KR101930011B1

KR101930011B1 - 온도 조절 장치 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR101930011B1
Application number: KR1020130099567A
Authority: KR
Inventors: 장욱상; 이상진; 허진필; 김원진
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2018-12-18
Also published as: KR20150022152A

Abstract

본 발명은 온도 조절 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 챔버 내에 로딩되는 기판의 온도가 급격히 변화되어 발생되는 기판 손상을 방지하는 온도 조절 장치 및 기판 처리 장치이다. 본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 기판 보관 용기로부터 기판을 로딩하는 로드락 챔버와, 기판 처리가 이루어지는 공정 챔버와, 상기 로드락 챔버 및 상기 공정 챔버와 연결되어 기판을 이송하는 이송챔버를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 이송챔버의 일측에 연결되어, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 챔버를 포함하며, 상기 온도 조절 챔버는, 외부에 노출되는 외부 챔버와, 상기 외부 챔버의 내부에 이격되어 위치하여 기판의 온도를 조절하는 내부 챔버를 포함한다.

Description

온도 조절 장치 및 기판 처리 장치{Apparatus for controlling temperature and processing substrate}

본 발명은 온도 조절 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 챔버 내에 로딩되는 기판의 온도가 급격히 변화되어 발생되는 기판 손상을 방지하는 온도 조절 장치 및 기판 처리 장치이다.

도 1은 종래의 화학기상증착, 원자층증착 등을 수행하는 기판처리장치의 구성 블록도이다.

기판처리장치는 기판 처리 공정을 수행하는 복수개의 공정 챔버(100)가 구비되고, 로드락 챔버(300)와 공정 챔버(100) 간에 기판을 이송하는 이송챔버(200)가 구비된다. 기판은 로드락 챔버(300)에서 이송챔버(200)를 거쳐서 진공 상태의 공정 챔버(100)로 이송된다.

상술하면, 로드락 챔버(300) 및 이송챔버(200) 내부를 대기상태로 유지한 채, 최종단 모듈(FEM;Front End Module)인 로더부(400) 내의 카세트에 적재된 기판을 로드락 챔버(300) 내부로 이송시킨다. 그 후, 로더부(400)와 로드락 챔버(300) 사이의 게이트를 차단하고, 로드락 챔버(300)를 공정 챔버(100)내의 진공 상태와 동일하게 한 후, 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 개방하여 기판을 고온의 공정온도를 가지는 공정 챔버(100) 내부로 이송한다. 그리고 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 차단하고 기판 처리 공정을 수행한다.

기판 처리 공정이 완료되면, 다시 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 개방하고, 기판을 공정 챔버(100) 내에서 꺼내어 로드락 챔버(300)로 가져온다. 로드락 챔버(300)와 이송챔버(200) 사이의 게이트를 차단하고 로드락 챔버(300)를 대기상태로 변경한 후 대기상태의 로더부(400)내의 카세트로 이송하여 적재한다.

그런데 공정 챔버(100) 내부는 기판 처리를 위한 공정온도를 유지하고 있기 때문에서, 상온 환경의 로드락 챔버(300) 내의 기판이 공정 챔버(100)로 이송되어 올 경우 급격한 온도 변화로 인하여 기판의 온도가 급하게 상승하면서 뒤틀림(warpage) 등의 기판 손상이 발생하는 문제가 있다.

한국공개특허 2011-0107861

본 발명의 기술적 과제는 공정 챔버로 기판이 이송될 시에 급격한 온도 변화에 의해 발생될 수 있는 기판 손상을 방지하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기판 손상을 방지하여 양질의 기판 처리가 이루어지도록 하는데 있다.

본 발명의 실시 형태인 기판 처리 장치는, 기판 보관 용기로부터 기판을 로딩하는 로드락 챔버와, 기판 처리가 이루어지는 공정 챔버와, 상기 로드락 챔버 및 상기 공정 챔버와 연결되어 기판을 이송하는 이송챔버를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 이송챔버의 일측에 연결되어, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 챔버를 포함하며, 상기 온도 조절 챔버는, 외부에 노출되는 외부 챔버와, 상기 외부 챔버의 내부에 이격되어 위치하여 기판의 온도를 조절하는 내부 챔버를 포함한다.

상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면이 이격 부재에 의하여 이격 지지된다. 또한 상기 이격 부재는 외부 챔버 또는 내부 챔버보다 열전도도가 낮은 재질로 이루어진다.

상기 공정 챔버는, 상기 공정 챔버 내에서 복수의 기판을 지지하여 회전하는 기판 지지부; 소스가스 분사부, 소스가스 분사부로부터 이격 배치되는 반응가스 분사부, 상기 소스가스 분사부와 반응가스 분사부 사이에 위치하는 퍼지가스 분사부를 구비한 가스 분사부; 상기 가스 분사부로부터 분사된 가스를 배기하기 위한 배기부;를 포함한다.

상기 온도 조절 챔버는, 상기 외부 챔버; 상기 외부 챔버의 내벽과 이격되어 위치하며, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 공간을 가지는 내부 챔버; 상기 내부 챔버의 벽체에 마련된 히터; 상기 온도 조절 공간에서 상기 외부 챔버 및 내부 챔버와 이격되어 마련되어, 기판이 탑재될 수 있는 적어도 하나 이상의 기판 수납체; 상기 온도 조절 공간 내에서 복수개의 기판이 이격 적층시키는 복수의 기판 수납체가 상하 적층되도록, 적층된 기판 수납체를 지지하는 기판 수납체 지지 부재;를 포함한다.

상기 공정 챔버의 온도가 상기 온도 조절 챔버의 온도 보다 300℃ 이상 더 높은 온도를 가진다. 또한 상기 공정 챔버의 온도는 600℃ ~ 800℃ 사이의 온도를 가지며, 상기 온도 조절 챔버는 150℃ ~ 300℃ 사이의 온도를 가진다.

또한 히터는, 상기 내부 챔버의 하부벽 및/또는 양측벽에 각각 별개로 마련되어 제어됨을 특징으로 한다.

상기 온도 조절 챔버는, 상기 외부 챔버를 관통하여 상기 내부 챔버의 온도를 측정하는 온도 측정 센서를 구비한다.

상기 내부 챔버는, 기판이 출입하도록 개구된 전면을 가지고 있으며, 상기 온도 조절 공간을 관찰할 수 있는 뷰포트가 상기 내부 챔버 및 외부 챔버에 각각 대향된 위치에 관통하여 형성된다.

상기 기판 수납체 지지 부재는, 외부 챔버에 연결되어 고정된다.

상기 기판 처리 장치는, 상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면 사이에 마련되며, 상기 기판 수납체 지지부를 상하로 이동시켜 상기 기판 수납체의 높낮이를 조절하는 기판 수납체 수평 조절부;를 포함한다.

상기 기판 수납체 수평 조절부는, 상기 기판 수납체 지지 부재와 연결되는 플레이트; 상기 이격 부재가 관통되는 이격 부재 관통홀; 상기 플레이트의 수평을 조절하는 상하 이동 높이 조절부;를 포함한다.

기판 수납체 및 기판 수납체 지지 부재는 세라믹 재질로 된다.

또한 본 발명의 실시 형태인 온도 조절 장치는, 외부 챔버; 상기 외부 챔버의 내벽과 이격되어 위치하며, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 공간을 가지는 내부 챔버; 상기 내부 챔버의 벽체에 마련된 히터; 상기 온도 조절 공간에 마련되어, 기판이 탑재될 수 있는 적어도 하나 이상의 기판 수납체; 상기 온도 조절 공간 내에서 복수개의 기판이 이격 적층시키는 복수의 기판 수납체가 상하 적층되도록, 적층된 기판 수납체를 지지하는 기판 수납체 지지 부재;를 포함한다.

외부챔버 또는 내부 챔버보다 열전도도가 낮은 이격 부재에 의하여, 상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면이 이격 지지되어 있는 온도 조절 장치.

본 발명의 실시 형태에 따르면 공정 챔버로 기판이 이송되기 전에 기판을 예열 처리함으로써, 공정 챔버로 이송된 기판의 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다. 따라서 급격한 온도 변화로 인한 기판 뒤틀림 등의 기판 손상을 방지함으로써, 반도체 소자의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 화학기상증착, 원자층증착 등을 수행하는 기판처리장치의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 챔버의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 내부 챔버에 상부 덮개판 및 후면 덮개판이 결합되어 뷰 포트가 형성된 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 외부 챔버 내부에 내부 챔버가 위치한 모습을 도시한 단면도이다.
도 6은 온도 조절 챔버를 상부에서 바라본 모습의 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 기판 수납체 지지 부재가 상승 및 하강하는 예를 도시한 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 챔버의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 내부 챔버에 상부 덮개판 및 후면 덮개판이 결합되어 뷰 포트가 형성된 모습을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 외부 챔버 내부에 내부 챔버가 위치한 모습을 도시한 단면도이며, 도 6은 온도 조절 챔버를 상부에서 바라본 모습의 그림이다.

일반적으로 반도체 소자는 다수의 기판 처리 공정을 통해 제조되는데, 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적/기계적 연마 공정, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.

공정 챔버(100;process chamber)는 반도체 소자를 제조하기 위한 기판 처리의 단위 공정들이 수행되는 공간으로써 각 단위의 기판 처리 공정들의 공정 조건에 따라 일정한 분위기로 유지된다. 공정 챔버(100)에서는 이송챔버(200) 내의 로봇을 통해 기판을 한 매씩 이송받아 기판상에 기판 처리 공정 등이 진행될 수 있다. 공정 챔버는 공간분할증착 챔버 등으로 구현될 수 있으며, 공간분할증착 챔버로 구현되는 경우, 기판 처리 공간을 가지는 공정 챔버 하우징과, 공정 챔버 하우징 내에서 복수의 기판을 지지하여 회전하는 기판 지지부와, 기판으로 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 각각 분사하는 가스 분사부, 가스 분사부로부터 분사된 가스를 배기하기 위한 배기부를 포함한다. 상기의 가스 분사부는, 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스를 기판으로 각각 분사하기 위하여 소스가스 분사부 소스가스 분사부로부터 이격 배치되는 반응가스 분사부, 상기 소스가스 분사부와 반응가스 분사부 사이에 위치하는 퍼지가스 분사부를 구비한다.

복수의 기판이 회전하면서 소스가스, 반응가스 및 퍼지가스에 각각 노출되어 기판 처리 공정이 이루어질 수 있다. 기판이 처리될 때의 공정 챔버의 온도는 바람직하게는 600℃ ~ 800℃를 가짐이 바람직하다.

이송챔버(200;transfer chamber)는 로드락 챔버(300)와 공정 챔버(100)를 연결하는 부재로써 일정한 진공 상태에서 기판을 이송한다. 이러한 이송챔버(200) 내부에는 기판 이송 로봇(미도시)가 구비되어 있다. 따라서 로봇에 의해 로드락 챔버(300) 내의 기판들이 한 매씩 공정 챔버(100)로 이송되며, 단위 공정을 마친 공정 챔버(100) 내의 기판은 로드락 챔버(300)로 이송된다.

로더부(400;loader portion)는 대기 상태의 로드 포트(500)내에 보관된 반도체 기판(W)을 로드락 챔버(300)로 제공한다. 로더부(400)는 기판이 이송될 때 오염 물질에 노출되는 것을 억제하기 위해 챔버 형태로 이루어져 있으며, 로더부(400)의 일측은 로드 포트(500)의 개방된 전면과 연결되어 있으며, 반대측은 로드락 챔버(300)와 연결되어 있다. 참고로 로더부(400) 내에는 기판을 한 매씩 이송하기 위한 로더부(400) 로봇과, 로더부(400) 로봇에 의해 이송되는 기판을 정렬하기 위한 얼라이너(미도시)가 구비된다. 이러한 로더부(400)는 대개 FEM(Front End Module) 시스템이 대표적이다.

로드락 챔버(300;load lock chamber)는 기판들을 반도체 소자를 제조하기 위한 단위 공정이 진행되는 공정 챔버(100)들로 이송하기 전에 공정 챔버(100) 내의 환경 조건에 근접한 환경 조건을 접할 수 있도록 하고, 공정 챔버(100) 내의 환경 조건이 외부로부터 영향을 받지 않도록 차단하는 역할을 한다. 이러한 로드락 챔버(300)의 일면은 로더부(400)와 연결되어 있으며 다른 일면은 이송챔버(200)와 연결된다. 따라서 단위공정 진행 전, 후의 기판들이 로드락 챔버(300) 내로 이송되어 로드락 챔버(300) 내에 위치한다. 로드락 챔버(300)는 도 2에 도시한 바와 같이 하나의 이송챔버(200)에 한 개씩 매칭되어 구비될 수 있지만, 하나의 이송챔버(200)에 복수개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 로드락 챔버(300)는 두 개의 로드락 서브 챔버로 구성될 수 있다. 이와 같이 각 로드락 서브 챔버들은 각각 독립적 또는 교번적으로 수행되게 함으로써, 펌핑 공정 및 퍼지 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 로드락 챔버는 상온(예컨대, 25℃) 환경 하에 놓인다.

로드 포트(500;load port)는 다수의 기판들이 놓여지는 장치로서, 대구경의 기판들을 보관하기 위해서 로드 포트(500) 내부에 다수의 슬릿이 소정의 간격으로 이격 설치되어 있어 다수의 기판들을 수평으로 보관할 수 있다. 이러한 로드 포트(500)는 기판들이 보관되어 있는 캐리어와 캐리어를 적재한 상태로 이송하는 캐리어 박스가 통합되어 전방 개방형 일체식 포드(Front Opening Unified Pod; FOUP) 방식이 대표적이다. 각 로드 포트(500)의 기판 입출구와 로드챔버 사이에서 커튼 역할을 하는 질소(N2)와 같은 차단가스가 분사된다.

또한 로드락 챔버(300)와 이송챔버(200) 사이, 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이에는 각각 게이트가 구비되어, 로드락 챔버(300)와 이송챔버(200) 사이, 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이를 각각 개방 또는 차단할 수 있다.

상기의 로더부(400), 로드락 챔버(300), 이송챔버(200) 및 공정 챔버(100)를 구비한 기판 처리 장치는, 기판 처리를 위하여 로더부(400)와 로드락 챔버(300) 사이의 게이트를 차단하고, 로드락 챔버(300)를 공정 챔버(100)내의 진공 상태와 동일하게 한 후, 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 개방하여 기판을 고온의 공정온도를 가지는 공정 챔버(100) 내부로 이송한다. 그리고 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 차단하고 기판 처리 공정을 수행한다. 반대로, 공정 챔버(100) 내에서 공정이 완료된 기판의 경우, 이송챔버(200)와 공정 챔버(100) 사이의 게이트를 개방하여 기판을 상온의 공정온도를 가지는 이송챔버(200) 내부로 이송되어 온다.

그런데, 기판 처리를 위하여 상온 환경(예컨대, 25℃)의 로드락 챔버(300) 내의 기판이 고온 환경(600℃~800℃)의 공정 챔버(100)로 이송되어 올 경우 급격한 온도 변화로 인하여 기판의 온도가 급하게 상승하면서 뒤틀림(warpage) 등의 기판 손상이 발생하는 문제가 있다. 마찬가지로, 고온 환경(600℃ ~ 800℃)의 공정 챔버(100) 내에서 공정이 완료된 기판이 상온 환경(25℃)의 로드락 챔버(300)로 이송되어 올 경우 급격한 온도 변화로 인하여 기판의 온도가 급하기 하강하면서 역시 기판 손상이 발생하는 문제가 있다.

이와 같이 기판의 급격한 온도 변화로 인한 기판 손상을 방지하기 위하여 본 발명은, 공정 챔버(100)로 이송되기 전에 기판에 대하여 로드락 챔버(300)의 상온(25℃)과 공정 챔버(100)의 고온(600℃~800℃) 사이의 온도(150℃~300℃)를 가지도록 미리 가열을 수행하는 온도 조절 챔버(600)를 포함한다. 온도 조절 챔버(600)는, 이송챔버(200)의 일측에 연결되어 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하도록 한다.

따라서 기판의 공정 처리가 이루어지는 기판의 로딩(loading) 과정에서는, 상온(예컨대, 25℃)의 로드락 챔버(300)내의 기판이 이보다 높은 150℃~300℃의 온도를 가지는 온도 조절 챔버(600) 내로 이동되어 가열된 후, 고온의 600℃ ~ 800℃인 공정 챔버(100)로 이송되어 기판에 대한 공정 처리가 이루어진다. 따라서 기판이 고온의 공정 챔버(100) 내로 로딩되어 이송되더라도 급격한 온도 변화가 발생되지 않아, 기판 뒤틀림 등의 손상이 발생하지 않는다.

마찬가지로 공정 처리 완료된 기판의 언로딩(unloading) 과정에서는, 고온ㅇ의 600℃~ 800℃ 공정 챔버(100) 내에서 공정 처리 완료된 기판이 이보다 낮은 150℃~300℃의 온도를 가지는 온도 조절 챔버(600) 내로 이동되어 냉각된 후, 상온(예컨대, 25℃)의 로드락 챔버(300) 내로 이송된다. 따라서 공정 처리 완료된 기판이 상온의 로드락 챔버(300)로 이송되더라도 급격한 온도 변화가 발생되지 않아, 기판 뒤틀림 등의 손상이 발생하지 않는다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공정 챔버(100)의 온도가 온도 조절 챔버(600)의 온도보다 300℃ 이상 더 높은 온도를 가짐이 바람직하다. 300℃ 보다 더 높은 온도를 가질 경우에는 공정 챔버(100)와 온도 조절 챔버(600) 사이에서 기판이 교환될 때 급격한 온도 변화로 인한 기판 손상이 발생할 우려가 있으며, 마찬가지로 300℃보다 더 낮은 온도 차이를 가질 경우에는 로드락 챔버(300)와 온도 조절 챔버(600)간의 기판 교환시에 급격한 온도 변화로 인한 기판 손상이 발생할 우려가 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 온도 조절 챔버(600)는 기판에 대한 가열로 인한 온도 조절 챔버(600)의 변형을 막기 위하여, 외부에 노출되는 외부 챔버(620)과 외부 챔버의 내부에 위치하는 내부 챔버(610)가 각각 별개로 이루어진 이중 챔버 구조로 가짐을 특징으로 한다. 즉, 외부에 노출되는 외부 챔버(620)와, 외부 챔버의 내부에 이격되어 위치하여 기판에 대해 온도 조절하는 온도 조절 공간을 가지는 내부 챔버(610)를 포함하며, 외부 챔버(620)의 바닥면과 내부 챔버(610)의 저면이 단열재로 된 이격 부재(660)에 의하여 이격 지지되어, 열이 상호 간에 전달되지 않도록 한다. 이격 부재(660)는 단열재로 구현되는데, 이러한 단열재는 외부 챔버 또는 내부 챔버보다 열전도도가 낮은 재질로 이루어진다. 이와 같이 내부 챔버(610)과 외부 챔버(620)로 된 이중 챔버 구조를 가짐으로써 내부 챔버(610)의 가열과 상관없이 내부를 진공상태로 유지할 수 있으며, 내부 챔버(610)의 가열에도 불구하고 바깥쪽의 외부 챔버(620)의 열적 변형이 발생하지 않도록 할 수 있다.

이러한 이중 챔버 구조를 가지기 위하여 온도 조절 챔버(600)는, 외부 챔버(620), 내부 챔버(610), 지지축(630), 히터(640), 기판 수납체(651), 기판 수납체 지지부재(652), 이격 부재(660)를 포함할 수 있다.

외부 챔버(620)는 내부 공간에 내부 챔버(610)를 위치시키며, 내부 환경을 진공 상태로 유지시킨다. 외부 챔버(620)에 게이트(미도시)가 구비되어 있어, 이송챔버(200)로부터 기판을 이송하거나 로드락 챔버(300)로 기판을 이송할 때 게이트를 개방한다. 또한 온도 조절 챔버(600) 내에 위치한 기판에 대하여 가열이나 냉각이 이루어지는 동안에는 게이트를 차단하여, 이송챔버(200)에 영향을 주지 않도록 한다.

내부 챔버(610)는 외부 챔버(620)의 내벽과 이격되어 외부 챔버(620)의 내부 공간에 위치하며, 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 공간을 내부에 구비한다.

내부 챔버(610)는 기판 수납체(651)가 위치하는 온도 조절 공간을 가진다면 내부 챔버(610)의 형상에는 제한이 없다. 본 발명의 실시예는 내부 챔버(610)를 도 3에 도시한 바와 같이 '∪' 형태로 구현하였다. 즉, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 챔버(610)의 사시도로서, 도 3(a)는 내부 챔버를 위에서 바라본 사시도이며 도 3(b)는 내부 챔버를 아래측의 저면에서 바라본 사시도이다. 도 3을 참조하면, 내부 챔버(610)는 서로 바라보며 마주보는 양측벽(610b,610c)을 구비하고, 양측벽(610b,610c)을 잇는 하부벽(610a)으로 이루어져 양측벽(610b,610c) 및 하부벽(610a)에 의해 둘러싸인 공간이 온도 조절 공간으로 구현되도록 할 수 있다. 따라서 내부 챔버(610)의 Y 방향 상의 전면과 후면이 개방되어 온도 조절 공간 내의 기판 수납체(651)에 기판의 반출입이 가능하다.

또한 내부 챔버(610)의 전면만 개방시킬 수 있는데, 도 4에 도시한 바와 같이 상부면을 덮는 상부 덮개판(610d)과 상기 후면을 덮는 후면 덮개판(610e)을 구비하여, 상부 덮개판(610d) 및 후면 덮개판(610e)을 내부 챔버(610)에 각각 결합시킴으로써 내부 챔버(610)의 전면만이 개방되도록 할 수 있다.

또한 내부 챔버(610)의 상부 덮개판(610d)과 후면 덮개판(610e) 중 적어도 어느 하나에 뷰 포트(613)가 관통되어 형성될 수 있다. 즉, 상부 덮개판(610d)에만 뷰 포트(613)가 마련되거나, 후면 덮개판(610e)에만 뷰 포트(613)가 마련되거나, 상부 덮개판(610d) 및 후면 덮개판(610e) 모두에 뷰 포트(613)가 마련될 수 있다.

뷰 포트(613)는 온도 조절 공간 내의 기판 상태를 관리자가 관찰하는 관찰창으로서, 예컨대, 기판이 온도 조절 공간 내의 기판 수납체(651)에 올바르게 수납되어 있는지를 관찰할 수 있다. 뷰 포트(613)는 내부 챔버(610) 및 외부 챔버(620)에 각각 대향된 위치에 관통하여 윈도우로서 형성된다. 예를 들어, 내부 챔버(610)의 측벽 및 외부 챔버(620)의 측벽에는 동일한 위치에 뷰 포트가 형성되어, 챔버 바깥에서 관리자가 내부 챔버(610) 내의 기판 수납체(651)의 기판 수납 상태를 확인할 수 있도록 한다.

지지축(630)은 내부 챔버(610)를 지지하는 샤프트축으로서, 내부 챔버(610)에서 외부 챔버(620)으로의 열전도를 차단하도록 내부 챔버(610)의 중심부를 외부 챔버(620)로부터 이격하여 지지한다. 지지축(630)은 외부 챔버(620)의 벽체를 관통하여 내부 챔버(610)의 하부벽을 지지한다. 지지축(630)의 내부에는 전원선(미도시)이 마련되어 있어 외부로부터 전력을 내부 챔버(610) 내의 히터(640)에 제공한다.

히터(640)는 내부 챔버(610)의 벽체에 마련되는데, 벽체 내부 또는 벽체 내벽 또는 벽체 외벽에 마련될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 하부벽의 벽체 내부에 마련되는 하부 히터(640a)와, 측벽의 벽체 내부에 마련되는 측벽 히터(640b)를 포함한다. 하부 히터(640a)와 측벽 히터(640b)는 곡선형으로 각각 배치되어 균일한 가열이 이루어지도록 한다. 또한 하부 히터(640a)와 측벽 히터(640b)는 각각 별개로 제어되어 동작될 수 있다. 예를 들면, 히터(640)를 하부 히터(640a), 제1측벽 히터(640b), 제2측벽 히터(640c)의 셋으로 분할하여 제어하여 원하는 온도 영역으로 각각 개별적으로 가열 제어한다.

온도 측정 센서(680)는 외부 챔버(620)과 내부 챔버(610)의 사이에 위치하여 내부 챔버(610)의 온도를 측정한다. 이러한 온도 측정 센서(680)는 외부 챔버(620)의 외부에서 관찰할 수 있도록 외부 챔버(620)를 관통하여 내부 챔버(610)의 벽체의 온도를 측정하도록 구현할 수 있다. 온도 측정 센서(680)는 열전대(thermo couple) 센서로 구현되어, 열전대 센서가 내부 챔버에 닿아 내부 챔버의 온도를 측정한다. 온도 측정 센서(680)에 의하여 측정되는 온도에 따라서 온도 조절 챔버(600) 내의 온도를 더 높일지 낮출지 제어할 수 있다. 공정 챔버(100)의 온도에 유사하도록 온도 조절 챔버(600) 내의 온도 조절이 가능하다. 또한 공정 챔버(100)로 기판이 이송되는 시간 동안 손실될 수 있는 열을 감안하여 온도 조절 챔버(600) 내부의 기판 온도를 조절할 수 있다.

이격 부재(660)는 일단이 외부 챔버(620)의 바닥면(6201)에 고정되어, 타단이 내부 챔버(610)의 저면(6102)에 고정 연결된다. 따라서 외부 챔버(620)의 바닥면(6201)과 내부 챔버(610)의 저면(6102)이 서로 닿지 않고 이격되도록 할 수 있다. 여기서 외부 챔버(620)의 바닥면(6201)이라 함은, 외부 챔버(620)의 하부벽의 내측면을 말하는 것으로서 내부 챔버(610)의 하부벽(610a)에 인접한 외부 챔버(620)의 면을 말한다. 또한 내부 챔버(610)의 저면(6102)이라 함은, 내부 챔버(620)의 하부벽(610a)의 바깥면을 말하는 것으로서, 외부 챔버(610)의 하부벽에 인접한 내부 챔버(610)의 면을 말한다. 이격 부재(660)는 열전도 차단 재질인 단열 부재로 구현되어, 내부 챔버(610)에서 발생되는 열이 외부 챔버(620)으로 전달되지 않도록 한다. 단열재로 된 이격 부재(660)는 내부 챔버(610) 또는 외부 챔버(620)보다 낮은 열전도도를 가진다.

이격 부재(660)는 제1반경을 가지는 상부 기둥(660a)과, 상부 기둥(660a)에 연결되어 제1반경보다 더 큰 제2반경을 가지는 하부 기둥(660b)으로 이루어져, 상부 기둥(660a)과 하부 기둥(660b)의 연결부위에 단차턱(661)이 형성된다. 상부 기둥(660a)은 플레이트(670)의 이격부재 관통홀(A)을 관통하여, 제일 낮은 위치의 플레이트(670)가 단차턱(661) 위에 위치할 수 있다.

기판 수납체(651)는 내부 챔버(610) 내에서 다수의 기판이 이격 적층되는 수납체로서, 온도 조절 공간에서 상기 외부 챔버 및 내부 챔버와 이격되어 마련되어, 기판이 탑재될 수 있는 적어도 하나 이상 구비된다. 기판 수납체(651)는 기판을 지지하는 다수의 지지체로서 기판 수납체 지지 부재(652)의 종방향을 따라 수직으로 이격 형성되어 있어, 각각의 기판 수납체(651)에 기판(S)이 이격 적층될 수 있다. 기판 수납체(651)는 수직 방향으로 동축적으로 소정의 간격을 두고 각각 수평으로 기판 안착되도록 할 수 있다. 이들 기판 수납체(651)에 안착된 기판들을 고온, 예를 들면, 150℃~300℃로 배치 타입으로 가열 또는 냉각될 수 있다. 기판 수납체(651)는 세라믹이나 쿼츠 재질로 구현된다. 복수개의 기판 수납체는 별도의 고정 부재(653)에 의하여 서로 결합되어 고정될 수 있다.

또한 온도 조절 공간에 적어도 하나 이상의 기판 수납체(651)가 위치하도록 내부 챔버(610)를 관통하여 기판 수납체(651)를 지지하는 기판 수납체 지지 부재(652)를 포함한다. 즉, 기판 수납체 지지 부재(652)는 온도 조절 공간에 보트가 위치하도록 내부 챔버(610)를 관통하여 보트(651)를 지지한다. 즉 기판 수납체 지지 부재(652)는 내부 챔버(610)의 하부벽(610a)에 형성된 도 3의 관통구(619)를 관통하여 기판 수납체(651)를 지지한다. 기판 수납체 지지 부재(652) 역시 열전도율이 낮은 세라믹이나 쿼츠 재질로 구현한다. 기판 수납체 지지 부재(652)는 대향하며 마주보며 한 쌍으로 형성되어, 한 쌍의 기판 수납체 지지 부재(652)의 사이에 복수의 기판이 이격 적층될 수 있다. 참고로 도 6은 온도 조절 챔버(600)를 상부에서 바라본 모습으로서, 도 6(a)는 기판 수납체(651)에 기판(S)이 수납되기 전의 모습을 도시한 그림이고, 도 6(b)는 기판 수납체(651)에 기판(S)이 수납된 모습을 도시한 그림이다.

기판 수납체 지지 부재(652)는 외부 챔버의 바닥면에 연결되어 고정될 수 있다. 이밖에 기판 수납체 지지 부재(652)는 외부 챔버의 바닥면에 직접 연결되지 않고 별도의 기판 수납체 수평 조절부에 의하여 높이가 조절될 수 있다. 즉, 기판 수납체(651)에 수납되는 기판은 수평을 유지해야 하는데 이를 위하여 기판 수납체 수평 조절부를 포함한다. 기판 수납체 수평 조절부는, 플레이트(670), 이격 부재 관통홀(A), 상하 이동 높이 조절부를 포함한다.

플레이트(670)는 기판 수납체 지지 부재(652)를 지지하는 지지체로서, 한 쌍의 기판 수납체 지지 부재(652)를 지지하는 플레이트가 구비된다. 플레이트(670)는 외부 챔버(620)의 바닥면(6201)과 내부 챔버(610)의 저면(6102) 사이에서 평행하게 놓이며 기판 수납체 지지 부재(652)를 지지 고정한다. 플레이트(670)는 내부 챔버 또는 외부 챔버보다 열전도가 낮은 단열재로 이루어진다. 또한 플레이트(670)는 도시하지는 않았지만 플레이트(670)가 하강하여 가장 아래에 위치할 때 별도의 지지 수단(미도시)에 의하여 지지될 수 있으며, 플레이트(670)가 상승하면 지지수단으로부터 이격될 수 있다.

이격 부재 관통홀(A)은 이격 부재(660)의 상부 기둥(660a)이 홀 내에 위치하도록, 플레이트(670)의 상하면을 관통하는 홀이다.

상하 이동 높이 조절부는 높낮이 조절 부재(690)와 높낮이 조절 부재 관통홀(B)을 포함한다.

높낮이 조절 부재 관통홀(B)은 높낮이 조절 부재(690)가 홀에 위치하도록 플레이트(670)의 상하면을 관통하는 홀로서, 높낮이 조절 부재 관통홀(B)의 안측 내벽에 높낮이 조절 부재(670)의 숫나사선에 맞물리는 암나선이 형성되어 있다.

높낮이 조절 부재(690)는 원형 기둥으로서 기둥벽 주변에 숫나사선이 형성된다. 높낮이 조절 부재(690)는 돌림 파지체(691), 외부 챔버(620)의 바닥면(6201) 상에서 회전이 이루어지는 회전 베어링(693), 돌림 파지체(691)와 회전 베어링(693)을 연결하는 숫나사선 기둥벽(692)을 구비한다. 숫나사선 기둥벽(692)은 기둥 벽체 외부에 숫나사선이 형성되어, 높낮이 조절 부재 관통홀(B)의 안측 내벽에 형성된 암나사선과 맞물려 구비된다. 회전 베어링(693)은 높낮이 조절 부재(690)가 원형 기둥의 축방향을 기준으로 회전할 때, 축방향으로 전진 및 후진 등의 이동이 이루어지지 않고 회전만 하도록 한다.

따라서 사용자가 돌림 파지체(691)를 돌려서 높낮이 조절 부재(690)을 회전시키면, 높낮이 조절 부재(690)의 상승 및 하강이 이루어지지 않고 외부 챔버(620)의 바닥면(6201) 상에서 회전만 이루어진다. 높낮이 조절 부재(690)의 회전에 의하여 숫나사선 기둥벽(692)에 형성된 숫나사선이 높낮이 조절 부재 관통홀(B)의 안측 내벽에 형성된 암나사선을 따르게 된다. 따라서 암나사선이 형성된 플레이트(670)가 숫나사선을 따라서 상승 또는 하강을 하게 되어, 결과적으로 플레이트(670)에 연결 지지된 기판 수납체 지지 부재(652)가 상승 또는 하강하게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 기판 수납체 지지 부재가 상승 및 하강하는 예를 도시한 그림으로서, 도 7(a)와 같이 높낮이 조절 부재(690)를 시계 방향으로 회전시키면, 숫나사선 기둥벽(692)에 형성된 숫나사선이 높낮이 조절 부재 관통홀(B)의 암나사선을 따르게 되어, 플레이트(670)가 하강하여 결과적으로 기판 수납체 지지 부재(652)가 하강하게 된다. 반대로, 도 7(b)에 도시한 바와 같이 높낮이 조절 부재(690)를 시계 반대 방향으로 회전시키면, 숫나사선 기둥벽(692)에 형성된 숫나사선이 높낮이 조절 부재 관통홀(B)의 암나사선을 따르게 되어, 플레이트(670)가 상승하여 결과적으로 기판 수납체 지지 부재(652)가 상승하게 된다.

한편, 높낮이 조절 부재(690)는 도 6에 도시한 바와 같이 각 플레이트(670)마다 복수개 구비될 수 있는데, 플레이트(670)의 각 모서리의 높낮이를 각각 별개로 조절하여, 결과적으로 기판 수납체(651)의 수평을 조절할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

610:내부 챔버 620:외부 챔버
630:지지축 640:히터
651:기판 수납체

Claims

기판 보관 용기로부터 기판을 로딩하는 로드락 챔버와, 기판 처리가 이루어지는 공정 챔버와, 상기 로드락 챔버 및 상기 공정 챔버와 연결되어 기판을 이송하는 이송챔버를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 이송챔버의 일측에 연결되어, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 챔버를 포함하며,
상기 온도 조절 챔버는,
외부에 노출되는 외부 챔버;
상기 외부 챔버의 내벽과 이격되어 위치하며, 상기 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 공간을 가지는 내부 챔버;
상기 내부 챔버의 벽체에 마련된 히터;
상기 온도 조절 공간에서 상기 외부 챔버 및 내부 챔버와 이격되어 마련되어, 기판이 탑재될 수 있는 적어도 하나 이상의 기판 수납체;
상기 외부 챔버에 연결되어 고정되고, 상기 온도 조절 공간 내에서 복수개의 기판이 이격 적층시키는 복수의 기판 수납체가 상하 적층되도록, 적층된 기판 수납체를 지지하는 기판 수납체 지지 부재;를 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면이 이격 부재에 의하여 이격 지지되는 기판 처리 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 이격 부재는 외부 챔버 또는 내부 챔버보다 열전도도가 낮은 재질로 이루어진 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 공정 챔버는,
상기 공정 챔버 내에서 복수의 기판을 지지하여 회전하는 기판 지지부;
소스가스 분사부, 소스가스 분사부로부터 이격 배치되는 반응가스 분사부, 상기 소스가스 분사부와 반응가스 분사부 사이에 위치하는 퍼지가스 분사부를 구비한 가스 분사부;
상기 가스 분사부로부터 분사된 가스를 배기하기 위한 배기부;
를 포함하는 기판 처리 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 공정 챔버의 온도가 상기 온도 조절 챔버의 온도 보다 300℃ 이상 더 높은 온도를 가지는 기판 처리 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 공정 챔버의 온도는 600℃ ~ 800℃ 사이의 온도를 가지며, 상기 온도 조절 챔버는 150℃ ~ 300℃ 사이의 온도를 가지는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 히터는, 상기 내부 챔버의 하부벽 및/또는 양측벽에 각각 별개로 마련되어 제어됨을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 온도 조절 챔버는, 상기 외부 챔버를 관통하여 상기 내부 챔버의 온도를 측정하는 온도 측정 센서를 구비함을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 내부 챔버는, 기판이 출입하도록 개구된 전면을 가지고 있으며, 상기 온도 조절 공간을 관찰할 수 있는 뷰포트가 상기 내부 챔버 및 외부 챔버에 각각 대향된 위치에 관통하여 형성된 기판 처리 장치.
삭제
청구항 2에 있어서, 상기 기판 처리 장치는,
상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면 사이에 마련되며, 상기 기판 수납체 지지부를 상하로 이동시켜 상기 기판 수납체의 높낮이를 조절하는 기판 수납체 수평 조절부;를 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 기판 수납체 수평 조절부는,
상기 기판 수납체 지지 부재와 연결되는 플레이트;
상기 이격 부재가 관통되는 이격 부재 관통홀;
상기 플레이트의 수평을 조절하는 상하 이동 높이 조절부;
를 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 기판 수납체 및 기판 수납체 지지 부재는 세라믹 재질로 된 기판 처리 장치.
외부 챔버;
상기 외부 챔버의 내벽과 이격되어 위치하며, 공정 챔버로 이송되기 전의 기판을 가열하거나, 공정이 완료된 기판을 냉각하는 온도 조절 공간을 가지는 내부 챔버;
상기 내부 챔버의 벽체에 마련된 히터;
상기 온도 조절 공간에 마련되어, 기판이 탑재될 수 있는 적어도 하나 이상의 기판 수납체;
외부 챔버에 연결되어 고정되고, 상기 온도 조절 공간 내에서 복수개의 기판이 이격 적층시키는 복수의 기판 수납체가 상하 적층되도록, 적층된 기판 수납체를 지지하는 기판 수납체 지지 부재;
를 포함하는 온도 조절 장치.
청구항 15에 있어서, 외부챔버 또는 내부 챔버보다 열전도도가 낮은 이격 부재에 의하여, 상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면이 이격 지지되어 있는 온도 조절 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 히터는, 상기 내부 챔버의 하부벽 및/또는 양측벽에 각각 별개로 마련되어 제어됨을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 온도 조절 장치는, 상기 외부 챔버를 관통하여 상기 내부 챔버의 온도를 측정하는 온도 측정 센서를 구비함을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
삭제
청구항 16에 있어서, 상기 온도 조절 장치는,
상기 외부 챔버의 바닥면과 내부 챔버의 저면 사이에 마련되며, 상기 기판 수납체 지지부를 상하로 이동시켜 상기 기판 수납체의 높낮이를 조절하는 기판 수납체 수평 조절부;를 포함하는 온도 조절 장치.
청구항 20에 있어서, 상기 기판 수납체 수평 조절부는,
상기 기판 수납체 지지 부재와 연결되는 플레이트;
상기 이격 부재가 관통되는 이격 부재 관통홀;
상기 플레이트의 수평을 조절하는 상하 이동 높이 조절부;
를 포함하는 온도 조절 장치.