KR20130051738A - 내부 공간을 형성한 히터 모듈 하우징 - Google Patents

Abstract

원자층 증착장치의 히터 모듈에서 열선의 형태를 지지하고 단열 효과를 증가 시킬 수 있는 하우징을 제공하는 것이다. 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서, 히터 모듈 주위를 감싸며, 그 내부에 공간이 형성된 하우징으로 구성되며 하우징은 복수의 층으로 구성되고, 층 사이에는 공간이 형성되었으며, 공간은 진공인 것을 특징으로 하거나 공간에 물질이 충진되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하여 히터 모듈은 내부에 공간이 형성된 하우징이 외부를 감싸므로, 단열 효과를 증가 시킬 수 있다.

Description

내부 공간을 형성한 히터 모듈 하우징{Forming an internal space heater module housing}

본 발명은 히터 모듈의 하우징에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원자층 증착장치의 히터 모듈에서 열선의 형태를 지지하고 단열 효과를 증가 시킬 수 있는 하우징에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 최근 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커졌다. 이러한 추세로 인해 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.

원자층 증착방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 다수의 기체 분자들을 동시에 챔버 내로 주입하여 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 화학 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 원자층 증착방법은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 증착하는 것이 가능하다는 장점을 갖고 있어 현재 널리 사용되고 있다.

원자층 증착장치 중에서 스루풋(throughput)을 향상시키기 위해 다수 장의 기판에 대해 동시에 증착 공정이 수행되는 세미 배치 타입(semi-batch type)의 원자층 증착장치가 개시되어 있다. 통상적으로 세미 배치 타입의 원자층 증착장치는 서로 다른 종류의 증착가스가 분사되는 영역이 형성되고, 가스분사부 또는 서셉터가 고속으로 회전함에 따라 기판이 순차적으로 증착가스가 분사되는 각 영역을 통과함으로써 기판 표면에서 증착가스들의 화학반응이 발생하여 반응 생성물이 증착된다.

원자층 증착장치에서 서셉터 하부에는 기판을 가열하기 위한 히터 모듈이 구비된다. 그런데 종래의 히터 모듈은 히터의 단열과 형태를 지지하기 위해서 단일 층으로 되어있는 하우징으로 구성되어 있기 때문에 충분한 단열이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 열선의 형태를 지지하고 단열 효과를 증가 시킬 수 있는 하우징을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서, 상기 히터 모듈 주위를 감싸며, 그 내부에 공간이 형성된 하우징으로 구성된다.

일 예에 따르면, 상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있어서, 단열이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

일 예에 따르면, 상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성되어 있다. 또한, 상기 하우징은 복수의 층으로 구성되고, 상기 층 사이에는 공간이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 복수의 층은 상기 하우징의 상면 또는 측면에 형성되거나, 상기 하우징의 전체에 구비된다.

일 예에 따르면, 상기 공간은 진공인 것을 특징으로 하거나 상기 공간에 물질이 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하여 상기 히터 모듈은 내부에 공간이 형성된 하우징이 외부를 감싸므로, 단열 효과를 증가시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 히터 모듈은 내부에 공간이 형성된 하우징이 외부를 감싸므로, 단열 효과를 증가 시킬 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 모습을 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 모듈의 모습을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터 모듈의 모습을 도시한 단면도이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치(100)의히터 모듈에 대해서 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 모습을 도시한 단면도이다. 도1을 참고하면, 원자층 증착장치(100)는 프로세스 챔버(110)와 서셉터(140), 가스분사부(120) 및 히터 모듈(150)을 포함하여 구성된다.

이하에서 설명하는 본 실시예에서는 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 복수의 기판(130)에 대해 동시에 증착이 수행되며 기판(130) 및 서셉터(140)에 대해 가스분사부(120)가 평행하게 배치된 상태로 기판(130)이 공전하면서 가스분사부(120)에서 제공되는 서로 다른 종류의 가스가 분사되는 영역을 통과함에 따라 소정의 박막이 증착되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 한 장의 기판(130)이 수용되는 싱글 타입의 원자층 증착장치(100)에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(130)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 대상이 되는 기판(130)이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(130)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판(130)일 수 있다. 또한, 기판(130)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.

한편, 원자층 증착장치(100)에서 프로세스 챔버(110), 가스분사부(120) 및 서셉터(140) 등의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.

서셉터(140) 하부에는 히터 모듈(150)이 구비된다. 히터 모듈(150)은 발열체인 열선(152), 열선(152)을 지지하며 퍼지가스에 열을 전달하는 내부 충진물(153) 및 외곽을 둘러싸도록 형성된 하우징(151)을 포함하여 구성된다. 히터 모듈(150)의 자세한 설명을 위해 도2를 제시한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 모듈의 단면도이다. 도2를 참고하면, 히터 모듈(150)의 열선(152)은 히터 모듈 내부의 상부에 위치하여 하우징(151) 상부 하면에 부착되어 있으면 일정한 간격을 유지하며 배치되어 있다.

내부 충진물(153)은 히터 모듈(150) 내부의 열선(152)형태를 지지하며 열선(152)에서 방출되는 열을 히터 모듈(150) 하부에서 방출되는 퍼지 가스에 전달하여 퍼지 가스 온도를 높인다.

하우징(151)은 내부에 공간(154)이 형성된 복수 층으로 이루어져 있어서 열선(152)에서 방출되는 열을 상부의 서셉터(140) 및 기판(130)에 열이 직접적으로 전달 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 하우징(151)은 증착 공정 시 산화 및 손상이 발생하는 것을 방지하고 증착가스와 열에 의해 화학적/물리적으로 변화가 발생하지 않는 재질, 예를 들어, 석영(quarts) 재질로 형성될 수 있다.

여기서 복수의 층의 층간은 진공 상태로 형성되어 있으며, 복수의 층은 공정진행 시 조건에 따라 하우징(151)의 상면 및 측면에 모두 사용하거나 선택적으로 구비될 수 있다. 또한, 하우징(151)은 열선(152)에서 방출되는 열이 서셉터(140) 및 기판(130)에 직접적으로 전달되는 것을 막아 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도2의 다른 실시예를 도3을 제시하여 설명한다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터 모듈의 모습을 도시한 단면도이다. 도3을 참고하면, 히터 모듈(200)의 열선(202)은 히터 모듈 내부의 상부에 위치하여 하우징(201) 상부 하면에 부착되어 있으면 일정한 간격을 유지하며 배치되어 있다.

내부 충진물(203)은 히터 모듈(200) 내부의 열선(202)형태를 지지하며 열선(202)에서 방출되는 열을 히터 모듈(200) 하부에서 방출되는 퍼지 가스에 전달하여 퍼지 가스 온도를 높인다.

하우징(201)은 내부에 공간이 형성된 복수 층으로 이루어져 있어서 열선(202)에서 방출되는 열을 상부의 서셉터(140) 및 기판(130)에 열이 직접적으로 전달 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 하우징(201)은 증착 공정 시 산화 및 손상이 발생하는 것을 방지하고 증착가스와 열에 의해 화학적/물리적으로 변화가 발생하지 않는 재질, 예를 들어, 석영(quarts) 재질로 형성될 수 있다.

여기서 복수의 층의 층간은 충진 물질(204)에 의해 충진되며, 복수의 층은 공정진행 시 조건에 따라 하우징(201)의 상면 및 측면에 모두 사용하거나 선택적으로 구비될 수 있다. 여기서 충진 물질(204)은 원하는 목적에 따라 열전도율에 적합한 임의의 물질을 충진 할 수 있으며, 충진 물질(204)은 한정되는 것은 아니다.

또한, 하우징(201)은 열선(202)에서 방출되는 열이 서셉터(140) 및 기판(130)에 직접적으로 전달되는 것을 막아 열변형이 일어나지 않게 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 하우징(151)은 열선(152)에서 열이 방출될 때 내부 공간(154)에 의해 단열이 되는 구조로 되어있으며, 열선(152)에서 방출된 열은 히터 모듈(150) 하부로 전달되어 퍼지 가스의 온도를 상승시킨다. 따라서 히터 모듈이 직접적으로 열을 방출하는 것이 아니라 퍼지가스를 통해 간접적으로 열을 방출하여 프로세스 챔버(110) 내부 온도를 일정하게 유지하므로, 서셉터(140) 및 기판(130)의 온도를 일정하게 유지 시킬 수 있으며, 증착 품질을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 원자층 증착장치
110 : 프로세스 챔버
120 : 가스분사부
130 : 기판
140 : 서셉터
150 : 히터 모듈
151 : 하우징
152 : 열선
153 : 내부 충진물
154 : 공간
200 : 히터 모듈
201 : 하우징
202 : 열선
203 : 내부 충진물
204 : 충진 물질

Claims (7)

1. 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서,
   상기 히터 모듈 주위를 감싸며, 그 내부에 공간이 형성된 하우징을 포함하는 히터 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있어서, 단열이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성된 히터 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하우징은 복수의 층으로 구성되고, 상기 층 사이에는 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 층은 상기 하우징의 상면 또는 측면에 형성되거나, 상기 하우징 전체에 구비 되는 것을 포함하는 히터 모듈.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 공간은 진공인 것을 특징으로 하는 히터 모듈.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 공간은 물질이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.

Images