기 처리 공간을 외부로부터 개방 및 밀폐하며, 상기 기판지지부를 지지하는 게이트;를 포함할 수 있다.
상기 열원 유닛은 상기 챔버의 내벽을 형성하는 상기 블록의 일측면에 구비되고, 상기 블록과 상기 열원 유닛 사이에는 반사체가 구비될 수 있다.
상기 서셉터는 양단부가 개방된 복수 개의 링 형 블록의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 기판지지부는 기판을 지지하는 기판지지대와, 일측에 상기 기판지지대가 안착되는 거치대와, 상기 게이트를 관통하도록 구비되고 상기 거치대의 타측에 연결되어 상기 거치대를 상기 챔버 내부에 지지하는 지지축 및 상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 지지축을 회전시키는 구동기를 포함할 수 있다.
상기 기판지지대는 가스가 유입되는 유입공이 형성되는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치되고 가스가 배출되는 유출공이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트를 상호 연결하는 로드를 포함하는 몸체와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트에 연결되어 상기 몸체를 둘러싸도록 기판을 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 고정부재는 상기 로드와 나란하게 배치되고 양단이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 외측에 각각 고정되는 제1고정부재와, 상기 제1고정부재와 이격되어 나란하게 구비되며 양단이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 외측에 각각 고정되는 제2고정부재를 포함할 수 있다.
상기 제1고정부재는 한 쌍의 고정로드와, 상기 고정로드 사이에 구비되는 이격부재를 포함하여 상기 고정로드 사이에 기판의 일측이 삽입되는 틈을 형성할 수 있다.
상기 제2고정부재는 길이방향을 따라 이격되는 고정구가 형성되는 고정로드와, 고정구에 삽입되어 기판의 타측을 고정하는 고정핀을 포함할 수 있다.
상기 제2고정부재는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 둘레방향의 적어도 일부를 따라 이동 가능하도록 연결될 수 있다.
상기 기판지지대는 가스가 유입되는 유입공이 형성되는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치되고 가스가 배출되는 유출공이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트를 상호 연결하며 길이방향을 따라 기판의 일측이 삽입되는 슬릿이 형성되는 로드를 포함하는 몸체와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트에 연결되어 상기 로드를 둘러싸도록 상기 기판의 타측을 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 로드는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
상기 고정부재는 길이방향을 따라 이격되는 고정구가 형성되는 고정로드와, 고정구에 삽입되어 기판의 타측을 고정하는 고정핀을 포함할 수 있다.
상기 고정부재는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 둘레방향의 적어도 일부를 따라 이동 가능하도록 연결될 수 있다.
상기 기판지지부는 상기 게이트의 이동방향을 따라 이동 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 거치대에는 가스가 배출되는 배출공이 형성될 수 있다.
상기 서셉터의 내측면 및 외측면 중 적어도 어느 한 곳에 온도검지기가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판을 원통형 기판지지대를 둘러싸도록 배치하여 대면적의 기판을 용이하게 처리할 수 있다. 그리고 기판의 두께가 얇은 경우에도 처짐 현상 없이 안정적으로 로딩할 수 있으며, 이에 따라 기판 전체에 걸쳐 균일한 처리가 가능하다. 설치 공간도 줄일 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 이에 설비 비용도 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선A-A에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서셉터를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도검지부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부의 이동 상태를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부의 구성을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부에 기판을 장착한 상태를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 변형 예에 따른 기판지지부와, 기판의 장착 상태를 보여주는 도면.
본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있으며, 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
여기서, 장치 또는 구성 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
그리고, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선A-A에 따른 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서셉터(150)를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도검지부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부의 이동 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부의 구성을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판지지부에 기판을 장착한 상태를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 변형 예에 따른 기판지지부와, 기판의 장착 상태를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 대면적 기판을 처리, 예컨대 열처리할 수 있는 장치로서, 기판이 처리되는 공간(이하, "기판 처리 공간"이라 함)을 형성하는 챔버(100), 챔버(100) 내부에 구비되는 열원 유닛(130), 챔버(100) 내부에서 기판을 지지하는 기판지지부(200) 및 챔버(100) 내부에서 기판지지부(200)를 둘러싸도록 구비되는 서셉터(150)를 포함한다. 이와 같은 구성을 통해 기판 처리 장치는 기판지지부(200)의 적어도 일부를 둘러싸도록 기판을 고정한 후 처리함으로써 대면적 기판의 처리를 가능하게 한다. 여기에서는 기판지지부(200)가 챔버(100) 내부에서 상하방향으로 배치되는 것으로 설명하지만, 기판지지부(200)는 챔버(100) 내부에서 수평방향으로 배치될 수도 있다.
챔버(100)는 내부에 기판(S)을 수용하여 처리, 예컨대 열처리하기 위한 기판 처리 공간을 제공한다. 이에 챔버(100)는 중공의 박스 형상으로 형성될 수 있다. 챔버(100)는 하나의 몸체로 제작될 수도 있으나, 본 실시 예에서와 같이 하나 이상의 구성 요소를 상호 연결 또는 조립하여 형성될 수도 있다. 챔버(100)는 상으로 분리되어 연결 또는 결합된 조립 몸체를 지닐 수 있다.
챔버(100)는 처리 공간을 정의하는 베이스 프레임(110)과, 베이스 프레임(110)에 연결되어 처리 공간을 밀폐하는 복수의 블록(120) 및 처리 공간을 개폐하는 게이트(114)를 포함할 수 있다.
베이스 프레임(110)은 상하방향 및 수평방향으로 연장되는 면 중 적어도 일부를 개방하도록 형성되며, 예컨대 사각 틀 형상의 상부 프레임(110a) 및 하부 프레임(110b)과, 상부 프레임(110a)과 하부 프레임(110b)을 상호 연결하는 측부 프레임(110c)을 포함할 수 있다. 이때, 측부 프레임(110c)은 상부 프레임(110a)과 하부 프레임(110b)의 각 모서리 부분을 각각 연결할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 베이스 프레임(110)은 상부 및 하부, 각 측부가 개방된 직육면체 형상의 처리 공간을 형성할 수 있다.
복수의 블록(120)은 베이스 프레임(110)의 개방된 면에 구비되어 처리 공간을 형성하며, 베이스 프레임(110)의 상부에 연결되는 상부 블록(112a)과, 베이스 프레임(110)의 저부에 연결되는 하부 블록(112b)과, 베이스 프레임(110)의 측부에 각각 연결되는 측부 블록(112c)을 포함할 수 있다.
상부 블록(112a)은 상부 프레임(110a)의 상부에 탈부착이 가능하도록 연결되어 챔버(100) 내부를 개방 또는 밀폐시킬 수 있도록 구비된다. 상부 블록(112a)은 상부 프레임(110a)에 대응하는 형상, 예컨대 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 그 상부에는 냉각 가스 및 기판 처리 가스를 공급하기 위한 가스공급유닛(120)이 구비될 수 있다. 이에 상부 블록(112a)에는 가스를 공급하기 위한 복수의 주입구(121, 123)이 형성될 수 있으며, 가스공급유닛(120)은 이후에 다시 설명하기로 한다.
하부 블록(112b)은 하부 프레임(110b)의 저부에 연결되며, 하부 프레임(110b)에 대응하는 형상, 예컨대 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 하부 블록(112b)의 중심부에는 기판지지부(200)를 지지하고 기판의 반입 및 반출 시 개방 및 폐쇄되는 게이트(114)가 연결되는 관통구가 형성될 수 있다. 게이트(114)는 관통구에 대응하는 형상, 예컨대 원형 플레이트 형상으로 형성될 수 있고, 중심부에는 기판지지부(200)를 지지하는 지지축(210)이 상하방향으로 관통하며 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 또한, 게이트(114)에는 게이트(114)를 상하방향으로 이동시켜 관통구를 개폐하는 승강기(40)가 연결될 수 있으며, 승강기(40)는 공지의 기술로서 상세한 설명은 생략한다.
또한, 하부 블록(112b)에는 챔버(100) 내부로 공급되는 냉각가스는 기판 처리 가스를 배출시키기 위한 배기구(116)가 형성될 수 있다. 배기구(116)는 챔버(100) 외부에 구비되는 진공형성부재(140)와 연결되어, 챔버(100) 내부의 냉각 가스 및 기판 처리 가스를 배출시키고, 기판 처리 시 기판 내부에 진공을 형성할 수 있다.
측부 블록(112c)은 서로 인접한 상부 프레임(110a), 하부 프레임(110b) 및 서로 인접하는 측부 프레임(110c)과 연결될 수 있도록 사각 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 측부 블록(112c)의 내측에는 기판을 처리하기 위한 열원 유닛(130)이 연결될 수 있다. 복수의 측부 블록(112c)은 베이스 프레임(110)의 각 측부에 서로 마주보도록 구비되고, 각 측부 블록(112c)에 구비되는 열원 유닛(130)은 챔버(100)의 내측을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
또한, 측부 블록(112c)과 열원 유닛(130) 사이에는 열원 유닛(130)에서 방출되는 방사광을 서셉터(150) 측으로 집광시키기 위한 반사체(138)가 구비될 수 있다. 반사체(138)는 방사광을 반사시킬 수 있는 반사율이 우수한 재질로 형성될 수 있으며, 세라믹이나 Ni 또는 Ni/Au 합금 등의 금속재질로 형성될 수 있다. 반사체(138)는 평평한 플레이트 형상으로 형성되거나 열원(134)의 형상에 대응하여 열원(134)에서 방출되는 방사광을 집광시켜 기판 측으로 조사할 수 있도록 요철 구조가 형성된 플레이트 형상으로 형성될 수도 있다.
열원 유닛(130)은 복수의 열원(134)과, 복수의 열원(134)을 지지하는 지지체(132)를 포함할 수 있다. 열원(134)은 지지체(132)에 서로 이격되어 나란하게 구비될 수 있으며, 각각의 열원(134)은 챔버(100)의 길이방향, 예컨대 상하방향이나 챔버(100)의 폭방향, 예컨대 수평방향으로 배치될 수 있다. 또한, 열원 유닛(130)은 열원(134)을 보호하기 위한 투광관(136)을 포함할 수 있으며, 열원(134)은 투광관(136)에 삽입되어 지지체(132)에 설치될 수 있다. 투광관(136)은 투과율이 좋고 내열성이 좋은 석영, 사파이어 등으로 형성될 수 있다.
한편, 열원 유닛(130)은 측부 블록(112c)에 구비되는 것으로 설명하고 있지만, 보조 열원 유닛(139)을 더 포함할 수 있다. 즉, 열원 유닛(130)은 챔버(100)의 측부를 따라 구비되는데 측부 프레임(110c)이 구비되는 영역에서는 방사광이 도달하지 않는 사각지대가 형성된다. 이에 측부 프레임(110c)의 길이방향을 따라 보조 열원 유닛(139)을 추가로 구비하여 방사광이 도달하지 않는 사각지대를 제거할 수 있다. 또한, 보조 열원 유닛(139)을 상부 블록(112a)과 하부 블록(112b)에 추가적으로 설치하여, 챔버(100) 내 상부 및 하부, 다시 말해서 챔버(100)의 길이방향을 따라 발생할 수 있는 열 불균일을 해소할 수 있다.
가스공급유닛(120)은 챔버(100) 내부로 기판 처리 가스 및 냉각 가스 중 적어도 어느 하나를 공급할 수 있다. 가스공급유닛(120)은 챔버(100) 내부에 냉각가스를 공급하기 위한 냉각가스공급부(124)와, 기판 처리 가스를 공급하기 위한 처리가스공급부(122)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 챔버(100) 내부에 구비되는 서셉터(150)에 의해 챔버(100) 내부 공간이 분할되는데, 서셉터(150)는 상하부가 개방된 중공의 원통형으로 형성되어 서셉터(150)의 내측 공간과 그 외측 공간으로 분할될 수 있다. 이때, 서셉터(150)의 내측 공간에는 기판을 지지하는 기판지지부(200)가 구비되고, 그 외측 공간에는 열원 유닛(130)이 구비될 수 있다. 따라서 가스공급유닛(120) 중 처리가스공급부(122)는 기판이 구비되는 서셉터(150)의 내측 공간에 처리가스를 공급하도록 설치되고, 냉각가스공급부(124)는 열원 유닛(130)이 배치되는 서셉터(150)의 외측 공간에 냉각 가스를 공급하도록 설치되는 것이 좋다. 이에 처리가스공급부(122)는 상부 블록(112a)의 중심부를 관통하며 형성되는 주입구(121)에 연결되는 제1공급관을 포함할 수 있고, 냉각가스공급부(124)는 제1공급관보다 외측에서 상부 블록(112a)을 관통하며 형성되는 주입구(123)에 연결되는 제2공급관을 포함할 수 있다. 제1공급관과 제2공급관은 외부에 구비되는 처리가스 공급원 및 냉각가스 공급원에 각각 연결되어 처리가스와 냉각가스를 챔버(100) 내부로 공급할 수 있다.
서셉터(150)는 챔버(100) 내부에 구비되며, 상하부가 개방된 중공의 원통형으로 형성될 수 있다. 서셉터(150)는 하부 블럭 상부에 서셉터(150)의 내부와 관통구가 서로 연통되도록 설치된다. 이때, 서셉터(150)의 상부는 상부 블럭에 접촉되도록 구비될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 챔버(100) 내부의 처리 공간은 서셉터(150) 내측 공간과 서셉터(150)의 외측 공간으로 분할될 수 있다. 또한, 서셉터(150)는 열원 유닛(130)으로부터 방출되는 방사광에 의해 가열되어 기판을 간접적으로 가열한다. 이에 서셉터(150)는 열전도도 및 열흡수도가 높은 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 그라파이트(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.
서셉터(150)는 일체형으로 형성될 수 있고, 복수의 링 형 블록(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)이 상하방향으로 적층되어 조립되는 조립체로 형성될 수 있다. 도 3에는 복수의 링 형 블록(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)이 상하방향으로 적층되어 조립되는 조립체로 형성되는 서셉터(150)를 보여주고 있다. 링 형 블록(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)은 적어도 상부면과 하부면 중 적어도 어느 한 곳에 인접한 링 형 블록(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)과 조립하기 위한 요철구조가 형성될 수 있다. 이들 링 형 블록(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)의 결합 구조를 살펴보면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 서로 맞물려지는 단턱 형상의 요철 구조에 의해 결합될 수도 있고, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 서로 끼움 결합되는 홈과 돌기 형상의 요철 구조에 의해 결합될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 서셉터(150)에는 온도 측정을 위한 온도검지기(160)가 구비될 수 있다. 온도검지기(160)는 서셉터(150)의 둘레 방향과 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이와 같이 온도검지기(160)는 방사광에 의해 가열되어 기판을 간접 가열하는 서셉터(150)의 온도를 측정함으로써 기판의 온도를 측정할 수 있다. 온도검지기(160)는 서셉터(150)의 외주면에 구비될 수도 있고, 서셉터(150)의 내주면에 구비될 수도 있다.
서셉터(150)의 내측에는 기판지지부(200)가 구비될 수 있다. 기판지지부(200)는 서셉터(150) 내측에서 기판을 지지하며, 박판 형상의 기판을 롤 형상으로 지지한다. 기판지지부(200)는 상하방향으로 이동가능하고 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
기판지지부(200)는 기판을 지지하는 기판지지대(250)와, 상부에 기판지지대(250)를 안착시키는 거치대(230) 및 거치대(230)를 챔버(100) 내부에 지지시키는 지지축(210)을 포함한다. 여기에서 기판지지대(250)는 본 발명의 특징적인 구성으로서 지지축(210)과 거치대(230)를 설명한 다음 상세하게 설명하기로 한다.
거치대(230)는 지지축(210)에 연결되어 챔버(100) 내에 지지된다. 거치대(230)는 상부가 개방된 중공의 원통형으로 형성될 수 있으며, 측벽에는 둘레방향을 따라 적어도 하나의 배출공(232)이 형성될 수 있다. 배출공(232)은 거치대(230)의 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 형성되어 챔버(100) 내부로 공급되는 처리가스 및 냉각가스를 배출시킬 수 있다. 배출공(232)을 통해 배출되는 처리가스 및 냉각가스는 하부 블록(112b)에 형성되는 배기구(116)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
거치대(230)의 하부에는 지지축(210)이 연결될 수 있다. 지지축(210)은 하부 블록(112b)에 결합되는 게이트(114)를 관통하도록 구비되어, 상부는 챔버(100) 내에 배치되고 하부는 챔버(100) 외부에 배치될 수 있다. 지지축(210)에는 회전력을 제공하는 구동기(220)가 연결되며, 구동기(220)의 동작에 의해 지지축(210)을 회전시킬 수 있다. 이에 지지축(210)에 연결되는 거치대(230)와 거치대(230)에 안착되는 기판지지대(250)도 지지축(210)의 회전에 의해 회전할 수 있다.
게이트(114)는 챔버(100) 외부에 구비되는 승강기(40)에 연결되어 상하방향으로 이동할 수 있으며, 이에 지지축(210)을 통해 게이트(114)에 연결되는 기판지지부(200)는 게이트(114)의 이동 방향을 따라 상하방향으로 이동할 수 있다. 이에 도 5에 도시된 바와 같이 승강기(40)의 구동을 통해 게이트(114)에 의해 지지되는 기판지지부(200)를 상하방향으로 이동시켜 기판의 반입 및 반출을 가능하게 할 수 있다.
기판지지대(250)는 기판을 지지하여 거치대(230) 상부에 안착될 수 있다. 기판지지대(250)는 거치대(230)와 분리가능하도록 연결될 수 있다. 도 6을 참조하면, 기판지지대(250)는 기판을 지지하는 몸체와, 몸체에 기판을 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
몸체는 상부 플레이트(252)와 상부 플레이트(262) 및 상부 플레이트(252)와 상부 플레이트(262)를 상호 연결하는 로드(270)를 포함할 수 있다. 상부 플레이트(252)는 소정의 두께를 가지는 원형 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 상부 플레이트(252)에는 상부 플레이트(252)를 상하방향으로 관통하는 유입공(254)이 형성될 수 있다. 유입공(254)은 복수개가 상부 플레이트(252)의 중심을 기준으로 방사상으로 일정한 간격을 가지며 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(252)의 외주면에는 기판을 지지할 수 있도록 상부 단턱이 형성될 수 있다. 상부 단턱은 상부 플레이트(252)의 두께에 대하여 1/2 영역, 예컨대 하부측에 형성될 수 있으며, 상부측보다 직경이 감소하여 상부 플레이트(252)의 내측으로 함몰되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(252)의 외주면 상부측에는 고정부재를 설치하기 위한 제1고정홈(256a)과 제2고정홈(256b)이 형성될 수 있다. 이때, 제1고정홈(256a)은 볼트 등의 고정부재가 삽입될 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 원형의 홈으로 형성될 수 있고, 제2고정홈(256b)은 상부 플레이트(252)의 외주면 적어도 일부를 따라 형성되는 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 제2고정홈(256b)은 기판지지대(250)에 고정되는 기판의 크기에 따라 고정부재의 위치를 변경할 수 있도록 형성된 것으로 이는 나중에 다시 상세하게 설명하기로 한다.
상부 플레이트(262)는 원형 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 상부 플레이트(252)와 동일한 크기로 형성될 수 있다. 상부 플레이트(262)에는 상부 플레이트(262)를 상하방향으로 관통하는 유출공(264)이 형성될 수 있다. 유출공(264)은 복수개가 상부 플레이트(262)의 중심을 기준으로 방사상으로 일정한 간격을 가지며 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(262)의 외주면에는 기판을 지지할 수 있도록 하부 단턱이 형성될 수 있다. 하부 단턱은 상부 플레이트(262)의 두께에 대하여 1/2 영역, 예컨대 상부측에 형성될 수 있으며, 하부측보다 직경이 감소하여 상부 플레이트(262)의 내측으로 함몰되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(262)의 외주면 하부측에는 고정부재를 설치하기 위한 제3고정홈(266a)과 제4고정홈(266b)이 형성될 수 있으며, 제3고정홈(266a)은 상부 플레이트(252)에 형성되는 제1고정홈(256a)과, 제4고정홈(266b)은 제2고정홈(256b)과 대응하는 위치에 각각 형성될 수 있다. 이때, 제3고정홈(266a)은 하나는 볼트 등의 고정부재가 삽입될 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 원형의 홈으로 형성될 수 있고, 제4고정홈(266b)은 상부 플레이트(262)의 외주면 적어도 일부를 따라 형성되는 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 제4고정홈(266b)도 제2고정홈(256b)과 같이 기판지지대(250)에 고정되는 기판의 크기에 따라 고정부재의 위치를 변경할 수 있도록 형성된 것으로 이는 나중에 다시 상세하게 설명하기로 한다.
이와 같이 형성되는 상부 플레이트(252)와 상부 플레이트(262)는 원통 형상으로 형성되는 로드(270)의 상부 및 하부에 각각 연결되어 아령 형상의 몸체를 형성할 수 있다.
고정부재는 제1고정부재(280)와 제2고정부재(290)를 포함할 수 있다. 제1고정부재(280)는 바형상으로 형성되는 한 쌍의 제1고정로드(282a, 282b)와, 제1고정로드(282a, 282b) 사이에 구비되는 이격부재(284) 및 제1고정로드(282a, 282b)를 상부 플레이트(252) 및 상부 플레이트(262)에 연결하기 위한 한 쌍의 제1고정핀(288)을 포함할 수 있다. 이에 제1고정로드(282a, 282b) 사이에는 소정의 틈이 형성될 수 있다. 제1고정로드(282a, 282b) 간에 형성되는 틈은 기판의 일측을 삽입하여 지지하기 위한 것이다. 제1고정로드(282a, 282b)에는 길이방향을 따라 이격되어 배치되는 한 쌍의 제1고정구(286)가 형성될 수 있다. 제1고정부재(280)의 일단은 제1고정핀(288)을 한 쌍의 제1고정구(286) 중 하나, 예컨대 상부측에 형성된 제1고정구(286)를 통해 제1고정홈(256a)에 결합하여 상부 플레이트(252)에 연결되고, 타단은 제1고정핀(288)을 제1고정구(286) 중 하나, 하부측에 형성된 제1고정구(286)를 통해 제3고정홈(266a)에 연결하여 상부 플레이트(262)에 연결될 수 있다. 제2고정부재(290)는 바 형상으로 형성되는 제2고정로드(292)와, 제2고정핀(296)을 포함할 수 있다. 제2고정로드(292)에는 길이방향을 따라 이격되어 배치되는 복수의 제2고정구(294)가 형성될 수 있다. 제2고정부재(290)는 일단이 복수의 제2고정핀(296) 중 하나가 복수의 제2고정구(294) 중 하나를 통해 제2고정홈(256b)에 결합되어 상부 플레이트(252)에 연결되고, 타단은 복수의 제2고정핀(296) 중 하나가 복수의 제2고정구(294) 중 하나를 통해 제4고정홈(266b)에 결합됨으로써 상부 플레이트(262)에 연결될 수 있다. 이러한 구성을 통해 제1고정부재(280)와 제2고정부재(290)는 기판지지대(250)의 몸체에 나란하게 구비될 수 있다. 이때, 제2고정부재(290)는 제2고정핀(296)이 제2고정홈(256b)과 제4고정홈(266b)을 따라 이동 가능하도록 연결되어 기판지지대(250)에 고정되는 기판의 크기에 따라 그 위치가 변경될 수 있다. 예컨대 기판의 크기가 작은 경우 제2고정부재(290)를 제1고정부재(280)의 반대방향으로 이동시켜 제1고정부재(280)와 제2고정부재(290) 사이의 거리를 증가시키고, 기판의 크기가 큰 경우에는 제2고정부재(290)를 제1고정부재(280)측으로 이동시켜 제1고정부재(280)와 제2고정부재(290) 사이의 거리를 감소시킬 수 있다.
도 7을 참조하여 기판지지대(250)에 기판(S1)을 고정하는 방법에 대해서 설명한다. 도 7의 (a)를 참조하면, 기판(S1)은 길이를 가지며 일방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 여기에서 길이는 상하방향을 의미하고, 폭은 수평방향을 의미한다. 기판은 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 백금(Pt), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 텅스텐(W) 등과 같은 금속일 수 있으며, 휨이 가능한 박판 형태일 수 있다. 기판이 마련되면, 기판의 일측을 제1고정부재(280)에 형성되는 틈에 삽입하여 지지시킨 후 기판지지대(250)의 몸체의 둘레방향을 따라 감은 다음 기판의 타측을 제2고정부재(290)에 고정한다. 이때, 기판은 타측에 길이방향을 따라 이격되는 복수의 통공(10)이 형성될 수 있다. 통공(10)들은 제2고정부재(290)를 기판지지대(250)의 몸체에 고정하기 위한 제2고정구(294)의 개수를 제외하고 나머지 제2고정구(294)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 통공(10)들은 제2고정구(294)가 형성되는 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 기판(S1)을 몸체의 둘레 방향을 따라 감을 때 기판의 상부는 상부 플레이트(252)의 외주면에 형성되는 제1단턱(255)에, 기판의 하부는 상부 플레이트(262)의 외주면에 형성되는 제2단턱(265)에 의해 지지될 수 있다. 이에 기판은 기판지지부(200)의 몸체 둘레방향을 따라서 기판지지부(200)의 적어도 일부를 감싸는 롤 형상으로 지지될 수 있다.
이와 같은 기판지지대(250)의 구조는 기판의 크기, 예컨대 폭방향 길이가 상부 플레이트(252) 또는 상부 플레이트(262)의 둘레 길이보다 작은 경우 적용될 수 있다.
한편, 기판(S2)의 크기가 상부 플레이트(352) 또는 상부 플레이트(362)의 둘레 길이보다 큰 경우에는 기판지지대의 구조를 다음과 같이 변형시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판지지대(350)는 기판(S2)이 지지되는 몸체(352, 362, 370)와, 기판을 몸체에 고정하는 제3고정부재(380)를 포함할 수 있다. 이때, 몸체는 상부 플레이트(352), 상부 플레이트(362) 및 상부 플레이트(352)와 상부 플레이트(362)를 상호 연결하는 로드(370)를 포함할 수 있으며, 전술한 실시 예에서와는 그 구조에 일부 차이점이 있다. 또한, 제3고정부재(380)는 전술한 제2고정부재(290)와 같이 고정로드(382)와 고정핀(384)을 포함할 수 있다. 본 변형 예에서는 기판의 크기가 상부 플레이트(352) 또는 상부 플레이트(362)의 둘레 길이보다 크기 때문에 전술한 실시 예에서와 같이 기판이 기판지지대(350)의 몸체를 둘러싸도록 고정되는 것이 아니라, 몸체 내부에 여러 겹으로 겹쳐지는 롤 형상, 예컨대 두루마리 형상으로 감겨질 수 있다. 따라서 기판을 몸체 내부에 두루마리 형상으로 배치시키기 위해 상부 플레이트(352) 및 상부 플레이트(362)에 각각 형성되는 단턱을 제거할 수 있다. 또한, 로드(370)에는 로드(370)의 길이방향을 따라 기판의 일측이 삽입될 수 있는 슬릿(372)을 형성할 수 있다. 슬릿(372)은 로드(370)의 중심을 향하도록 형성될 수도 있고, 비스듬하게 경사지도록 형성될 수도 있다. 또한, 로드(370)는 상부 플레이트(352) 또는 상부 플레이트(362)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 이에 기판지지대(350)에 기판을 고정할 때 기판의 일측을 로드(370)에 형성된 슬릿(372)에 삽입한 후 상부 플레이트(352) 또는 상부 플레이트(362)를 회전시키면 로드(370)가 기판의 일측이 삽입된 상태로 회전하게 되고, 기판이 로드(370)를 감싸며 두루마리 형상을 갖도록 감겨지게 된다. 이때, 기판은 몸체 내에 배치되도록 하며, 기판이 감겨진 이후에는 기판의 타측을 제3고정부재(380)를 이용하여 몸체에 고정시킨다. 이와 같이 기판을 고정시킬 때 마주보는 부분이 일정한 간격을 가질 수 있도록 상부 플레이트의 저면과 상부 플레이트(362)의 상부면에 나선 형상의 홈을 형성할 수도 있다.
이와 같은 구성을 통해 기판처리장치의 크기를 증가시키기 않고도 대면적 기판의 처리를 용이하게 할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
100: 챔버 120: 가스공급유닛
130: 열원 유닛 200: 기판지지부
250, 350: 기판지지대 252: 상부 플레이트
262: 하부플레이트 270: 로드
280: 제1고정부재 290: 제2고정부재

Claims (17)

  1. 내부에 처리공간이 형성되는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 일방향으로 연장되도록 배치되는 중공형의 서셉터와;
    상기 챔버의 내벽에 구비되며, 적어도 상기 서셉터의 외측을 둘러싸도록 구비되는 열원 유닛; 및
    상기 서셉터의 내측에 상기 서셉터와 이격되도록 구비되고, 박판 형상의 기판을 롤 형상으로 고정하는 기판지지부;
    를 포함하고,
    상기 서셉터는 양단부가 개방된 복수 개의 링 형 블록의 조합으로 구성되는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 챔버는 상기 처리 공간을 정의하며, 상하방향 및 수평방향으로 연장되는 면 중 적어도 일부가 개방되는 베이스 프레임과;
    상기 베이스 프레임의 개방된 면에 구비되어 상기 처리 공간을 형성하는 블록; 및
    상기 블록 중 적어도 어느 하나에 형성되어 상기 처리 공간을 외부로부터 개방 및 밀폐하며, 상기 기판지지부를 지지하는 게이트;를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 열원 유닛은 상기 챔버의 내벽을 형성하는 상기 블록의 일측면에 구비되고, 상기 블록과 상기 열원 유닛 사이에는 반사체가 구비되는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판지지부는 기판을 지지하는 기판지지대와, 일측에 상기 기판지지대가 안착되는 거치대와, 상기 게이트를 관통하도록 구비되고 상기 거치대의 타측에 연결되어 상기 거치대를 상기 챔버 내부에 지지하는 지지축 및 상기 챔버의 외부에 구비되어 상기 지지축을 회전시키는 구동기를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 기판지지대는 가스가 유입되는 유입공이 형성되는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치되고 가스가 배출되는 유출공이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트를 상호 연결하는 로드를 포함하는 몸체와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트에 연결되어 상기 몸체를 둘러싸도록 기판을 고정시키는 고정부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 로드와 나란하게 배치되고 양단이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 외측에 각각 고정되는 제1고정부재와, 상기 제1고정부재와 이격되어 나란하게 구비되며 양단이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 외측에 각각 고정되는 제2고정부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 제1고정부재는 한 쌍의 고정로드와, 상기 고정로드 사이에 구비되는 이격부재를 포함하여 상기 고정로드 사이에 기판의 일측이 삽입되는 틈을 형성하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7 에 있어서,
    상기 제2고정부재는 길이방향을 따라 이격되는 고정구가 형성되는 고정로드와, 고정구에 삽입되어 기판의 타측을 고정하는 고정핀을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 제2고정부재는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 둘레방향의 적어도 일부를 따라 이동 가능하도록 연결되는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판지지대는 가스가 유입되는 유입공이 형성되는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치되고 가스가 배출되는 유출공이 형성되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트를 상호 연결하며 길이방향을 따라 기판의 일측이 삽입되는 슬릿이 형성되는 로드를 포함하는 몸체와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트에 연결되어 상기 로드를 둘러싸도록 상기 기판의 타측을 고정시키는 고정부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    상기 로드는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나에 회전 가능하도록 연결되는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 11 에 있어서,
    상기 고정부재는 길이방향을 따라 이격되는 고정구가 형성되는 고정로드와, 고정구에 삽입되어 기판의 타측을 고정하는 고정핀을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13 에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 둘레방향의 적어도 일부를 따라 이동 가능하도록 연결되는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판지지부는 상기 게이트의 이동방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 5 에 있어서,
    상기 거치대에는 가스가 배출되는 배출공이 형성되는 기판 처리 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 서셉터의 내측면 및 외측면 중 적어도 어느 한 곳에 온도검지기가 구비되는 기판 처리 장치.
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