KR20160095698A - 발열체 및 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비 - Google Patents

발열체 및 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히터 어셈블리를 제공한다. 본 발명의 히터 어셈블리는 내부 공간을 갖는 원통형의 단열부; 및 상기 단열부의 내주면에 다단으로 배치되어 피가열체를 가열하는 발열체를 포함하되; 상기 발열체는 양단부가 떨어진 원통 형상을 이루며, 내측 발열면이 기울기를 갖도록 상단과 하단의 지름이 서로 상이한 발열몸체부를 포함할 수 있다.

Description

발열체 및 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비{heating element, Heater assembly and Cluster Apparatus Including The Same}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 퍼니스형 기판 처리 장치에 사용되는 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비에 관한 것이다.
피처리판, 예를 들면 반도체 기판의 각종 처리에 있어서는, CVD장치, 에피택셜 성장장치등의 박막(薄膜)형성장치, 산화막형성장치, 불순물의 도핑을 위해 열확산 장치등의 열처리장치가 사용된다.
상기 반도체 기판의 각종 열처리에 사용되는 일반적인 확산형 열처리장치는, 내부에 복수의 기판이 장전되는 공정튜브와, 상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리를 포함한다. 상기 히터 어셈블리는 상기 공정튜브의 바깥둘레에 배치된 열선과 상기 열선을 포위하여 배치된 단열부재 그리고 상기 열선을 일정한 간격으로 지지하는 열선지지대들을 구비한 구조를 가진다.
그러나, 기존의 히터 어셈블리는 발열체의 구조가 피가열체(이하, 기판이라고 함)와 수평인 상태로 배치되어 있어 기판의 측면은 쉽게 온도 제어가 되는 반면 기판의 중앙은 측면에 비해 제어성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 발열체의 열에너지가 기판의 중앙까지 도달할 수 있는 발열체 및 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기판의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있는 발열체 및 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기판들의 균일한 냉각이 가능한 히터 어셈블리 그리고 그것을 갖는 클러스터 설비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간을 갖는 원통형의 단열부; 및 상기 단열부의 내주면에 다단으로 배치되어 피가열체를 가열하는 발열체를 포함하되; 상기 발열체는 양단부가 떨어진 원통 형상을 이루며, 내측 발열면이 기울기를 갖도록 상단과 하단의 지름이 서로 상이한 발열몸체부를 포함하는 히터 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 단열부는 내측면을 따라 형성되고 상기 발열체가 위치되는 장착홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 장착홈의 측면은 상기 발열몸체부의 기울기와 대응되는 기울기를 가질 수 있다.
또한, 상기 발열몸체부는 상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 단열부는 하단은 개방되고 상단은 덮개에 의해 닫혀진 단열 몸체; 상기 단열 몸체내에 원주방향을 따라 소정 간격으로 수직하게 형성되고, 쿨링 가스가 흐르는 제1쿨링 유로들과 제2쿨링 유로들; 상기 1,2쿨링 유로들로부터 상기 단열 몸체의 내부 공간으로 쿨링 가스가 분사되도록 상기 단열 몸체의 내측면에 상기 1,2쿨링 유로들과 연결되도록 설치되는 쿨링 분사부재들; 상기 단열 몸체의 상단에 설치되고, 상기 제1쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제1쿨링 공급부; 및 상기 단열 몸체의 하단에 설치되고, 상기 제2쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제2쿨링 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열부는 상기 내부 공간으로 제공된 쿨링 가스가 배기되는 배기부를 포함하되; 상기 배기부는 상기 덮개의 가장자리를 따라 형성되는 배기홀들과 상기 배기홀들로 유입된 쿨링 가스를 외부로 배출하는 배기포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양단부가 떨어진 원통 형상을 이루어지는 발열 몸체부; 및 상기 발열 몸체부의 양단에 연결되는 단자부를 포함하되; 상기 발열 몸체부는 내측 발열면이 기울기를 갖도록 상단의 지름과 하단의 지름이 서로 상이한 발열체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 발열몸체부는 상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판들이 적재된 카세트가 놓여지는 로드 포트들을 갖는 설비 전방 단부 모듈(EFEM); 상기 설비 전방 단부 모듈과는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압와 진공압으로 선택적 전환이 가능한 제1로드락 챔버; 상기 제1로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 기판 반송을 위한 반송장치가 구비된 트랜스퍼 챔버; 상기 트랜스퍼 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 기판들이 배치식으로 적재되는 기판 적재 유닛가 구비된 제2로드락 챔버들; 상기 제2로드락 챔버들 각각의 상부에 배치되고 상기 기판 적재 유닛에 적재된 기판들을 공정 처리하는 프로세스 챔버들을 포함하되; 상기 프로세스 챔버는 상기 기판 적재 유닛이 수용되는 공정 튜브; 및 상기 공정튜브를 감싸도록 배치되는 원통형의 단열부와, 상기 단열부의 내측면에 설치되고, 상기 기판 적재 유닛에 적재된 기판 표면으로 열에너지가 소정 기울기를 갖고 전달되도록 내측 발열면이 경사진 발열체들을 구비한 히터 어셈블리를 포함하는 클러스터 설비가 제공될 수 있다.
또한, 상기 발열체는 양단부가 떨어진 원통 형상을 이루어지고, 상단 지름과 하단 지름이 서로 상이한 발열 몸체부; 및 상기 발열 몸체부의 양단에 연결되고 상기 단열블록 외부로 노출되는 단자부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열 몸체부는 상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 단열부는 하단은 개방되고 상단은 덮개에 의해 닫혀진 단열 몸체; 상기 단열 몸체내에 원주방향을 따라 소정 간격으로 수직하게 형성되고, 쿨링 가스가 흐르는 제1쿨링 유로들과 제2쿨링 유로들; 상기 1,2쿨링 유로들로부터 상기 공정 튜브로 쿨링 가스가 분사되도록 상기 단열 몸체의 내측면에 상기 1,2쿨링 유로들과 연결되도록 설치되는 쿨링 분사부재들; 상기 단열 몸체의 상단에 설치되고, 상기 제1쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제1쿨링 공급부; 및 상기 단열 몸체의 하단에 설치되고, 상기 제2쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제2쿨링 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1쿨링 유로는 막힌 하단과 상기 제1쿨링 공급부와 연결되는 상단을 포함하고, 상기 제2쿨링 유로는 막힌 상단과 상기 제2쿨링 공급부와 연결되는 하단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열부는 상기 공정 튜브 냉각에 사용된 쿨링 가스가 배기되는 배기부를 더 포함하되; 상기 배기부는 상기 덮개의 가장자리를 따라 형성되는 배기홀들과 상기 배기홀들로 유입된 쿨링 가스를 외부로 배출하는 배기포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 발열체의 구조를 기판과 수평이 아닌 기울기를 주어 기판의 중앙까지 열에너지가 도달할 수 있어 기판 가장자리와 중앙부를 균일하게 가열시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 냉각 온도 편차를 최소화할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 설비를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리를 위한 클러스터 설비를 나타내는 측면도이다.
도 3은 프로세스 챔버를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 히터 어셈블리를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 발열체를 보여주는 사시도이다.
도 6은 발열체로부터 제공되는 열에너지가 기판 상면에 비스듬하게 제공되는 예를 도식화한 도면이다.
도 7은 발열체의 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4에 표시된 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는 도 4에 표시된 B-B'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 10은 도 4에 표시된 C-C'선을 따라 절취한 단면도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에피택셜 성장 공정을 위한 기판 처리용 클러스터 설비를 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리용 클러스터 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(900), 로드락 챔버(200), 트랜스퍼 챔버(300) 및 공정 처리 모듈(400)을 포함한다.
설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)(900)은 클러스터 설비(1)의 전면에 배치된다. 설비 전방 단부 모듈(900)은 카세트(C)가 로딩 및 언로딩되는 로드 포트(load port)(910)와, 카세트(C)로부터 기판을 인출하는 제 1 기판 이송 로봇(930)이 구비되어 카세트(C)와 로드락 챔버(200) 간에 기판을 이송하도록 하는 인덱스 챔버(920)를 포함한다. 여기서, 제 1 기판 이송 로봇(930)은 ATM(Atmosphere) 로봇이 사용된다.
본 실시예에서 기판은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 기판은 유리 기판 등과 같이 다른 종류의 기판일 수 있다.
인덱스 챔버(920)는 로드 포트(910)와 로드락 챔버(200) 사이에 위치된다. 인덱스 챔버(920)는 전면 패널(922), 후면 패널(924) 그리고 양측면 패널(926)을 포함하는 직육면체의 형상을 가지며, 그 내부에는 기판을 이송하기 위한 제 1 기판 이송 로봇(930)이 제공된다. 도시하지는 않았지만, 인덱스 챔버(920)는 내부 공간으로 입자 오염물이 유입되는 것을 방지하기 위하여, 벤트들(vents), 층류 시스템(laminar flow system)과 같은 제어된 공기 유동 시스템을 포함할 수 있다.
인덱스 챔버(920)는 로드락 챔버(200)와 접하는 후면 패널(924)에 로드락 챔버(200)와의 웨이퍼 이송을 위한 통로가 게이트 밸브(GV1)에 의해 개폐된다.
로드 포트(910)는 인덱스 챔버(920)의 전면 패널(922) 상에 일렬로 배치된다. 로드 포트(204)에는 카세트(C)가 로딩 및 언로딩된다. 카세트(C)는 전방이 개방된 몸체와 몸체의 전방을 개폐하는 도어를 갖는 전면 개방 일체식 포드(front open unified pod)일 수 있다.
인덱스 챔버(920)의 양측면 패널(926)에는 더미(dummy) 기판 저장부(940)가 제공된다. 더미 기판 저장부(940)는 더미 기판(DW)이 적층 보관되는 더미 기판 보관 용기(942)를 제공한다. 더미 기판 보관 용기(942)에 보관되는 더미 기판(DW)은 공정 처리 모듈(400)에서 기판이 부족할 경우 사용된다.
도시하지는 않았지만, 더미 기판 보관 용기(942)는 인덱스 챔버의 측면이 아닌 다른 챔버로 변경하여 제공될 수 있다. 일 예로, 더미 기판 보관 용기(942)는 트랜스퍼 챔버(300)에 설치될 수도 있다.
로드락 챔버(200)는 게이트 밸브(GV1)를 통해 설비 전방 단부 모듈(900)과 연결된다. 로드락 챔버(200)는 설비 전방 단부 모듈(900)과 트랜스퍼 챔버(300) 사이에 배치된다. 설비 전방 단부 모듈(900)과 트랜스퍼 챔버(300) 사이에는 3 개의 로드락 챔버(200)가 제공될 수 있다. 로드락 챔버(200)는 내부 공간이 대기압와 진공압으로 선택적 전환이 가능하다. 로드락 챔버(200)에는 기판이 적재되는 적재 용기(210)가 제공된다.
트랜스퍼 챔버(300)는 게이트 밸브(GV2)를 통해 로드락 챔버(200)와 연결된다. 트랜스퍼 챔버(300)는 로드락 챔버(200)와 공정 처리 모듈(400) 사이에 배치된다. 트랜스퍼 챔버(300)는 직육면체의 박스 형상을 가지며, 그 내부에는 기판을 이송하기 위한 제 2 기판 이송 로봇(330)이 제공된다. 제 2 기판 이송 로봇(330)은 로드락 챔버(200)와 공정 처리 모듈(400)의 처리 모듈용 로드락 챔버(410)에 구비된 기판 적재 유닛(130) 간에 기판을 이송한다. 제 2 기판 이송 로봇(330)은 1장의 기판 또는 5장의 기판을 반송할 수 있는 앤드 이펙터를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 기판 이송 로봇(330)은 진공 환경에서 기판을 이송시킬 수 있는 진공 로봇이 사용된다.
트랜스퍼 챔버(300)에는 복수 개의 공정 처리 모듈(400)이 게이트 밸브(GV3)를 통해 연결될 수 있다. 일 예로, 트랜스퍼 챔버(300)에는 3 개의 공정 처리 모듈(400)이 연결될 수 있으며, 그 개수는 이에 제한되지 않는다.
도 2를 참조하면, 클러스터 설비(1)는 진공 배기부(500)와 가스 공급부(600)를 포함한다.
진공 배기부(500)는 로드락 챔버(200), 트랜스퍼 챔버(300), 처리 모듈용 로드락 챔버(410) 그리고 프로세스 챔버(100) 각각에 연결되어 각 챔버에 진공압을 제공하는 진공 라인(510)을 포함한다.
가스 공급부(600)는 로드락 챔버(200), 트랜스퍼 챔버(300), 처리 모듈용 로드락 챔버(410) 그리고 프로세스 챔버(100) 간의 차압 형성을 위해 각각의 챔버에 가스를 공급하는 가스 공급라인(610)을 포함한다.
또한, 인덱스 챔버(920)와 로드락 챔버(200), 로드락 챔버(200)와 트랜스퍼 챔버(300), 그리고 트랜스퍼 챔버(300)와 처리 모듈용 로드락 챔버(410)는 게이트밸브(GV1, GV2, GV3)를 통해 연결되어, 각각의 챔버 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.
박막 증착 장치인 공정 처리 모듈(400)은 제2로드락 챔버(410)와 프로세스 챔버(100)를 포함한다.
제2로드락 챔버(410)는 게이트 밸브(GV3)를 통해 트랜스퍼 챔버(300)와 연결된다. 제2로드락 챔버(410)에는 기판들이 배치식으로 적재되는 기판 적재 유닛(130)을 프로세스 챔버(100)의 공정튜브(110)의 내부공간으로 로딩/언로딩시키기 위한 승강부재(430)가 제공된다. 일 예로, 기판 적재 유닛(130)은 기판들이 25매, 50매씩 적재될 수 있도록 슬롯들을 구비한 보우트를 포함할 수 있다. 제2로드락 챔버(410)의 상부에는 프로세스 챔버(100)가 배치된다.
도 3은 프로세스 챔버를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 프로세스 챔버(100)는 박막 증착을 위한 장치 구성을 포함할 수 있다. 일 예로, 프로세스 챔버(100)는 공정튜브(110), 히터 어셈블리(700), 기판 적재 유닛(130), 사이드 노즐부(140), 보트 회전부(160) 그리고 공급부(190)를 포함한다.
공정 튜브(110)는 기판 적재 유닛(130)이 수용되는 이너 튜브(112)와, 이너 튜브(112)를 감싸는 아웃 터 튜브(114)를 포함한다. 공정 튜브(110)는 기판이 적재된 기판 적재 유닛(130)이 로딩되어 기판들 상에 박막 증착 공정이 진행되는 내부 공간을 제공한다. 공정 튜브(110)는 높은 온도에서 견딜 수 있는 재질, 예컨대 석영으로 제작될 수 있다.
이너 튜브(112)는 상부가 개방된 원통관 형상으로 이루어질 수 있고, 아웃터 튜브(114)는 상부가 막혀 있는 원통관 형상으로 이루어질 수 있다. 도시하지 않았지만, 이너 튜브(112)는 일측에 길이방향(수직한 방향)을 따라 절개부가 형성될 수 있다. 일 예로, 절개부는 슬롯형태로 제공된다. 절개부는 사이드 노즐부(140)와 일직선상에 형성될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 공정 튜브(110)는 플랜지(118) 일측에 내부를 감압시키기 위해 내부 공기를 강제 흡입하여 배기하기 위한 배기 포트(119)와, 배기 포트(119) 반대편에 공정 튜브(110) 내부로 공정 가스를 주입하기 위한 사이드 노즐부(140) 장착을 위한 노즐 포트(117)가 제공된다. 배기 포트(119)는 공정 시 공정 튜브(110) 내 공기를 외부로 배출시키기 위해 제공된다. 배기 포트(119)에는 진공 배기 장치(미도시)가 연결되며, 배기 포트(119)를 통해 공정 튜브(110)로 공급되는 공정 가스의 배기 및 내부 감압이 이루어진다. 히터 어셈블리(700)는 공정튜브(110)를 둘러싸도록 설치된다. 히터 어셈블리(700)에 대해서는 아래에서 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
기판 적재 유닛(130)은 복수 개의 기판들이 삽입되는 슬롯들을 구비할 수 있다. 기판 적재 유닛(130)은 시일 캡(180) 상에 장착되며, 시일 캡(180)은 엘리베이터 장치인 승강부재(430)에 의해 공정 튜브(110) 안으로 로딩되거나 또는 공정 튜브(110) 밖으로 언로딩된다. 기판 적재 유닛(130)이 공정 튜브(110)에 로딩되면, 시일 캡(180)은 공정 튜브(110)의 플랜지(118)와 결합된다. 한편, 공정 튜브(110)의 플랜지(118)와 시일 캡(180)이 접촉하는 부분에는 실링(sealing)을 위한 오-링(O-ring)과 같은 밀폐 부재가 제공되어 공정가스가 공정 튜브(110)와 시일 캡(180) 사이에서 새어나가지 않도록 한다.
한편, 보트 회전부(160)는 기판 적재 유닛(130)을 회전시키기 위한 회전력을 제공한다. 보트 회전부(160)는 모터가 사용될 수 있다. 보트 회전부(160)는 시일 캡(180) 상에 설치된다. 보트 회전부(160)는 기판 적재 유닛(130)의 회전 속도를 감지하기 위한 센서가 구비될 수 있다. 센서에 의해 감지된 기판 적재 유닛(130)의 회전 속도는 제어부(170)로 제공될 수 있다.
사이드 노즐부(140)는 공급부(190)를 통해 기판 표면에 박막 성장에 기여하는 가스들을 공급받는다. 공급부(190)는 제1공정가스, 제2공정가스, 세정용 가스 그리고 불활성 가스(퍼지 가스)를 선택적으로 사이드 노즐부(140)로 제공할 수 있다. 일 예로, 제2공정가스에는 DCS, SiH4, Si2H6 등의 데포 가스가 사용될 수 있고, 제1공정가스에는 Cl2, HCL 등의 식각 가스가 사용될 수 있으며, 불순물 도핑을 목적으로 할 경우에는 B2H6 , PH3 등과 같은 도핑 가스가 사용될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 히터 어셈블리를 보여주는 도면이고, 도 5는 발열체를 보여주는 사시도이다. 도 6은 발열체로부터 제공되는 열에너지가 기판 상면에 비스듬하게 제공되는 예를 도식화한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 히터 어셈블리(700)는 원통형의 단열부(710), 발열체(730), 제1쿨링 공급부(750) 그리고 제2쿨링 공급부(760)를 포함할 수 있다.
단열부(710)는 원통형으로 상부와 하부가 개방된 형태로 제공되며, 개방된 상부는 별도의 단열커버(720)에 의해 밀폐될 수 있다. 단열부(710)의 외주면에는 기계적 보강을 위한 케이스(미도시됨)가 설치될 수 있다.
발열체(730)는 단열부(710)의 내주면에 연직 방향으로 배치된다. 발열체(730)는 유지보수 작업성 향상을 위해 단열부(710)에 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 단열부(710)의 내측면에는 발열체(730)가 위치되는 장착홈(712)들이 연직 방향으로 복수개가 제공된다. 장착홈(712)의 측면은 발열몸체부(732)의 기울기와 대응되는 기울기를 갖는다.
발열체(730)는 발열 몸체부(732)와 발열 몸체부(732)의 양단에 연결되는 단자부(739)를 포함한다.
발열 몸체부(732)는 아웃터 튜브(114)의 주위를 둘러싸도록 환 형상으로 이루어진다. 발열 몸체부(732)는 소정 두께를 갖는 판 형상으로 이루어진다. 발열 몸체부(732)의 양단은 서로 접촉되지 않고 근접하여 위치되며, 전기적으로 비접촉 상태로 제공된다. 즉, 발열 몸체부(732)는 완전한 원형은 아니고 일부가 개방된 C자 형상으로 구성될 수 있다. 발열 몸체부(732)의 양단부에는 단자부(739)가 설치되며, 단자부(739)는 단열부(710)의 측벽을 관통하여 단열부(710)에 고정된다. 단자부(739)는 히터 어셈블리(700)의 외측에 설치된 단자 케이스에 연결된다.
발열 몸체부(732)는 상단(732a)으로부터 하단방향으로 길게 형성된 제1슬롯(734)들과, 제1슬롯(734)들 사이에 위치되도록 하단(732b)으로부터 상단방향으로 길게 형성된 제2슬롯(735)들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 제공될 수 있다.
도시하지 않았지만, 발열 몸체부(732)는 다수의 고정핀들에 의해 단열부(710)의 장착홈(712)에 고정될 수 있다.
발열 몸체부(732)는 내측 발열면(733)을 갖는다. 발열 몸체부(732)는 내측 발열면(733)이 기울기를 갖도록 상단(732a)의 지름과 하단(732b)의 지름이 서로 상이하게 제공될 수 있다. 일 예로, 발열 몸체부(732)는 상단(732a) 지름이 하단(732b) 지름보다 작은 역깔대기 형태로 제공될 수 있다.
또 다른 예로, 도 7에서와 같이, 발열체(730a)는 상단(732a) 지름이 하단(732b) 지름보다 넓은 깔대기 형태의 발열 몸체부(732)를 포함할 수 있다.
도 6에서와 같이, 상술한 구조를 갖는 발열 몸체부(732)는 내측 발열면(733)으로부터 발산되는 열에너지가 기판(W) 상면과 수평이 아닌 하향경사지게 제공됨으로서 기판은 가장자리부터 기판 중앙부까지 균일하게 그리고 신속하게 가열될 수 있다.
도 8은 도 4에 표시된 A-A'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 9는 도 4에 표시된 B-B'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 10은 도 4에 표시된 C-C'선을 따라 절취한 단면도이다
도 4, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 제1쿨링 공급부(750)는 단열부(710)의 상단에 설치되고, 제2쿨링 공급부(760)는 단열부(710)의 하단에 설치된다.
제1쿨링 공급부(750)와 제2쿨링 공급부(760)를 통해 유입되는 쿨링 가스는 제1쿨링 유로(752)들과 제2쿨링 유로(762)들로 제공된다. 이를 위해 단열부(710)의 상부에는 제1버퍼공간(751)이 형성되고, 단열부(710)의 하부에는 제2버퍼공간(761)이 형성된다. 즉, 제1쿨링 유로(752)들은 단열부의 상부에 형성된 제1버퍼공간(751)과 연결되며, 제1버퍼공간(751)은 제1쿨링 공급부(750)와 연결된다. 그리고 제2쿨링 유로(762)들은 단열부(710)의 하부에 형성된 제2버퍼공간(761)과 연결되며, 제2버퍼공간(761)은 제2쿨링 공급부(760)와 연결된다.
제1쿨링 유로(752)들과 제2쿨링 유로(762)들은 단열부(710)의 원주방향을 따라 소정 간격으로 수직하게 형성된다. 제1쿨링 유로(752)과 제2쿨링 유로(762)는 서로 교차되게 제공될 수 있다.
제1쿨링 유로(752)들과 제2쿨링 유로(762)들로 유입된 쿨링 가스는 쿨링 분사부재(770)들을 통해 공정 튜브로 분사된다. 쿨링 분사부재(770)들은 단열부(710)의 내측면에 제1,2쿨링 유로(752,762)들과 연결되도록 설치된다.
상술한 바와 같이, 쿨링 가스는 제1쿨링 공급부(750)를 통해 단열부(710)의 상부에서 아래로 형성된 제1쿨링 유로(752)들로 공급됨과 동시에 제2쿨링 공급부(760)를 통해 단열부(710)의 하부에서 위로 형성된 제2쿨링 유로(762)들로 공급된 후 쿨링 분사부재(770)들을 통해 공정 튜브(110)로 분사되어 공정 튜브(110) 내부의 온도를 균일하게 냉각시킨다. 이렇게, 공정 튜브(110)의 온도를 낮추는데 사용된 쿨링 가스는 배기부(780)를 통해 외부로 배기된다.
배기부(780)는 덮개(720)의 가장자리를 따라 형성되는 배기홀(782)들과 배기홀(782)들로 유입된 쿨링 가스를 외부로 배출하는 배기포트(784)를 포함한다.
이처럼, 본 발명에서는 쿨링 가스가 단열부의 상부와 하부로 나누어 공급됨으로써 기판 적재 유닛(130) 상단에 위치한 기판들과 하단에 위치한 기판들 간의 냉각 온도 편차를 최소화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 프로세스 챔버 110 : 공정 튜브
120 : 히터 어셈블리 130 : 기판적재유닛
140 : 사이드 노즐부 160 : 보트 회전부
700 : 히터 어셈블리 710 ; 단열부
730 : 발열체 750 : 제1쿨링 공급부
760 : 제2쿨링 공급부

Claims (14)

  1. 히터 어셈블리에 있어서:
    내부 공간을 갖는 원통형의 단열부; 및
    상기 단열부의 내주면에 다단으로 배치되어 피가열체를 가열하는 발열체를 포함하되;
    상기 발열체는
    양단부가 떨어진 원통 형상을 이루며, 내측 발열면이 기울기를 갖도록 상단과 하단의 지름이 서로 상이한 발열몸체부를 포함하는 히터 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열부는
    내측면을 따라 형성되고 상기 발열체가 위치되는 장착홈을 더 포함하는 히터 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장착홈의 측면은
    상기 발열몸체부의 기울기와 대응되는 기울기를 갖는 히터 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열몸체부는
    상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어지는 히터 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열부는
    하단은 개방되고 상단은 덮개에 의해 닫혀진 단열 몸체;
    상기 단열 몸체내에 원주방향을 따라 소정 간격으로 수직하게 형성되고, 쿨링 가스가 흐르는 제1쿨링 유로들과 제2쿨링 유로들;
    상기 1,2쿨링 유로들로부터 상기 단열 몸체의 내부 공간으로 쿨링 가스가 분사되도록 상기 단열 몸체의 내측면에 상기 1,2쿨링 유로들과 연결되도록 설치되는 쿨링 분사부재들;
    상기 단열 몸체의 상단에 설치되고, 상기 제1쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제1쿨링 공급부; 및
    상기 단열 몸체의 하단에 설치되고, 상기 제2쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제2쿨링 공급부를 포함하는 히터 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단열부는
    상기 내부 공간으로 제공된 쿨링 가스가 배기되는 배기부를 포함하되;
    상기 배기부는
    상기 덮개의 가장자리를 따라 형성되는 배기홀들과 상기 배기홀들로 유입된 쿨링 가스를 외부로 배출하는 배기포트를 포함하는 히터 어셈블리.
  7. 발열체에 있어서:
    양단부가 떨어진 원통 형상을 이루어지는 발열 몸체부; 및
    상기 발열 몸체부의 양단에 연결되는 단자부를 포함하되;
    상기 발열 몸체부는 내측 발열면이 기울기를 갖도록 상단의 지름과 하단의 지름이 서로 상이한 발열체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발열몸체부는
    상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어지는 발열체.
  9. 기판을 처리하는 클러스터 설비에 있어서:
    기판들이 적재된 카세트가 놓여지는 로드 포트들을 갖는 설비 전방 단부 모듈(EFEM);
    상기 설비 전방 단부 모듈과는 게이트밸브를 통해 연결되고, 내부공간이 대기압와 진공압으로 선택적 전환이 가능한 제1로드락 챔버;
    상기 제1로드락 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되며, 기판 반송을 위한 반송장치가 구비된 트랜스퍼 챔버;
    상기 트랜스퍼 챔버와는 게이트밸브를 통해 연결되고, 기판들이 배치식으로 적재되는 기판 적재 유닛가 구비된 제2로드락 챔버들;
    상기 제2로드락 챔버들 각각의 상부에 배치되고 상기 기판 적재 유닛에 적재된 기판들을 공정 처리하는 프로세스 챔버들을 포함하되;
    상기 프로세스 챔버는
    상기 기판 적재 유닛이 수용되는 공정 튜브; 및
    상기 공정튜브를 감싸도록 배치되는 원통형의 단열부와, 상기 단열부의 내측면에 설치되고, 상기 기판 적재 유닛에 적재된 기판 표면으로 열에너지가 소정 기울기를 갖고 전달되도록 내측 발열면이 경사진 발열체들을 구비한 히터 어셈블리를 포함하는 클러스터 설비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발열체는
    양단부가 떨어진 원통 형상을 이루어지고, 상단 지름과 하단 지름이 서로 상이한 발열 몸체부; 및
    상기 발열 몸체부의 양단에 연결되고 상기 단열블록 외부로 노출되는 단자부를 포함하는 클러스터 설비.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 발열 몸체부는
    상기 상단으로부터 상기 하단으로 길게 형성된 제1슬롯들과, 상기 제1슬롯들 사이에 위치되도록 상기 하단으로부터 상기 상단으로 길게 형성된 제2슬롯들에 의해 미앤더링(meandering) 형상으로 이루어지는 클러스터 설비.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 단열부는
    하단은 개방되고 상단은 덮개에 의해 닫혀진 단열 몸체;
    상기 단열 몸체내에 원주방향을 따라 소정 간격으로 수직하게 형성되고, 쿨링 가스가 흐르는 제1쿨링 유로들과 제2쿨링 유로들;
    상기 1,2쿨링 유로들로부터 상기 공정 튜브로 쿨링 가스가 분사되도록 상기 단열 몸체의 내측면에 상기 1,2쿨링 유로들과 연결되도록 설치되는 쿨링 분사부재들;
    상기 단열 몸체의 상단에 설치되고, 상기 제1쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제1쿨링 공급부; 및
    상기 단열 몸체의 하단에 설치되고, 상기 제2쿨링 유로들로 쿨링 가스를 공급하는 제2쿨링 공급부를 포함하는 클러스터 설비.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1쿨링 유로는
    막힌 하단과 상기 제1쿨링 공급부와 연결되는 상단을 포함하고,
    상기 제2쿨링 유로는
    막힌 상단과 상기 제2쿨링 공급부와 연결되는 하단을 포함하는 클러스터 설비.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 단열부는
    상기 공정 튜브 냉각에 사용된 쿨링 가스가 배기되는 배기부를 더 포함하되;
    상기 배기부는
    상기 덮개의 가장자리를 따라 형성되는 배기홀들과 상기 배기홀들로 유입된 쿨링 가스를 외부로 배출하는 배기포트를 포함하는 클러스터 설비.
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