KR20130069310A - 기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20130069310A
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Abstract

본 발명에 따른 기판 지지 유닛은 상하 방향으로 연장되며, 내부 공간을 가지는 몸체, 상기 몸체의 내 측벽을 따라 형성되며, 상하 방향으로 이격 배치된 복수의 삽입홈 및 복수의 삽입홈 각각에 삽입 장착되는 복수의 안착 부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 기판 일면에 대해 공정을 실시할 수 있다. 즉, 기판의 양면에 공정이 진행되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 퍼니스를 이용한 기판 처리 공정 이후에, 나머지 한면을 세정하는 등의 후속 공정을 생략할 수 있으며, 이로 인해 공정 시간이 단축되는 효과가 있다.

Description

기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치{Substrate holder unit and substrate processing apparatus using the same}
본 발명은 종형 퍼니스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 일면 공정 처리가 가능한 기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조하는 데 있어서, 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 방법이 이용된다. 상기 화학기상증착 방법은 원료 소스를 가스 상태로 장치 내에 공급하여, 기판 예컨데 웨이퍼 상에 확산시킴으로써, 기판 상에 박막을 형성하거나, 도핑을 행하는 기술이다. 그리고 화학기상증착을 실시하는 장치로 퍼니스(furnace)가 있으며, 상기 퍼니스는 복수의 기판이 상하 방향으로 적재되는 종형(vertical) 퍼니스가 주로 사용되고 있다.
일반적인 종형 퍼니스는 다수의 웨이퍼가 상하 방향으로 적재되는 보트, 보트의 외측을 둘러 싸도록 배치된 내측 튜브, 내측 튜브의 외측을 둘러 싸도록 배치된 외측 튜브, 외측 튜브의 외부에 배치된 히터 및 외측 튜브 내로 공정 원료를 공급하는 인젝터를 포함한다. 여기서 보트의 내 측면부에는 웨이퍼가 삽입되는 복수의 홈이 마련되며, 상기 복수의 홈이 상하 방향으로 이격 배치된다. 이에, 보트에 마련된 복수의 홈 각각에 기판의 가장 자리가 삽입되도록 장착되면, 복수의 기판이 보트 내에 상하 방향으로 이격 되도록 적재된다.
한편, 보트에 마련된 홈은 전술한 바와 같이, 상기 보트 내 측벽부를 따라 형성되며, 상기 홈에는 기판의 가장 자리 영역이 삽입된다. 이에, 기판의 가장 자리가 홈에 삽입 되도록 장착되면, 상기 홈에 삽입되지 않은 기판의 상부면과 하부면은 보트 및 내측 튜브의 내부 공간에 노출 된다. 따라서, 인젝터를 통해 외측 튜브 내로 공정 원료를 배출하면, 상기 공정 원료가 기판의 상부면과 하부면 상에 증착된다.
하지만, 통상적인 반도체 소자의 경우 웨이퍼의 일면 예컨데, 상부면에 순차적으로 적층되어 이루어지거나, 상부면과 하부면에 각각 다른 공정이 이루어진다. 예컨데 태양 전지의 제조를 위해서는 N형(n-type) 실리콘 웨이퍼에 일면 예컨데 상부면에 p형 도핑 물질인 BBR3(보론 트라이브로마이드; Boron tribromide)을 도핑한다. 그런데 종래의 퍼니스에서는 웨이퍼의 상부면 및 하부면이 모두 노출되어 있기 때문에, 예컨데, BBR3 도핑 공정 시에, 상기 웨이퍼의 상부면 뿐만 아니라, 하부면에도 도핑되는 문제가 발생된다. 이에, 도핑 공정 이후에 웨이퍼의 하부면을 에칭(eching)하는 공정이 추가로 진행해야 하는 번거로움이 있다. 따라서, 공정 시간이 길어지고, 에칭 공정으로 인한 공정 비용이 상승하는 문제가 있다.
한국공개특허 2006-0072528에는 다수의 웨이퍼가 수납되며 구동 수단과 결합되어 수직 운동되는 웨이퍼 수납 보트와, 상승된 웨이퍼 수납 보트와 결합되어 외부와 격리된 반응 공간을 형성하는 돔 형태의 외부 튜브와 상기 외부 튜브 내부에 설치되는 원통형의 내부 튜브를 포함하는 확산로를 구비하는 반도체 소자 제조 장치가 개시되어 있다.
한국공개특허 2006-0072528
본 발명의 일 기술적 과제는 기판 일면의 공정 처리가 가능한 기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 과제는 기판 양면에 공정이 진행되는 것을 방지할 수 있는 기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 기판 지지 유닛은 상하 방향으로 연장되며, 내부 공간을 가지는 몸체, 상기 몸체의 내 측벽을 따라 형성되며, 상하 방향으로 이격 배치된 복수의 삽입홈 및 상기 복수의 삽입홈 각각에 삽입 장착되는 복수의 안착 부재를 포함한다.
상기 안착 부재는 플레이트(Plate) 형상으로 제작된다.
상기 안착 부재의 상부면에 상기 기판의 하부면이 접촉되도록 안착되어, 상기 기판의 하부면은 안착 부재에 의해 노출이 차단되고, 상기 기판의 상부면은 노출된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간 및 상기 내부 공간에서 상하 방향으로 적재되도록 장착되어, 기판의 일면의 노출을 차단하는 복수의 안착 부재를 구비하는 보트, 상기 보트의 외측을 둘러 싸도록 배치된 튜브, 상기 튜브를 가열하는 히터 및 상기 튜브 내로 공정 원료를 공급하는 인젝터를 포함한다.
상기 보트는, 상하 방향으로 연장되며, 내부 공간을 가지는 몸체, 상기 몸체의 내 측벽을 따라 형성되며, 상하 방향으로 이격 배치된 복수의 삽입홈 및 상기 복수의 삽입홈 각각에 삽입 장착되는 복수의 안착 부재를 포함한다.
상기 안착 부재는 플레이트(Plate) 형상으로 제작된다.
상기 안착 부재의 가장 자리 영역이 상기 삽입홈에 삽입된다.
상기 안착 부재의 상부면에 상기 기판의 하부면이 접촉되도록 안착되어, 상기 기판의 하부면은 안착 부재에 의해 노출이 차단되고, 상기 기판의 상부면은 노출된다.
상기 안착 부재는 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 몸체에 체결되거나, 상기 홈으로부터 인출되어 상기 몸체로부터 분리가 가능하다.
상기 보트의 하부에 연결되어, 상기 보트를 회전시키는 회전 부재를 포함한다.
상기 보트가 복수개로 마련되어, 병렬로 배치된다.
상기 인젝터부는 상하 방향으로 연장된 복수의 인젝터를 포함한다.
상기 복수의 인젝터는 서로 다른 길이로 제작되어, 상기 복수의 인젝터에서 공정 원료가 분사되는 각각의 끝단이 서로 다른 높이에 위치하도록 배치된다.
본 발명의 실시예들에 따른 종형 퍼니스에 의하면, 기판 일면에 대해 공정을 실시할 수 있다. 즉, 기판의 양면에 공정이 진행되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 퍼니스를 이용한 기판 처리 공정 이후에, 나머지 한면을 에칭(etching)하는 후속 공정을 생략할 수 있으며, 이로 인해 공정 시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 실시예들에서는 공정 중 보트를 회전시킴으로써, 공정 균일성(uniformity)을 향상시킬 수 있다. 그리고 복수의 보트를 배치시킴으로써, 생산성을 향상시키고 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 보트(또는 기판 지지 유닛)의 일부를 확대 도시한 일면도
도 3은 실시예에 따른 몸체 내에 안착 부재 및 기판이 적재된 모습을 도시한 확대 도시한 일면도
도 4는 안착 부재 상에 안착된 기판의 상부면이 노출되고, 하부면이 차단되어, 상기 상부면에 공정이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명의 실시 예를 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 일면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 보트의 일부를 확대 도시한 일면도이다. 도 3은 실시예에 따른 몸체 내에 안착 부재 및 기판이 적재된 모습을 도시한 확대 도시한 일면도 이다. 도 4는 안착 부재 상에 안착된 기판의 상부면이 노출되고, 하부면이 차단되어, 상기 상부면에 공정이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
실시예에 따른 기판 처리 장치는 예컨데 종형 퍼니스(vertical furnace)로서, 태양 전지를 제조하기 위해 기판(S) 상에 도핑을 실시하는 장치일 수 있다. 이러한 종형 퍼니스는 내부 공간을 가지는 외측 튜브(100), 외측 튜브(100) 내에 배치되며, 내부 공간을 가지는 내측 튜브(200), 내측 튜브(200) 내에 배치되며, 기판(S)이 안착된 복수의 안착 부재(330)가 상하 방향으로 적재되는 보트(300), 보트(300)를 회전시키는 회전 부재(600), 외측 튜브(100)의 외부에 배치되어 상기 외측 튜브(100)의 내부 공간을 가열하는 히터(500), 일부가 외측 튜브(100)를 관통하도록 설치되어 내측 튜브(200) 내로 공정 원료를 공급하는 인젝터부(400), 내측 튜브(200), 외측 튜브(100) 및 회전 부재(600)의 하측에 배치되어, 상기 내측 튜브(200), 외측 튜브(100) 및 회전 부재(600)를 지지하는 베이스(700)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 회전 부재(600)에 회전 동력을 제공하는 회전 동력부, 베이스(700) 및 보트(300)와 연결되어 상기 베이스(700) 및 보트(300)를 승하강시키는 엘리베이터(미도시)를 구비하며, 외측 튜브(100)의 내부 공간과 연통되도록 설치된 배기 배관(미도시), 배기 배관과 연결되는 펌프(미도시)를 포함할 수 있다.
외측 튜브(100)는 내부 공간을 가지며, 일측이 개구된 원통 형상으로 제작되며, 베이스(700)의 상부에 위치하여 상기 베이스(700)와 탈착 가능하도록 설치된다. 실시예에 따른 외측 튜브(100)는 상하 방향으로 연장되며 하측이 개구된 돔 형태의 원통형으로 제작되나, 이에 한정되지 않고, 그 내부에 내측 튜브(200)가 설치될 수 있는 내부 공간을 가지는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 외측 튜브(100)는 쿼츠(quartz)를 이용하여 제작되나, 상기 쿼츠(quartz) 이외에 다양한 재료로 제작될 수 있음은 물론이다. 그리고 외측 튜브(100)의 외부에는 상기 외측 튜브(100)를 둘러 싸도록 히터(500)가 마련되는데, 실시예에 따른 히터(500)는 와이어와 같은 열선을 구비하는 저항 가열 방식이 히터일 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 외측 튜브(100) 내부를 가열할 수 있는 다양한 가열 방식, 예컨데 램프 형식의 히터가 사용될 수도 있다.
실시예에서는 외측 튜브(100)의 측방향에 히터(500) 설치되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 외측 튜브(100)의 상측에도 히터(500)가 설치될 수 있다.
내측 튜브(200)는 내부 공간을 가지고, 일측 및 타측이 개구된 원통 형상으로 제작되어 외측 튜브(100) 내에 이격 배치된다. 그리고 내측 튜브(200)는 베이스(700) 상부에 위치하며, 상기 베이스(700)와 탈착 가능하도록 설치된다. 실시예에 따른 내측 튜브(200)는 상하 방향으로 연장되며, 하측 및 상측이 개구된 원통형으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 그 내부에 보트(300)를 수용할 수 있는 내부 공간을 가지는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 내측 튜브(200)는 쿼츠(quartz)를 이용하여 제작되나, 상기 쿼츠(quartz) 이외에 다양한 재료로 제작될 수 있음은 물론이다. 이러한 내측 튜브(200)는 전술한 바와 같이 상측 및 하측이 개방된 형태로, 상측 개구는 외측 튜브(100)의 내부 공간과 연통되어 공정 원료가 내부로 공급되는 통로이며, 하측 개구는 보트(300)가 내측 튜브(200) 내로 인입 되거나 외부로 인출되는 통로이다.
회전 부재(600)는 보트(300)와 베이스(700) 사이에 배치되어 상기 보트(300)를 지지하며, 회전 동력부(미도시)의 동작에 의해 회전함으로써, 보트(300)를 회전시킨다. 실시예에 따른 회전 부재(600)는 플레이트 형상의 턴 테이블(turn table)이나, 이에 한정되지 않고 보트(300)를 지지하여 회전시킬 수 있는 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
베이스(700)는 외측 튜브(100), 내측 튜브(200)의 하측에 배치되어 상기 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)를 지지하고, 각각의 하측 개구를 폐쇄하는 역할을 한다. 이를 위해 베이스(700)는 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)에 비해 큰 폭으로 제작되며, 그 상부에 외측 튜브(100), 내측 튜브(200) 및 회전 부재(600)가 배치된다. 이때, 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)는 베이스(700)와 탈착 가능하도록 설치되며, 회전 부재(600)는 베이스(700)와 결합 고정되는 것이 바람직하다. 이에, 엘리베이터(미도시)의 동작에 의해 베이스(700), 보트(300) 및 회전 부재(600)가 함께 승하강 한다. 즉, 엘리베이터에 의해 베이스(700), 회전 부재(600) 및 보트(300)가 내측 튜브(200)의 내측 방향으로 상승하거나, 반대로 상기 내측 튜브(200)의 외측 방향으로 하강한다.
히터(500)는 내측 튜브(200) 내로 공정 원료를 공급하는 수단으로서, 예컨데 내부 공간을 가지는 파이프(pipe) 형상으로 제작된다. 또한, 히터(500)의 일단은 외측 튜브(100)의 외부에 위치하는 원료 저장부(미도시)와 연결되고, 타단은 외측 튜브(100) 내에 배치된다. 즉, 실시예에 따른 히터(500)는 예컨데, 외측 튜브(100)의 하부를 관통하여 상기 외측 튜브(100)와 내측 튜브(200) 사이의 이격 공간을 지나, 타단이 내측 튜브(200)의 상측에 위치하도록 연장 설치된다. 이에, 원료 저장부로부터 공급된 공정 원료는 히터(500)를 통해 외측 튜브(100) 내 상측 영역과 내측 튜브(200)의 상측 개구의 사이 영역으로 배출되며, 이후 내측 튜브(200) 내부로 이동한다.
인젝터부(400)는 내측 튜브(200) 내로 기판(S) 처리를 위한 공정 원료를 분사한다. 여기서 공정 원료는 도펀트 물질인 BBR3 일 수 있다. 실시예에 따른 인젝터부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개 예컨데, 3개의 인젝터(410, 420, 430), 즉 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430)로 이루어진다. 이때, 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430) 각각은 종형 보트(300)가 연장된 방향을 따라 연장되도록 형성된다. 또한, 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430) 각각의 길이를 서로 다르게 하여, 서로 다른 높이에서 원료가 분사되도록 한다. 예컨데, 원료가 분사되는 끝단이 제 1 인젝터(410), 제 2 인젝터(420), 제 3 인젝터(430) 순으로 높아지도록 제작한다. 이러한 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430)에 의해 상하 방향으로 적재된 복수의 기판(S)에 균일하게 공정 원료를 분사할 수 있다.
보트(300)에는 복수의 기판(S)이 상하(즉, 수직 또는 종형) 방향으로 일정 간격 이격되어 적재되며, 실시예에 따른 보트(300)에는 기판(S)의 일면이 노출되도록 적재된다. 이러한 보트(300)는 상하 방향으로 연장 형성된 내부 공간을 가지는 몸체(310), 상기 몸체(310) 내 측벽을 따라 형성된 삽입홈(320) 및 적어도 일부가 상기 삽입홈(320) 내에 삽입되도록 장착되며, 그 상부에 기판(S)이 안착되는 안착 부재(330)를 포함한다. 실시예에 따른 몸체(310)는 퀄츠(quartz)로 이루어지며, 사각형의 통 형상으로 제작된다. 하지만, 몸체(310)는 퀄츠(quartz) 외에 다양한 재료를 이용하여 제작될 수 있으며, 기판(S) 또는 안착 부재(330)와 대응되는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 삽입홈(320)은 안착 부재(330)의 에지부 즉, 가장자리 영역이 삽입되는 공간으로 몸체(310) 내 측면부(즉, 측벽)을 따라 마련되며, 상기 몸체(310) 내 측벽에서 내측 방향으로 오목한 형상이다. 또한, 하나의 삽입홈(320)은 일 수평면 상에 위치하고, 이러한 삽입홈(320)이 복수개로 마련되어 상하 방향으로 이격 배치된다. 삽입홈(320)은 적재하고자 하는 안착 부재(330)의 개수와 대응되도록 마련되며, 삽입홈(320)의 높이는 그 내부에 안착 부재(330)가 삽입될 수 있도록, 안착 부재(330)의 높이에 비해 크게 제작된다.
안착 부재(330)는 복수개로 마련되어 몸체(310) 내에 마련된 복수의 삽입홈(320) 각각에 삽입되도록 장착된다. 또한, 안착 부재(330)는 그 직경이 기판(S)에 비해 크도록 제작되며, 상기 안착 부재(330) 상부의 중심부 영역에 기판(S)이 안착되는 것이 바람직하다. 그리고, 안착 부재(330)의 가장 자리 영역에는 기판(S)이 안착되지 않고, 삽입홈(320)에 삽입된다. 이와 같이 안착 부재(330)가 몸체(310)에 마련된 삽입홈(320)에 삽입되는 방식으로 장착되기 때문에, 상기 몸체(310)와의 탈착이 가능하다. 즉, 기판 처리 공정 중에는 기판(S)이 안착된 안착 부재(330)가 몸체(310)의 삽입홈(320) 내로 삽입 장착되며, 공정 전 또는 공정 종료 후, 안착 부재(330)는 삽입홈(320)으로부터 인출되어 몸체 외부로 분리된다.
또한, 전술한 바와 같이 안착 부재(330)는 기판(S)의 일면 예컨데, 하부면을 지지한 상태로 보트(300) 내로 장입 된다. 이에, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 안착 부재(330)의 일면(이하, 상부면)과 기판(S)의 일면(이하, 하부면)은 상호 접촉되고, 상기 기판(S)의 일면과 대향 위치하는 타면(이하, 상부면)은 안착 부재(330)와 접촉되지 않는다. 다른 말로 하면, 안착 부재(330) 상부면이 기판(S)의 하부면과 접촉되도록 배치되어, 상기 기판(S)의 하부면은 안착 부재(330)에 의해 노출되지 않고, 상부면은 노출된다. 또한, 기판(S)의 측면부는 보트(300) 내 측벽에 의해 차단되어 있으므로, 측면부도 노출되지 않는다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 내측 튜브(200) 내로 공급된 공정 원료는 노출되는 면인 기판(S)의 상부면에는 증착되나, 안착 부재(330)에 의해 차단된 기판(S)의 하부면 및 측면부에는 증착되지 않는다.
따라서, 종래와 같이 기판의 하부면까지 불필요하게 공정이 이루어지는 것을 방지할 수 있으며, 하부면에 증착되는 박막에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 안착 부재(330)는 퀄츠(quartz)를 이용하여 사각형의 플레이트(plate) 형상으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 기판(S)을 지지할 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있으며, 퀄츠 이외에 다양한 재료를 이용하여 제작될 수 있다. 즉, 안착 부재(330)는 기판(S)의 형상에 대응되는 형상 예컨데, 원형 또는 다양한 다각형의 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 그라파이트(graphite)로 이루어진 바디(body)의 표면에 실리콘카바이드(SiC)를 코팅하거나, 바디(body) 자체를 실리콘카바이드(SiC)로 제작할 수 있다. 그리고 실시예에 따른 종형 퍼니스에서는 플레이트 형상의 복수의 안착 부재(330)가 상하 방향으로 이격 배치되고, 각각의 안착 부재(330) 상에 기판(S)이 안착되므로, 상기 기판(S)이 안착 부재(330) 상에 안정적으로 안착된다. 이에, 기판(S)을 안착 부재(330)에 고정하는 별도의 고정 수단을 마련하지 않는다. 하지만, 이에 한정되지 않고 안착 부재(330)는 별도의 고정 수단이 마련된 안착 부재(330) 일 수도 있다. 예컨데, 안착 부재(330)에 홀을 마련하고, 상기 홀을 진공(vacuum) 처리함으로써, 진공 흡입력으로 기판을 고정시키는 안착 부재(330) 이거나, 정전기력으로 기판을 지지하는 안착 부재(330) 일 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 안착 부재(330)에 고정시키는 방법으로 기계적인 방법을 이용할 수도 있으며, 예컨데 클램프와 같은 수단을 이용할 수도 있다.
상기에서는 내측 튜브(200) 내에 하나의 보트(300)가 설치되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 복수 예컨데 2개의 보트(300)가 마련되고, 상기 2개의 보트(300)가 내측 튜브(200) 내에 병렬로 배치될 수 있다. 물론, 2개 이상의 보트(300)를 마련할 수도 있으며, 복수의 보트(300)를 이용함으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 실시예에서는 종형 퍼니스에 해당하는 기판 처리 장치를 설명하기 위해 "보트"라 지칭하였으나, 보트 전술한 바와 같이 기판이 상하 방향으로 적재시키는 것이므로, 다른 말로 하면 "기판 지지 유닛"이라 지칭될 수도 있다. 그리고 상기에서는 실시예에 따른 기판 처리 장치로 종형 퍼니스를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 기판의 일면에 대해 공정을 실시하는 다양한 기판 처리 장치 들에 적용될 수 있다.
하기에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 종형 퍼니스를 이용하여 기판을 처리하는 동작 및 방법을 설명한다. 실시예에서는 본 발명의 종형 퍼니스를 이용하여 태양 전지를 제조한다.
먼저, 복수의 기판(S) 및 안착 부재(330)를 마련하고, 엘리베이터를 동작시켜 보트(300)를 하강시킴으로써, 상기 보트(300)가 내측 튜브(200)의 하측에 위치하도록 이동시킨다. 실시예에서는 기판(S)으로 예컨데, 사각형 형상의 N형 실리콘 웨이퍼(wafer)를 이용한다. 그리고 복수의 기판(S)을 안착 부재(330) 각각에 안착시키는데, 보다 상세하게는 기판(S)의 하부면이 안착 부재(330)의 상부면과 접촉되도록 안착시킨다. 이에, 기판(S)의 상부면은 노출되어 있으나, 하부면은 안착 부재(330)에 의해 노출되지 않고, 차단되어 있다. 그리고, 안착 부재(330)의 중심 영역에 기판(S)이 안착되도록 하는 것이 바람직하다.
이후, 로봇 암(arm)을 이용하여 기판(S)이 안착된 안착 부재(330)를 보트(300) 내에 장입시킨다. 즉, 각각의 안착 부재(330)의 가장 자리가 보트(300)에 마련된 삽입홈(320)에 삽입되도록 장입시킨다. 이로 인해 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 기판(S)이 안착된 안착 부재(330)가 보트(300) 내에 상하 방향으로 적재된다. 이때, 기판(S)의 상부면은 보트(300) 내 공간에 노출되어 있으나, 기판(S)의 하부면은 안착 부재(330)에 의해 노출되지 않고, 차폐되어 있다.
기판(S)이 안착된 복수의 안착 부재(330)가 보트(300) 내에 적재되면, 엘리베이터를 동작시켜 보트(300)를 상승시켜, 상기 보트(300)가 내측 튜브(200) 내에 위치하도록 한다. 이때, 엘리베이터의 동작에 의해 베이스(700)도 함께 상승하는데, 상기 베이스(700)에 의해 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)의 하측 개구가 밀폐되도록 상승시킨다. 그리고, 회전 동력부(미도시) 및 회전 부재(600)를 이용하여 보트(300)를 회전시키고, 히터(500)를 동작시켜 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)의 내부 공간을 가열한다. 또한, 인젝터부(400)를 통해 외측 튜브(100) 내로 공정 원료를 공급하여, 기판(S) 상에 n형 반도체 영역을 형성한다. 이때, 실시예에 따른 인젝터부(400)는 서로 다른 높이를 가지는 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430)로 이루어져 있으므로, 상기 제 1 내지 제 3 인젝터(410, 420, 430) 각각으로부터 공정 원료가 분사된다. 이에, 상하 방향 즉, 종형으로 적재된 복수의 기판(S)에 공정 원료가 균일하게 분사된다. 또한 실시예에서는, 공정 원료로 BBR3(보론 트라이브로마이드; Boron tribromide)를 이용하며, 공급된 BBR3는 외측 튜브(100) 및 내측 튜브(200)의 내부의 온도에 의해 가열된다. 가열된 가스(gas) 상태의 BBR3는 보트(300)에 적재된 복수의 기판(S)으로 이동하고, 이때 BBR3 중 보론(B)이 기판(S) 상에 도핑되어 N형 반도체 영역이 형성된다. 이때, 기판(S)의 상부면은 노출되어 있고, 하부면은 안착 부재(330)에 의해 차단되어 있으므로, BBR3는 기판(S)의 상부면에 도달하여 도핑되나, 하부면에는 안착 부재(330)에 의해 그 이동이 차단되어 도핑되지 않는다. 즉, 기판(S)의 일면에만 도핑이 이루어 진다.
이와 같이 실시예에서는 안착 부재(330)를 이용하여 기판의 하부면을 차단함으로써, 일면에 도핑이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 종래와 같이 상부면과 하부면 모두에 도핑이 이루어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 도핑 공정 이후에 종래와 같이 하부면을 에칭(etching)하는 후속 공정을 생략할 수 있으며, 이로 인해 공정 시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 실시예들에서는 공정 중 보트를 회전시킴으로써, 공정 균일성(uniformity)을 향상시킬 수 있다. 그리고 복수의 보트를 배치시킴으로써, 생산성을 향상시키고 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
기판 상에 n형 반도체 영역이 형성되면, 상기 n형 반도체 영역 상에 반사 방지막 및 전면 전극을 적층한다. 이때, 전면 전극은 반사 방지막의 일부를 관통하도록 형성되어, n형 반도체 영역과 접촉된다. 그리고 기판의 하부면에는 후면 전극을 형성하면서 보론(B)을 도핑하며, 버스바를 형성하는 공정이 수행된다.
물론, 태양 전지를 제조하는 공정은 상기에서 설명한 공정에 한정되지 않고, 공정 조건 및 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
실시예에서는 공정 원료로 BBR3(보론 트라이브로마이드; Boron tribromide)를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 도핑 재료 예컨데, POCl3일 수 있다. 물론 도핑 재료 이외에 기판 전면에 증착되는 증착 물질 또는 식각용 물질을 이용하여도 무방하다.
상기에서는 태양 전지를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 기판의 일면에만 공정을 실시하는 예컨데, 기판의 일면에 도핑, 증착 또는 식각을 실시하는 다양한 반도체 장치의 제조에 적용될 수 있다.
100: 외측 튜브 200: 내측 튜브
300: 보트 310: 몸체
320: 삽입홈 330: 안착 부재

Claims (13)

  1. 상하 방향으로 연장되며, 내부 공간을 가지는 몸체;
    상기 몸체의 내 측벽을 따라 형성되며, 상하 방향으로 이격 배치된 복수의 삽입홈; 및
    상기 복수의 삽입홈 각각에 삽입 장착되는 복수의 안착 부재를 포함하는 기판 지지 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착 부재는 플레이트(Plate) 형상으로 제작되는 기판 지지 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착 부재의 상부면에 상기 기판의 하부면이 접촉되도록 안착되어, 상기 기판의 하부면은 안착 부재에 의해 노출이 차단되고, 상기 기판의 상부면은 노출되는 기판 지지 유닛.
  4. 내부 공간 및 상기 내부 공간에서 상하 방향으로 적재되도록 장착되어, 기판의 일면의 노출을 차단하는 복수의 안착 부재를 구비하는 보트;
    상기 보트의 외측을 둘러 싸도록 배치된 튜브;
    상기 튜브를 가열하는 히터; 및
    상기 튜브 내로 공정 원료를 공급하는 인젝터부를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보트는,
    상하 방향으로 연장되며, 내부 공간을 가지는 몸체;
    상기 몸체의 내 측벽을 따라 형성되며, 상하 방향으로 이격 배치된 복수의 삽입홈; 및
    상기 복수의 삽입홈 각각에 삽입 장착되는 복수의 안착 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 안착 부재는 플레이트(Plate) 형상으로 제작되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 안착 부재의 가장 자리 영역이 상기 삽입홈에 삽입되는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 안착 부재의 상부면에 상기 기판의 하부면이 접촉되도록 안착되어, 상기 기판의 하부면은 안착 부재에 의해 노출이 차단되고, 상기 기판의 상부면은 노출되는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 안착 부재는 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 몸체에 체결되거나, 상기 홈으로부터 인출되어 상기 몸체로부터 분리가 가능한 기판 처리 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 보트의 하부에 연결되어, 상기 보트를 회전시키는 회전 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 보트가 복수개로 마련되어, 병렬로 배치되는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 인젝터부는 상하 방향으로 연장된 복수의 인젝터를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 인젝터는 서로 다른 길이로 제작되어, 상기 복수의 인젝터에서 공정 원료가 분사되는 각각의 끝단이 서로 다른 높이에 위치하도록 배치되는 기판 처리 장치.
KR1020120047204A 2011-12-16 2012-05-04 기판 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치 KR20130069310A (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10692745B2 (en) 2017-03-21 2020-06-23 Eugene Technology Co., Ltd. Substrate processing apparatus
KR20210149541A (ko) 2020-06-02 2021-12-09 주식회사 한화 배치 타입 보트 장치
KR20210149540A (ko) 2020-06-02 2021-12-09 주식회사 한화 기판의 양면 처리 장치

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