KR101677661B1 - Process chamber included in substrate disposition apparatus - Google Patents
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Abstract
공정챔버의 일 실시예는, 상부판; 적어도 하나의 기판을 지지하고, 승하강이 가능하도록 구비되는 기판안착부; 상기 기판안착부를 수용하고, 상기 상부판에 의해 폐쇄되는 수용부; 상기 상부판에 장착되고, 공정가스를 상기 수용부에 공급하는 가스공급부; 및 상기 상부판의 하측에 배치되고, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 단열재를 포함할 수 있다.One embodiment of the process chamber includes a top plate; A substrate mounting part for supporting at least one substrate and capable of moving up and down; A receiving portion that receives the substrate seating portion and is closed by the top plate; A gas supply unit mounted on the upper plate and supplying a process gas to the containing unit; And a heat insulating material disposed below the upper plate and having a part of the gas supplying part inserted therein.
Description
실시예는, 열팽창으로 인한 공정챔버의 구성부품 변형을 방지하거나 줄일 수 있는 구조를 가진 기판 처리장치에 구비되는 공정챔버에 관한 것이다.Embodiments relate to process chambers provided in a substrate processing apparatus having a structure capable of preventing or reducing component parts of the process chamber due to thermal expansion.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiment and do not constitute the prior art.
일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다.In general, a semiconductor memory device, a liquid crystal display device, an organic light emitting device, and the like are manufactured by stacking a structure having a desired shape by performing a plurality of semiconductor processes on a substrate.
반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체를 제조하는 기판 처리공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버를 포함하는 기판 처리장치에서 진행된다.The semiconductor manufacturing process includes a process of depositing a predetermined thin film on a substrate, a photolithography process of exposing a selected region of the thin film, an etching process of removing a thin film of the selected region, and the like. A substrate processing process for manufacturing such a semiconductor is performed in a substrate processing apparatus including a process chamber having an optimal environment for the process.
공정챔버에는 가공의 대상인 기판과 상기 기판이 안착되는 기판안착부가 구비되고, 상기 기판에 소스물질을 함유하는 공정가스가 분사된다. 이러한 공정가스에 함유된 소스물질에 의해 기판에 증착, 식각공정 등이 진행된다.The process chamber is provided with a substrate to be processed and a substrate mounting portion on which the substrate is mounted, and a process gas containing a source material is injected onto the substrate. The source material contained in the process gas is used for deposition, etching, and the like on the substrate.
공정챔버는 내부가 고온인 환경에서 기판 처리공정을 진행하는 경우도 있다. 이 경우, 공정챔버의 구성부품이 열팽창으로 인해 변형이 발생할 수 있으므로, 이러한 변형을 방지하거나 줄일 수 있는 개선이 요구되고 있다.In some cases, the substrate processing process is performed in an environment where the inside of the process chamber is high. In this case, since components of the process chamber may be deformed due to thermal expansion, there is a demand for improvement that can prevent or reduce such deformation.
따라서, 실시예는, 열팽창으로 인한 공정챔버의 구성부품 변형을 방지하거나 줄일 수 있는 구조을 가진 기판 처리장치에 구비되는 공정챔버에 관한 것이다.Accordingly, the embodiment relates to a process chamber provided in a substrate processing apparatus having a structure capable of preventing or reducing component parts of the process chamber due to thermal expansion.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
공정챔버의 일 실시예는, 상부판; 적어도 하나의 기판을 지지하고, 승하강이 가능하도록 구비되는 기판안착부; 상기 기판안착부를 수용하고, 상기 상부판에 의해 폐쇄되는 수용부; 상기 상부판에 장착되고, 공정가스를 상기 수용부에 공급하는 가스공급부; 및 상기 상부판의 하측에 배치되고, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 단열재를 포함할 수 있다.One embodiment of the process chamber includes a top plate; A substrate mounting part for supporting at least one substrate and capable of moving up and down; A receiving portion that receives the substrate seating portion and is closed by the top plate; A gas supply unit mounted on the upper plate and supplying a process gas to the containing unit; And a heat insulating material disposed below the upper plate and having a part of the gas supplying part inserted therein.
공정챔버의 일 실시예는, 상기 단열재 하측에 구비되고, 판형으로 형성되며, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 커버부재를 더 포함하는 것일 수 있다.One embodiment of the process chamber may further include a cover member provided below the heat insulating member, formed in a plate shape, into which a part of the gas supply unit is inserted.
공정챔버의 일 실시예는, 상기 단열재와 상기 커버부재 사이에는 버퍼층(buffer layer)이 구비되는 것일 수 있다.In one embodiment of the process chamber, a buffer layer may be provided between the heat insulating material and the cover member.
상기 버퍼층은, 상기 단열재와 상기 커버부재 사이에 공간으로 형성되고, 상기 공간에 단열용 가스가 수용되는 것일 수 있다.The buffer layer may be formed as a space between the heat insulating material and the cover member, and a heat insulating gas may be accommodated in the space.
상기 단열용 가스는 아르곤가스 및 수소가스 중 적어도 하나인 것일 수 있다.The heat insulating gas may be at least one of argon gas and hydrogen gas.
상기 커버부재에는 상기 단열용 가스가 유동하는 제1통공이 형성되는 것일 수 있다.And the cover member may be formed with a first through-hole through which the adiabatic gas flows.
상기 제1통공은, 슬릿(slit)형상으로 복수로 구비되고, 각각의 제1통공들은 그 길이방향이 상기 커버부재의 반경방향으로 배치되되 방사형으로 배치되는 것일 수 있다.The first through holes may be provided in a plurality of slit shapes, and each of the first through holes may be radially disposed in a radial direction of the cover member.
상기 제1통공은, 상기 수용부의 측벽의 내측과 상기 커버부재의 외주면이 서로 이격되어 형성되는 것일 수 있다.The first through hole may be formed such that an inner side of a side wall of the accommodating portion and an outer circumferential surface of the cover member are spaced apart from each other.
상기 커버부재는, 그라파이트(graphite) 재질로 형성되는 것일 수 있다.The cover member may be formed of a graphite material.
상기 커버부재는, 탄탈카바이드(TaC) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 표면에 코팅한 그라파이트 재질로 형성되는 것일 수 있다.The cover member may be formed of a graphite material having a surface coated with tantalum carbide (TaC) or silicon carbide (SiC).
상기 단열재는 그라파이트 펠트(graphite felt), ZrO2, 카본컴포지트(carbon composite) 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성되는 것일 수 있다.The heat insulating material may be formed of a material including at least one of graphite felt, ZrO 2 , and carbon composite.
상기 단열재는 두께가 20mm 내지 60mm인 것일 수 있다.The heat insulating material may have a thickness of 20 mm to 60 mm.
상기 단열재는 다공성 재질로 형성되는 것일 수 있다.The heat insulating material may be formed of a porous material.
실시예에서, 상부판의 하측에 단열재를 배치하여 상부판의 상측과 하측 사이의 열구배를 줄여 상기 상부판의 열팽창 차이로 인한 휨현상을 방지하거나 줄일 수 있다.In an embodiment, a heat insulating material may be disposed on the lower side of the upper plate to reduce a thermal gradient between the upper side and the lower side of the upper plate, thereby preventing or reducing warping due to the difference in thermal expansion of the upper plate.
또한, 상기 단열재의 하측에 커버부재를 배치하여 소스물질과 단열재의 접촉을 차단함으로써, 소스물질이 단열재에 침투하거나 표면에 증착하여 상기 단열재의 수명을 단축시키는 것을 방지할 수 있다.In addition, by disposing the cover member on the lower side of the heat insulating material, the source material is prevented from contacting the heat insulating material, thereby preventing the source material from penetrating into the heat insulating material or depositing on the surface to shorten the life of the heat insulating material.
또한, 상기 단열재와 커버부재 사이에 버퍼층을 형성하여 단열재의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, a buffer layer may be formed between the heat insulating material and the cover member to reduce the thickness of the heat insulating material.
도 1은 일 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 단열재의 단열효과를 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.1 illustrates a process chamber in accordance with one embodiment.
FIG. 2 is a view showing the process chamber of FIG. 1 viewed from inside to the top.
3 is a view of a process chamber according to another embodiment.
FIG. 4 is a view showing the process chamber of FIG. 3 viewed from inside to the top.
5 is a view of a process chamber according to another embodiment.
FIG. 6 is a view showing one embodiment of the process chamber of FIG. 5 viewed from inside to the top.
FIG. 7 is a view showing another embodiment of the process chamber of FIG. 5 viewed from inside to the top.
FIG. 8 is a graph showing the results of an experiment on the heat insulating effect of a heat insulating material according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments are to be considered in all aspects as illustrative and not restrictive, and the invention is not limited thereto. It is to be understood, however, that the embodiments are not intended to be limited to the particular forms disclosed, but are to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the embodiments. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.The terms "first "," second ", and the like can be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. In addition, terms specifically defined in consideration of the constitution and operation of the embodiment are only intended to illustrate the embodiments and do not limit the scope of the embodiments.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, when it is described as being formed on the "upper" or "on or under" of each element, the upper or lower (on or under Quot; includes both that the two elements are in direct contact with each other or that one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on" or "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.It is also to be understood that the terms "top / top / top" and "bottom / bottom / bottom", as used below, do not necessarily imply nor imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements, But may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.
도 1은 일 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습을 나타낸 도면이다. 실시예의 공정챔버는 상부판(100), 수용부(300), 기판안착부(200), 가스공급부(400), 단열재(500), 패킹부(800) 및 가열부(900)를 포함할 수 있다.1 illustrates a process chamber in accordance with one embodiment. FIG. 2 is a view showing the process chamber of FIG. 1 viewed from inside to the top. The process chamber of the embodiment may include a
공정챔버는 상부판(100)과 수용부(300)에 의해 밀폐될 수 있다. 상기 수용부(300)는 하기에 설명하는 기판안착부(200) 등 기판 처리공정에 사용되는 장치들을 수용할 수 있으며, 상기 상부판(100)은 상기 수용부(300)를 폐쇄하는 역할을 할 수 있다.The process chamber may be sealed by the
상기 수용부(300)는 하부판과 측벽(310)에 의해 수용공간을 형성할 수 있고, 상기 수용공간에는 상기 기판안착부(200) 등 기판 처리공정에 사용되는 장치들이 수용될 수 있다. 또한, 상기 상부판(100)에는 하기에 설명하는 가스공급부(400)가 장착될 수 있고, 수용부(300)와 상부판(100) 사이에는 밀폐를 위해 패킹부(800)가 개재될 수 있다.The
기판안착부(200)는 공정챔버의 내부에 구비되며, 적어도 하나의 기판(10)을 지지하고, 승하강이 가능하도록 구비될 수 있다. 이러한 기판안착부(200)는 가스공급부(400)와 대향하는 위치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 공정챔버 내부의 하측에 기판안착부(200)가 구비되고, 공정챔버 내부의 상측에 가스공급부(400)가 구비될 수 있다.The
기판안착부(200)의 하부에는 기판안착부(200)를 지지하고, 상하로 이동시키는 승강장치가 구비될 수 있다. 승강장치는 기판안착부(200)의 적어도 일 영역, 예를 들어 중앙부를 지지하도록 구비되고, 기판안착부(200) 상에 기판(10)이 안착되면 기판안착부(200)를 상기 가스공급부(400)와 근접하도록 이동시킬 수 있다.A platform for supporting the
한편, 상기 기판안착부(200), 상부판(100), 수용부(300)는 소스물질을 함유하는 공정가스가 분사되고 고온인 조건을 견딜 수 있도록, 내열성, 내식성, 내화학성 등에 강한 재지로 형성하는 것이 적절할 수 있다. 예를 들어, 이러한 가혹한 조건을 견딜 수 있도록 SUS재질 즉, 스테인레스강 재질로 상기 기판안착부(200), 상부판(100), 수용부(300)가 형성될 수 있다.The
또한, 기판안착부(200)에는 가열부(900)가 배치될 수 있다. 상기 가열부(900)는 기판안착부(200)와 인접하여 배치되고, 상기 기판안착부(200)를 가열하는 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 가열부는 상기 기판안착부(200)의 표면 또는 내부에 저항가열 방식의 가열장치로 구비될 수 있다.Also, the
또한, 상기 가열부(900)는 다른 실시예로 유도가열 방식의 가열장치로 구비될 수도 있다. 이하, 하기의 실시예에서는 유도가열방식의 가열부(900)를 예를 들어 설명한다.In addition, the
가스공급부(400)는 상기 상부판(100)에 장착되고, 외부의 공급장치로부터 공급되는 공정가스를 상기 수용부(300)에 공급하는 역할을 할 수 있다. 도 1에서 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 가스공급부(400)를 통해 공정챔버 내부로 유입되는 공정가스는 직하하여 기판안착부(200)에 배치되는 기판(10)에 분사될 수 있다.The
공정가스는 박막증착 가스, 식각 가스 등을 포함하여 기판(10)에 증착공정을 진행하거나, 식각공정을 진행할 수 있도록 한다.The process gas may include a thin film deposition gas, an etching gas, or the like so that the
한편, 가스공급부(400)의 외형은 상하방형을 보아 원형, 다각형, 곡선형 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급부(400)는 상하방향으로 보아 외형이 사각형으로 형성되는 것이 적절할 수 있다. 이러한 사각형의 외형으로 인해, 가스공급부(400)는 상부판(100), 단열재(500) 및 커버부재(600)에 대해 회전하지 않도록 장착될 수 있다.The outer shape of the
이에 따라, 상부판(100), 단열재(500) 및 커버부재(600)에는 가스공급부(400)의 외형에 형합하는 형상의 관통홀들이 형성되고, 상기 관통홀들에 상기 가스공급부(400)가 삽입되어 장착될 수 있다.Accordingly, the
한편, 도시되지는 않았지만, 가스공급부(400)에는 공정가스를 기판(10)에 균일하게 분사하기 위해 가로 및 세로방향으로 정렬되는 복수개의 분사홀, 분사노즐 등이 구비될 수도 있다.Although not shown, the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가스공급부(400)는 복수로 구비될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 2개의 가스공급부(400)가 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 공정챔버의 크기, 가스공급부(400)의 크기, 공정가스의 분사량 등을 고려하여 가스공급부(400)의 개수를 적절히 선정할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
단열재(500)는 상기 상부판(100)의 하측에 배치되고, 상기 가스공급부(400)의 일부분이 삽입될 수 있다. 단열재(500)는 공정챔버 내부의 열이 상기 상부판(100)으로 전달되는 것을 일부 차단하는 역할을 할 수 있다.The
실시예의 공정챔버는 1000℃ 이상의 고온에서 기판 처리공정을 진행할 수 있다. 상부판(100)은 상측은 외기에 의해 냉각될 수 있고, 하측은 공정챔버 내부의 가열부(900)에 의해 열을 전달받아 가열될 수 있다.The process chamber of the embodiment can process the substrate processing process at a high temperature of 1000 ° C or higher. The upper side of the
따라서, 상부판(100)은 상측과 하측 사이에 비교적 큰 열구배(thermal gradient)가 발생할 수 있다. 이러한 열구배는 상부판(100)의 상측과 하측의 열팽창 차이를 일으킬 수 있다. 상측과 하측의 열팽창 차이로 인해 상부판(100)은 휨현상(bending)이 발생할 수 있다.Accordingly, a relatively large thermal gradient may occur between the top and bottom of the
예를 들어, 상부판(100)의 상측은 냉각되어 온도가 낮고, 상부판(100)의 하측은 가열되어 온도가 높아지면, 상부판(100)의 하측이 열팽창이 커지고, 이에 비해 상부판(100)의 상측은 열팽창이 작아지므로, 상부판(100)은 아래로 볼록해지는 휨현상이 발행할 수 있다.For example, when the upper side of the
이러한 상부판(100)의 휨현상을 해결하기 위해, 상부판(100)의 두께를 증가시켜 휨정도를 줄일 수도 있으나, 이는 상부판(100) 및 이를 포함하는 공정챔버의 사이즈 및 하중을 증가시킬 수 있고, 공정챔버의 취급에 불편을 초래할 수 있다.In order to solve the warpage of the
따라서, 실시예에서는 상부판(100)의 두께를 증가시키지 않고, 상부판(100)의 하측에 단열재(500)를 배치하여 상부판(100)의 상측과 하측 사이의 열구배를 줄여 상기 상부판(100)의 열팽창 차이로 인한 휨현상을 방지하거나 줄일 수 있다.Therefore, in the embodiment, the
단열재(500)는 대략 1000℃ 이상의 고온에 견딜 수 있고, 열전달율이 낮은 재질을 사용하는 것이 적절할 수 있다. 예를 들어, 상기 단열재(500)는 그라파이트 펠트(graphite felt), ZrO2, 카본컴포지트(carbon composite) 등의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.The
또한, 상기 단열재(500)는 다공성 재질로 형성될 수 있다. 다공성 재질로 형성될 경우, 단열재(500)에 형성되는 미세한 공간들이 단열재(500)의 단열효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 다공성 재질의 단열재(500)는 하기에 설명하는 버퍼층(700)에 유입되는 단열용 가스의 유입통로의 역할을 할 수도 있다.In addition, the
패킹부(800)는 상기 상부판(100)과 상기 수용부(300) 사이에 구비되고, 상기 상부판(100)과 수용부(300) 측벽(310) 사이로 공정가스가 외부로 유출되지 않도록 밀폐하는 역할을 할 수 있다. 상기 패킹부(800)는 예를 들어, 오링(O-ring) 형태로 구비될 수 있고, 고온에 견딜 수 있는 재질로 형성하는 것이 적절할 수 있다.The packing
가열부(900)는 상기 기판안착부(200)를 가열함으로써 박막 증착공정, 식각 공정 등이 기판(10) 상에서 용이하게 실시되도록 할 수 있다. 상기한 바와 같이, 실시예에서는 상기 가열부(900)는 유도가열장치를 구비하는 유도가열방식의 것일 수 있다.The
유도가열방식은 전자기유도에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 피가열체를 가열하는 방식을 말한다. 즉, 변압기의 2차코일 대신 피가열체를 사용하여 전자기유도에 의해 유도된 2차전류가 피가열체를 흐르는 경우에 발생하는 줄열(Joule heat)을 이용하여 피가열체를 가열할 수 있다.The induction heating method refers to a method of heating an object to be heated by converting electric energy into heat energy by electromagnetic induction. That is, the object to be heated can be heated by using Joule heat generated when a secondary current induced by electromagnetic induction flows through the object to be heated by using the object to be heated instead of the secondary coil of the transformer.
따라서, 가열부(900)는 피가열체인 기판안착부(200)와 이격되어 상기 공정챔버 내부에 구비될 수 있다. 실시예에서는 공정가스의 유동에 영향을 주지 않고, 비교적 넓은 공간이 형성될 수 있는 상기 기판안착부(200) 하측에 배치되는 것이 적절할 수 있다.Accordingly, the
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열부(900)는 상기 기판안착부(200) 하측에 기판안착부(200)로부터 이격되고, 측방향으로 상기 기판안착부(200)에 나란히 배치될 수 있다.1, the
도 3은 다른 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예의 공정챔버에는 커버부재(600)를 더 포함할 수 있다.3 is a view of a process chamber according to another embodiment. FIG. 4 is a view showing the process chamber of FIG. 3 viewed from inside to the top. As shown in FIGS. 3 and 4, the process chamber of the embodiment may further include a
커버부재(600)는 상기 단열재(500) 하측에 구비되고, 판형으로 형성되며, 상기 가스공급부(400)의 하측 일부분이 삽입될 수 있다. 기판 처리공정이 진행되고 반복되는 경우, 공정가스에 함유되는 증착, 식각을 위한 소스물질이 상기 단열재(500)에 침투하거나 표면에 증착할 수 있다.The
상기 단열재(500)에 침투한 소스물질들은 상기 단열재(500)의 단열효율을 감소시키거나 수명을 단축시킬 수 있다. 특히, 상기 단열재(500) 표면에 증착하는 소스물질들은 서로 응집되어 파티클(particle)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 이러한 파티클들은 상기 단열재(500)의 단열효율을 감소시키거나 수명을 단축시킬 수 있다.The source materials penetrating the
따라서, 소스물질들이 단열재(500)에 침투하거나 표면에 증착하여 파티클을 형성하는 것을 방지하기 위해 단열재(500)를 소스물질로부터 분리시키는 역할을 상기 커버부재(600)가 할 수 있다.Therefore, the
커버부재(600)는 고온과 소스물질에 견딜 수 있도록, 내열성, 내식성, 내화학성을 가지는 재질로 형성하는 것이 적절하다. 예를 들어, 이러한 조건을 만족하는 그라파이트를 포함하는 재질로 상기 커버부재(600)를 형성할 수 있다.The
또한, 상기 커버부재(600)는 그라파이트를 포함하는 재질이고, 그 표면에 내열성, 내식성, 내화학성이 강한 탄탈카바이드(TaC) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 코팅한 것으로 형성할 수도 있다.The
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예의 단열재(500)는 상면에 상부판(100)이 배치되고, 하면에 커버부재(600)가 배치되도록 구비될 수 있고, 상기한 바와 같이, 커버부재(600)는 단열재(500)가 공정가스에 함유되는 소스물질과 접촉하는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다.3, the
도 5는 또 다른 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 실시예의 공정챔버에는 버퍼층(700)(buffer layer)이 구비될 수 있다.5 is a view of a process chamber according to another embodiment. FIG. 6 is a view showing one embodiment of the process chamber of FIG. 5 viewed from inside to the top. As shown in FIGS. 5 and 6, a
버퍼층(700)은 상기 단열재(500)와 상기 커버부재(600) 사이에 구비되는 공간이고, 상기 버퍼층(700)에는 단열용 가스가 수용될 수 있다. 버퍼층(700)을 형성하는 경우, 단열재(500)의 두께를 줄여 공정챔버의 하중을 줄일 수 있으므로, 공정챔버의 분해, 조립 기타 공정상의 취급시 용이할 수 있다.The
한편, 버퍼층(700)에 수용되는 단열용 가스는 예를 들어, 퍼지가스를 사용할 수 있다. 퍼지가스는 소스물질을 이송하거나, 퍼지공정을 수행하는 가스이다. 즉, 증착 또는 식각에 사용되는 소스물질이 포함되지 않은 공정가스로 볼 수 있다. 이러한 단열용 가스로 사용되는 퍼지가스는 예를 들어 아르곤가스 또는 수소가스일 수 있다.On the other hand, for example, a purge gas may be used as the heat insulating gas accommodated in the
퍼지공정은 공정챔버 내부의 불필요한 물질, 파티클 등을 공정챔버 외부로 내보내는 공정을 말한다. 퍼지공정은 퍼지가스 즉, 소스물질이 포함되지 않은 공정가스를 사용할 수 있다.The purge process refers to a process of discharging unnecessary materials, particles, and the like inside the process chamber to the outside of the process chamber. The purge process may use a purge gas, i.e., a process gas that does not include a source material.
따라서, 버퍼층(700)을 형성하기 위한 별도의 단열용 가스를 공정챔버 내부로 유입할 필요없이, 퍼지가스를 단열용 가스로 사용하면 공정챔버의 구조를 단순화 시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that the structure of the process chamber can be simplified by using the purge gas as the heat insulating gas without the necessity of introducing a separate heat insulating gas for forming the
또한, 퍼지가스는 증착, 식각 등의 기판 처리공정시 공정챔버 내부에 머물러도 무방하므로, 퍼지가스를 단열용 가스로 사용하면 단열용 가스를 공정챔버 외부로 방출하기 위한 별도의 배기라인을 구비할 필요가 없는 이점도 있다.In addition, the purge gas may remain in the process chamber during a substrate processing process such as vapor deposition or etching. Therefore, if purge gas is used as a heat insulating gas, a separate exhaust line for discharging the heat insulating gas to the outside of the process chamber There is also an advantage that it is not necessary.
버퍼층(700)에 단열용 가스를 수용하는 구조는 다음과 같다.The structure for accommodating the heat insulating gas in the
먼저, 상부판(100)과 연통되고, 단열용 가스로 사용되는 퍼지가스를 상기 상부판(100)으로 이송하는 배관라인을 형성할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 소스물질을 유동하는 배관라인과 소스물질을 이송하는 퍼지가스 배관라인이 합쳐져서 가스공급부(400)와 연통될 수 있다. 따라서, 퍼지가스 배관라인으로부터 분기되는 배관라인을 형성하고 이를 상부판(100)과 연통시켜, 단열용 가스를 상부판(100)으로 이송하는 배관라인을 형성할 수 있다.First, a piping line that communicates with the
다음으로, 상기 상부판(100) 및 단열재(500)에는, 상기 단열용 가스 배관라인과 연통되고, 상기 단열용 가스가 상기 버퍼층(700)으로 유입되는 통공(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 단열재(500)가 다공성 재질로 형성되는 경우, 단열재(500)에 형성되는 미세한 공간도 상기 단열용 가스가 상기 버퍼층(700)으로 유입되는 통로역할을 할 수도 있다.Next, the
다음으로, 상기 커버부재(600)에는 상기 단열용 가스가 유동하는 제1통공(610)이 형성될 수 있다.Next, the
따라서, 단열용 가스는 퍼지가스 배관라인으로부터 분기되는 배관라인, 상부판(100) 및 단열부재에 각각 형성되는 상기 통공을 통해 버퍼층(700)에 유입되어 단열재(500)와 커버부재(600) 사이를 단열시키고, 제1통공(610)을 통해 상기 커버부재(600) 하측의 공간으로 유입될 수 있다.Therefore, the heat insulating gas is introduced into the
도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 커버부재(600)는 상하방향으로 보아 원형으로 형성될 수 있고, 제1통공(610)은 폭이 좁고 길이가 긴 슬릿(slit)형상으로 구비될 수 있다. 상기 제1통공(610)은 복수로 구비될 수 있고, 각각의 제1통공(610)들은 그 길이방향이 상기 커버부재(600)의 반경방향으로 배치되되 방사형으로 배치될 수 있다.6, for example, the
단열용 가스로 퍼지가스를 사용하므로, 단열용 가스는 버퍼층(700)에 유입된 후 제1통공(610)을 통해 커버부재(600) 하측의 공간으로 유입되어 소스물질을 포함하는 공정가스와 혼합되어 배기라인(미도시)을 통해 공정챔버 외부로 배출될 수 있다.Since the adiabatic gas is used as the adiabatic gas, the adiabatic gas flows into the
도 7은 도 5의 공정챔버를 내부에서 상측으로 바라본 모습의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1통공(610)은 원형의 상기 커버부재(600)의 외주면을 따라 형성될 수도 있다.FIG. 7 is a view showing another embodiment of the process chamber of FIG. 5 viewed from inside to the top. 7, the first through-
즉, 상기 제1통공(610)은 상기 수용부(300)의 측벽(310)의 내측과 상기 커버부재(600)의 외주면이 서로 이격되어 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 커버부재(600)의 직경을 상기 수용부(300)의 측벽(310) 내측면의 직경보다 작게 설계하여 이격공간을 형성하면, 상기 이격공간이 제1통공(610)이 될 수 있다.That is, the first through-
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예 이외에도 상기 제1통공(610)은 상기 버퍼층(700)에 유입되는 단열용 가스가 상기 커버부재(600) 하측으로 유입될 수 있는 구조라면 어떠한 형상으로 형성해도 무방하다. 다만, 단열용 가스의 유량을 고려하여 상기 제1통공(610)의 형상, 총 단면적 등을 적절히 선택하는 것이 타당하다.6 and 7, the first through
한편, 다른 실시예로, 상기 공정챔버는 단열수단으로 상기 단열재(500)를 사용하지 않고, 상기 버퍼층(700)만을 구비하여 상기 버퍼층(700)으로 공정챔버 내부와 상부판(100)을 단열시킬 수도 있다. 이때, 상기 버퍼층(700)은 상기 상부판(100)과 상기 커버부재(600) 사이에 공간으로 형성되고, 그 공간에 단열용 가스가 수용되는 구조로 형성될 수 있다.In another embodiment, the process chamber may include only the
도 8은 일 실시예에 따른 단열재(500)의 단열효과를 실험한 결과를 나타낸 그래프이다. 실험에서는 열전도도가 0.2W/mK 내지 0.5W/mK 인 그라파이트 펠트를 사용하였으며, 실험 대상은 도 1 및 도 2에 도시된 구조를 가진 공정챔버이다.FIG. 8 is a graph showing the results of experiments on the heat insulating effect of the
실험에서 단열재(500)의 두께를 각각 10mm, 30mm 및 50mm로 선정하였다. 또한, 실험온도를 1000℃ 내지 1500℃로 하였다. 실험은 각각의 단열재(500) 두께와 온도별로 상부판(100) 휨을 측정하는 것으로 진행하였다.In the experiment, the thickness of the insulating
이때, 상부판(100)의 휨은 상부판(100)이 상측과 하측의 열구배에 의한 열팽창 차이로 인해 처음의 위치에서 상하방향으로 휘어진 최대값을 의미한다.At this time, the warpage of the
그래프에서 알 수 있듯이, 30mm, 50mm 두께의 그라파이트 펠트를 단열재(500)로 사용할 경우, 10mm 두께의 그라파이트 펠트보다 상부판(100) 휨이 현저히 줄어든다는 것을 알 수 있다.As can be seen from the graph, when the graphite felt having a thickness of 30 mm and a thickness of 50 mm is used as the
즉, 30mm, 50mm 두께의 그라파이트 펠트를 단열재(500)로 사용할 경우, 상기 단열재(500)는 단열효과가 현저하여 상기 상부판(100)의 상측과 하측의 열구배를 현저히 줄여 상부판(100)의 휨현상을 온도에 따라 방지하거나 현저히 줄일 수 있다.That is, when the graphite felt having a thickness of 30 mm and a thickness of 50 mm is used as the
따라서, 상기 단열재(500)는 일 실시예로서 두께가 20mm 내지 60mm로 선정할 경우, 1000℃ 이상의 고온의 공정챔버에서 상부판(100)의 휨현상을 방지하거나 현저히 줄일 수 있다.Accordingly, when the thickness of the
실시예에서, 상부판(100)의 하측에 단열재(500)를 배치하여 상부판(100)의 상측과 하측 사이의 열구배를 줄여 상기 상부판(100)의 열팽창 차이로 인한 휨현상을 방지하거나 줄일 수 있다.The
또한, 상기 단열재(500)의 하측에 커버부재(600)를 배치하여 소스물질과 단열재(500)의 접촉을 차단함으로써, 소스물질이 단열재(500)에 침투하거나 표면에 증착하여 상기 단열재(500)의 수명을 단축시키는 것을 방지할 수 있다.The
또한, 상기 단열재(500)와 커버부재(600) 사이에 버퍼층(700)을 형성하여 단열재(500)의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다.The
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.While only a few have been described above with respect to the embodiments, various other forms of implementation are possible. The technical contents of the embodiments described above may be combined in various forms other than the mutually incompatible technologies, and may be implemented in a new embodiment through the same.
10: 기판
100: 상부판
200: 기판안착부
300: 수용부
310: 수용부 측벽
400: 가스공급부
500: 단열재
600: 커버부재
610: 제1통공
700: 버퍼층
800: 패킹부
900: 가열부10: substrate
100: top plate
200:
300:
310:
400: gas supply unit
500: Insulation
600: cover member
610: First through hole
700: buffer layer
800: Packing part
900: heating section
Claims (14)
적어도 하나의 기판을 지지하고, 승하강이 가능하도록 구비되는 기판안착부;
상기 기판안착부를 수용하고, 상기 상부판에 의해 폐쇄되는 수용부;
상기 상부판에 장착되고, 공정가스를 상기 수용부에 공급하는 가스공급부;
상기 상부판의 하측에 배치되고, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 단열재;
상기 단열재 하측에 구비되고, 판형으로 형성되며, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 커버부재; 및
상기 커버부재를 관통하여 형성되고, 단열용 가스가 유동하는 제1통공
을 포함하는 공정챔버.Top plate;
A substrate mounting part for supporting at least one substrate and capable of moving up and down;
A receiving portion that receives the substrate seating portion and is closed by the top plate;
A gas supply unit mounted on the upper plate and supplying a process gas to the containing unit;
A heat insulating material disposed below the upper plate and having a part of the gas supplying part inserted therein;
A cover member provided below the heat insulating member, formed in a plate shape, into which a part of the gas supplying unit is inserted; And
And a first through hole through which the heat insulating gas flows,
≪ / RTI >
상기 단열재와 상기 커버부재 사이에는 버퍼층(buffer layer)이 구비되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
And a buffer layer is provided between the heat insulating material and the cover member.
상기 버퍼층은,
상기 단열재와 상기 커버부재 사이에 공간으로 형성되고, 상기 공간에 상기 단열용 가스가 수용되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method of claim 3,
The buffer layer may be formed,
And a space formed between the heat insulating material and the cover member, wherein the heat insulating gas is accommodated in the space.
상기 단열용 가스는 아르곤가스 및 수소가스 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 공정챔버.5. The method of claim 4,
Wherein the adiabatic gas is at least one of an argon gas and a hydrogen gas.
상기 제1통공은,
슬릿(slit)형상으로 복수로 구비되고, 각각의 제1통공들은 그 길이방향이 상기 커버부재의 반경방향으로 배치되되 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
The first through-
Wherein the plurality of first through holes are arranged in a slit shape and each of the first through holes is radially disposed in a radial direction of the cover member.
상기 제1통공은,
상기 수용부의 측벽의 내측과 상기 커버부재의 외주면이 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
The first through-
And an inner side of a side wall of the accommodating portion and an outer circumferential surface of the cover member are spaced apart from each other.
상기 커버부재는,
그라파이트(graphite) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
The cover member
Characterized in that it is formed of a graphite material.
상기 커버부재는,
탄탈카바이드(TaC) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 표면에 코팅한 그라파이트 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.10. The method of claim 9,
The cover member
Is formed of a graphite material coated with tantalum carbide (TaC) or silicon carbide (SiC) on the surface thereof.
상기 단열재는 그라파이트 펠트(graphite felt), ZrO2, 카본컴포지트(carbon composite) 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
Wherein the heat insulator is formed of a material including at least one of graphite felt, ZrO 2 , and carbon composite.
상기 단열재는 두께가 20mm 내지 60mm인 것을 특징으로 하는 공정챔버.12. The method of claim 11,
Wherein the heat insulating material has a thickness of 20 mm to 60 mm.
상기 단열재는 다공성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.The method according to claim 1,
Wherein the thermal insulation is formed of a porous material.
적어도 하나의 기판을 지지하고, 승하강이 가능하도록 구비되는 기판안착부;
상기 기판안착부를 수용하고, 상기 상부판에 의해 폐쇄되는 수용부;
상기 상부판에 장착되고, 공정가스를 상기 수용부에 공급하는 가스공급부;
상기 상부판의 하측에 배치되고, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 단열재
상기 단열재 하측에 구비되고, 판형으로 형성되며, 상기 가스공급부의 일부분이 삽입되는 커버부재; 및
상기 커버부재에 형성되는 제1통공을 포함하고,
상기 제1통공은,
상기 수용부의 측벽의 내측과 상기 커버부재의 외주면이 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 공정챔버.Top plate;
A substrate mounting part for supporting at least one substrate and capable of moving up and down;
A receiving portion that receives the substrate seating portion and is closed by the top plate;
A gas supply unit mounted on the upper plate and supplying a process gas to the containing unit;
And a heat insulating material disposed on the lower side of the upper plate,
A cover member provided below the heat insulating member, formed in a plate shape, into which a part of the gas supplying unit is inserted; And
And a first through hole formed in the cover member,
The first through-
And an inner side of a side wall of the accommodating portion and an outer circumferential surface of the cover member are spaced apart from each other.
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KR1020150022181A KR101677661B1 (en) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | Process chamber included in substrate disposition apparatus |
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JP2004289012A (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Induction heating coil unit, semiconductor heat treatment apparatus and heat treatment method |
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