KR20120070200A - 기판의 열처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치에 관한 것으로서, 기판이 수용된 챔버를 전체적으로 빠르고 균일하게 가열할 수 있는 기판 열처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다수의 기판을 적층 수용할 수 있도록 형성된 기판거치부(100)와; 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련되어 상기 기판거치부(100)를 수용하는 챔버(200)와; 상기 챔버(200) 주위에서 열을 발산하는 히팅부(300)와; 내부에 공간을 형성하여 기판거치부(100), 챔버(200), 히팅부(300)를 수용하면서 내부 열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 가열로 본체(400);를 포함하는 것으로, 상기 히팅부(300)는 챔버(200) 둘레를 감싸는 측부 조사형 히팅램프(300a)와, 챔버(200) 상부에 위치한 상부 조사형 히팅램프(300b)로 구분되고, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 동시 작동하여 챔버(200) 전체 부위를 빠르게 승온시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 유리튜브(310)의 내측 또는 외측면에서 가열로 본체(400)를 향하고 있는 일 부분에만 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 챔버(200)를 향해 집중 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수의 기판을 적층 수용할 수 있도록 형성된 기판거치부(100)와; 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련되어 상기 기판거치부(100)를 수용하는 챔버(200)와; 상기 챔버(200) 주위에서 열을 발산하는 히팅부(300)와; 내부에 공간을 형성하여 기판거치부(100), 챔버(200), 히팅부(300)를 수용하면서 내부 열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 가열로 본체(400);를 포함하는 것으로, 상기 히팅부(300)는 챔버(200) 둘레를 감싸는 측부 조사형 히팅램프(300a)와, 챔버(200) 상부에 위치한 상부 조사형 히팅램프(300b)로 구분되고, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 동시 작동하여 챔버(200) 전체 부위를 빠르게 승온시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 유리튜브(310)의 내측 또는 외측면에서 가열로 본체(400)를 향하고 있는 일 부분에만 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 챔버(200)를 향해 집중 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 기판의 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판이 수용된 챔버의 측부 및 상부에 히팅램프가 배치되고, 히팅램프의 일 부분에만 반사체가 형성되어 열원이 외부로 분산되지 않고 챔버를 향해 집중 조사될 수 있도록 한 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼나 액정표시용 기판, 광디스크용 기판 등은 가공 과정에서 열처리가 반드시 요구된다.
이러한 반도체 웨이퍼 등과 같은 다양한 기판들은 통상 다양한 가공 공정 즉 스핀 코팅, 노광, 증착, 식각 등과 같은 공정들을 수회 반복하는 방식에 의해서 디바이스를 제조하게 된다.
이와 같은 다양한 공정 수행을 위해 각 공정 설비에는 챔버라고 하는 고유의 공정 분위기를 갖는 특정한 공간이 구비되도록 하고 있다.
챔버는 공정 수행 중 내부가 주로 저압의 진공 상태를 유지하는 경우가 대부분이며, 이 내부에서 기판에서의 균일한 패턴 형성을 위해 기판 가열이 이루어지도록 하고 있다.
기판의 가열은 챔버의 내부에서 기판이 안치되게 하는 척이나 서셉터 등과 같은 안치 수단을 직접적으로 가열하는 경우도 있으만 챔버의 상부 또는 상부와 하부를 동시에 밀폐하는 쿼츠의 바깥측 상부와 하부로 램프를 구비하여 이 램프로부터 방사되는 열에 의해 기판을 가열시키기도 한다.
이러한 기판 가열에 있어 가장 문제시되는 것이 기판의 균일성(uniformity) 개선이다.
즉, 공정 수행에 있어 기판에 일정한 패턴이 안정적으로 형성되게 하기 위해서는 기판으로의 균일한 가스 공급과 함께 기판을 전체적으로 균일하게 가열되도록 하는 것이 대단히 중요하다.
하지만 기존의 기판 열처리장치에서는 열원이 통상적으로 챔버의 상부에 위치하여 하부측으로 수직 방사하기에 기판의 국부적인 위치에 특히 열원이 집중되는 문제점이 발생하였고, 이는 기판이 전체적으로 균일하게 가열되지 못하는 상황에 따라 불량 발생률이 증가하는 등의 심각한 문제점으로 이어졌다.
그리고, 기존의 기판 열처리장치는 열원이 특정 부위에 한정적으로 배치되기 때문에 챔버 내부의 전체 온도를 상승시키는 과정에 있어서 소요시간이 길어진다는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판이 수용된 챔버를 전체적으로 빠르고 균일하게 가열할 수 있는 기판 열처리장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명은 챔버의 둘레 및 상부에 히팅램프가 모두 배치되도록 구성하고, 열손실을 줄이기 위해서 히팅램프는 일 부분에만 반사체가 형성되어 열원이 챔버를 향해 집중 조사되도록 한 구성을 강구한다.
본 발명에 따른 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치에 의하면, 기판이 수용된 챔버의 빠르고 균일한 열처리로 인하여 품질향상을 위해 공정에서 요구하는 온도조건을 만족시킬 수 있으며, 그에 따른 기판의 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판의 열처리 장치를 도시한 전체 구성 사시도이며,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판의 열처리 장치를 도시한 조립 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판거치부에 대한 사시도이며,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 챔버에 대한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부를 도시한 전체 사시도이며,
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부를 도시한 부분 확대도이며,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 히팅부를 도시한 전체 사시도이며,
도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부 및 가열로 본체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판의 열처리 장치를 도시한 조립 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판거치부에 대한 사시도이며,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 챔버에 대한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부를 도시한 전체 사시도이며,
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부를 도시한 부분 확대도이며,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 히팅부를 도시한 전체 사시도이며,
도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부 및 가열로 본체를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판의 열처리 장치를 도시한 전체 구성 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판의 열처리 장치를 도시한 조립 단면도이다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 기판 열처리 장치는, 기판을 고정하는 기판거치부(100)와, 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련되고 상기 기판거치부(100)를 수용하는 챔버(200)와, 상기 챔버(200) 주위에서 소정의 열을 발산하는 히팅부(300)와, 내부에 공간을 형성하여 기판거치부(100) 및 챔버(200)와, 히팅부(300)가 수용되는 것으로 내부 열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 가열로 본체(400)를 포함하여 구성된다.
기판거치부(100)의 구성은 도 3에 도시한 바와 같이, 다수의 기판을 적층 수용할 수 있도록 다수의 수용홈이 마련된 기판지지대(110)가 수직방향으로 설치되고, 기판지지대(110) 하부에는 받침부(120)가 형성되어 기판지지대(110)를 고정 지지한다.
또한, 상기 기판지지대(110)는 각각 4인치, 6인치, 8인치에 해당하는 기판을 수용 거치시킬 수 있도록, 서로 다른 크기의 기판거치대(110)가 선택적으로 적용되어 받침부(120) 상부에서 탈부착할 수 있는 것이다.
챔버(200)의 구성은 도 4에 도시한 바와 같으며, 이는 반도체 소자의 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 형성되어 상기 기판거치부(100)를 내부 공간에 수용하는 것으로, 하부에는 플랜지(210)가 연통 결합되어 챔버(200)를 고정하는 것이며, 챔버(200) 및 플랜지(210)는 원통형으로 이루어지면서 하부에는 기판거치부(100)가 출입될 수 있도록 개구된 공간부를 형성한다.
또한, 상기 챔버(200)에는 가열된 내부 공간을 급냉시킬 수 있도록 질소 가스가 투입되는 것으로, 제1가스공급배관(220)이 외부로부터 챔버(200)의 내측 공간으로 연결되고, 챔버(200) 또는 플랜지(210) 중 어느 일 부위에는 내부열을 배출할 수 있도록 제1배기구(230)가 형성된다.
히팅부(300)는 상기 챔버(200) 주위에서 열을 발산하는 것으로, 챔버(200)의 둘레 및 상부에서 동시에 열을 발산할 수 있도록 구성된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 히팅부를 도시한 것이다.
이와 같은 히팅부(300)는 설치 위치에 따라 챔버(200) 둘레를 감싸는 측부 조사형 히팅램프(300a)와, 챔버(200) 상부에 위치한 상부 조사형 히팅램프(300b)로 구분되고, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 동시 작동하여 챔버(200) 전체 부위를 빠르게 승온시킬 수 있는 것이다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 측부 조사형 히팅램프(300a)는 챔버(200) 둘레를 감싸는 띠 형상으로 다수개가 일정 간격을 두고 수직 배열되는 형태로 이루어지고, 상부 조사형 히팅램프(300b)는 일자형 구조를 갖는 램프 다수개가 챔버(200) 상부에서 일정 간격을 두고 수평 배열되는 형태로 이루어진다.
또한, 본 발명의 제 2실시예에 따른 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 나선형 구조로서 일체의 형상으로 이루어질 수 있으며 이는 도 7에 도시한 바와 같다. 이때, 챔버(200)의 측면부에 위치한 램프는 동일 직경을 갖는 나선 형상으로 이루어지고, 챔버(200)의 상면부에 위치한 램프는 상향 또는 하향될 수록 그 직경이 점차 좁아지는 나선형상으로 이루어지는 것이다.
상기와 같은 구성의 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 유리튜브(310) 내측에 발광체(320)가 수용되어 빛과 열을 발산하는 구조로 이루어지지는 적외선램프, 할로겐램프, 열선히터 등이 적용되는 것으로, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 일 부분에 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 흩어지지 않고 일 방향으로 집중 조사될 수 있도록 하였다.
상기에서 측부 조사형 히팅램프(300a)는 유리튜브(310)의 내측 또는 외측면에서 가열로 본체(400)를 향하고 있는 측면 일 부분에만 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 측방향으로 분산되지 않고 챔버(200)를 향해 집중 조사될 수 있도록 하였다.
또한, 상기의 상부 조사형 히팅램프(300b)에도 유리튜브(310)의 내측 또는 외측면에서 가열로 본체(400)를 향하고 있는 상부면 일 부분에만 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 상방향으로 흩어지지 않고 챔버(200)를 향해 집중 조사될 수 있도록 하였다.
이와 같이, 발광체(320)로부터 발산된 열원은 측방향 또는 상방향으로 흩어지지 않고 챔버(200)가 위치한 일방향으로만 집중 조사될 수 있도록 하여 열손실을 줄이고 챔버(200)를 급속 가열할 수 있도록 한 것이다.
가열로 본체(400)의 구성은 도 8에 도시한 바와 같으며, 이는 내부에 공간부를 형성하여 기판거치부(100) 및 챔버(200)와, 히팅부(300)를 수용하는 것으로, 안전을 위해 내부열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 것이다.
이와 같은 가열로 본체(400)는 가열된 내부 공간을 급냉시킬 수 있도록 질소 가스가 투입되는 것으로, 제2가스공급배관(410)이 외부로부터 본체(400)의 내측 공간으로 연결되는 것이며, 가열로 본체(400)의 측면 또는 상면 중 어느 일 부위에는 내부열을 배출할 수 있도록 제2배기구(420)가 형성된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.
100 : 기판거치부 110 : 기판지지대
120 : 받침부 200 : 챔버
210 : 플랜지 220 : 제1가스공급배관
230 : 제1배기구 300 : 히팅부
300a : 측부 조사형 히팅램프 300b : 상부 조사형 히팅램프
310 : 유리튜브 320 : 발광체
330 : 반사체 400 : 가열로 본체
410 : 제2가스공급배관 420 : 제2배기구
120 : 받침부 200 : 챔버
210 : 플랜지 220 : 제1가스공급배관
230 : 제1배기구 300 : 히팅부
300a : 측부 조사형 히팅램프 300b : 상부 조사형 히팅램프
310 : 유리튜브 320 : 발광체
330 : 반사체 400 : 가열로 본체
410 : 제2가스공급배관 420 : 제2배기구
Claims (4)
- 다수의 기판을 적층 수용할 수 있도록 형성된 기판거치부(100)와; 열처리 공정을 진행할 수 있도록 내부에 일정공간이 마련되어 상기 기판거치부(100)를 수용하는 챔버(200)와; 상기 챔버(200) 주위에서 열을 발산하는 히팅부(300)와; 내부에 공간을 형성하여 기판거치부(100), 챔버(200), 히팅부(300)를 수용하면서 내부 열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 가열로 본체(400);를 포함하는 것으로,
상기 히팅부(300)는 챔버(200) 둘레를 감싸는 측부 조사형 히팅램프(300a)와, 챔버(200) 상부에 위치한 상부 조사형 히팅램프(300b)로 구분되고, 상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 동시 작동하여 챔버(200) 전체 부위를 빠르게 승온시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기의 측부 조사형 히팅램프(300a)는 챔버(200) 둘레를 감싸는 띠 형상으로 다수개가 일정 간격을 두고 수직 배열되는 형태로 이루어지고, 상부 조사형 히팅램프(300b)는 일자형 구조를 갖는 램프 다수개가 챔버(200) 상부에서 일정 간격을 두고 수평 배열되는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기의 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 나선형 구조로서 일체의 형상으로 이루어지는 것으로, 상부 조사형 히팅램프(300b)는 상측 또는 하측 방향을 향해 그 직경이 점차 좁아지는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 측부 조사형 히팅램프(300a) 및 상부 조사형 히팅램프(300b)는 유리튜브(310)의 내측 또는 외측면에서 가열로 본체(400)를 향하고 있는 일 부분에만 반사체(330)가 코팅되어 발광체(320)로부터 발산된 열원이 외측 방향으로 분산되지 않고 챔버(200)를 향해 집중 조사될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 히팅 기능을 향상시킨 기판의 열처리 장치.
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| WO2016126381A1 (en) * | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Applied Materials, Inc. | Rapid thermal processing chamber with linear control lamps |
| US10455642B2 (en) | 2015-02-05 | 2019-10-22 | Applied Materials, Inc. | Rapid thermal processing chamber with linear control lamps |
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