KR20130051739A - Formed with an exhaust heater module - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heater module with an exhaust path is provided to prevent a thermal loss due to convection by forming the exhaust path through which a purge gas passes. CONSTITUTION: A heater module(150) includes a hot wire(152) and an inner filling material(153) to support the hot wire. The hot wire is regularly arranged in the heater module. The outside of the heater module is composed of a housing(151) made of quartz materials. An exhaust path(154) vertically passes through the heater module. A purge gas is inputted from the lower side to the upper side of the heater module through the exhaust path. The exhaust path is regularly arranged to uniformly discharge the purge gas.

Description

배기 통로를 형성한 히터 모듈{Formed with an exhaust heater module}Formed with an exhaust heater module

본 발명은 히터 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원자층 증착장치에서 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지하는 히터 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a heater module, and more particularly, to a heater module in which an atomic layer deposition apparatus forms an exhaust passage through which purge gas passes inside a heater module, thereby preventing heat loss and preventing contamination occurring under the heater module. .

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.In general, a method of depositing a thin film having a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass includes physical vapor deposition (PVD) using physical collision, such as sputtering, and chemical reaction using a chemical reaction. Chemical vapor deposition (CVD) and the like. Recently, as the design rules of semiconductor devices are drastically fined, thin films of fine patterns are required, and the step height of regions where thin films are formed is also very large. Due to this trend, the use of atomic layer deposition (ALD), which is capable of forming a very uniform pattern of atomic layer thickness very uniformly and has excellent step coverage, has been increasing.

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.The atomic layer deposition method is similar to the general chemical vapor deposition method in that it uses a chemical reaction between gas molecules. However, in contrast to conventional CVD in which a plurality of gas molecules are simultaneously injected into a chamber to deposit a reaction product generated on a substrate, the atomic layer deposition method injects a gas containing one source material into the chamber to a heated substrate. The difference is that the product by chemical reaction between the source materials is deposited on the substrate surface by chemisorbing and then injecting a gas containing another source material into the chamber. The atomic layer deposition method is widely used because it has the advantage that it is possible to deposit a pure thin film having excellent step coverage characteristics and low impurity content.

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.A semi-batch type atomic layer deposition apparatus is disclosed in which a deposition process is simultaneously performed on a plurality of substrates in order to improve throughput in an atomic layer deposition apparatus. In general, a semi-batch type atomic layer deposition apparatus has a region in which different kinds of deposition gases are injected, and a substrate is sequentially passed through each region in which deposition gases are sprayed as the gas injection unit or susceptor rotates at high speed. As a result, a chemical reaction of the deposition gases occurs on the substrate surface to deposit the reaction product.

원자층 증착장치에서 서셉터 하부에는 기판을 가열하기 위한 히터 모듈이 구비되며, 히터 모듈 하부에는 퍼지가스를 배기한다. 여기서 퍼지 가스는 공정 진행시 히터 모듈 하부에 발생되는 잔유물에 대한 오염 억제 및 히터 모듈 자체의 열변형을 줄이기 위해 사용된다. In the atomic layer deposition apparatus, a heater module for heating a substrate is provided under the susceptor, and purge gas is exhausted under the heater module. The purge gas is used to suppress contamination of residues generated under the heater module during the process and to reduce thermal deformation of the heater module itself.

그런데 퍼지 가스를 배기할 때 적절한 배기 통로가 없어 히터 모듈 하부에서 분산되어 배기되기 때문에 퍼지 가스의 대류로 인한 열손실 또는 퍼지 가스의 정체로 인한 오염이 발생할 수 있는 문제점이 있다.However, when the purge gas is exhausted, since there is no appropriate exhaust passage and is dispersed and exhausted from the lower part of the heater module, there is a problem in that heat loss due to convection of the purge gas or contamination due to the stagnation of the purge gas may occur.

본 발명의 실시예들에 따르면, 히터 모듈 내부에 퍼지 가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실이 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지하는 히터 모듈을 제공하기 위한 것이다.According to embodiments of the present invention, there is provided a heater module which forms an exhaust passage through which purge gas passes in the heater module so as to prevent heat loss due to convection and to prevent contamination occurring under the heater module.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서, 상기 히터 모듈 주위를 감싸고 있으며, 일측에 다수의 배기 통로가 형성된 하우징을 포함한다. In the heater module having a heating wire according to the embodiments of the present invention to perform a heating role in the atomic layer deposition apparatus, surrounding the heater module, and includes a housing formed with a plurality of exhaust passages on one side.

일 예에 따르면, 상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있으며, 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.According to one example, the heating wire is wrapped around the inner filling around, characterized in that arranged at a constant interval.

일 예에 따르면, 상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성되어 있다.According to one example, the housing is formed of a transparent quartz material that can pass the radiant heat emitted from the heater module.

일 예에 따르면, 상기 배기 통로는 상기 내부 충진물과 상기 하우징을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 배기 통로는 상기 하우징의 상부에서 봤을 때 관통부의 위치가 중심에서 방사형 형태로 균일하게 분기되는 것을 특징으로 한다.According to one example, the exhaust passage is characterized in that it is formed through the inner filling and the housing, the exhaust passage is that the position of the through portion is uniformly branched radially from the center when viewed from the top of the housing. It features.

이와 같이 구성하여 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.In this way, an exhaust passage through which purge gas passes may be formed in the heater module to prevent heat loss due to convection, and to prevent contamination occurring in the lower portion of the heater module.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 히터 모듈 내부에 퍼지가스 통과하는 배기 통로를 형성하여 대류에 의한 열손실 없도록 하고 히터 모듈 하부에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by forming an exhaust passage through which purge gas passes in the heater module, it is possible to prevent heat loss due to convection and to prevent contamination occurring under the heater module.

도1은 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 모습을 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 평면도이다.1 is a cross-sectional view showing the appearance of an atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the exhaust passage of the heater module according to the present invention.
3 is a plan view showing the exhaust passage of the heater module according to the present invention.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 히터 모듈에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heater module of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

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.1 is a cross-sectional view showing the appearance of an atomic layer deposition apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, the atomic layer deposition apparatus 100 includes a process chamber 110, a susceptor 140, a gas injection unit 120, and a heater module 150.

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.In the present exemplary embodiment described below, deposition is simultaneously performed on a plurality of substrates 130 to improve throughput and quality, and the gas injection unit 120 is disposed on the substrates 130 and the susceptor 140. Semi-batch type in which a predetermined thin film is deposited as the substrate 130 revolves in parallel and passes through a region where different kinds of gases provided from the gas injection unit 120 are injected. type) as an example. However, the present invention is not limited thereto and may be applied to a single type atomic layer deposition apparatus 100 in which a single substrate 130 is accommodated.

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.In addition, in the present embodiment, the substrate 130 to be deposited may be a silicon wafer. However, the substrate 130 of the present invention is not limited to the silicon wafer, and the substrate 130 includes glass used for a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and a plasma display panel (PDP). The transparent substrate 130 may be. In addition, the shape and size of the substrate 130 is not limited by the drawings, and may have substantially various shapes and sizes, such as a circle and a rectangle.

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.On the other hand, in the atomic layer deposition apparatus 100, the detailed technical configuration of the process chamber 110, the gas injection unit 120 and the susceptor 140, etc. can be understood from the known technology and are not the gist of the present invention. Only the main components will be briefly described without omission of illustration.

서셉터(140) 하부에는 히터 모듈(150)이 구비된다. 공정진행 시 히터 모듈(150) 하부에서 퍼지가스가 유입되며, 퍼지가스는 잔유물에 대한 오염 억제 및 히터 모듈(150)의 열변형을 줄이기 위해서 사용된다. 여기서 히터 모듈(150) 내부에 배기 통로(154)를 형성하여 하부에서 유입되는 퍼지가스가 히터 모듈(150) 내부에 유입되지 않고 관통하여 상부로 유입되도록 하였다. 도1의 히터 모듈의 배기 통로는 도2를 통해 자세히 설명한다.The heater module 150 is provided below the susceptor 140. During the process, purge gas is introduced from the lower portion of the heater module 150, and the purge gas is used to suppress contamination of residues and to reduce thermal deformation of the heater module 150. Here, the exhaust passage 154 is formed in the heater module 150 so that the purge gas introduced from the lower portion does not flow into the heater module 150 but penetrates into the upper portion. The exhaust passage of the heater module of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. 2.

도2는 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 단면도이다. 도2를 참고하면, 히터 모듈(150)의 내부에는 일정한 간격으로 배치된 열선(152) 및 열선(152)의 형태를 지지하는 내부 충진물(153)로 구성되며, 외부는 석영 재질의 하우징(151)으로 구성된다. 여기서 히터 모듈(150) 내부에 상부와 하부를 관통하는 배기 통로(154)가 형성되어 있으며, 히터 모듈(150) 하부에서 유입되는 퍼지가스가 배기 통로(154)를 통해 히터 모듈(150) 상부로 유입된다. 또한 배기 통로(154)는 열선(152)에 접촉을 방지하기 위해 간섭을 피해서 위치하였으며, 균일한 퍼지가스 배기를 위하여 일정한 간격을 유지하여 형성되어 있다. 도2의 히터 모듈의 배기 통로의 배치되는 형태는 도3을 통해 자세히 설명한다.2 is a cross-sectional view showing the exhaust passage of the heater module according to the present invention. Referring to FIG. 2, the heater module 150 includes a heating wire 152 disposed at regular intervals and an internal filling 153 supporting the shape of the heating wire 152. The outside of the heater module 150 includes a quartz housing 151. It is composed of Here, an exhaust passage 154 penetrating the upper and lower portions is formed in the heater module 150, and purge gas flowing from the heater module 150 under the exhaust passage 154 is directed to the heater module 150. Inflow. In addition, the exhaust passage 154 is located to avoid contact with the hot wire 152 to avoid interference, and is formed with a constant interval for uniform purge gas exhaust. The arrangement of the exhaust passage of the heater module of FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG. 3.

도3은 본 발명에 따른 히터 모듈의 배기 통로 모습을 도시한 평면도이다. 도3을 참고하면, 배기 통로(154)의 위치는 히터 모듈(150)의 상부에서 보았을 때 중심에서 방사형 형태로 배치되므로 퍼지가스가 히터 모듈(150) 상부에 균일하게 배기 되여 히터 모듈(150)이 일정한 온도를 유지할 수 있다.3 is a plan view showing the exhaust passage of the heater module according to the present invention. Referring to FIG. 3, since the position of the exhaust passage 154 is disposed radially from the center when viewed from the top of the heater module 150, the purge gas is uniformly exhausted on the heater module 150, thereby heating the heater module 150. This constant temperature can be maintained.

또한 배기 통로(154)는 퍼지 가스량과 열선(152)의 구조 등을 고려하여 수량을 조절하거나 분기하여 사용할 수 있다.In addition, the exhaust passage 154 may be adjusted or branched in consideration of the amount of purge gas and the structure of the hot wire 152.

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.As described above, the present invention has been described by specific embodiments, such as specific components, and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

100 : 원자층 증착장치
110 : 프로세스 챔버
120 : 가스분사부
130 : 기판
140 : 서셉터
150 : 히터 모듈
151 : 하우징
152 : 열선
153 : 내부 충진물
154 : 배기 통로100: atomic layer deposition apparatus
110: process chamber
120: gas injection unit
130: substrate
140: susceptor
150: heater module
151: housing
152: hot wire
153: internal filling
154: exhaust passage

Claims (5)

열선을 구비하여 원자층 증착장치에서 가열 역할을 수행하는 히터 모듈에 있어서,
상기 히터 모듈 주위를 감싸며, 일측에 다수의 배기 통로가 형성된 하우징을 포함하는 히터 모듈.In the heater module having a heating wire to perform a heating role in the atomic layer deposition apparatus,
Wrapping around the heater module, the heater module including a housing formed with a plurality of exhaust passages on one side. 제 1항에 있어서,
상기 열선은 그 주위에 내부 충진물로 감싸여 있으며, 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.The method of claim 1,
The heating wire is wrapped around the inner filling around the heater module, characterized in that arranged at regular intervals. 제1항에 있어서,
상기 하우징은 상기 히터 모듈에서 방출되는 복사열을 통과시킬 수 있는 투명한 석영 재질로 형성된 히터 모듈.The method of claim 1,
The housing module is a heater module formed of a transparent quartz material that can pass the radiant heat emitted from the heater module. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 배기 통로는 상기 내부 충진물과 상기 하우징을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.The method according to claim 2 or 3,
And the exhaust passage is formed through the inner filling and the housing. 제4항에 있어서,
상기 배기 통로는 관통부의 위치가 중심에서 방사형 형태로 분기되는 것을 특징으로 하는 히터 모듈.5. The method of claim 4,
The exhaust passage is a heater module, characterized in that the position of the through portion is branched radially from the center.
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