KR101744201B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101744201B1
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reaction tube
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gas
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유차영
제성태
최규진
구자대
김준
정봉주
박경석
김용기
김재우
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주식회사 유진테크
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 전면에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 적재되는 기판 보트; 상기 기판 보트에 적재된 기판의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브; 상기 반응 튜브의 일측에 제공되는 분사 노즐을 통해 상기 반응 튜브의 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부; 상기 반응 튜브의 외부에 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 제공되고, 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 분할하여 상기 반응 튜브를 각각 독립적으로 가열하는 복수의 수직가열부로 구성되는 히터부; 및 상기 히터부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 {Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 전면(全面)에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판 처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 기판 처리 공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single wafer type)과 복수의 기판에 대하여 기판 처리 공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch type)이 있다. 매엽식은 설비의 구성이 간단한 이점이 있으나, 생산성이 떨어지는 문제로 인해 대량 생산이 가능한 배치식이 많이 사용되고 있다.
기판 처리 장치는 상승된 온도에서 하나 또는 복수의 기판의 처리 공정이 수행될 수 있는데, 다단으로 복수의 기판을 적재하는 배치식의 경우에는 모든 기판에 균일한 처리 공정을 수행할 수 있도록 수직으로 적층된 기판을 균일하게 가열하는 것이 필수적이다. 종래의 기판 처리 장치는 히터부가 반응 튜브의 외측에서 전체 영역을 동일하게 가열하였기 때문에 상단부 및 하단부의 온도가 주변과의 온도차로 인해 중단부의 온도보다 낮아지는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자 히터부를 다단으로 나누어 각 단마다 온도를 제어하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법은 기판 간의 불균일을 해결할 수는 있지만, 각 기판에서 기판 전면(全面)에 대한 균일도를 향상시키는 데는 어려움이 있다. 기판 전면에서의 균일도를 향상시키기 위해서는 히터부의 온도 제어가 중요한데, 종래의 기판 처리 장치는 히터부가 반응 튜브의 둘레를 동일하게 가열하므로, 분사 노즐 영역의 온도가 공정 가스 온도의 영향으로 인해 다른 영역과 상이해져서 처리 공정의 불균일이 일어나거나 반응 튜브 내부의 온도가 전 영역에서 동일할 경우에는 분사 노즐 영역의 가스 분압이 상대적으로 높아 분사 노즐에 근접한 부분의 기판 처리가 다른 부분보다 더 많이 이루어지는 문제(예를 들어, 분사 노즐에 근접한 부분의 성장막 두께가 상대적으로 두꺼워지는 문제 등)가 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0099210호
본 발명은 복수의 수직가열부를 독립적으로 제어하여 기판 전면(全面)에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판이 적재되는 기판 보트; 상기 기판 보트에 적재된 기판의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브; 상기 반응 튜브의 일측에 제공되는 분사 노즐을 통해 상기 반응 튜브의 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부; 상기 반응 튜브의 외부에 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 제공되고, 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 분할하여 상기 반응 튜브를 각각 독립적으로 가열하는 복수의 수직가열부로 구성되는 히터부; 및 상기 히터부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 수직가열부는 상기 분사 노즐에 대응하는 위치에 제공되는 제1 수직가열부; 및 상기 제1 수직가열부에서 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 연장되어 상기 반응 튜브의 둘레 중 적어도 일부에 제공되는 제2 수직가열부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 수직가열부의 수평 단면적은 상기 제2 수직가열부의 수평 단면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 수직가열부의 온도는 상기 제2 수직가열부의 온도의 90 내지 110 %일 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 수직가열부와 연결되는 제1 제어부; 및 상기 제2 수직가열부와 연결되는 제2 제어부;를 포함하고, 상기 제1 수직가열부 및 상기 제2 수직가열부를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 제1 제어부는 상기 제1 수직가열부의 온도를 측정하는 제1 온도측정부재;를 포함하고, 상기 제2 제어부는 상기 제2 수직가열부의 온도를 측정하는 제2 온도측정부재; 및 상기 반응 튜브의 내부 온도를 측정하는 제3 온도측정부재;를 포함할 수 있다.
상기 제1 제어부는 상기 제1 온도측정부재의 측정값으로 상기 제1 수직가열부를 제어하고, 상기 제2 제어부는 상기 제2 온도측정부재의 측정값 및 상기 제3 온도측정부재의 측정값을 상호 연산하여 상기 제2 수직가열부를 제어할 수 있다.
상기 복수의 수직가열부는 각각 독립적으로 제어되는 복수의 수평 가열요소가 적층되어 형성될 수 있다.
상기 기판 보트를 회전시키는 회전구동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 분사 노즐에 대칭되도록 상기 반응 튜브의 타측에 제공되어 상기 반응 튜브의 잔류 가스를 배기시키는 배기부;를 더 포함하고, 상기 복수의 수직가열부는 상기 배기부에 대응하는 위치에 상기 제1 수직가열부와 대칭을 이루도록 제공되는 제3 수직가열부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 히터부가 복수의 수직가열부로 구성되고, 복수의 수직가열부에 의해 반응 튜브의 둘레를 분할하여 각각 독립적으로 가열함으로써, 기판 전면(全面)에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명에서는 가스 분압이 상대적으로 높고 공정 가스 온도의 영향을 받을 수 있는 분사 노즐 영역을 다른 영역과 독립적으로 제어함으로써, 분사 노즐에 근접한 부분의 기판 처리가 다른 부분보다 더 많이 이루어지는 문제를 해결할 수 있으며, 기판 전면에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 회전구동부를 통해 기판을 회전시킴으로써, 공정 가스를 기판 전면에 균일하게 분포시킬 수 있고, 기판 전면에서의 온도 균일도를 향상시켜 기판 전면에서의 공정 균일도가 보다 향상될 수 있다.
그리고 분사 노즐 영역에 제공되는 제1 수직가열부는 제1 수직가열부의 온도만을 측정하여 제어하고, 그 외의 영역에 제공되는 제2 수직가열부는 제2 수직가열부의 온도와 반응 튜브의 내부 온도를 상호 연산하여 제어함으로써, 기판의 부분별로 공정률 또는 온도를 효과적으로 제어할 수 있으며, 기판 전면에서의 공정 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 수직가열부로 구성된 히터부를 나타낸 그림.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 수직가열부와 제어부의 연결을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 복수의 수직가열부를 나타낸 평면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 기판(10)이 적재되는 기판 보트(110); 상기 기판 보트(110)에 적재된 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브(120); 상기 반응 튜브(120)의 일측에 제공되는 분사 노즐(131)을 통해 상기 반응 튜브(120)의 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부(130); 상기 반응 튜브(120)의 외부에 상기 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 제공되고, 상기 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 분할하여 상기 반응 튜브(120)를 각각 독립적으로 가열하는 복수의 수직가열부(141,142)로 구성되는 히터부(140); 및 상기 히터부(140)를 제어하는 제어부(150)를 포함할 수 있다.
기판 보트(110)는 하나의 기판 또는 복수의 기판이 적재될 수 있는데, 복수의 기판에 대하여 기판 처리 공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch type)일 수 있다. 기판 보트(110)는 배치 타입으로 공정을 수행하기 위해 복수의 기판(10)이 다단으로(또는 상하방향으로) 적재될 수 있으며, 적재 또는 처리 공정을 위해 승강할 수 있다. 예를 들어, 기판 보트(110)는 22매의 기판(10)을 다단으로 적재할 수 있는데, 기판 보트(110)가 하부 챔버(162)의 내부에 제공된 적재 공간(또는 적재 위치) 내에 위치하는 동안, 기판(10)은 기판 보트(110) 내에 적재될 수 있다. 보다 자세히 살펴보면, 기판 보트(110)의 한 단에 하나의 기판(10)이 적재되면, 기판 보트(110)가 상승하여 기판(10)이 적재된 단의 하단에 기판(10)이 적재될 수 있다. 기판 보트(110) 내에 복수의 기판(10)이 모두 적재되면, 기판 보트(110)는 반응 튜브(120)의 수용 공간(또는 공정 위치)으로 이동하여 반응 튜브(120)의 수용 공간에서 기판(10)의 처리 공정이 진행될 수 있다.
그리고 기판 보트(110)는 기판(10)이 적재되는 적재 공간을 구획하는 복수의 구획 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 복수의 구획 플레이트는 복수의 기판(10)이 각각 적재되는 개별적인 복수의 적재 공간을 형성하여 복수의 기판(10)이 각각의 적재 공간에서 개별적으로 처리되도록 할 수 있다. 즉, 기판 보트(110)는 상하방향으로 다단의 적재 공간을 가지게 되고, 각 적재 공간에 하나의 기판(10)이 적재될 수 있다. 이에 기판 보트(110)의 각 적재 공간에 기판(10)의 처리 영역이 개별적으로 형성되어 각 기판(10)에 분사된 공정 가스가 상부 또는 하부의 기판에도 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 구획 플레이트의 소재는 세라믹, 쿼츠(quartz), 합성 쿼츠 등을 사용할 수 있다.
종래의 배치식(Batch type) 기판 처리 장치는 복수의 기판을 수직으로 적층하여 공정을 진행하는데, 기판처리 공정 전의 매엽식 공정이나 기타 공정 혹은 이송모듈의 엔드 이펙터(End-effector)로부터 기판의 하부면에 부착된 파티클(particle)이 기판의 반입(loading) 및 반출(unloading) 혹은 공정 진행 중에 하부 기판의 막질 형성면에 떨어져 성장막의 품질을 저해하는 요소로 작용해 왔다.
하지만, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 상기 복수의 구획 플레이트를 포함하는 기판 보트(110)를 사용하여 복수의 기판(10)을 각각 독립적으로 분리시킴으로써, 기판(10)의 하부면에 부착된 파티클이 하부 기판의 막질 형성면에 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 성장막의 품질 저하를 방지할 수 있다.
그리고 종래의 배치식 기판 처리 장치는 하나의 공정 가스 공급라인을 구비하였기 때문에 반응 튜브 내로 공급되는 공정 가스의 양만 제어할 수 있었고, 기판 각각에 공급되는 공정 가스의 양을 개별적으로 제어할 수는 없었다. 즉, 각 기판에 공급되는 공정 가스의 농도를 제어할 수 없었고, 이에 따라 기판에 형성되는 성장막의 두께를 제어할 수 없으므로, 기판마다 성장막의 두께가 달라지는 문제가 발생하였다. 또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 다단식 가스 공급 노즐 및 가스 배출구를 구비하여 각각의 기판에 독립적으로 가스를 공급하는 시스템을 구비하여도 종래의 기판 보트(boat)는 기판과 기판 사이가 개방된 구조이기 때문에 기판 보트 내 복수의 기판에 균일한 기판 처리가 수행될 수 없었다. 즉, 각각의 기판에 해당되는 가스 공급 노즐(또는 분사 노즐)을 통하여 일정량의 공정 가스를 공급하더라도 공정 가스가 대응되는 위치의 기판뿐만 아니라 상부 또는 하부에 위치한 기판에도 영향을 주게 되어 기판 보트 내 복수의 기판에 균일한 기판 처리가 수행될 수 없었다.
하지만, 본 발명의 기판 보트(110)는 기판(10)과 기판(10) 사이에 상기 구획 플레이트를 설치하여 복수의 기판(10)을 각각 독립적으로 분리시킴으로써, 각 기판(10)에 분사된 공정 가스가 상부 또는 하부의 기판에도 영향을 주는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 각각의 기판(10)에 동일한 양의 공정 가스를 공급할 수 있다.
또한, 기판 보트(110)는 상기 구획 플레이트를 지지하는 연결바를 더 포함할 수 있다. 상기 연결바는 복수로 구성될 수 있고, 상기 복수의 구획 플레이트가 삽입되는 복수의 삽입홈이 형성될 수 있는데, 각각의 연결바에는 상하방향으로 복수의 삽입홈이 형성될 수 있으며, 상기 복수의 구획 플레이트를 각 삽입홈에 끼워 결합할 수 있다. 이러한 경우, 상기 구획 플레이트를 각 삽입홈에 끼고 빼는 간단한 방법으로 각 구획 플레이트 간의 간격(또는 높이)을 간단하게 조절할 수 있다.
상기 연결바는 상기 복수의 구획 플레이트를 서로 연결할 수 있는데, 상기 복수의 구획 플레이트를 안정적으로 지지하여 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 동안에 상기 복수의 구획 플레이트가 기울어지지 않게 하고, 각각의 적재 공간이 변형되지 않도록 한다. 또한, 상기 복수의 연결바는 상기 복수의 구획 플레이트 등의 기판 보트(110)의 구성 요소가 일체형으로 결합되게 할 수 있다.
그리고 상기 복수의 연결바는 기판(10)의 반입 방향(또는 적재 방향)에 대해 대칭적으로 배치될 수 있다. 상기 복수의 연결바는 안정적으로 상기 복수의 구획 플레이트 및 기판(10)을 지지하기 위해 대칭적으로 배치될 수 있는데, 상기 연결바가 기판(10)의 반입 방향을 가리게 되면, 기판(10)의 적재(또는 반입)시에 간섭을 줄 뿐만 아니라 적재를 못하게 될 수도 있기 때문에 기판(10)의 반입 방향에 대해 대칭적으로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 연결바는 챔버(180)의 삽입구(183)에 가장 근접한 대칭되는 연결바 간의 폭이 기판(10)의 폭보다 넓을 수 있다. 상기 복수의 연결바가 기판(10)의 반입 방향에 대해 대칭적으로 배치되더라도 챔버(180)의 삽입구(183)에 가장 근접한 대칭되는 연결바 간의 폭이 기판(10)의 폭보다 좁게 되면, 이 역시 기판(10)의 적재에 간섭을 주고 적재를 못하게 한다. 이에 따라 챔버(180)의 삽입구(183)에 가장 근접한 대칭되는 연결바 간의 폭이 기판(10)의 폭과 같거나 넓을 수 있는데, 연결바 간의 폭과 기판(10)의 폭이 같으면 기판(10)의 적재시에 어려움이 있을 수 있기 때문에 약간의 차이를 두어 넓게 형성할 수 있다. 이때, 챔버(180)의 삽입구(183)에 가장 근접한 대칭되는 연결바 간의 폭이 기판(10)의 폭보다 넓기 위해서는 챔버(180)의 삽입구(183)에 근접한 부분보다 먼 부분에 복수의 연결바가 치우쳐 배치되어야 하는데, 이에 따라 상기 복수의 연결바는 챔버(180)의 삽입구(183)로부터 먼 부분에 치우쳐 배치될 수 있다.
이와 같이, 상기 복수의 연결바를 챔버(180)의 삽입구(183)에 가장 근접한 대칭되는 연결바 간의 폭이 기판(10)의 폭보다 넓도록 기판(10)의 반입 방향에 대해 대칭적으로 배치하면, 기판(10)의 적재시에 간섭을 주지 않아 기판(10)의 적재를 용이하게 할 수 있고, 상기 복수의 연결바가 대칭적으로 배치되어 상기 복수의 구획 플레이트 및 기판(10)이 안정적으로 지지될 수 있다. 그 뿐만 아니라 기판(10)의 반입 방향으로 공정 가스를 공급하는 경우에 공정 가스가 간섭을 받지 않고 배기부(170) 쪽으로 흘러갈 수 있기 때문에 공정 가스의 흐름을 원활하게 유지할 수 있고, 이에 따라 기판(10) 상에 효과적으로 성장막을 형성할 수 있다.
그리고 상기 구획 플레이트에 의해 구획된 상기 적재 공간들의 높이는 각 적재 공간마다 다를 수 있는데, 공정 조건에 따라 높이가 달라질 수 있다. 이때, 각 구획 플레이트 간의 간격은 상기 연결바에 형성된 복수의 결합홈에 의해 간단하게 조절할 수 있다. 각 상기 적재 공간의 높이에 따라 상기 공정 가스의 흐름이 달라질 수 있고, 각 상기 적재 공간에서의 상기 공정 가스의 공급 조건에 따라 각 상기 적재 공간의 높이를 조절할 수도 있다. 예를 들어, 분사 노즐(131)의 직경이 다른 경우에 분사 노즐(131)의 직경이 커지면 상기 공정 가스가 분사되는 분사각이 넓어지기 때문에 인접한 적재 공간에 영향을 주지 않기 위해 분사 노즐(131)의 직경에 따라 각 상기 적재 공간의 높이가 조절될 수 있다. 이때, 각 상기 적재 공간의 높이는 분사 노즐(131)의 직경에 비례할 수도 있다.
한편, 상기 공정 가스는 각각의 상기 적재 공간(또는 처리 위치 등)에 따라 원료 가스, 식각 가스, 캐리어 가스 및 도펀트 가스의 비율(또는 농도)이 다를 수 있는데, 원료 가스, 식각 가스, 캐리어 가스 및 도펀트 가스의 비율이 다르게 되면 상기 공정 가스의 흐름도 차이가 나게 되므로, 원료 가스, 식각 가스, 캐리어 가스 및 도펀트 가스의 비율에 따라 상기 공정 가스의 흐름을 조절하기 위해 구획 플레이트(121)에 의해 구분된 상기 적재 공간들의 높이를 조절할 수 있다. 이로 인해 상기 복수의 적재 공간은 각각의 높이가 상이할 수도 있다.
반응 튜브(120)는 내부에 기판 보트(110)가 수용될 수 있는 수용 공간이 형성될 수 있고, 기판 보트(110)에 적재된 기판(10)의 처리 공정이 수행될 수 있다. 반응 튜브(120)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 상부는 폐쇄된 상태에서 하부가 개방될 수 있는데, 기판 보트(110)가 반응 튜브(120)의 수용 공간에 위치하기 위해 상하로 승강하는 경우에 반응 튜브(120)의 개구부를 통해 기판 보트(110)가 반응 튜브(120)의 수용 공간에 인입되거나 인출될 수 있다. 그리고 반응 튜브(120)의 하부는 외부 튜브(미도시) 또는 챔버(180)의 내벽과 연결되어 지지될 수 있도록 반응 튜브(120)의 둘레에서 외측으로 돌출되어 외부 튜브(미도시) 또는 챔버(180)에 연결되는 돌출부가 구비될 수 있다.
또한, 반응 튜브(120)는 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 기판 처리 영역을 제공할 수 있다. 기판 보트(110)는 공정 위치로 전환시에 기판 처리 영역에 위치하게 되며, 기판 처리 영역은 그 부피를 줄일 수 있는데, 이러한 경우에 공정 가스의 사용량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 공정 가스를 기판 보트(110) 내에 적재된 기판(10)에 집중할 수 있다.
한편, 반응 튜브(120)는 세라믹이나 쿼츠(quartz) 또는 메탈에 세라믹을 코팅한 재질일 수 있다. 그리고 반응 튜브(120)는 그 측벽 둘레에 분사 노즐(131) 및 배기부(170)에 대응되도록 관통홀이 형성될 수 있고, 분사 노즐(131)이 상기 관통홀에 삽입되어 관통할 수도 있다.
그리고 반응 튜브(120)는 내부 튜브와 외부 튜브로 구성될 수도 있는데, 내부 튜브와 외부 튜브는 원통 형태로 형성될 수 있고, 상부가 개방된 하부 챔버(182)의 상측 또는 상부 챔버(181)에 배치될 수 있으며, 외부 튜브는 상부 챔버(181)와 내부 튜브의 사이에 위치할 수 있다. 상기 내부 튜브는 기판(10)의 처리 공정이 수행될 수 있도록 기판 보트(110)가 수용될 수 있는 내부 공간을 가질 수 있고, 상기 외부 튜브는 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 상기 내부 튜브가 수용될 수 있는 내부 공간을 가질 수 있으며, 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브는 모두 하부가 개방될 수 있다. 이때, 상기 외부 튜브의 내벽과 상기 내부 튜브의 외벽은 이격되어 상기 외부 튜브와 상기 내부 튜브 사이에 공간이 형성될 수 있다. 그러나 상기 외부 튜브의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급부(130)는 분사 노즐(131)을 통해 반응 튜브(120)의 내부에 공정 가스를 공급할 수 있는데, 기판(10)에 원료 가스와 식각 가스가 포함된 공정 가스를 제공할 수 있다. 분사 노즐(131)은 반응 튜브(120)의 일측(또는 측면)에 제공될 수 있으며, 선형으로 형성된 하나의 분사 노즐일 수도 있고, 선형으로 배치된 복수의 분사 노즐일 수도 있다. 분사 노즐(131)이 선형으로 배치된 복수의 분사 노즐일 경우에는 각 기판(10)이 적재된 적재 공간마다 분사 노즐(131)이 형성될 수 있다.
그리고 선형으로 배치된 복수의 분사 노즐(131)은 상하방향으로 배치될 수 있고, 가스공급원(미도시)에서 원거리에 배치될수록 직경을 크게 형성할 수 있다. 예를 들어, 단일의 가스 공급 라인으로 상기 공정 가스가 하부에서 상부로 공급되는 경우, 상측에 위치한 분사 노즐(131a)의 직경이 하측에 위치한 분사 노즐(131b)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
자세히 살펴보면, 가스공급원과 근접한 분사 노즐(131b)의 경우에는 상기 공정 가스가 근접한 위치에서 공급되어 상기 공정 가스가 유입되기 용이하고, 가스공급원에서 원거리에 배치되는 분사 노즐(131a)의 경우에는 상기 공정 가스가 원거리에서 공급되어 근접한 위치의 분사 노즐(131b)보다 상기 공정 가스의 공급이 어려우므로, 단일의 가스 공급 라인으로 상기 공정 가스가 공급되어 복수의 분사 노즐(131)에 의해 분배되는 경우에 상기 가스공급원과 근접한 하측의 분사 노즐(131b)과 상기 가스공급원에서 원거리에 배치되는 상측의 분사 노즐(131a)에서 분사되는 상기 공정 가스의 양이 상이해질 수 있다. 따라서, 상기 가스공급원과 근접한 위치의 분사 노즐(131b)은 직경을 작게 하여 상기 공정 가스가 분사될 수 있는 양을 감소시키고, 상기 가스공급원에서 원거리에 위치한 분사 노즐(131a)은 직경을 크게 하여 상기 공정 가스가 분사될 수 있는 양을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 가스공급원과 근접한 위치의 분사 노즐(131b)과 상기 가스공급부에서 원거리에 배치되는 분사 노즐(131a)이 균일한 양의 상기 공정 가스를 공급할 수 있도록 분사 노즐(131)들의 직경을 조절할 수 있다. 이에 각 층의 기판(10)으로 균일한 양의 상기 공정 가스가 공급되어 공정의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 가스공급부(130)는 상기 공정 가스를 가열(heating)하여 제공할 수 있는데, 이러한 경우에 상기 공정 가스의 낮은 온도에 의해 분사 노즐(131)의 영역이 다른 영역보다 온도가 떨어지는 문제를 해결할 수 있으며, 보다 세밀하게 기판(10) 처리 공간에서의 공정 조건을 조절하기 위해서는 히터부(140)를 통한 반응 튜브(120)의 가열이 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth; SEG) 장비일 수 있다. 선택적 에피택셜 성장(SEG) 장비는 원료 가스에 소량의 식각 가스를 혼합하여 공급함으로써 기판 상에서 증착 반응과 함께 식각 반응도 수반된다. 이러한 증착 및 식각 반응은 다결정층 및 에피택셜층에 대해 비교적 상이한 반응 속도로 동시에 발생한다. 증착 프로세스 중 적어도 하나의 제2층 상에 기존의 다결정층 또는 비결정층이 증착되는 동안, 에피택셜층은 단결정 표면상에 형성되지만, 증착된 다결정층은 일반적으로 에피택셜층보다 빠른 속도로 식각된다. 따라서, 식각 가스의 농도를 변화시킴으로써 네트 선택적 프로세스(Net selective process)가 에피택시(epitaxy) 재료의 증착 및 제한되거나 제한되지 않은 다결정 재료의 증착을 가져온다. 예를 들어, 선택적 에피택셜 성장(SEG) 장비는 증착물이 스페이서(spacer) 상에 남아있지 않으면서 단결정 실리콘 표면 상에 실리콘 함유 재료의 에피층(epilayer)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 기판(10) 상에 에피택셜층을 형성할 수 있다. 일반적으로, 기판 처리 설비에서는 이송 공정, 세정 공정 및 에피택셜 공정이 이루어지는데, 에피택셜 공정은 세정 공정에 비해 많은 시간이 소요되기 때문에 복수의 기판 처리 장치(100)를 통해 제조수율을 향상시킬 수도 있다. 기판 처리 장치(100)는 에피택셜 공정을 수행할 수 있는데, 에피택셜 공정의 수행시에 모든 처리 공간으로 공정 가스가 공급될 수 있다. 상기 공정 가스는 원료 가스(예를 들어, 실리콘 가스), 식각 가스, 도펀트 가스 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 기판(10) 상의 성장막 두께를 제어하기 위해 다양한 비율로 가스들이 혼합되어 공급될 수 있다. 이러한 가스들은 분자량이 상이하기 때문에, 비율에 따라 공정 가스의 유동이 달라질 수 있다. 따라서, 에피택셜 공정에서는 공정 가스의 흐름(또는 플로우)가 기판(10) 상의 성장막 두께 및 조성을 결정하는 중요한 요인이 될 수 있다.
에피택셜 공정은 화학기상증착에 의해 이루어질 수 있으며, 에피택시 표면 상에 에피택셜층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상의 에피택시 표면은 실리콘 가스(예를 들어, SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2, SiH3Cl, Si2H6 또는 SiH4) 및 캐리어 가스(예를 들어, N2 또는 H2)를 포함하는 공정 가스에 노출될 수 있다. 그리고 에피택셜층에 도펀트(dopant)를 포함하는 것이 요구되는 경우, 실리콘 가스는 도펀트 가스(예를 들면, AsH3, PH3 또는 B2H6)를 더 포함할 수 있다.
그리고 가스공급부(130)는 분사 노즐(131)을 통해 복수의 기판(10)에 원료 가스와 식각 가스가 포함된 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 원료 가스(예를 들어, SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2, SiH3Cl, Si2H6, SiH4 등의 실리콘 가스)와 식각 가스(Etching Gas)를 포함할 수 있는데, 원료 가스(또는 실리콘 가스)로는 모노실란(SiH4), 디클로로실란(Dichloro Silane; DCS, SiH2Cl2) 등을 사용할 수 있고, 식각 가스로는 염화수소(HCl)를 사용할 수 있다. 상기 공정 가스에는 캐리어 가스(Carrier Gas)를 더 포함될 수 있는데, 캐리어 가스는 원료 가스 또는 식각 가스의 농도를 희석시킬 수 있고, 캐리어 가스로는 질소(N2)와 수소(H2) 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 따라서, 캐리어 가스의 공급량을 제어하여 원료 가스 또는 식각 가스의 농도를 제어할 수 있으며, 원료 가스, 식각 가스 및 캐리어 가스는 분자량이 서로 달라 용이하게 믹싱될 수 있다. 그러나 공정 가스는 이에 한정되지 않고, 도펀트 가스 등 다양한 가스를 더 포함할 수 있다. 선택적 에피택셜 성장 공정(Selective epitaxial growth process)은 증착 반응 및 식각 반응을 수반하는데, 에피택셜층이 도펀트를 포함하는 것이 요구되는 경우에 도펀트 가스(예를 들어, AsH3, PH3 또는 B2H6)가 포함될 수 있다. 한편, 염화수소(HCl)를 포함하는 식각 가스는 식각 뿐만 아니라 세정에도 사용될 수 있다.
한편, 가스공급부(130)는 각 기판(10)의 적재 공간마다 형성된 복수의 보조 노즐(미도시)을 더 포함할 수 있다. 복수의 보조 노즐(미도시)은 기판처리 공정에서 보조적인 가스를 각 기판(10)에 공급할 수 있고, 상기 공정 가스와 상이한 가스를 공급할 수 있다. 상기 복수의 보조 노즐은 도펀트 가스, 캐리어 가스, 식각 가스 중 적어도 어느 하나를 공급할 수 있는데, 도펀트 가스는 원료 가스(예를 들어, 실리콘 가스)와 혼합되어 기판(10) 상에 성장막을 증착시킬 수 있고, 캐리어 가스는 원료 가스 또는 식각 가스의 농도를 희석시킬 수 있다. 이에 기판(10)이 처리되는 각각의 상기 적재 공간 내 도펀트 가스의 농도를 제어하면, 성장막(예를 들어, 실리콘 박막)의 도핑 농도를 개별적으로 제어할 수 있고, 각각의 상기 적재 공간에 공급되는 캐리어 가스의 공급량을 제어하면, 원료 가스 또는 식각 가스의 농도를 각각의 상기 적재 공간마다 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 복수의 보조 노즐을 통해 도펀트 가스, 캐리어 가스, 식각 가스를 선택적으로 사용하여 각 상기 적재 공간별 기판처리 공정을 선택할 수 있다. 즉, 복수의 보조 노즐을 통해 식각 가스만 공급하는 경우에는 상기 적재 공간 내 식각 가스의 혼합률이 증가하여 기판(10)에 대한 선택적 에피택셜 성장이 가능하도록 식각 공정을 수행할 수 있으며, 도펀트 가스만 공급하는 경우에는 상기 적재 공간 내 도펀트 가스의 혼합률이 증가하고 원료 가스와 토펀트 가스가 믹싱되어 기판(10) 상에 성장막을 형성할 수 있다. 또한, 가스공급원과의 거리 차이로 인해 각각의 상기 적재 공간마다 차이가 나는 상기 공정 가스를 각 상기 적재 공간에서 동일한 성분과 분자량을 가질 수 있도록 제어할 수도 있다.
선택적 에피택셜 성장에 대해 자세히 살펴보면, 식각 가스만 공급하거나 식각 가스와 캐리어 가스만을 공급하는 경우에 상기 공정 가스와 복수의 보조 노즐을 통해 공급된 가스가 혼합되어 상기 적재 공간 내 식각 가스의 비율이 증가하게 되고, 이에 따라 기판(10)의 성장막 형성이 느린 부분에서는 성장막이 성장하기 전에 식각 가스에 의해 제거되며, 기판(10)의 성장막 형성이 빠른 부분에서는 성장막이 식각 가스에 의해 제거되기 전에 증착되어 성장막이 성장할 수 있다. 이와 같이, 복수의 보조 노즐을 통해 식각 가스의 농도를 제어하여 선택적 에피택셜 공정을 수행할 수 있다.
여기서, 복수의 보조 노즐을 통한 가스의 공급을 중단하면, 분사 노즐(131)에 의한 공정 가스의 공급으로 상기 적재 공간 내 기판(10) 상에 성장막(예를 들어, 실리콘 박막)이 형성될 수도 있다. 그리고 각각의 보조 노즐에는 서로 다른 가스 공급 라인으로 가스가 공급될 수 있는데, 이에 따라 각각의 상기 적재 공간마다 도펀트 가스, 캐리어 가스, 식각 가스를 선택적으로 공급할 수 있다. 또한, 복수의 보조 노즐은 기판 보트(110)의 각 적재 공간마다 가스를 별도로 공급하기 위해 높이가 서로 다르게 형성될 수 있는데, 하측의 적재 공간과 접하는 보조 노즐은 높이가 낮고, 상측의 적재 공간과 접하는 보조 노즐은 높게 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 보조 노즐은 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 나선형으로 배치될 수 있으며, 이러한 경우에 높이가 제일 낮은 보조 노즐부터 높이가 제일 높은 보조 노즐까지 순차적인 순서로 복수의 보조 노즐이 배치될 수 있다. 이에 높이가 다른 복수의 보조 노즐이 불규칙적으로 배치될 때보다 공간의 효율이 향상될 수 있다.
배치식 기판 처리 장치는 복수의 기판을 수직으로 적재하여 공정을 진행하는데, 상승된 온도에서 복수의 기판의 처리 공정이 수행될 수 있다. 이러한 경우, 모든 기판에 균일한 처리 공정을 수행할 수 있도록 수직으로 적층된 기판을 균일하게 가열하는 것이 필요하고, 공정 가스가 각 기판의 측방향에서 분사되기 때문에 기판 전면(또는 기판 전체면)에서의 균일도를 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다. 종래의 기판 처리 장치는 히터부가 반응 튜브의 외측에서 전체 영역을 동일하게 가열하였기 때문에 상단부 및 하단부의 온도가 주변과의 온도차로 인해 중단부의 온도보다 낮아져 기판 간에 균일한 처리 공정이 수행되지 못하였고, 반응 튜브의 둘레가 동일하게 가열됨으로 인해 각 기판에서 가스 분압이 상대적으로 높으면서 공정 가스 온도의 영향도 받을 수 있는 분사 노즐 영역과 다른 영역 간에 기판 처리의 차이가 발생하는 문제가 있었다.
히터부(140)는 챔버(180)의 내부에 구비될 수 있고, 반응 튜브(120)의 외측에 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 제공되어 반응 튜브(120)의 측면 둘레 및 상부를 감싸도록 배치될 수 있다. 히터부(140)는 반응 튜브(120)에 열에너지를 제공하여 반응 튜브(120)의 내부 공간을 가열하는 역할을 할 수 있는데, 히터부(140)는 저항 히터를 포함할 수 있고, 반응 튜브(120)의 내부 공간의 온도를 에피택셜 공정이 가능한 온도로 조절할 수 있다.
예를 들어, 온도가 너무 높으면 증착 물질이 기판(10)에 잘 흡착되지 않을 수 있고, 온도가 너무 낮으면 공정 가스의 반응이 일어나지 않을 수 있어 성장막이 기판(10)에 성장하지 않을 수 있다. 이에 반응 튜브(120)의 내부 공간의 온도를 에피택셜 공정이 가능한 온도로 조절할 수 있다. 그리고 온도에 따라 성장 속도가 증가할 수 있는데, 온도가 높아질수록 증착 물질의 증착률이 향상되어 성장 속도가 증가할 수 있다. 이에 따라 기판(10) 처리 온도를 조절하여 성장막의 성장 속도를 조절할 수도 있다. 여기서, 기판(10)의 부분별(또는 영역별)로 온도가 다르게 되면, 기판(10)의 부분마다 성장막의 성장 속도 차이가 발생하게 되고, 기판(10)에 성장되는 성장막의 두께가 불균일해진다. 또한, 기판(10)의 부분별로 온도가 다르게 되면, 다른 기판(10) 처리 공정에서도 기판(10) 처리의 불균일이 발생할 수 있다.
그리고 히터부(140)는 반응 튜브(120)의 둘레를 분할하여 반응 튜브(120)를 각각 독립적으로 가열하는 복수의 수직가열부(141,142)로 구성될 수 있다. 히터부(140)가 복수의 수직가열부(141,142)로 구성되면, 복수의 수직가열부(141,142)를 통해 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 분할하여 각각 독립적으로 가열할 수 있어 각 기판의 부분별로 공정 온도(또는 공정률)를 조절할 수 있으므로, 기판(10) 전면(全面)에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 복수의 수직가열부(141,142)는 수직 레벨(vertical level)을 따라 균일한 가열을 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 수직가열부로 구성된 히터부를 나타낸 그림으로, 도 2(a)는 복수의 수직가열부로 구성된 히터부를 나타낸 사시도이고, 도 2(b)는 복수의 수직가열부로 구성된 히터부를 나타낸 평면도 및 측단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 복수의 수직가열부(141,142)는 분사 노즐(131)에 대응하는 위치에 제공되는 제1 수직가열부(141); 및 제1 수직가열부(141)에서 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 연장되어 반응 튜브(120)의 둘레 중 적어도 일부에 제공되는 제2 수직가열부(142)를 포함할 수 있다.
제1 수직가열부(141)는 반응 튜브(120)의 둘레 중 일부를 구성할 수 있는데, 분사 노즐(131)의 영역(또는 분사 노즐에 대응하는 위치)에 제공될 수 있다. 분사 노즐(131)의 영역은 가스 분압이 다른 영역보다 상대적으로 높아 다른 부분과 동일하게 가열하면 분사 노즐(131)에 근접한 부분의 기판(10) 처리가 다른 부분보다 더 많이 이루어지게 되는데, 분사 노즐(131) 영역의 가열 온도를 다른 영역보다 낮추면 기판 전면(또는 기판 전체면)에서 균일한 기판(10) 처리를 수행할 수 있다. 또한, 분사 노즐(131)의 영역은 공급되는 상기 공정 가스의 온도에 의해 다른 영역보다 온도가 낮아지거나 높아질 수 있는데, 분사 노즐(131) 영역의 온도에 맞춰 가열 온도를 높이거나 낮춤으로써, 반응 튜브(120)의 내부 온도를 전체 영역에서 균일하게 제어할 수 있고, 기판(10) 전면에서의 균일도를 향상시킬 수 있다.
제2 수직가열부(142)는 제1 수직가열부(141)에서 반응 튜브(120)의 둘레를 따라 연장되어 형성될 수 있고, 반응 튜브(120)의 둘레 중 일부를 구성할 수 있으며, 제1 수직가열부(141)와 상이한 위치에 제공될 수 있다. 여기서, 제2 수직가열부(142)는 제1 수직가열부(141)의 일측에서 연장되어 제1 수직가열부(141)의 타측에 연결됨으로써, 폐곡선(예를 들어, 원통 형상)을 형성할 수도 있고, 제1 수직가열부(141) 뿐만 아니라 또 다른 수직가열부(예를 들어, 제3 수직가열부 등)와 함께 폐곡선을 형성할 수도 있다. 제2 수직가열부(142)는 제1 수직가열부(141) 외의 다른 영역을 가열할 수 있는데, 분사 노즐(131) 영역을 제외한 다른 영역의 온도를 균일하게 만들 수 있다.
제1 수직가열부(141)의 수평 단면적은 제2 수직가열부(142)의 수평 단면적보다 작을 수 있다. 제1 수직가열부(141)는 분사 노즐(131)의 영역에만 제공되기 때문에 그 수평 단면적이 제2 수직가열부(142)의 수평 단면적보다 작을 수 있는데, 분사 노즐(131)은 배기부(170)와 함께 층류(laminar flow)를 형성하여야 하기 때문에 작은 영역을 차지할 수 있고, 제2 수직가열부(142)가 분사 노즐(131) 영역을 제외한 나머지 영역에 제공될 수 있다. 이에 따라 제2 수직가열부(142)가 주 히터(main heater)로서, 반응 튜브(120) 내부의 전반적인 온도를 제어할 수 있고, 제1 수직가열부(141)가 보조적으로 국부적인 분사 노즐(131) 영역의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 층류(laminar flow)는 수평방향을 유지하는 평균화된 균일의 흐름으로서, 배치식 기판 처리 장치는 공정 가스를 기판(10)의 측방향으로 공급하기 때문에 기판(10) 전면에서 균일한 기판(10) 처리를 위해서는 층류를 이용하여야 한다.
그리고 제1 수직가열부(141)의 온도는 제2 수직가열부(142)의 온도의 90 내지 110 %일 수 있다. 히터부(140)는 제2 수직가열부(142)를 주 히터로 사용하고, 제1 수직가열부(141)를 국부적으로 온도를 세부 조정(또는 튜닝)하는 보조 히터로 사용할 수 있는데, 제2 수직가열부(142)를 통해 반응 튜브(120)의 내부 공간의 온도를 에피택셜 공정이 가능한 온도로 조절할 수 있고, 제1 수직가열부(141)를 통해 반응 튜브(120) 내부의 온도가 전체 영역에서 균일하게 세부 조정할 수 있다. 여기서, 제2 수직가열부(142)는 반응 튜브(120)의 내부 공간의 온도를 전반적으로 조절하는 주 히터이므로, 제2 수직가열부(142)의 온도를 기준(또는 100%)으로 제1 수직가열부(141)의 온도를 조절할 수 있다.
제1 수직가열부(141)의 온도는 제2 수직가열부(142)의 온도의 90 내지 110 %로 조절할 수 있는데, 제1 수직가열부(141)의 온도와 제2 수직가열부(142)의 온도가 10 %(또는 ± 10 %) 넘게 차이가 나면 제1 수직가열부(141)와 제2 수직가열부(142)의 가열 온도 차이 때문에 반응 튜브(120)의 가열이 균일하지 못하게 되고, 반응 튜브(120)에 온도차가 발생하여 반응 튜브(120)가 손상 또는 변형될 수 있다. 예를 들어, 반응 튜브(120)가 쿼츠로 이루어진 경우에 반응 튜브(120)가 깨질 수 있다.
한편, 복수의 수직가열부(141,142)는 각각 독립적으로 제어되는 복수의 수평 가열요소(141a,142a)가 적층되어 형성될 수 있다. 배치식 기판 처리 장치에서 수직가열부(141 or 142)가 반응 튜브(120)의 수직 레벨을 동일하게 가열하게 되면, 상단부 및 하단부의 온도가 주변과의 온도차로 인해 중단부의 온도보다 낮아지게 되고, 기판(10) 간에 균일한 처리 공정이 수행되지 못하게 된다. 또한, 각 기판(10)의 처리 공간마다 공정 조건을 조절하기 위해서도 높이에 따른 위치별로 온도 제어가 필요하게 된다. 이에 본 발명에서는 각각 독립적으로 제어되는 복수의 수평 가열요소(141a,142a)를 적층하여 각 수직가열부(141 or 142)를 형성함으로써, 주변과의 온도차가 발생하는 상단부 및 하단부를 다른 부분과 상이한 온도(예를 들어, 더 높은 온도)로 가열하여 수직 레벨을 따라 반응 튜브(120)에 균일한 가열을 제공할 수 있고, 반응 튜브(120)의 내부 온도를 전체 영역에서 균일하게 만들 수 있으며, 높이에 따른 위치별로 각 기판(10)의 처리 공간마다 공정 조건을 조절할 수 있다.
제어부(150)는 히터부(140)를 제어할 수 있는데, 히터부(140)와 연결되어 복수의 수직가열부(141,142)를 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라 제어부(150)에 의해 복수의 수직가열부(141,142)가 각각 독립적으로 제어됨으로써, 복수의 수직가열부(141,142)가 반응 튜브(120)의 둘레를 분할하여 각각 독립적으로 반응 튜브(120)를 가열할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 수직가열부와 제어부의 연결을 설명하기 위한 개념도로, 도 3(a)는 복수의 수직가열부와 제어부의 연결 관계를 나타내는 그림이고, 도 3(b)는 복수의 수직가열부와 제어부의 배치 위치를 나타내는 그림이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제어부(150)는 제1 수직가열부(141)와 연결되는 제1 제어부(151); 및 제2 수직가열부(142)와 연결되는 제2 제어부(152)를 포함할 수 있고, 제1 수직가열부(141) 및 제2 수직가열부(142)를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
제1 제어부(151)는 제1 수직가열부(141)와 연결되어 제1 수직가열부(141)의 가열을 제어할 수 있는데, 제1 수직가열부(141)가 복수의 수평 가열요소(141a,141b,141c,141d)로 이루어진 경우에는 복수의 수평 가열요소(141a,141b,141c,141d)와 각각 연결되어 제1 수직가열부(141)를 제어할 수도 있다.
그리고 제1 제어부(151)는 제1 수직가열부(141)의 온도를 측정하는 제1 온도측정부재(154)를 포함할 수 있다. 제1 온도측정부재(154)는 제1 수직가열부(141)에 연결되어 제1 수직가열부(141)의 온도를 측정할 수 있다. 제1 온도측정부재(154)는 스파이크 열전대(Spike Thermocouple)일 수 있는데, 제1 수직가열부(141)에 접촉되거나 제1 수직가열부(141)와 반응 튜브(120)의 사이에 제공되어 제1 수직가열부(141) 주위의 반응 튜브(120) 외부의 온도(또는 대기 온도)를 측정할 수 있다.
예를 들어, 제1 온도측정부재(154)를 통해 제1 수직가열부(141)와 반응 튜브(120) 사이의 온도를 측정하여 제1 수직가열부(141)의 열이 반응 튜브(120)의 내부에 잘 전달되는지를 판단할 수 있다. 제1 수직가열부(141)의 열이 반응 튜브(120)의 내부(즉, 분사 노즐의 영역)에 잘 전달되지 않으면(또는 제1 수직가열부와 반응 튜브 사이의 온도가 기준 온도보다 낮으면), 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 높일 수 있고, 제1 수직가열부(141)의 열이 반응 튜브(120)의 내부에 잘 전달되면(또는 제1 수직가열부와 반응 튜브 사이의 온도가 기준 온도보다 높으면), 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 낮출 수 있다.
여기서, 스파이크 열전대는 수직가열부(141 or 142)에 형성된 홀을 관통하여 반응 튜브(120, 예를 들어 상기 외부 튜브)와 소정 간격 이격되도록 장착될 수 있고, 높이에 따른 반응 튜브(120) 외부의 온도를 확인(또는 감지)하기 위해 일정 높이의 간격을 두고 다수개의 홀을 형성하여 상기 홀에 다수개가 각각 장착될 수 있다. 상기 스파이크 열전대는 열전대 소선을 포함할 수 있다. 열전대 소선은 상기 홀을 관통하여 반응 튜브(120)에 인접하도록 삽입될 수 있고, 종류가 다른 금속선 두 개의 양 끝단을 접속하여 만든 것이기 때문에 이 양 끝단 접점에 온도차가 발생할 때에 이 폐회로에 열기전력이 발생하여 회로에 전류가 흐르게 된다. 상기 열기전력의 크기와 극성은 양단의 온도와 두 개의 금속선의 조합에 의해 결정되며 금속선의 굵기 또는 길이에 영향을 받지는 않는다. 따라서, 특정 열전대의 온도에 따른 열기전력을 미리 읽을 수 있으므로, 상기 스파이크 열전대를 통해 온도 측정이 가능하다.
온도를 측정하기 위한 열접점 종류는 선단 노출형, 접지형 및 비접지형이 있다. 선단 노출형은 상기 열전대 소선을 노출시켜 열접점을 설치한 형상으로, 응답 속도가 가장 빠르고, 근소한 온도 변화에도 민감하다. 접지형은 상기 열전대 소선을 접지하여 열접점을 설치한 형상으로, 응답 속도가 빠르고, 고온 고압하의 온도 측정에도 적합하다. 비접지형은 상기 열전대 소선을 절연시켜 열접점을 설치한 형상으로, 열기전력의 작은 변화가 적고, 비교적 장시간 사용이 가능하며, 잡음, 전압에도 영향을 주지 않고 사용 가능하다.
제2 제어부(152)는 제2 수직가열부(142)와 연결되어 제2 수직가열부(142)의 가열을 제어할 수 있는데, 제2 수직가열부(142)가 복수의 수평 가열요소(142a,142b,142c,142d)로 이루어진 경우에는 복수의 수평 가열요소(142a,142b,142c,142d)와 각각 연결되어 제2 수직가열부(142)를 제어할 수도 있다.
그리고 제2 제어부(152)는 제2 수직가열부(142)의 온도를 측정하는 제2 온도측정부재(155); 및 반응 튜브(120)의 내부 온도를 측정하는 제3 온도측정부재(156)를 포함할 수 있다. 제2 온도측정부재(155)는 제2 수직가열부(142)에 연결되어 제2 수직가열부(142)의 온도를 측정할 수 있다. 제2 온도측정부재(155)는 스파이크 열전대(Spike Thermocouple)일 수 있는데, 제2 수직가열부(142)에 접촉되거나 제2 수직가열부(142)와 반응 튜브(120)의 사이에 제공되어 제2 수직가열부(142) 주위의 반응 튜브(120) 외부의 온도(또는 대기 온도)를 측정할 수 있다.
제3 온도측정부재(156)는 반응 튜브(120)의 내부 온도를 측정할 수 있는데, 반응 튜브(120)에 근접 제공되어 반응 튜브(120)의 내부 온도를 측정할 수 있고, 제3 온도측정부재(156)의 측정값은 기판(10)의 온도를 확인할 수 있는 기판(10)에 가까운 주변 온도일 수 있다. 제3 온도측정부재(156)는 프로파일 열전대(Profile Thermocouple)일 수 있는데, 분사 노즐(131) 영역 이외의 영역에 제공되어 진공 상태인 반응 튜브(120, 예를 들어 상기 외부 튜브) 내부의 온도를 측정함으로써, 반응 튜브(120)의 내부에서 수행되는 공정이 정상적인 온도 조건에서 수행되는지를 확인할 수 있다.
여기서, 프로파일 열전대는 반응 튜브(120)의 내부 튜브와 반응 튜브(120)의 외부 튜브 사이에 설치될 수 있고, 반응 튜브(120)의 내부에 제공되어 반응 튜브(120)의 내부에서 공정이 수행되는 실제 온도를 측정(또는 확인)할 수 있다.
그리고 제1 제어부(151)는 제1 온도측정부재(154)의 측정값으로 제1 수직가열부(141)를 제어할 수 있고, 제2 제어부(152)는 제2 온도측정부재(155)의 측정값 및 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 상호 연산하여 제2 수직가열부(142)를 제어할 수 있다.
제1 제어부(151)는 제1 온도측정부재(154)의 측정값을 입력받는 제1 입력부(12) 및 제1 입력부(12)에서 입력받은 제1 온도측정부재(154)의 측정값에 따라 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 제어하는 온도제어부(13)를 포함할 수 있다. 제1 입력부(12)는 제1 온도측정부재(154)와 연결될 수 있고, 제1 온도측정부재(154)의 측정값을 입력받을 수 있다. 그리고 제1 입력부(12)는 제1 온도측정부재(154)로부터 입력받은 측정값을 온도제어부(13)에 전달할 수 있다.
온도제어부(13)는 제1 입력부(12)에서 입력받은 제1 온도측정부재(154)의 측정값에 따라 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 제어할 수 있는데, 제1 온도측정부재(154)의 측정값이 공정이 수행되는 정상적인 온도 조건보다 낮으면 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 높일 수 있고, 제1 온도측정부재(154)의 측정값이 공정이 수행되는 정상적인 온도 조건보다 높으면 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 낮출 수 있다.
한편, 제1 제어부(151)는 제3 온도측정부재(156)와 같이 반응 튜브(120)의 내부 온도를 측정하는 온도측정부재에 연결되어 측정값을 입력받아 출력해주는 온도출력부(11)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 온도출력부(11)의 출력값은 단순 참조용으로 사용될 수 있고, 제1 수직가열부(141)의 제어를 위한 데이터로는 사용되지 않는다. 그리고 온도출력부(11)는 제3 온도측정부재(156)에 연결될 수도 있고, 제3 온도측정부재(156)와 같은 종류인 별도의 온도측정부재(미도시)에 연결될 수도 있다.
제2 제어부(152)는 제2 온도측정부재(155)의 측정값을 입력받는 제2 입력부(22), 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 입력받는 제3 입력부(21) 및 제2 입력부(22)에서 입력받은 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 입력부(21)에서 입력받은 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 상호 연산하여 제2 수직가열부(142)의 가열 온도를 제어하는 연산제어부(23)를 포함할 수 있다. 제2 입력부(22)는 제2 온도측정부재(155)와 연결될 수 있고, 제2 온도측정부재(155)의 측정값을 입력받을 수 있다. 그리고 제2 입력부(22)는 제2 온도측정부재(155)로부터 입력받은 측정값을 연산제어부(23)에 전달할 수 있다.
제3 입력부(21)는 제3 온도측정부재(156)와 연결될 수 있고, 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 입력받을 수 있다. 그리고 제3 입력부(21)는 제3 온도측정부재(156)로부터 입력받은 측정값을 연산제어부(23)에 전달할 수 있다.
연산제어부(23)는 제2 입력부(22)와 제3 입력부(21)에서 각각 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 전달받아 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 상호 연산할 수 있고, 이러한 상호 연산에 의해 제2 수직가열부(142)의 가열 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 제2 제어부(152)는 제2 입력부(22), 제3 입력부(21) 및 연산제어부(23)를 서로 연결하여 층계형(cascade) 제어를 할 수 있다. 이에 제2 제어부(152)는 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 온도측정부재(156)의 측정값의 상호 연산을 통해 제2 온도측정부재(155)의 측정값 데이터와 제3 온도측정부재(156)의 측정값 데이터를 병합(merge)할 수 있고, 이로 인해 제2 수직가열부(142)가 주 히터로서 성능을 유지하면서 반응 튜브(120) 내부의 전반적인 온도를 제어할 수 있도록 보다 효과적으로 제2 수직가열부(142)를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 상호 연산은 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 온도측정부재(156)의 측정값이 상호 작용한 중간값(median) 또는 평균값(mean value)일 수 있고, 제2 온도측정부재(155)의 측정값과 제3 온도측정부재(156)의 측정값을 합(sum)하여 측정값의 수(예를 들어, 2)로 나눈 값일 수 있다.
한편, 제1 제어부(151)는 제1 수직가열부(141)의 온도(또는 제1 온도측정부재의 측정값)만을 이용하여 제1 수직가열부(141)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 제2 수직가열부(142)의 온도(또는 제3 온도측정부재의 값 또는 별도의 온도측정부재의 측정값)도 사용하게 되면, 다른 영역과 온도 차이가 나는 국부적인 영역을 가열하는 제1 수직가열부(141)를 제어하는 데에 대류에 의해 안정화된 반응 튜브(120)의 내부 온도가 반영되게 된다. 이에 따라 제2 수직가열부(142)의 가열 효과가 제1 수직가열부(141)의 제어에 반영되게 되고, 국부적인 영역의 온도를 변화시키는 제1 수직가열부(141)의 제어에 어려움이 생기게 된다. 즉, 제1 수직가열부(141)와 제2 수직가열부(142)가 독립적으로 반응 튜브(120)를 가열하지만, 제1 수직가열부(141)와 제2 수직가열부(142)가 유사하게 제어되어 국부적인 영역의 온도에 상관없이 거의 비슷한 온도로 가열하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 수직가열부(141)를 제어하는 제1 제어부(151)와 제2 수직가열부(142)를 제어하는 제2 제어부(152)의 제어 방법이 상이할 수 있고, 이에 따라 국부적인 영역의 온도 차이를 제1 수직가열부(141)와 제2 수직가열부(142)의 효과적인 제어로 해결할 수 있어 국부적인 영역의 온도 차이에 의한 기판(10) 처리의 불균일을 방지할 수 있고, 기판(10) 전면에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는 기판 보트(110)를 회전시키는 회전구동부(160)를 더 포함할 수 있다. 회전구동부(160)는 기판 보트(110)를 회전시키도록 기판 보트(110)의 하부에 제공될 수 있는데, 기판 보트(110)의 상하방향 중심축을 기준으로 기판 보트(110)를 회전시킬 수 있다. 이에 따라 기판 보트(110)에 적재된 기판(10)도 회전할 수 있다. 기판(10)의 처리 공정이 진행될 때, 반응 튜브(120)의 일측으로 공급된 상기 공정 가스가 기판 보트(110)에 적재된 기판(10)을 통과하여 반응 튜브(120)의 타측으로 배출되는데, 회전구동부(160)의 작동에 의해 기판 보트(110)가 회전하면, 기판 보트(110)를 통과하려는 가스가 믹싱될 수 있고, 기판 보트(110)의 회전에 의한 기판(10)의 회전으로 인해 기판(10)에서 분사 노즐(131)에 근접하는 부분이 변하게 될 수 있어 기판(10) 상의 전체 영역에 균일하게 상기 공정 가스가 분포될 수 있다.
또한, 반응 튜브(120)의 내부 온도가 대류에 의해 전체 영역에서 안정화될 수 있다. 이에 따라 기판(10)의 전면(또는 전체면)에서 균일한 온도로 처리 공정이 진행될 수 있다.
따라서, 기판(10) 상의 전체 영역에 균일하게 상기 공정 가스가 분포되고, 기판(10)의 전면에서 균일한 온도로 처리 공정이 진행되어 기판(10) 전면에서의 공정 균일도가 향상될 수 있고, 기판(10) 상에 증착되는 성장막의 품질이 향상될 수도 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는 분사 노즐(131)에 대칭되도록 반응 튜브(120)의 타측에 제공되어 반응 튜브(120)의 잔류 가스를 배기시키는 배기부(170)를 더 포함할 수 있다. 배기부(170)는 반응 튜브(120)에 제공된 흡입구(171)를 통해 반응 튜브(120)의 잔류 가스를 배기시킬 수 있는데, 반응 튜브(120) 내의 공정 잔류물을 배기할 수도 있고, 반응 튜브(120) 내에 진공을 형성할 수도 있다. 배기부(170)는 분사 노즐(131)과 대칭적으로 반응 튜브(120)에 제공될 수 있는데, 흡입구(171)가 복수의 분사 노즐(131)에 대응되도록 제공될 수 있으며, 흡입구(171)가 분사 노즐(131)에 대칭적으로 배치될 수 있고, 흡입구(171)의 개수 또는 형태가 분사 노즐(131)과 동일할 수 있다. 배기부(170)는 반응 튜브(120) 내의 공정 잔류물을 배기할 수 있는데, 상기 공정 잔류물은 미반응 가스 및 반응 부산물을 포함할 수 있다. 분사 노즐(131)이 복수일 경우에 흡입구(171)도 복수일 수 있는데, 복수의 흡입구(171)가 복수의 분사 노즐(131)에 대칭되어 위치하면, 미반응 가스 및 반응 부산물을 포함하는 공정 잔류물을 효과적으로 배기시킬 수 있고, 상기 공정 가스의 흐름을 효과적으로 제어할 수도 있다. 즉, 서로 대칭되는 가스공급부(130)의 분사 노즐(131)과 배기부(170)의 흡입구(171)에 의해 층류(laminar flow)를 형성할 수 있고, 수평방향을 유지하는 평균화된 균일의 흐름을 형성하는 층류에 의해 기판(10)의 전면(전체면)에 균일한 공정 가스를 제공할 수 있으며, 기판(10) 전면에서 균일한 기판(10) 처리를 할 수 있다.
또한, 배기 속도(또는 배기 강도)를 조절하여 기판(10) 상에 성장되는 성장막의 성장률을 제어할 수 있다. 복수의 흡입구(171)일 경우에 복수의 분사 노즐(131)과 같이 높이가 서로 다르게 배치될 수 있고, 효과적인 흡입을 위해 흡입구(171)가 슬롯형 단면을 가질 수 있다.
한편, 반응 튜브(129)는 상기 가스 공급 라인 및 배기 라인을 안정적으로 지지할 수 있도록 반응 튜브(120)의 둘레에 구비되어 상기 가스 공급 라인 및 배기 라인을 지지해주는 고리(ring) 형상의 지지부재(미도시)가 구비될 수 있는데, 반응 튜브(120)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 복수의 수직가열부를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 수직가열부(141,142,143)는 배기부(170)에 대응하는 위치에 제1 수직가열부(141)와 대칭을 이루도록 제공되는 제3 수직가열부(143)를 더 포함할 수 있다. 제3 수직가열부(143)는 반응 튜브(120)의 둘레 중 배기부(170)의 영역에 제공될 수 있고, 제1 수직가열부(141)와 대칭을 이룰 수 있으며, 제3 제어부(153)에 연결되어 제3 제어부(153)에 의해 제어될 수 있다. 배기부(170)의 영역은 분사 노즐(131)의 영역과 마찬가지로 다른 영역과 가스 분압이 차이가 날 수 있다. 배기부(170)의 흡입력이 낮을 경우에는 배기부(170)의 영역이 다른 영역보다 가스 분압이 낮아 제3 수직가열부(143)의 가열 온도를 높일 수 있고, 배기부(170)의 흡입력이 높을 경우에는 배기부(170)의 영역이 다른 영역보다 가스 분압이 높아 제3 수직가열부(143)의 가열 온도를 낮출 수 있다.
그리고 제3 수직가열부(143)는 배기부(170)가 분사 노즐(131)과 대칭적으로 제공되므로, 제1 수직가열부(141)와 대칭을 이루도록 제공될 수 있고, 분사 노즐(131)과 배기부(170)의 흡입구(171)가 동일한 형태와 개수로 이루어질 수 있으므로, 제1 수직가열부(141)와 제3 수직가열부(143)의 형상이 동일할 수 있다.
한편, 반응 튜브(120)의 둘레 중 제1 수직가열부(141)와 제3 수직가열부(143)를 제외한 나머지 부분이 제2 수직가열부(142)일 수 있고, 이때 제2 수직가열부(142)가 둘 이상으로 분리되어 서로 대칭을 이룰 수 있으며, 분리된 부분들은 제2 제어부(152)에 의해 함께(또는 동일하게) 제어될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 배기부(170) 영역의 국부적인 온도도 제어할 수 있어 기판(10) 전면에서의 공정 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치(100)는 반응 튜브(120)가 수용되는 챔버(180)를 더 포함할 수 있다. 챔버(180)는 사각통 또는 원통 형상으로 형성될 수 있고, 내부 공간을 가질 수 있다. 또한, 챔버(180)는 상부 챔버(181)와 하부 챔버(182)를 포함할 수 있고, 상부 챔버(181)와 하부 챔버(182)는 서로 연통될 수 있다. 하부 챔버(182)의 일측에는 이송 챔버(200)와 연통되는 삽입구(183)가 구비될 수 있는데, 이를 통해 기판(10)이 이송 챔버(200)에서 챔버(180)로 로딩될 수 있다. 챔버(180)의 삽입구(183)와 대응되는 이송 챔버(200)의 일측에는 유입구(210)가 형성될 수 있고, 유입구(210)와 삽입구(183) 사이에는 게이트 밸브(220)가 구비될 수 있다. 이에 이송 챔버(200)의 내부 공간과 챔버(180)의 내부 공간은 게이트 벨브(220)에 의해 격리될 수 있다. 또한, 유입구(210)와 삽입구(183)는 게이트 밸브(220)에 의해 개폐될 수 있는데, 이때 삽입구(183)는 하부 챔버(182)에 구비될 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치(100)는 기판 보트(110)를 승강시키는 승강구동부(191)를 더 포함할 수 있다. 승강구동부(191)는 하부 챔버(182)의 하부에 제공될 수 있고, 상하방향으로 연장형성된 샤프트에 의해 기판 보트(110)의 하부와 연결되어 기판 보트(110)를 상하로 승강시킬 수 있다. 상기 샤프트는 기판 보트(110)를 지지해주는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 승강구동부(191)의 작동에 의해 기판 보트(110)가 하측으로 이동하여 하부 챔버(182)의 내부(또는 적재 위치)에 위치할 수 있고, 이송 챔버(200)에서 하부 챔버(182)로 로딩된 기판(10)이 하부 챔버(182) 내부에 위치한 기판 보트(110)에 적재될 수 있다. 이후에, 복수의 기판(10)이 기판 보트(110)에 모두 적재되면, 기판 보트(110)가 승강구동부(191)에 의해 상측으로 이동하여 상부 챔버(181)(또는 공정 위치)로 이동할 수 있다. 이에 반응 튜브(120)의 수용 공간에서 기판(10)에 대한 에피택셜 공정이 진행될 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치(100)는 기판 보트(110)의 하부에 제공되어 기판 보트(110)의 상승에 의해 상부 챔버(181)와 하부 챔버(182)의 사이를 차단하여 상부 챔버(181)를 하부 챔버(182)와 분리시키는 커버 플레이트(192)를 더 포함할 수 있다. 커버 플레이트(192)는 원판 형태로 형성될 수 있고, 기판 보트(110)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 커버 플레이트(192)는 기판 보트(110)의 하부에 위치할 수 있고, 기판 보트(110)의 상승으로 상부 챔버(181)를 밀폐시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 기판(10)의 처리 공정시에 반응 튜브(120) 또는 외부 튜브(미도시)의 개방된 하부를 폐쇄할 수 있다. 또한, 커버 플레이트(192)와 외부 튜브(미도시)의 사이 또는 커버 플레이트(192)와 반응 튜브(120)의 사이에는 오(O)링 형태의 실링부재(192a)가 구비될 수 있다. 이에 기판(10)의 처리 공정시에 반응 튜브(120)의 내부가 하부 챔버(182)로부터 격리될 수 있고, 상부 챔버(181) 내의 공정 가스가 하부 챔버(182)로 유입되거나 하부 챔버(182) 내의 이물질이 상부 챔버(181) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 커버 플레이트(192)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이상에서 배치식 기판 처리 장치를 주로 설명하였으나, 매엽식 기판 처리 장치도 공정 가스를 기판(10)의 측방향으로 공급하는 기판 처리 장치의 경우에는 동일하게 적용할 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 히터부가 복수의 수직가열부로 구성되고, 복수의 수직가열부에 의해 반응 튜브의 둘레를 분할하여 각각 독립적으로 가열함으로써, 기판 전면에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명에서는 가스 분압이 상대적으로 높고 공정 가스 온도의 영향을 받을 수 있는 분사 노즐 영역을 다른 영역과 독립적으로 제어함으로써, 분사 노즐에 근접한 부분의 기판 처리가 다른 부분보다 더 많이 이루어지는 문제를 해결할 수 있으며, 기판 전면에서의 공정 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 회전구동부를 통해 기판을 회전시킴으로써, 공정 가스를 기판 전면에 균일하게 분포시킬 수 있고, 기판 전면에서의 공정 균일도를 보다 향상시킬 수 있다. 그리고 분사 노즐 영역에 제공되는 제1 수직가열부는 제1 수직가열부의 온도만을 측정하여 제어하고, 그 외의 영역에 제공되는 제2 수직가열부는 제2 수직가열부의 온도와 반응 튜브의 내부 온도를 상호 연산하여 제어함으로써, 기판의 영역별로 공정률 또는 온도를 효과적으로 제어할 수 있으며, 기판 전면에서의 공정 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 11 : 온도출력부
12 : 제1 입력부 13 : 온도제어부
21 : 제3 입력부 22 : 제2 입력부
23 : 연산제어부 100 : 기판 처리 장치
110 : 기판 보트 120 : 반응 튜브
130 : 가스공급부 131 : 분사 노즐
140 : 히터부 141 : 제1 수직가열부
142 : 제2 수직가열부 143 : 제3 수직가열부
150 : 제어부 151 : 제1 제어부
152 : 제2 제어부 153 : 제3 제어부
154 : 제1 온도측정부재 155 : 제2 온도측정부재
156 : 제3 온도측정부재 160 : 회전구동부
170 : 배기부 171 : 흡입구
180 : 챔버 181 : 상부 챔버
182 : 하부 챔버 183 : 삽입구
191 : 승강구동부 192 : 커버 플레이트
192a: 실링부재 200 : 이송 챔버
210 : 유입구 220 : 게이트 밸브

Claims (10)

  1. 기판이 적재되는 기판 보트;
    상기 기판 보트에 적재된 기판의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브;
    상기 반응 튜브의 일측에 제공되는 분사 노즐을 통해 상기 기판의 측방향에서 상기 반응 튜브의 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 반응 튜브의 외부에 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 제공되고, 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 분할하여 상기 반응 튜브를 각각 독립적으로 가열하는 복수의 수직가열부로 구성되는 히터부; 및
    상기 히터부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 수직가열부는,
    상기 분사 노즐에 대응하는 위치에 제공되는 제1 수직가열부; 및
    상기 제1 수직가열부에서 상기 반응 튜브의 둘레를 따라 연장되어 상기 반응 튜브의 둘레 중 적어도 일부에 제공되는 제2 수직가열부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    제1 온도측정부재를 통해 상기 제1 수직가열부의 온도를 측정하여 상기 제1 수직가열부를 제어하는 제1 제어부; 및
    제2 온도측정부재를 통해 상기 제2 수직가열부의 온도를 측정한 상기 제2 온도측정부재의 측정값과 제3 온도측정부재를 통해 상기 반응 튜브의 내부 온도를 측정한 상기 제3 온도측정부재의 측정값을 상호 연산하여 상기 제2 수직가열부를 제어하는 제2 제어부;를 포함하고,
    상기 기판의 처리 공정이 수행되는 상기 반응 튜브의 내부 공간 중 상기 분사 노즐에 대응하는 영역의 온도를 동일 높이의 다른 영역의 온도보다 낮게 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 수직가열부의 수평 단면적은 상기 제2 수직가열부의 수평 단면적보다 작은 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 수직가열부의 온도는 상기 제2 수직가열부의 온도의 90 내지 110 %인 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 수직가열부와 연결되며,
    상기 제2 제어부는 상기 제2 수직가열부와 연결되고,
    상기 제1 수직가열부 및 상기 제2 수직가열부는 각각 독립적으로 제어되는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 수직가열부는 각각 독립적으로 제어되는 복수의 수평 가열요소가 적층되어 형성되는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 보트를 회전시키는 회전구동부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사 노즐에 대칭되도록 상기 반응 튜브의 타측에 제공되어 상기 반응 튜브의 잔류 가스를 배기시키는 배기부;를 더 포함하고,
    상기 복수의 수직가열부는 상기 배기부에 대응하는 위치에 상기 제1 수직가열부와 대칭을 이루도록 제공되는 제3 수직가열부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
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