KR20210127441A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압 및 저압에 의해 기판 처리가 수행되는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus in which substrate processing is performed by high pressure and low pressure.
기판 처리 장치는 웨이퍼와 같은 기판에 대한 반도체 공정을 처리하는 것으로 이해될 수 있다. 기판 처리 장치의 일예로 기판의 열처리를 위하여 보트를 이용하는 리액터(Reactor)가 이용될 수 있다. A substrate processing apparatus may be understood as processing a semiconductor process for a substrate such as a wafer. As an example of the substrate processing apparatus, a reactor using a boat for heat treatment of a substrate may be used.
리액터는 일정 매수 단위(예시적으로 180매)로 웨이퍼들을 차지(Charge)한 보트가 열처리를 위하여 로딩 영역에서 승강되거나, 열처리된 웨이퍼들을 디스차지(Discharge)하기 위하여 보트가 로딩 영역으로 하강되도록 구성된다.The reactor is configured such that a boat that charges wafers in units of a certain number (eg 180 sheets) is raised from the loading area for heat treatment, or the boat is lowered into the loading area to discharge the heat treated wafers. do.
리액터는 승강된 보트를 수용하며 외부와 차단된 반응 공간을 형성하는 튜브를 구비하도록 구성된다. 대개 튜브는 열처리 공정을 효율적으로 진행하기 위하여 열 전달 특성이 양호한 석영 재질로 형성된다.The reactor is configured to have a tube that accommodates the lifted boat and forms a reaction space isolated from the outside. In general, the tube is formed of a quartz material with good heat transfer properties in order to efficiently proceed with the heat treatment process.
상기한 튜브는 재질의 특성에 의해 내부의 온도 및 압력이 외부의 온도 및 압력과의 차이가 크게 발생하는 경우 손상될 수 있으며, 이러한 튜브의 손상은 기판 처리 장치 자체의 신뢰도를 저하시키며, 전체 공정 수율 또한 저하시키는 원인으로 작용될 수 있다.The above-described tube may be damaged when a large difference between the internal temperature and pressure from the external temperature and pressure occurs due to the characteristics of the material, and the damage to the tube reduces the reliability of the substrate processing apparatus itself, and the entire process Yield may also act as a cause of lowering.
그러므로, 기판 처리 장치는 제품의 신뢰도를 확보할 수 있고 공정 수율을 개선할 수 있는 기술을 채용하도록 설계될 필요가 있다.Therefore, the substrate processing apparatus needs to be designed to employ a technology capable of securing product reliability and improving process yield.
또한, 상기한 기판 처리 장치는 원료가스, 반응가스 및 캐리어 가스 등을 공급하며 적절한 온도와 압력을 가하여 원하는 두께의 박막을 기판에 형성하기 위하여 이용된다.In addition, the above-described substrate processing apparatus is used to form a thin film of a desired thickness on a substrate by supplying a source gas, a reaction gas, a carrier gas, and the like, and applying an appropriate temperature and pressure.
또한, 이러한 박막을 형성하는 과정에서, 박막의 내부 또는 박막의 표면의 잔류물은 수율을 저하시키는 원인으로 작용될 수 있다.In addition, in the process of forming such a thin film, residues inside the thin film or on the surface of the thin film may act as a cause of lowering the yield.
그러므로, 상기한 잔류물을 전처리하거나, 공정 중 처리하거나, 그리고 공정 후 처리하는 기술의 개발이 요구되며, 개발된 기술을 효과적으로 적용하기 위한 기판 처리 장치의 개발 또한 요구된다.Therefore, it is required to develop a technology for pre-treating, treating, and post-processing the above-mentioned residues, and development of a substrate processing apparatus for effectively applying the developed technology is also required.
본 발명의 목적은 기판에 박막을 형성하기 이전, 박막을 형성하는 도중 또는 박막을 형성한 후에라도 박막에 존재하는 여러 불완전성을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus capable of minimizing various imperfections existing in a thin film before, during, or after forming a thin film on a substrate.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기판의 박막의 수율을 개선시키기 위하여, 반응 공간이 상압보다 높은 고압을 갖는 고압 공정과, 반응 공간이 상압보다 낮은 저압을 갖는 저압 공정을 진행하는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that performs a high-pressure process in which the reaction space has a high pressure higher than normal pressure and a low-pressure process in which the reaction space has a low pressure lower than normal pressure in order to improve the yield of the thin film on the substrate. is in
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 압력의 변화를 제어하기 위해, 공정이 진행되는 이너 튜브와, 이너 튜브 외부의 압력을 제어하는 아우터 튜브를 포함하도록 반응 튜브를 구성함으로써 공정 처리 중 반응 튜브의 압력 변화에 따른 제어가 용이한 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to configure the reaction tube to include an inner tube in which a process is performed and an outer tube controlling the pressure outside the inner tube in order to control such a change in pressure, thereby reducing the reaction tube during process treatment. An object of the present invention is to provide a device that is easy to control according to a change in pressure.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기판 처리를 위한 공정 기간 중 아우터 튜브와 이너 튜브 사이의 압력을 이너 튜브의 반응 공간보다 높게 유지함으로써 이너 튜브가 손상되는 경우에도 아우터 튜브의 내부로 손상 범위를 제한할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to maintain the pressure between the outer tube and the inner tube higher than the reaction space of the inner tube during the processing period for substrate processing, thereby limiting the extent of damage to the inside of the outer tube even if the inner tube is damaged To provide a substrate processing apparatus capable of
본 발명의 또다른 목적은 돔형 천정을 갖도록 이너 튜브와 아우터 튜브를 형성함으로써 이너 튜브와 아우터 튜브의 구조적 안정성을 확보하고, 이너 튜브의 내부에서 와류가 형성되거나 기류 흐름이 부분적으로 정체되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to secure the structural stability of the inner tube and the outer tube by forming the inner tube and the outer tube to have a dome-shaped ceiling, and to prevent the formation of a vortex or partial stagnation of the airflow inside the inner tube. To provide a substrate processing apparatus capable of
본 발명의 또다른 목적은 이너 튜브와 아우터 튜브에 대응하는 이너 매니폴드와 아우터 매니폴드를 구성함으로써 이너 튜브와 아우터 튜브에 가스를 공급하거나 배기할 수 있으며, 설계 및 조립의 편의성을 확보할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to supply or exhaust gas to the inner tube and the outer tube by configuring the inner manifold and the outer manifold corresponding to the inner tube and the outer tube, and to secure the convenience of design and assembly. To provide a substrate processing apparatus.
본 발명의 또다른 목적은 기판 처리를 위한 공정 중 반응 공간에 고압이 형성되는 경우 이너 매니폴드와 캡 플랜지 사이에 리크(Leak)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing a leak from occurring between an inner manifold and a cap flange when a high pressure is formed in a reaction space during a substrate processing process.
본 발명의 또다른 목적은 돔형 천정을 갖는 수직 원통형 이너 튜브에 의한 반응 공간의 전체에 대하여 온도 센싱을 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of sensing the temperature of the entire reaction space using a vertical cylindrical inner tube having a dome-shaped ceiling.
본 발명의 또다른 목적은 이너 튜브의 반응 공간과 이너 튜브와 아우터 튜브 사이의 공간에 대한 독립적인 가스 공급 및 배기를 구현한 기판 처리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that implements independent gas supply and exhaust for a reaction space of an inner tube and a space between an inner tube and an outer tube.
본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간을 형성하며, 하부에 제1 입구가 형성된 아우터 튜브; 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2 입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브의 하방으로 돌출된 이너 튜브; 상기 아우터 튜브의 하부에 상기 보호 공간과 연결되는 제1 내부 공간을 형성하고 상기 이너 튜브의 하부에 상기 반응 공간과 연결되는 제2 내부 공간을 형성하며, 상기 보호 공간과 상기 제1 내부 공간을 사이에 두고 상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브를 이격하여 지지하는 매니폴드 어셈블리; 및 상기 매니폴드 어셈블리의 하부에 결합되며 상기 제2 내부 공간을 밀폐하는 캡 플랜지;를 구비함을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus of the present invention includes: an outer tube having a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein; It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed is downward of the outer tube. protruding inner tube; A first inner space connected to the protective space is formed at a lower portion of the outer tube and a second inner space connected to the reaction space is formed under the inner tube, and the protective space and the first inner space are formed between the outer tube and the first inner space. a manifold assembly for supporting the outer tube and the inner tube by being spaced apart from each other; and a cap flange coupled to a lower portion of the manifold assembly and sealing the second inner space.
본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간을 형성하며, 하부에 제1 입구가 형성된 아우터 튜브; 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2 입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브의 하방으로 돌출된 이너 튜브; 상기 아우터 튜브와 상기 이너 튜브를 이격하여 지지하는 매니폴드 어셈블리; 및 상기 매니폴드 어셈블리의 하부를 밀폐하는 캡 플랜지;를 구비하며, 상기 매니폴드 어셈블리는, 상기 아우터 튜브의 하단부를 지지하며 상기 보호 공간과 연결되는 제1 내부 공간을 형성하는 아우터 매니폴드; 및 상기 아우터 매니폴드의 하부에 결합되어서, 상기 이너 튜브의 하단부를 지지하며 상기 반응 공간과 연결되는 제2 내부 공간을 형성하는 이너 매니폴드;를 구비함을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus of the present invention includes: an outer tube having a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein; It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed is downward of the outer tube. protruding inner tube; a manifold assembly supporting the outer tube and the inner tube to be spaced apart; and a cap flange sealing a lower portion of the manifold assembly, wherein the manifold assembly includes: an outer manifold supporting a lower end of the outer tube and forming a first inner space connected to the protection space; and an inner manifold coupled to a lower portion of the outer manifold to support a lower end of the inner tube and form a second inner space connected to the reaction space.
본 발명의 기판 처리 장치의 매니폴드 어셈블리는, 제1 내부 공간을 형성하는 아우터 매니폴드와, 상기 아우터 매니폴드의 하부에 결합되어 제2 내부 공간을 형성하는 이너 매니폴드를 포함하는 기판 처리 장치의 매니폴드 어셈블리로서, 상기 아우터 매니폴드는, 상기 제1 내부 공간을 형성하는 제1 측벽, 상기 제1 측벽 상부의 둘레에 외측으로 연장되는 제1 상부 플랜지, 및 상기 제1 측벽 하부의 둘레에 외측으로 연장되며 상기 이너 매니폴드와 결합되되 둘레를 따라 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 제1 체결부가 형성된 제1 하부 플랜지를 구비하며, 상기 이너 매니폴드는, 상기 제2 내부 공간을 형성하는 제2 측벽, 상기 제2 측벽 상부의 둘레에 외측으로 연장되며 상기 아우터 매니폴드와 결합되되 둘레를 따라 상기 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 제2 체결부가 형성된 제2 상부 플랜지, 및 상기 제2 측벽 하부의 둘레에 외측으로 연장되는 제2 하부 플랜지;를 구비하며, 상기 결합 부재에 의해 상기 제1 하부 플랜지와 상기 제2 상부 플랜지가 결합되는 기판 처리 장치의 매니폴드 어셈블리;를 구비함을 특징으로 한다.The manifold assembly of the substrate processing apparatus of the present invention includes an outer manifold forming a first inner space, and an inner manifold coupled to a lower portion of the outer manifold to form a second inner space. A manifold assembly, wherein the outer manifold includes a first sidewall defining the first interior space, a first upper flange extending outwardly around an upper portion of the first sidewall, and an outer side around a lower portion of the first sidewall and a first lower flange coupled to the inner manifold and formed with a plurality of first fastening portions capable of fastening the coupling members along the periphery, wherein the inner manifold has a second inner space forming the second inner space. a side wall, a second upper flange extending outwardly around the upper portion of the second sidewall and coupled to the outer manifold and formed with a plurality of second fastening portions along the periphery for fastening the coupling member along the circumference, and a lower portion of the second sidewall and a second lower flange extending outward around the periphery, and a manifold assembly of the substrate processing apparatus to which the first lower flange and the second upper flange are coupled by the coupling member.
본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간을 형성하며, 하부에 제1 입구가 형성된 아우터 튜브; 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2 입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브의 하방으로 돌출된 이너 튜브; 상부의 아우터 튜브와 하부의 이너 튜브를 이격하여 지지하는 매니폴드 어셈블리; 상기 매니폴드 어셈블리의 하부를 밀폐하는 캡 플랜지; 상기 캡 플랜지의 측면의 분산된 위치에 구성된 복수의 클램핑 모듈; 및 상기 매니폴드 어셈블리를 통해 상기 반응 공간에 대한 펌핑을 수행하는 펌핑부;를 구비하며, 상기 캡 플랜지의 승강에 의해, 상기 캡 플랜지의 상면과 상기 매니폴드 어셈블리의 저면이 제1 이격 간격으로 밀착되고, 펌핑에 의해 상기 반응 공간이 상압 미만으로 감압되면, 상기 캡 플랜지의 상면과 상기 매니폴드 어셈블리의 저면이 상기 제1 이격 간격보다 작은 제2 이격 간격으로 밀착되며, 상기 복수의 클램핑 모듈이 상기 제2 이격 간격으로 밀착된 상기 캡 플랜지와 상기 매니폴드 어셈블리의 하부를 클램핑하도록 구성됨을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus of the present invention includes: an outer tube having a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein; It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed is downward of the outer tube. protruding inner tube; a manifold assembly supporting the upper outer tube and the lower inner tube by being spaced apart; a cap flange sealing the lower portion of the manifold assembly; a plurality of clamping modules configured at distributed positions on the side surfaces of the cap flange; and a pumping unit for performing pumping of the reaction space through the manifold assembly, wherein an upper surface of the cap flange and a lower surface of the manifold assembly are in close contact with each other at a first spacing by elevating the cap flange. and when the reaction space is reduced to less than atmospheric pressure by pumping, the upper surface of the cap flange and the lower surface of the manifold assembly are in close contact with a second spacing that is smaller than the first spacing, and the plurality of clamping modules are It characterized in that it is configured to clamp the lower portion of the manifold assembly and the cap flange in close contact with a second spacing.
본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간을 형성하며, 하부에 제1 입구가 형성된 아우터 튜브; 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브 하방으로 돌출된 이너 튜브; 상기 아우터 튜브의 하부를 지지하며 상기 보호 공간과 연결되는 제1 내부 공간을 형성하는 아우터 매니폴드; 및 상기 이너 튜브의 하부를 지지하며 상기 반응 공간과 연결되는 제2 내부 공간을 형성하는 이너 매니폴드; 상기 이너 매니폴드의 하부를 밀폐하는 캡 플랜지; 상기 이너 튜브의 상기 반응 공간에 수직으로 설치되며 하부가 상기 이너 매니폴드를 통하여 인출되고, 상기 반응 공간 내의 서로 다른 위치에서 온도를 센싱하는 검출부를 열전대가 복수 개 삽입된 열전대 보호관;을 구비하며, 상기 반응 공간은 상기 제2 돔형 천정에 의해 형성된 천정 영역과 상기 천정 영역의 하부의 반응 영역으로 구분되고, 상기 열전대 보호관은 상기 천정 영역을 따라 둥글게 휘어지거나, 상기 천정 영역 내측으로 굴절된 상부의 연장관을 구비하며, 적어도 하나의 열전대의 상기 검출부가 상기 연장관 내에 위치함을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus of the present invention includes: an outer tube having a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein; It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed protrudes below the outer tube old inner tube; an outer manifold supporting a lower portion of the outer tube and forming a first inner space connected to the protective space; and an inner manifold supporting a lower portion of the inner tube and forming a second inner space connected to the reaction space; a cap flange sealing the lower portion of the inner manifold; A thermocouple protection tube installed vertically in the reaction space of the inner tube, the lower part is drawn out through the inner manifold, and a thermocouple protection tube in which a plurality of thermocouples are inserted into the detection unit for sensing temperature at different positions in the reaction space; and The reaction space is divided into a ceiling area formed by the second dome-shaped ceiling and a reaction area below the ceiling area, and the thermocouple protection tube is curved along the ceiling area, or an extension tube of the upper part bent inside the ceiling area and wherein the detection unit of at least one thermocouple is located in the extension tube.
본 발명의 기판 처리 장치의 열전대 보호관은, 상부의 연장관; 상기 연장관에 연속하여 수직으로 형성된 수직관; 및 상기 수직관에 연속하되 외부로 인출이 용이하도록 상기 수직관으로부터 꺾어져 형성된 하부관; 및 복수개의 열전대;를 구비하되 상기 복수개의 열전대 가운데 적어도 하나는 상기 연장관 내에 존재하는 것을 특징으로 한다.The thermocouple protection tube of the substrate processing apparatus of the present invention includes an upper extension tube; a vertical pipe formed vertically in succession to the extension pipe; and a lower pipe formed by being bent from the vertical pipe to be continuous to the vertical pipe and to be easily withdrawn to the outside; and a plurality of thermocouples, wherein at least one of the plurality of thermocouples is present in the extension tube.
본 발명의 기판 처리 장치는, 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간을 형성하며, 하부에 제1 입구가 형성된 아우터 튜브; 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브 하방으로 돌출된 이너 튜브; 상기 아우터 튜브의 하부를 지지하며 상기 보호 공간과 연결되는 제1 내부 공간을 형성하고, 측벽 둘레에 상기 보호 공간으로 공정 가스를 공급하는 아우터 가스 공급구와 상기 보호 공간으로 유입된 공정 가스를 배기하는 아우터 가스 배기구를 포함하는 아우터 매니폴드; 상기 이너 튜브의 하부를 지지하며 상기 반응 공간과 연결되는 제2 내부 공간을 형성하고, 측벽 둘레에 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하는 이너 가스 공급구와 상기 반응 공간으로 유입된 공정 가스를 배기하는 이너 가스 배기구 및 상기 반응 공간의 내부 압력을 상압보다 낮은 저압으로 유지하는 펌핑구를 포함하는 이너 매니폴드; 및 상기 반응 공간에 유입된 복수의 기판에 대하여 상압보다 높은 고압 공정과 상압보다 낮은 저압 공정을 포함하는 변압 공정을 수행할 수 있도록 상기 반응 공간 및 보호 공간을 배기하는 상기 가스 유틸리티에 연결됨을 특징으로 한다.A substrate processing apparatus of the present invention includes: an outer tube having a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein; It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed protrudes below the outer tube old inner tube; An outer gas supply port that supports a lower portion of the outer tube and forms a first inner space connected to the protective space, an outer gas supply port for supplying a process gas to the protective space around a side wall, and an outer for exhausting the process gas introduced into the protective space an outer manifold including a gas exhaust port; A second inner space that supports a lower portion of the inner tube and is connected to the reaction space is formed, an inner gas supply port for supplying a process gas to the reaction space around a sidewall and an inner for exhausting the process gas introduced into the reaction space an inner manifold including a gas exhaust port and a pumping port for maintaining an internal pressure of the reaction space at a low pressure lower than normal pressure; And it is connected to the gas utility that exhausts the reaction space and the protective space so as to perform a pressure transformation process including a high-pressure process higher than normal pressure and a low-pressure process lower than normal pressure with respect to the plurality of substrates introduced into the reaction space. do.
본 발명에 의하면, 박막을 형성하기 전, 형성하는 도중 또는 형성한 후에 반응 공간을 적절한 분위기로 가압하고 그후 감압함으로써 박막의 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the properties of the thin film can be improved by pressurizing the reaction space to an appropriate atmosphere and then reducing the pressure before, during, or after forming the thin film.
또한, 본 발명에 의하면 기판 처리 장치는 이너 튜브와 아우터 튜브에 의한 이중 튜브 구조를 갖는다. 그러므로, 이너 튜브는 아우터 튜브에 의해 외부 환경에 직접 노출되는 것이 방지될 수 있어서 외부 환경과 이너 튜브 내부의 반응 공간 간의 환경 차에 의하여 이너 튜브가 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the substrate processing apparatus has a double tube structure with an inner tube and an outer tube. Therefore, the inner tube can be prevented from being directly exposed to the external environment by the outer tube, thereby preventing the inner tube from being damaged by the environmental difference between the external environment and the reaction space inside the inner tube.
또한, 본 발명에 의하면 기판 처리를 위한 공정 기간 중 아우터 튜브의 보호 공간의 압력이 이너 튜브의 반응 공간과 같거나 높게 유지된다. 그러므로, 이너 튜브가 불특정한 이유로 손상되는 경우 아우터 튜브의 보호 공간의 높은 압력에 의해 파티클 등이 아우터 튜브의 외부로 확산되는 것이 방지될 수 있다.In addition, according to the present invention, the pressure of the protective space of the outer tube is maintained equal to or higher than the reaction space of the inner tube during the process period for processing the substrate. Therefore, when the inner tube is damaged for an unspecified reason, it is possible to prevent particles from diffusing to the outside of the outer tube due to the high pressure of the protective space of the outer tube.
그러므로, 본 발명의 기판 처리 장치는 이너 튜브에 의한 손상이 방지될 수 있고, 이너 튜브에 의한 손상 범위가 아우터 튜브의 내부로 제한됨으로써 기판 처리 장치의 신뢰성을 확보할 수 있고 공정 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.Therefore, in the substrate processing apparatus of the present invention, damage by the inner tube can be prevented, and the range of damage caused by the inner tube is limited to the inside of the outer tube, thereby securing the reliability of the substrate processing apparatus and improving the process yield. there is an effect
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 돔형 천정을 갖도록 이너 튜브와 아우터 튜브가 형성된다. 그러므로, 돔형 천정에 의해, 이너 튜브와 아우터 튜브의 상부에서는 압력이 균등하게 분산되므로 구조적 안정성이 확보되고, 이너 튜브의 내부에서 와류가 형성되거나 기류 흐름이 부분적으로 정체되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기판 처리 장치는 제품의 신뢰성을 확보할 수 있고, 공정 효율 및 공정 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the substrate processing apparatus of the present invention, an inner tube and an outer tube are formed to have a dome-shaped ceiling. Therefore, by the dome-shaped ceiling, the pressure is evenly distributed in the upper portions of the inner tube and the outer tube, so structural stability is secured, and it is possible to prevent a vortex from being formed or the airflow from being partially stagnated inside the inner tube. Accordingly, the substrate processing apparatus of the present invention has the effect of securing product reliability and improving process efficiency and process yield.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 이너 튜브와 아우터 튜브의 각각의 하부에 이너 매니폴드와 아우터 매니폴드를 구성된다. 그러므로, 본 발명의 기판 처리 장치는 이너 튜브와 아우터 튜브에 대한 독립적인 가스를 공급과 배기가 가능하고, 가스의 공급 및 배기 구조가 이너 튜브와 아우터 튜브의 하부에 집중됨으로써 설계 및 조립의 편의성이 확보될 수 있다.Moreover, the substrate processing apparatus of this invention comprises an inner manifold and an outer manifold under each lower part of an inner tube and an outer tube. Therefore, in the substrate processing apparatus of the present invention, it is possible to independently supply and exhaust gas to and from the inner tube and the outer tube, and since the gas supply and exhaust structures are concentrated in the lower portions of the inner tube and the outer tube, the convenience of design and assembly is improved. can be secured.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 반응 공간의 감압에 의해 이너 매니폴드와 캡 플랜지의 이격 간격을 좁힌 후 이들을 클램핑할 수 있다.In addition, the substrate processing apparatus of the present invention may clamp the inner manifold and the cap flange after reducing the spacing between the inner manifold and the cap flange by reducing the pressure of the reaction space.
그러므로, 본 발명의 기판 처리 장치는 기판 처리를 위한 공정 기간의 고압에 의해 이너 매니폴드와 캡 플랜지 사이에 리크(leak)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the substrate processing apparatus of the present invention has an effect of preventing a leak from occurring between the inner manifold and the cap flange due to the high pressure during the processing period for substrate processing.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 돔형 천정을 갖는 수직 원통형 이너 튜브를 이용하여 반응 공간을 형성하고, 돔형 천정의 하부를 포함하는 반응 공간의 복수의 온도 센싱 위치에서 온도 센싱을 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 기판 처리 장치는 돔형 천정을 갖는 이너 튜브에 의한 반응 공간 전체에 대한 온도 센싱이 가능하고, 기판 처리를 위한 반응 공간 전체에 대해 히팅을 균일하게 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, the substrate processing apparatus of the present invention may form a reaction space using a vertical cylindrical inner tube having a dome-shaped ceiling, and perform temperature sensing at a plurality of temperature sensing positions in the reaction space including a lower portion of the dome-shaped ceiling. Therefore, the substrate processing apparatus of the present invention is advantageous in that it is possible to sense the temperature of the entire reaction space by the inner tube having a dome-shaped ceiling and uniformly control the heating of the entire reaction space for substrate processing.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 기판 처리를 위한 공정 기간 중 아우터 튜브의 보호 공간의 압력을 이너 튜브의 반응 공간과 같거나 높게 유지할 수 있도록 반응 공간과 보호 공간에 대한 독립적인 가스 공급 및 배기가 가능한 이점이 있다.In addition, the substrate processing apparatus of the present invention has independent gas supply and exhaust for the reaction space and the protective space so as to maintain the pressure of the protective space of the outer tube equal to or higher than the reaction space of the inner tube during the processing period for substrate processing. There are possible advantages.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치에 따른 실시예의 제1 위치의 단면도.
도 2는 본 발명의 기판 처리 장치에 따른 실시예의 제2 위치의 단면도.
도 3은 매니폴드 어셈블리의 구성을 설명하는 분해 사시도.
도 4는 도 3에 대응하는 매니폴드 어셈블리의 조립 상태를 설명하는 단면도.
도 5는 클램핑 모듈에 의한 매니폴드 어셈블리와 캡 플랜지의 클램핑을 설명하는 부분 단면도.
도 6은 도 5에서 클램핑 모듈의 클램핑이 해제된 상태를 예시한 부분 단면도.
도 7은 열전대가 설치된 열전대 보호관의 사시도.
도 8은 가스 유틸리티를 예시한 위한 계통도.
도 9는 가스 유틸리티에 의한 동작을 설명하기 위하여 예시한 파형도.1 is a cross-sectional view in a first position of an embodiment according to a substrate processing apparatus of the present invention;
2 is a cross-sectional view in a second position of an embodiment according to a substrate processing apparatus of the present invention;
3 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a manifold assembly;
4 is a cross-sectional view illustrating an assembly state of the manifold assembly corresponding to FIG. 3 ;
5 is a partial cross-sectional view illustrating clamping of a manifold assembly and a cap flange by a clamping module;
6 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which clamping of the clamping module in FIG. 5 is released;
7 is a perspective view of a thermocouple protection tube in which a thermocouple is installed;
8 is a schematic diagram for illustrating a gas utility.
9 is a waveform diagram illustrating an operation by a gas utility.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used in the present specification and claims are not limited to a conventional or dictionary meaning, and should be interpreted in a meaning and concept consistent with the technical matters of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.The configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is a preferred embodiment of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application are provided. there may be
본 발명은 기판 처리를 위한 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 예시한다.The present invention exemplifies a substrate processing apparatus that performs a process for processing a substrate.
기판 처리 장치에 의한 기판 처리를 위한 공정은 웨이퍼와 같은 기판에 막질을 형성하기 위한 공정이나 어닐(Anneal) 등이 예시될 수 있다. A process for processing a substrate by a substrate processing apparatus may be a process for forming a film on a substrate such as a wafer, annealing, or the like.
본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성하기 전에, 반응 공간이 상압보다 높은 고압을 갖는 고압 공정과, 반응 공간이 상압보다 낮은 저압을 갖는 저압 공정을 진행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 고압 공정을 진행한 후 저압 공정을 진행할 수 있다.Before forming the thin film, the substrate processing apparatus of the present invention may perform a high-pressure process in which the reaction space has a high pressure higher than normal pressure and a low-pressure process in which the reaction space has a low pressure lower than normal pressure, and more preferably, a high-pressure process is performed. After that, a low pressure process may be performed.
이 경우, 본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성하기 전 상기한 변압 과정을 통해 기판을 전처리하는 것으로 이해될 수 있으며, 상기한 전처리에 의해 기판의 계면 격자에서 불순물이나 기타 원인으로 인한 박막의 불완전성을 제거할 수 있다.In this case, it can be understood that the substrate processing apparatus of the present invention pre-treats the substrate through the above-described transformation process before forming the thin film, and the thin film is incomplete due to impurities or other causes in the interfacial lattice of the substrate by the pre-treatment. sex can be removed.
예시적으로, 기판의 표면이 염소(Cl)에 의해 오염된 경우, 염소(Cl)는 기판의 실리콘 원자와 약한 결합상태를 이루고 있다. 이 때 수소(H2)를 이용하여 반응 공간이 적절한 온도와 상압 이상의 적절한 고압을 갖도록 하면, 가벼운 원자인 수소는 측벽 표면뿐만 아니라 실리콘 격자 구조의 표면으로부터 어느 정도의 깊이까지 침투 가능하다. 그러므로 고압의 수소는 염소 불순물과의 환원 반응이 촉진되어 실리콘 표면으로부터 분리된다. 분리된 불순물들은 저압으로 감소되는 과정에서 리액터 또는 챔버 밖으로 배출된다. For example, when the surface of the substrate is contaminated by chlorine (Cl), chlorine (Cl) forms a weak bond with the silicon atoms of the substrate. At this time, when hydrogen (H 2 ) is used to ensure that the reaction space has an appropriate temperature and an appropriate high pressure above atmospheric pressure, hydrogen, which is a light atom, can penetrate to a certain depth from the surface of the silicon lattice structure as well as the surface of the sidewall. Therefore, hydrogen at high pressure is separated from the silicon surface by promoting a reduction reaction with chlorine impurities. The separated impurities are discharged out of the reactor or chamber in the process of being reduced to a low pressure.
그리고, 고압 상태에서는 실리콘 결정 원자들의 열진동이 증가하고, 증가한 열진동에 의해 실리콘 표면 원자와 약한 결합을 이루고 있던 불순물은 제거되고, 반도체 표면이 재결정화(recrystallize) 또는 마이그레이션(migration) 현상이 촉진되어 어닐링(annealing) 효과를 얻을 수 있다. 이러한 재결정화는 박막을 이루는 원소들 사이의 분자결합을 더욱 강하게 만들어 주게 되어 설사 불순물들이 아직 남아 있더라도 다시 반도체 표면과 반응하여 들러붙는 것을 방지한다. In addition, in a high-pressure state, thermal vibration of silicon crystal atoms increases, impurities forming a weak bond with silicon surface atoms are removed by the increased thermal vibration, and recrystallization or migration of the semiconductor surface is promoted. Thus, an annealing effect can be obtained. This recrystallization makes the molecular bonds between the elements constituting the thin film stronger, and even if impurities still remain, they react with the semiconductor surface and prevent adhesion.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성하는 중에, 반응 공간이 상압보다 높은 고압을 갖는 고압 공정과 반응 공간이 상압보다 낮은 저압을 갖는 저압 공정을 진행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 고압 공정을 진행한 후 저압 공정을 진행할 수 있다. In addition, the substrate processing apparatus of the present invention may perform a high-pressure process in which the reaction space has a high pressure higher than normal pressure and a low-pressure process in which the reaction space has a low pressure lower than normal pressure, and more preferably, a high-pressure process during the formation of the thin film. After the process, a low pressure process may be performed.
이 경우, 본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성하는 중 적절한 가스를 이용하여 반응 공간이 상압 이상의 고압을 갖도록 하고, 그 후 반응 공간의 압력을 상압보다 낮은 저압을 갖도록 함으로써 일부 두께의 박막의 특성을 개선할 수 있다.In this case, the substrate processing apparatus of the present invention uses an appropriate gas during the formation of the thin film so that the reaction space has a high pressure equal to or higher than normal pressure, and thereafter, the pressure of the reaction space is set to have a low pressure lower than that of the normal pressure, so that the characteristics of the thin film having a partial thickness can be improved
예시적으로, TiN 박막의 경우에, 박막의 일부가 형성되면 원료가스를 배기하여 성막을 멈추고, 이 상태에서 수소(H2)를 반응 공간 내로 주입하여 반응 공간이 고압을 갖도록 한다. 고압 동안 수소 분자의 밀도가 증가할 뿐만 아니라 수소 분자 기체들의 움직임이 더욱 빨라지게 된다. 그러므로 수소 분자들이 비교적 약한 결합을 이루고 있는 잔류 Cl 원소나, 비교적 단단한 결합을 하고 있는 Cl 원소와의 반응이 더욱 활성화되어 배기에 유리한 HCl 가스로 환원된다. 게다가 고압의 환원 분위기에서는 박막을 이루는 원소들의 재결정화가 촉진되어 박막의 질이 개선된다. 이러한 재결정화는 박막을 이루는 원소들 사이의 분자결합을 더욱 강하게 만들어 주게 된다. 고압을 위하여 선택되는 원소는 박막 내 불순물과 결합하여 불순물의 배출을 돕는 기체가스이다.Illustratively, in the case of a TiN thin film, when a part of the thin film is formed, the source gas is exhausted to stop the film formation, and in this state, hydrogen (H 2 ) is injected into the reaction space so that the reaction space has a high pressure. During high pressure, not only the density of hydrogen molecules increases, but also the movement of molecular hydrogen gases becomes faster. Therefore, the reaction with the residual Cl element in which the hydrogen molecules form a relatively weak bond or the Cl element in a relatively hard bond is further activated, and is reduced to HCl gas, which is advantageous for exhaust. In addition, in a high-pressure reducing atmosphere, recrystallization of elements constituting the thin film is promoted, and the quality of the thin film is improved. This recrystallization makes the molecular bonds between the elements constituting the thin film stronger. The element selected for high pressure is a gaseous gas that binds to impurities in the thin film and helps to discharge impurities.
다음 순서로 강제 배기의 방식으로 반응 공간이 저압을 갖도록 하면 잔류하였던 Cl 등의 불순물들이 HCl 가스 상태로 배기된다. 이러한 고압 공정-저압 공정, 즉 변압 과정을 거쳐 TiN 박막내의 바람직하지 않은 여러 잔류물들이 박막 원소와 이루는 약한 결합들은 깨지게 된다. 그리하여 깨진 잔류물들은 기존보다 더 효과적으로 제거되고, 박막을 이루는 결정구조의 불완전성이나 기타의 유기물들도 보다 더 효과적으로 제거되어 어닐(anneal)된다.In the following order, if the reaction space is made to have a low pressure in the manner of forced exhaust, the remaining impurities such as Cl are exhausted as HCl gas. Through this high-pressure process-low-pressure process, that is, a transformation process, the weak bonds formed by various undesirable residues in the TiN thin film with the thin film elements are broken. Thus, the broken residues are removed more effectively than before, and imperfections of the crystal structure forming the thin film and other organic substances are also more effectively removed and annealed.
다음으로 반응 공간 내에 원료가스를 투입하여 TiN 박막의 나머지 두께를 성막한다.Next, a raw material gas is introduced into the reaction space to form the remaining thickness of the TiN thin film.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성한 후에, 반응 공간이 상압보다 높은 고압을 갖도록 하고, 그 후 반응 공간이 상압보다 낮은 저압을 갖도록 구성될 수 있다.In addition, after forming the thin film, the substrate processing apparatus of the present invention may be configured such that the reaction space has a high pressure higher than the normal pressure, and then the reaction space has a low pressure lower than the normal pressure.
이 경우, 본 발명의 기판 처리 장치는 박막을 형성한 후 상기한 변압 과정을 거쳐서 박막의 특성을 개선할 수 있으며, 이에 대한 특성 개선은 상술한 예시들로 이해될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.In this case, the substrate processing apparatus of the present invention may improve the characteristics of the thin film through the above-described transformation process after forming the thin film.
본 발명의 기판 처리 장치는 상술한 바 고압 공정과 저압 공정을 포함하는 변압 공정을 수행할 수 있는 구조를 갖도록 도 1 및 도 2와 같이 실시될 수 있다.The substrate processing apparatus of the present invention may be implemented as shown in FIGS. 1 and 2 to have a structure capable of performing the above-described transformation process including the high-pressure process and the low-pressure process.
도 1 및 도 2는 기판 처리 장치의 일례로서 리액터를 예시한다. 도 1 및 도 2의 리액터는 설명의 편의를 위하여 기판 처리 장치로 호칭한다. 도 1은 내부의 열전대 보호관(100)을 보이기 위한 제1 위치의 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 3의 1-1 절단 부분에 해당한다. 그리고, 도 2는 내부의 가스 공급관(69)을 보이기 위한 제2 위치의 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 3의 2-2 절단 부분에 해당한다.1 and 2 illustrate a reactor as an example of a substrate processing apparatus. The reactor of FIGS. 1 and 2 is referred to as a substrate processing apparatus for convenience of description. FIG. 1 is a cross-sectional view of the substrate processing apparatus in a first position to show the internal
기판 처리 장치는 격벽(CA)을 기준으로 히터(10)가 구성된 상부와 보트(80)가 로딩되는 하부로 구분된다.The substrate processing apparatus is divided into an upper portion in which the
히터(10)는 상기한 격벽(CA)의 상부에 구성되며 내부에 히팅 공간(12)을 갖는다. 히팅 공간(12)에는 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)가 수용된다. 히팅 공간(12)은 하부에 입구를 가지며, 내부에 수용되는 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)의 형상에 대응하여 천정이 막힌 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다.The
격벽(CA)은 히팅 공간(12)의 입구에 대응하는 관통 영역을 갖도록 구성된다. The partition wall CA is configured to have a through area corresponding to the entrance of the
격벽(CA) 상면에는 소정 두께의 히터 베이스(14)를 개재하여 히터 베이스 위에 히터(10)를 지지하도록 구성된다.A
히터(10)는 높이 단위로 구분되는 복수의 히팅 블록들(도시되지 않음)을 포함하는 것으로 예시될 수 있으며, 각 히팅 블록 별로 가열 온도가 독립적으로 제어될 수 있다.The
본 발명의 기판 처리 장치는 아우터 튜브(20) 및 이너 튜브(30)를 구비한다.The substrate processing apparatus of the present invention includes an
아우터 튜브(20)는 제1 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 보호 공간(22)이 형성되며, 하부에 제1 입구가 형성된다. 그리고, 아우터 튜브(20)는 제1 입구에서 외측으로 연장된 링형의 아우터 플랜지(28)를 갖는다.The
보호 공간(22)은 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30) 사이에 형성되는 이격된 공간이다. 보호 공간(22)은 압력이 제어되는 공간이며, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 상압 이상의 압력을 가질 경우, 보호 공간의 압력은 반응 공간(32) 보다 일정 정도 높은 고압을 가진다. 반응 공간(32)이 상압 미만의 저압인 경우 보호 공간의 압력은 상압을 유지한다. 그러므로, 보호 공간(22)은 이격 공간이나 압력 제어 공간으로 이해될 수 있으며, 이너 튜브(30)가 손상되는 경우 파티클에 의한 오염 범위가 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다.The
이너 튜브(30)는 제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간(32)을 형성하며, 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 아우터 튜브(20)에 수용되고, 제2 입구가 형성된 부분은 아우터 튜브 하방으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 그리고, 이너 튜브(30)는 제2 입구에서 외측으로 연장된 링형의 이너 플랜지(38)를 갖는다.The
여기에서, 아우터 튜브(20)의 아우터 플랜지(28)와 이너 튜브(30)의 이너 플랜지(38)는 동일 외경을 가질 수 있다.Here, the
그리고, 아우터 튜브(20)는 금속 재질로 형성되고, 이너 튜브(30)는 비금속 재질로 형성될 수 있다. 이와 달리, 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30) 모두 비금속 재질로 형성될 수 있다. 서스(SUS)가 금속 재질의 일예로 예시될 수 있고, 석영이 비금속 재질의 일예로 예시될 수 있다.In addition, the
아우터 튜브(20)는 이너 튜브(30)의 일부를 내부에 수용하면서 내측벽이 이너 튜브(30)의 외측벽과 균일한 이격 간격을 갖도록 구성될 수 있다. 그에 따라서 아우터 튜브(20)는 이너 튜브(30)의 측벽 외경보다 큰 내경을 갖도록 구성된다. 즉, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 입구는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 입구보다 큰 내경을 갖도록 형성된다.The
아우터 튜브(20)의 제1 돔형 천정과 이너 튜브(30)의 제2 돔형 천정은 서로 이격되어 생긴 공간이 유지되도록 제작자에 의해 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 예시적으로, 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)의 돔형 천정들은 동일한 곡률을 갖는 반구형으로 형성될 수 있다.The first domed ceiling of the
상기한 구성에 의해서, 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)가 결합되는 경우, 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30) 사이에 보호 공간(22)이 형성될 수 있다. According to the above configuration, when the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)에 의한 이중 튜브 구조를 갖는다. As described above, the embodiment of the present invention has a double tube structure by the
그러므로, 이너 튜브(30)는 외부 환경과 내부의 반응 공간(32)의 환경 차에 의하여 손상되는 것이 방지될 수 있다.Therefore, the
또한, 본 발명의 실시예는 각각 돔형 천정을 갖도록 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)가 형성된다. 돔형 구조는 내압과 외압을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 그러므로, 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)는 돔형 천정에 의해 압력에 대해 안전성을 확보할 수 있다. 그리고, 돔형 천정은 기류의 흐름을 원활히 한다. 그러므로, 이너 튜브(30)는 반응 공간의 상부에서 와류가 형성되거나 기류 흐름이 부분적으로 정체되는 것이 방지되는 이점을 가질 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the
상기한 바에서, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)은 상술한 바와 같이 기판에 대한 박막의 증착 전, 박막의 증착 도중 그리고 박막의 증착 후에, 고압을 가진 후 저압을 가질 수 있다. 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)은 반응 공간(32)이 상기한 변압 과정 중 상압 이상의 고압인 경우 반응 공간(32)보다 균일한 차의 높은 압력을 유지한다. 이에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 후술한다.As described above, the
상기한 압력차를 갖도록 이너 튜브(30)와 아우터 튜브(20)를 구성하는 것은, 이너 튜브(30)가 불특정한 이유로 손상되는 경우, 공정 중 부산물, 반응 공간의 처리 가스 및 파티클 등이 아우터 튜브(20)의 외부로 확산되는 것을 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 높은 압력에 의해 방지하기 위한 것이다. In the configuration of the
한편, 본 발명은 매니폴드 어셈블리를 구비하며, 매니폴드 어셈블리는 아우터 튜브(20)의 하부에 보호 공간(22)과 연결되는 제1 내부 공간(59)을 형성하고 이너 튜브(30)의 하부에 반응 공간(32)과 연결되는 제2 내부 공간을 형성한다. 그리고, 매니폴드 어셈블리는 보호 공간(22)과 제1 내부 공간(59)을 사이에 두고 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)를 이격하여 지지한다.On the other hand, the present invention includes a manifold assembly, which forms a first
이를 위하여, 매니폴드 어셈블리는 아우터 매니폴드(50)와 이너 매니폴드(60)를 포함한다. 아우터 매니폴드(50)는 아우터 튜브(20)의 하단부를 지지하며 보호 공간(22)과 연결되는 제1 내부 공간(59)을 형성한다. 이너 매니폴드(60)는 아우터 매니폴드(50) 하부에 결합되어서, 이너 튜브(30)의 하단부를 지지하며 반응 공간(32)과 연결되는 제2 내부 공간을 형성한다.To this end, the manifold assembly includes an
상기한 바에서, 보호 공간(22)과 제1 내부 공간(59)은 서로 연결된 독립된 하나의 공간을 형성하고, 반응 공간(32)과 제2 내부 공간도 서로 연결된 독립된 하나의 공간을 형성한다.As described above, the
이너 튜브(30)의 직경이 아우터 튜브(20)의 직경보다 작기에, 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽의 직경 역시 아우터 매니폴드(50)의 제1 측벽의 직경보다 작을 수 있어 제1 내부 공간(59)이 자연스럽게 형성될 수 있다. 제1 내부 공간은 이너 튜브(30)를 아우터 튜브(20) 내부에 진입시켜 설치할 때 보호 공간을 형성하고, 양 튜브 사이에 적당한 이격 공간을 제공한다. Since the diameter of the
그리고, 상기한 매니폴드 어셈블리의 하부는 캡 플랜지(70)에 의해 밀폐된다.And, the lower portion of the manifold assembly is sealed by the cap flange (70).
상술한 바에서, 도 3 및 도 4을 더 참조하여 매니폴드 어셈블리의 구조를 살펴본다.From the above bar, the structure of the manifold assembly will be described with further reference to FIGS. 3 and 4 .
매니폴드 어셈블리는 링형 커버(40), 아우터 매니폴드(50) 및 이너 매니폴드(60)를 포함한다.The manifold assembly includes a ring-shaped
링형 커버(40)는 아우터 튜브(20)의 아우터 플랜지(28)를 상부에서 커버하며, 아우터 매니폴드(50)와 결합되도록 구성된다. 그러므로, 아우터 플랜지(28)는 결합된 링형 커버(40)와 아우터 매니폴드(50) 사이에 개재된다.The ring-shaped
보다 구체적으로, 링형 커버(40)는 변부에 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 체결부가 형성될 수 있고, 아우터 매니폴드(50)는 후술하는 제1 상부 플랜지(51)의 변부에 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 체결부가 형성될 수 있다. 결합 부재가 링형 커버(40)와 아우터 매니폴드(50)의 마주하는 체결부들을 결합함으로써, 링형 커버(40)와 아우터 매니폴드(50)는 결합될 수 있다. 여기에서, 결합 부재는 나사(또는 너트)로 이해될 수 있으며, 복수의 체결부는 나사공(또는 볼트공)으로 이해될 수 있다.More specifically, the ring-shaped
보다 구체적으로, 상기한 링형 커버(40)는 아우터 튜브(20)의 아우터 플랜지(28)의 상면과 마주하는 수평부(44) 및 변부에 형성된 제1 수직부(42)를 구비하는 링형으로 구성되고, 링형 커버(40)의 링형 관통구에는 아우터 튜브(20)가 삽입된다. 링형 커버(40)의 제1 수직부(42)는 아우터 플랜지(28)를 벗어난 위치에 형성되며, 체결부들인 나사공들(또는 볼트공들)이 링형 변부를 따라 배치되면서 제1 수직부(42)를 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.More specifically, the ring-shaped
아우터 매니폴드(50)는 제1 측벽(55), 제1 상부 플랜지(51) 및 제1 하부 플랜지(53)를 구비할 수 있다.The
제1 측벽(55)은 원통형의 제1 내부 공간(59)을 형성하도록 구성되며, 제1 상부 플랜지(51)는 제1 측벽(55) 상부의 둘레에 외측으로 연장되며 아우터 튜브(20)의 하단부 즉 아우터 플랜지(28)를 지지하도록 구성되고, 제1 하부 플랜지(53)는 제1 측벽(55) 하부의 둘레에 외측으로 연장되며 이너 매니폴드(60)와 결합되되 둘레를 따라 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 제1 체결부가 형성되도록 구성된다.The
이 중, 제1 상부 플랜지(51)는 변부에 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 체결부가 형성될 수 있다. 제1 상부 플랜지(51)의 변부에는 링형 커버(40)의 체결부들이 형성된 위치별로 대응하는 체결부들인 나사공들(또는 볼트공들)이 변부를 따라 배치되면서 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다. Among them, the first
상기한 구성에 의해서, 링형 커버(40)와 아우터 매니폴드(50)의 제1 상부 플랜지(51)는 마주하는 나사공들(또는 볼트공들)을 결합 부재인 나사(또는 볼트)로써 결합함으로써 결합될 수 있다.By means of the above configuration, the ring-shaped
그리고, 아우터 매니폴드(50)는 제1 상부 플랜지(51)의 복수의 위치에서 측면으로 연장되며 수직 관통구를 갖는 체결부들(56)을 더 구비할 수 있다.In addition, the
상기한 바에서, 체결부들(56)은 관통구들을 관통하는 볼트들(58)에 의해 링형 커버(40)의 상부의 상부 구조와 결합될 수 있다. 여기에서, 상부 구조는 즉 격벽(CA), 히터 베이스(14) 및 히터(10) 중 적어도 하나일 수 있고, 볼트들(58)과 관통구들의 결합은 체결부들(56)을 상부 구조와 결합하기 위한 결합재로 예시한 것으로, 상기한 결합재는 제작자의 의도에 따라 다양하게 변형 실시될 수 있다.As described above, the
상기한 아우터 매니폴드(50)의 구조에 의해서, 링형 커버(40)와 아우터 매니폴드(50)는 아우터 튜브(20)의 아우터 플랜지(28)를 개재하면서 결합될 수 있다. 또한, 아우터 매니폴드(50)는 링형 커버(40)의 상부에 위치한 상부 구조 즉, 격벽(CA), 히터 베이스(14) 및 히터(10) 중 적어도 하나와 체결부들(56)을 이용하여 결합될 수 있다. Due to the structure of the
그리고, 상기한 아우터 매니폴드(50)의 제1 하부 플랜지(53)는 이너 튜브(30)의 이너 플랜지(38)를 사이에 두고 이너 매니폴드(60)의 제2 상부 플랜지(61)와 결합된다. 이들 간의 결합 방법은 후술한다. 상기한 이너 매니폴드(60)는 제2 측벽(65), 제2 상부 플랜지(61) 및 제2 하부 플랜지(63)를 구비할 수 있다.In addition, the first
제2 측벽(65)은 원통형의 제2 내부 공간을 형성하도록 구성되며, 제2 상부 플랜지(61)는 제2 측벽(65) 상부의 둘레에 외측으로 연장되며 아우터 매니폴드(50)와 결합되되 둘레를 따라 결합 부재의 체결이 가능한 복수의 제2 체결부가 형성되도록 구성되고, 제2 하부 플랜지(63)는 제2 측벽(65) 하부의 둘레에 외측으로 연장되며 캡 플랜지(70)에 의해 밀폐되도록 구성된다. The
아우터 매니폴드(50)의 제1 측벽(55)의 내경은 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽(65)의 내경보다 크게 형성됨이 바람직하다.Preferably, the inner diameter of the
이너 매니폴드(60)의 제2 상부 플랜지(61)는 이너 튜브(30)의 하단부 즉 이너 플랜지(38)를 지지하도록 구성되며 아우터 매니폴드(50)의 제1 하부 플랜지(53)와 결합된다.The second upper flange 61 of the
즉, 아우터 매니폴드(50)의 제1 하부 플랜지(53)와 이너 매니폴드(60)의 제2 상부 플랜지(61)는 나사(또는 볼트)와 같은 결합 부재에 의해 서로 대응하는 제1 체결부 및 제2 체결부의 결합에 의해 결합될 수 있다. 여기에서, 제1 체결부 및 제2 체결부는 나사공들(또는 볼트공들)로 예시될 수 있다.That is, the first
이때, 아우터 매니폴드(50)의 제1 하부 플랜지(53)와 이너 매니폴드(60)의 제2 상부 플랜지(61)는 이너 튜브(30)의 이너 플랜지(38)를 사이에 두고 결합된다.At this time, the first
그리고, 이너 매니폴드(60)의 제2 상부 플랜지(61)의 변부는 상기한 제2 체결부의 형성을 위하여 제2 수직부(67)가 더 구성될 수 있다. 이너 매니폴드(60)의 제2 수직부(67)는 이너 플랜지(38)를 벗어난 위치에 아우터 매니폴드(50)의 제1 하부 플랜지(53)의 변부에 대응하는 영역에 형성될 수 있고, 제2 체결부들인 나사공들(또는 볼트공들)이 변부를 따라 배치되면서 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.In addition, the edge of the second upper flange 61 of the
그러므로, 제1 하부 플랜지(53)와 제2 상부 플랜지(61)의 제2 수직부(67)가 나사(또는 볼트)와 같은 결합 부재에 의해 결합될 수 있고, 그 결과 아우터 매니폴드(50)와 이너 매니폴드(60)가 이너 플랜지(38)를 사이에 두고 결합될 수 있다.Therefore, the second
한편, 상기와 같이 구성되는 아우터 매니폴드(50)의 제1 측벽(55)에는 아우터 가스 배기구(54)와 아우터 가스 공급구(52)가 형성된다. Meanwhile, an outer
그리고, 상기와 같이 구성되는 이너 폴드(60)의 제2 측벽(65)에는 공정 가스를 공급하는 이너 가스 공급구(62), 이너 가스 배기구(64) 및 펌핑구(66)가 형성된다. 상기한 공정 가스는 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 등과 같은 원소를 하나 이상 포함하는 가스로 구성될 수 있으며, 수소(H2), 중수소(D2), 산소(O2), 수증기(H2O), 암모니아(NH3) 등의 형태로 이용될 수 있다.In addition, an inner
그리고, 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽(65)에는 상기 반응 공간의 온도를 측정하는 열전대가 설치되는 열전대 보호관(100)이 체결되는 열전대 체결구가 더 형성될 수 있다. 열전대 체결구에는 열전대 보호관(100)의 삽입을 위한 열전대 보호관 삽입단(104)이 구성될 수 있다.In addition, a thermocouple fastener to which the
또한, 본 발명의 실시예에 실링부들이 구성되며, 실링부들은 아우터 플랜지(28)의 저면과 제1 상부 플랜지(51)의 상면 사이, 제1 하부 플랜지(53)의 저면과 이너 플랜지(38)의 상면 사이 및 이너 플랜지(38)의 저면과 제2 상부 플랜지(61)의 상면 사이에 각각 개재될 수 있다. 상기한 실링부들은 예시적으로 오링(OR)으로 구성될 수 있으며, 제1 상부 플랜지(51)의 상면, 제1 하부 플랜지(53)의 저면 및 제2 상부 플랜지(61)의 상면에 오링(OR)을 일부 삽입하여 구성하기 위한 오링홈(도시되지 않음)이 형성됨이 바람직하다.In addition, sealing parts are configured in the embodiment of the present invention, and the sealing parts are between the bottom surface of the
그리고, 이너 매니폴드(60)의 제2 하부 플랜지(63)의 하부에는 승하강되는 캡 플랜지(70)가 구성된다.In addition, a
상기한 구성에 의하여, 아우터 매니폴드(50)는 아우터 튜브(20)의 하부를 지지하며 보호 공간(22)과 연결되는 제1 내부 공간(59)을 형성하며, 이너 매니폴드(60)는 이너 튜브(30)의 하부를 지지하며 반응 공간(32)과 연결되는 제2 내부 공간을 형성한다. 제1 내부 공간(59)은 아우터 매니폴드(50)의 제1 측벽(55)에 의해 둘러싸인 공간으로 이해될 수 있고, 제2 내부 공간은 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽(65)에 의해 둘러싸인 공간으로 이해될 수 있다. According to the above configuration, the
상기한 제2 내부 공간은 승강된 캡 플랜지(70)의 상면이 이너 매니폴드(60)의 제2 하부 플랜지(63)에 밀착됨으로써 밀폐된다. 여기에서, 제2 내부 공간은 상부의 반응 공간(32)과 연결되어서 하나의 공간을 형성한다. 그러므로, 캡 플랜지(70)는 제2 하부 플랜지(63)와 밀착됨에 의해 이너 튜브(30) 내부의 반응 공간(32)과 이너 매니폴드(60)의 제2 내부 공간을 같이 밀폐하는 것으로 이해될 수 있다. The second inner space is sealed by bringing the upper surface of the raised
그리고, 아우터 매니폴드(50)는 아우터 튜브(20)의 아우터 플랜지(28)와 이너 튜브(30)의 이너 플랜지(38) 사이에 구성되며, 보호 공간(22)과 제1 내부 공간(59)을 사이에 두고 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30) 사이를 이격한다.And, the
본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 이너 튜브(30)와 아우터 튜브(20)의 각각의 하부에 이너 매니폴드(60)와 아우터 매니폴드(50)가 구성된다. 그러므로, 이너 튜브(30)와 아우터 튜브(20)의 이격 및 이들에 대한 독립적인 가스의 공급과 배기가 가능하고, 가스의 공급 및 배기 구조가 이너 튜브와 아우터 튜브의 하부에 집중됨으로써 기판 처리 장치의 설계 및 조립의 편의성이 확보될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the
한편, 이너 매니폴드(60)의 하부에 구성된 캡 플랜지(70), 베이스 플레이트(200), 승하강 플레이트(210) 및 클램프 모듈(300)의 구성은 도 5 및 도 6을 더 참조하여 설명한다. Meanwhile, the configuration of the
캡 플랜지(70)는 이너 매니폴드(60)의 하부를 커버할 수 있도록 원판 형태로 구성될 수 있다. The
캡 플랜지(70)는 승하강 플레이트(210)의 승강 또는 하강에 연동하여 승강 또는 하강된다.The
캡 플랜지(70)는 승강되면 상면의 변부가 이너 매니폴드(60)의 저면과 제1 이격 간격을 갖도록 밀착되며 이너 매니폴드(60)의 하부를 커버한다. 캡 플랜지(70)는 이너 매니폴드(60) 하부를 커버함으로써 이너 매니폴드(60)의 내부와 연결된 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)을 외부와 격리시킬 수 있다. When the
상기한 캡 플랜지(70)의 상부에는 보트(80)가 안착되는 로테이션 플레이트(90)가 구성될 수 있다. A
로테이션 플레이트(90)는 상부에 안착된 보트(80)의 하부와 결합하고 하부의 구동부(400)로부터 회전력을 전달받도록 구성된다. 로테이션 플레이트(90)는 구동부(400)의 회전력에 의해 상부의 보트(80)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 보트(80)가 공정 기간에 회전되는 경우, 보트(80)에 차지된 기판들에 반응을 위한 가스가 고르게 공급될 수 있으며, 그 결과 수율이 향상될 수 있다.The
캡 플랜지(70)의 하부에는 베이스 플레이트(200), 승하강 플레이트(210), 클램프 모듈(300) 및 구동부(400)가 구성된다.A
먼저, 캡 플랜지(70)의 하부에는 볼트 결합에 의해 베이스 플레이트(200)가 고정되며, 베이스 플레이트(200)는 캡 플랜지(70) 하부에 평행하게 이격을 유지하며 고정된다. First, the
베이스 플레이트(200)는 후술하는 복수의 클램프 모듈(300)을 설치하기 위한 것이다. 복수의 클램프 모듈(300)은 베이스 플레이트(200)의 복수의 위치에 분산 설치된다.The
그리고, 본 발명의 실시를 위하여 펌핑부(도 8의 740)가 구성되며, 펌핑부(740)는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 펌핑을 수행한다. 펌핑부(740)는 상압 미만의 압력을 갖도록 반응 공간(32)에 대한 펌핑을 수행하며, 보다 구체적인 설명은 도 8을 참조한다.In addition, a pumping unit ( 740 in FIG. 8 ) is configured to practice the present invention, and the
펌핑부(740)는 도 8을 참조하여 후술하는 바와 같이 반응 공간(32)의 압력을 상압 미만으로 감압하거나, 감압된 상태가 유지될 수 있도록 슬로우 펌핑을 수행한 다음에 메인 펌핑을 연이어 수행할 수 있다.The
상술한 구성에 의해, 본 발명의 실시예는 캡 플랜지(70)의 승강에 의해, 캡 플랜지(70)의 상면과 이너 매니폴드(60)의 저면인 제2 하부 플랜지(63)의 저면이 제1 이격 간격(도 6의 Tg)으로 밀착된다. With the above-described configuration, in the embodiment of the present invention, the upper surface of the
도 6을 참조하면, 제1 이격 간격 Tg로 캡 플랜지(70)와 제2 하부 플랜지(63)가 밀착된 경우, 제1 이격 간격 Tg로 이격된 캡 플랜지(70)와 제2 하부 플랜지(63)는 복수의 클램핑 모듈(300)의 클램프(310)의 클램핑 채널(312)의 높이 Tc보다 큰 두께 Th를 갖는다. 그러므로, 이때의 캡 플랜지(70)와 제2 하부 플랜지(63)는 클램핑 채널(312)의 내부에 클램핑되기 어렵다.Referring to FIG. 6 , when the
본 발명의 실시예는 캡 플랜지(70)와 제2 하부 플랜지(63)의 이격 간격을 줄이기 위하여 펌핑부(740)에 의한 펌핑을 수행한다.In the embodiment of the present invention, pumping is performed by the
펌핑부(740)의 펌핑에 의해 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 압력이 상압 미만으로 되면, 캡 플랜지(70)의 상면과 이너 매니폴드(60)의 제2 하부 플랜지(63)의 저면은 제1 이격 간격 Tg 보다 작은 제2 이격 간격으로 밀착된다. 이때, 펌핑부(740)의 펌핑은 슬로우 펌핑과 메인 펌핑이 순차적으로 진행되는 것으로 이해될 수 있다.When the pressure in the
제2 이격 간격으로 밀착된 캡 플랜지(70)와 제2 하부 플랜지(63)는 도 5와 같이 복수의 클램핑 모듈(300)의 클램프(310)의 클램핑 채널(312)에 클램핑 가능한 두께를 갖는다. The
그러므로, 복수의 클램핑 모듈(300)은 도 5와 같이 제2 이격 간격으로 밀착된 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 제2 하부 플랜지(63)를 클램핑한다. Therefore, the plurality of clamping
제1 이격 간격 Tg와 제2 이격 간격은 감압에 의해 매니폴드 어셈블리(60)의 저면과 캡 플랜지(70) 상면에 개재되는 실링부인 오링(OR)이 수축됨에 따른 차이를 갖는 것으로 이해될 수 있다. 실시예의 설명을 위하여 제2 이격 간격은 오링(OR)이 수축됨에 따라 매니폴드 어셈블리(60)의 저면과 캡 플랜지(70) 상면이 갭없이 맞닿은 것으로 예시할 수 있다.It can be understood that the first separation interval Tg and the second separation interval have a difference as the O-ring (OR), which is a sealing portion interposed between the lower surface of the
참고로, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 상기와 같이 상압 미만의 저압을 가질 때, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)은 상압을 유지할 수 있다.For reference, when the
상기와 같이 동작을 위한 각 클램핑 모듈(300)은 캡 플랜지(70)의 측면을 마주하는 클램핑 채널(312)이 형성된 클램프(310)를 구비하고, 클램프(310)를 구동함으로써 상기와 같이 제2 이격 간격으로 밀착된 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 하부(제2 하부 플랜지(63))를 클램핑 채널(312) 내에 클램핑하도록 구성된다.Each
보다 구체적으로, 클램핑 모듈(300)은 클램프(310), 클램프 브라켓(320) 및 액츄에이터(330)를 구비한다.More specifically, the
클램프(310)는 상술한 바와 같이 캡 플랜지(70)의 측면을 마주하는 클램핑 채널(312)이 형성된다. 클램핑 채널(312)은 클립형으로 구성될 수 있다.The
그리고, 클램핑 브라켓(320)은 클램프(310)를 수직으로 지지하며 판상으로 구성될 수 있다.In addition, the clamping
그리고, 액츄에이터(330)는 베이스 플레이트(200)의 저면에 고정되고, 로드(332)를 통하여 클램프 브라켓(320)에 연결된다. 액츄에이터(330)는 로드(332)를 구동함으로써 클램프 브라켓(320) 및 클램프(310)를 전진 또는 후진시킨다.Then, the
그러므로, 클램프(310)는 액츄에이터(330)의 구동에 의해서 클램핑을 위한 잠금 위치(도 5에 해당됨)와 클램핑 해제를 위한 해제 위치(도 6에 해당됨) 간을 이동한다.Therefore, the
상기한 베이스 플레이트(200)의 하부에는 승하강 플레이트(210)가 구성되며, 승하강 플레이트(210)는 탄성부의 탄성력에 의해 베이스 플레이트(200)와 이격 간격이 유지되도록 구성된다.The elevating
여기에서, 탄성부는 베이스 플레이트(200)와 승하강 플레이트(210) 사이에 개재되는 스프링(212)으로 예시될 수 있으며, 스프링(212)은 캡 플랜지(70)가 이너 매니폴드(60)의 저면에 맞닿도록 승강된 경우 캡 플랜지(70)의 상면과 이너 매니폴드(60)의 저면이 제1 이격 간격 Tg를 갖도록 밀착시키기 위한 탄성력을 제공한다. Here, the elastic part may be exemplified by the
승하강 플레이트(210)는 스프링(212)에 삽입된 복수의 핀(214)을 이용하여 베이스 플레이트(200)와 이격되면서 유동 가능하게 결합되며, 승하강 플레이트(210)와 베이스 플레이트(200) 간의 이격은 스프링(212)의 탄성에 의해 유지된다. The elevating
승하강 플레이트(210)는 모터의 구동에 의해 승하강력이 제공되는 승하강 모듈(도시되지 않음)에 결합되어 승하강될 수 있다.The elevating
상기한 승하강 플레이트(210)는 상부의 베이스 플레이트(200), 캡 플랜지(70), 로테이션 플레이트(90) 및 보트(80)와 같이 승강되거나 같이 하강된다. 스프링(212)은 승하강 플레이트(210)가 승하강할 때 발생하는 진동을 완충할 수 있으며, 승하강 플레이트(210)가 승강한 경우 캡 플랜지(70)가 목적하는 위치에서 이너 매니폴드(60)의 저면과 밀착하기 위한 탄성을 제공할 수 있다.The elevating
상술한 바와 같이 구성됨에 의하여, 본 발명의 실시예에서 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 하부는 클램프들(310)에 의해 클램핑되며 제2 이격 간격으로 밀착된 상태를 유지한다. By being configured as described above, in the embodiment of the present invention, the lower portions of the
그러므로, 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 테두리들은 이후 기판 처리를 위한 고압 공정이 반응 공간(32)에서 진행되어도 고압에 의해 제2 이격 간격 이상으로 벌어지지 않고 밀착에 의한 기밀 상태를 유지할 수 있다. Therefore, the edges of the
본 발명의 실시예는 기판 처리를 위한 고압의 공정 기간이 종료된 후 클램프(310)에 의해 클램핑된 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 클램핑을 해제하는 경우에도 감압을 이용할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the reduced pressure can be used even when the clamping of the
즉, 본 발명의 실시예 가운데 하나는, 기판 처리를 위한 고압의 공정 기간 후 고압 상태인 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 압력을 배기에 의해 먼저 상압으로 낮춘 다음, 펌핑에 의하여 상압보다 더 낮아지도록 하여 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)를 제2 이격 간격으로 밀착시킨다. That is, in one of the embodiments of the present invention, after a high-pressure process period for substrate processing, the pressure in the
본 발명의 실시예는 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)를 제2 간격으로 밀착시킨 후 클램프 모듈들(300)이 클램프들(310)을 잠금 위치에서 해제 위치로 구동함으로써 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 클램핑을 해제할 수 있다.In the embodiment of the present invention, after the
본 발명의 실시예는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 저압을 갖도록 하여서 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 이격 간격을 좁힌 후 이너 매니폴드(60)와 캡 플랜지(70)를 클램핑하거나 클램핑 해제할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the distance between the
따라서, 본 발명의 실시예는 기판 처리를 위한 공정 기간의 고압에 의해 이너 매니폴드(60)와 캡 플랜지(70) 사이에 리크(Leak)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent a leak from occurring between the
한편, 본 발명은 돔형 천정을 갖는 수직 원통형 이너 튜브(30)를 이용하여 반응 공간(32)을 형성한다. 이 경우 반응 공간(32)은 돔형 천정에 의해 형성된 천정 영역과 공정을 위하여 보트(80)가 위치하는 천정 영역 하부의 반응 영역으로 구분될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the
본 발명의 실시예는 보트(80)가 위치하는 반응 영역뿐 아니라 상부의 천정 영역을 포함하는 반응 공간(32) 전체에 대하여 온도를 센싱할 수 있는 열전대 보호관(100)을 구비할 수 있다.The embodiment of the present invention may include the
도 1 및 도 3과 같이, 본 발명의 실시예의 이너 튜브(60)에 열전대 보호관(100)을 삽입하기 위한 열전대 보호관 삽입단(104)이 구성된다. 열전대 보호관 삽입단(104)은 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽(65)을 관통하도록 구성되며 내부에 열전대 보호관(100)의 후술하는 하부관(103)의 설치를 가이드하도록 구성된다.1 and 3, the thermocouple protection
즉, 열전대 보호관(100)은 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 수직으로 설치되며 하부가 이너 매니폴드(60)를 통하여 인출되도록 구성된다.That is, the
보다 구체적으로, 열전대 보호관(100)은 상부의 연장관(101); 상기 연장관에 연속하여 수직으로 형성된 수직관(102); 및 상기 수직관에 연속하되 외부로 인출이 용이하도록 상기 수직관으로부터 꺾어져 형성된 하부관(103)을 포함하며, 연장관(101), 수직관(102) 및 하부관(103)은 석영 재질을 가지며 일체로 형성되고, 반응 공간(32)에 대하여 밀폐된 관을 형성한다.More specifically, the
연장관(101)은 반응 공간(32) 중 상부의 천정 영역에 위치하고, 수직관(102)은 반응 공간(32) 중 보트(80)가 위치하는 반응 영역에 위치하며 하부의 이너 매니폴드(60)로 연장되며, 하부관(103)은 이너 매니폴드(60)의 제2 내부 공간에 위치한다.The
이 중, 하부관(103)은 이너 매니폴드(60)의 제2 측벽(65)의 상기한 열전대 보호관 삽입단(104)을 관통하여 외부로 인출되며, 인출된 하부관(103)의 단부에는 복수의 열전대(TC1~TC5)를 삽입하기 위한 입구가 형성된다. Among them, the
그리고, 복수의 열전대(TC1~TC5)는 하부관(103)의 입구를 통하여 열전대 보호관(100) 내에 삽입되며, 반응 공간(32) 내의 서로 다른 위치에서 온도를 센싱하는 검출부를 각각 갖도록 구성된다. 이때, 검출부는 센싱된 온도에 따라 전류를 발생시키는 센서로 이해될 수 있으며, 각 열전대(TC1~TC5)의 연장된 단부에 형성되는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명의 실시예로 열전대는 도 7과 같이 5개를 구비하는 것으로 예시한다.In addition, the plurality of thermocouples TC1 to TC5 are inserted into the
본 발명의 실시예에서 적어도 하나의 열전대의 상기 검출부가 연장관(101) 내에 위치함이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, it is preferable that the detection unit of at least one thermocouple is located in the
즉, 열전대 보호관(100)에 대하여 적어도 하나의 열전대의 검출부가 천정 영역에 위치하고 나머지 열전대들의 검출부들이 공정 영역에 위치할 수 있다.That is, with respect to the
복수의 열전대(TC1~TC5)의 검출부들의 위치 즉 복수의 온도 센싱 위치는 도 7에 SP1~SP5로 예시될 수 있다. 이들 중, 온도 센싱 위치 SP1은 천정 영역에 해당하는 것이고, 나머지 온도 센싱 위치들 SP2~SP5는 공정 영역에 위치하는 것이다.The positions of the detection units of the plurality of thermocouples TC1 to TC5, that is, the plurality of temperature sensing positions, may be illustrated as SP1 to SP5 in FIG. 7 . Among them, the temperature sensing position SP1 corresponds to the ceiling area, and the remaining temperature sensing positions SP2 to SP5 are located in the process area.
본 발명의 실시예는 서로 다른 높이에 온도 센싱 위치들 SP1~SP5을 설정한다. 온도 센싱 위치의 설정은 복수의 열전대(TC1~TC5)의 각 검출부가 형성될 위치를 설계하는 것으로 이해될 수 있다.An embodiment of the present invention sets the temperature sensing positions SP1 to SP5 at different heights. The setting of the temperature sensing position may be understood as designing a position where each detection unit of the plurality of thermocouples TC1 to TC5 is to be formed.
상기와 같이 온도 센싱 위치들 SP1~SP5가 설정됨에 따라서, 복수의 열전대(TC1~TC5)는 열전대 보호관(100)의 내관에 설치되며 각각 서로 다른 온도 센싱 위치에 검출부가 위치하도록 구성된다. 예시적으로, 온도 센싱 위치 SP1에 열전대(TC1)의 검출부가 위치하고, 온도 센싱 위치 SP2에 열전대(TC2)의 검출부가 위치하며, 온도 센싱 위치 SP3에 열전대(TC3)의 검출부가 위치하고, 온도 센싱 위치 SP4에 열전대(TC4)의 검출부가 위치하며, 온도 센싱 위치 SP5에 열전대(TC5)의 검출부가 위치할 수 있다.As the temperature sensing positions SP1 to SP5 are set as described above, the plurality of thermocouples TC1 to TC5 are installed in the inner tube of the
각 열전대(TC1~TC5)는 검출부에서 온도 센싱을 수행할 수 있으며 센싱된 온도에 대응하는 전류를 한 쌍의 단자를 통하여 출력할 수 있다. 상기와 같이 복수의 열전대(TC1~TC5)은 센싱된 온도에 대응하는 전류를 출력하기 위한 각각 한 쌍의 단자를 가지며, 복수의 열전대(TC1~TC5)의 단자들은 이너 매니폴드(60)의 외부로 연장된 하부관(103)의 단부를 통하여 인출되도록 구성된다.Each of the thermocouples TC1 to TC5 may perform temperature sensing by the detector and may output a current corresponding to the sensed temperature through a pair of terminals. As described above, each of the plurality of thermocouples TC1 to TC5 has a pair of terminals for outputting a current corresponding to the sensed temperature, and the terminals of the plurality of thermocouples TC1 to TC5 are external to the
상기한 바에서, 열전대 보호관(100)의 연장관(101)의 상단 및 열전대(TC1)의 온도 센싱 위치 SP1는 천정 영역의 중간 이상의 높이에 위치하도록 형성됨이 바람직하다. 예시적으로, 연장관(101)의 상단은 돔형 천정의 최상부의 하부에 위치하도록 형성될 수 있다.As described above, the upper end of the
그리고, 열전대 보호관(100)의 상부의 연장관(101)은 천정 영역으로 연장되며 내측으로 굽혀진 형상을 갖도록 형성될 수 있다. In addition, the
예시적으로, 연장관(101)은 경사각을 갖도록 천정 영역의 내측으로 굴절된 형상을 갖도록 형성될 수 있다.Illustratively, the
그리고, 열전대 보호관(100)은 반응 공간(32)에서 기체의 기류 흐름을 방해하거나 와류를 형성하지 않도록 형상이 결정될 수 있다.In addition, the shape of the
이를 위하여, 열전대 보호관(100)의 상부를 이루는 연장관(101)은 커브를 갖도록 천정 영역의 내측으로 굴곡된 형상을 갖도록 형성될 수 있다.To this end, the
보다 구체적으로, 연장관(101)은 이너 튜브(30)의 돔형 천정과 동일한 곡률을 가지며 돔형 천정과 균일한 이격 간격을 유지하고 돔형 천정의 상부를 향하여 휘어지면서 연장된 형상을 가질 수 있다.More specifically, the
그리고, 열전대 보호관(100)의 수직관(102)은 이너 튜브(30)의 내벽과 균일한 이격 간격을 유지하도록 수직으로 고정되게 형성된다.In addition, the
열전대 보호관(100)의 연장관(101), 수직관(102) 및 하부관(103)은 동일한 내경과 외경을 갖도록 구성될 수 있다. 이와 달리, 내부에 삽입되는 열전대의 수가 많은 경우 하부로 갈수록 큰 내경 및 큰 외경을 갖도록 구성될 수 있다.The
본 발명의 실시예는 고온 환경으로 기판 처리를 위하여 반응 공간(32)을 가열하기 위한 히터(10)를 구비한다.An embodiment of the present invention includes a
히터(10)는 히팅 공간(12) 내의 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)에 대한 가열을 수행한다.The
이너 튜브(30)의 반응 공간(32)은 전체적으로 균일한 온도 분포를 갖도록 가열되어야 한다. The
그러므로, 히터(10)도 위치 별로 독립적으로 가열을 제어하도록 구성될 필요가 있다. Therefore, the
이를 위하여, 히터(10)는 온도 센싱 위치 별로 대응되는 복수의 히팅 블록들(도시되지 않음)을 구비하도록 제작될 수 있다. 이때, 각 히팅 블록은 가열 온도가 독립적으로 제어됨이 바람직하다.To this end, the
그리고, 각 히팅 블록에 대응하여 상기한 온도 센싱 위치들 SP1~SP5이 대응되며, 온도 센싱 위치들 SP1~SP5 중 하나 즉 온도 센싱 위치 SP1는 천정 영역의 가열을 위한 히팅 블록에 대응하도록 설정될 수 있다. 그리고, 나머지 온도 센싱 위치들 SP2~SP5은 보트(80)가 배치되는 공정 영역의 가열을 위한 나머지 히팅 블록들에 일대일로 대응하도록 설정될 수 있다.And, the above-described temperature sensing positions SP1 to SP5 correspond to each heating block, and one of the temperature sensing positions SP1 to SP5, that is, the temperature sensing position SP1, may be set to correspond to the heating block for heating the ceiling area. have. In addition, the remaining temperature sensing positions SP2 to SP5 may be set to correspond one-to-one to the remaining heating blocks for heating the process area in which the
온도 센싱을 위한 열전대(TC1~TC5)는 상술한 바와 같이 온도 센싱 위치들 SP1~SP5 별로 검출부들이 형성되고 천정 영역과 공정 영역의 각 위치 별로 온도를 센싱한다.As described above, the thermocouples TC1 to TC5 for temperature sensing include detection units for each of the temperature sensing positions SP1 to SP5, and sense the temperature at each position of the ceiling region and the process region.
각각의 히팅 블록은 해당하는 온도 센싱 위치의 열전대의 센싱 신호에 대응하여 가열 온도가 독립적으로 제어될 수 있다.Each heating block may have a heating temperature independently controlled in response to a sensing signal of a thermocouple at a corresponding temperature sensing position.
그러므로, 본 발명의 실시예는 돔형 천정을 갖는 수직 원통형 이너 튜브(30)를 이용함에 따라 형성되는 천정 영역에 대한 온도 센싱 및 온도 제어를 수행할 수 있다.Therefore, the embodiment of the present invention can perform temperature sensing and temperature control for the ceiling area formed by using the vertical cylindrical
그러므로, 본 발명의 실시예는 반응 공간(32) 전체에 대한 온도 센싱 및 가열 제어를 수행할 수 있으며, 그 결과 기판 처리를 위한 반응 공간(32)의 전체에 대해 균일한 온도를 유지할 수 있다.Therefore, the embodiment of the present invention can perform temperature sensing and heating control for the
한편, 본 발명의 실시예는 박막의 증착 전, 박막의 증착 중 그리고 박막의 증착 후 적어도 하나에 대해 반응 공간(32)은 상압보다 높은 고압을 가지고, 그 후 상압보다 낮은 저압을 갖는 일련의 공정을 실시하도록 구성된다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the
이를 위하여, 본 발명의 실시예는 보호 공간(22)에 대한 가압 및 배기를 수행하고 반응 공간(32)에 대한 가압, 감압 및 배기를 수행하는 가스 유틸리티를 구비할 수 있다.To this end, the embodiment of the present invention may be provided with a gas utility that performs pressurization and exhaust for the
가스 유틸리티는 반응 공간(32)이 상압보다 높은 고압을 가지고 그 후 상압보다 낮은 저압을 갖는 공정을 진행하며, 반응 공간(32)이 상압 이상인 경우 보호 공간(22)의 제1 내부 압력은 반응 공간(32)의 제2 내부 압력보다 균일한 차이로 높게 유지된다. 그리고, 가스 유틸리티는 기판 처리를 위한 공정 기간 전에 누설 체크를 하거나 또는 도 6과 같이 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)를 클램핑하기 위하여 반응 공간(32)이 상압 미만의 저압을 갖도록 할 수 있다.The gas utility proceeds with a process in which the
그리고, 가스 유틸리티는 고압 공정을 진행한 공정 후 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 클램핑 상태를 해제하기 위하여 반응 공간(32)이 상압 미만의 저압을 갖도록 할 수 있다.In addition, the gas utility may allow the
상기한 가스 유틸리티를 구비하는 본 발명의 실시예는 도 8을 참조하여 설명하고, 상기 가스 유틸리티에 의한 반응 공간(32)의 제2 내부 압력 PI와 보호 공간(22)의 제1 내부 압력 PO의 변화는 도 9를 참조하여 이해할 수 있다.An embodiment of the present invention having the above-described gas utility is described with reference to FIG. 8 , wherein the second internal pressure PI of the
도 8에서, 히터(10), 아우터 튜브(20), 이너 튜브(30)는 도 1 내지 도 2의 실시예를 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.In FIG. 8 , the
먼저, 가스 유틸리티는 보호 공간(22)에 불활성 가스를 공급하기 위한 제1 공급관(602), 반응 공간(32)에 공정 가스를 공급하기 위한 제2 공급관(622), 보호 공간(22)의 배기를 위한 아우터 배기 라인(702), 반응 공간(32)의 배기를 위한 이너 배기 라인(722) 및 반응 공간(32)의 펌핑을 위한 진공 펌핑 라인(742)를 구비한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 질소 등의 불활성 가스는 제1 가스라 하고, 공정 가스는 제2 가스라 한다. 상기한 제2 가스는 수소(H), 산소(O), 질소(N), 염소(Cl), 불소(F) 등과 같은 원소를 하나 이상 포함하는 가스를 공급하도록 구성된다. 제2 가스는 수소(H2), 중수소(D2), 산소(O2), 수증기(H2O), 암모니아(NH3) 등의 형태로 이용될 수 있다.First, the gas utility includes a
제1 공급관(602)은 아우터 매니폴드(50)의 제1 가스를 공급하는 아우터 가스 공급구 (52)에 연결되며, 아우터 배기 라인(702)은 아우터 매니폴드(50)의 제1 가스를 배기하는 아우터 가스 배기구(54)에 연결되고, 제2 공급관(622)은 이너 매니폴드(60)의 제2 가스를 공급하는 이너 가스 공급구(62)에 연결되며, 이너 배기 라인(722)은 이너 매니폴드(60)의 제2 가스를 배기하는 이너 가스 공급구(64)에 연결되고, 진공 펌핑 라인(742)은 이너 매니폴드(60)의 저압을 형성하기 위한 펌핑구(66)에 연결된다.The
즉, 제1 공급관(602) 및 아우터 배기 라인(702)은 아우터 매니폴드(50)를 통하여 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)에 연결되고, 제2 공급관(622), 이너 배기 라인(722) 및 진공 펌핑 라인(742)은 이너 매니폴드(60)를 통하여 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 연결된다. 본 발명의 실시예는 설명의 편의를 위하여 제1 공급관(602)에서 아우터 튜브(20)로 제1 가스가 공급되거나 제1 배기관(702)에 의해 아우터 튜브(20)의 배기가 이루어지고, 제2 공급관(622)에서 이너 튜브(30)로 제2 가스가 공급되거나 이너 배기 라인(722)에 의해 이너 튜브(30)의 배기가 이루어지며, 진공 펌핑 라인(742)에 의해 이너 튜브(30)의 펌핑이 수행될 수 있다.That is, the
본 발명의 실시예는 아우터 배기 라인(702)을 통하여 보호 공간(22)의 제1 내부 압력을 제어하는 제1 고압 제어부(700), 이너 배기 라인(722)을 통하여 반응 공간(32)의 제2 내부 압력을 제어하는 제2 고압 제어부(720)를 구비한다. In the embodiment of the present invention, the first high-
반응 공간(32)의 압력이 상압 이상으로 되기를 원할 경우, 제1 고압 제어부(700)와 제2 고압 제어부(720)는 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 내부 압력이 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력보다 균일한 차이로 높게 되도록 아우터 배기 라인(702)과 상기 이너 배기 라인(722) 각각의 배기량을 조절한다.When it is desired that the pressure in the
그리고, 반응 공간(32)의 압력이 상압 미만으로 되기를 원할 경우, 제1 고압 제어부(700)와 제2 고압 제어부(720)는 제1 내부 압력을 상압으로 유지하고 제1 내부 압력이 저압을 갖도록 아우터 배기 라인(702)과 이너 배기 라인(722) 각각의 배기량을 조절한다.And, when it is desired that the pressure in the
그리고, 본 발명의 실시예는 제1 공급관(602)을 통하여 보호 공간(22)에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부(600) 및 제2 공급관(622)을 통하여 반응 공간(32)에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(620)를 구비한다.And, in the embodiment of the present invention, the first
제1 가스 공급부(600)는 제1 공급관(602)에 연결된 제1 공급 밸브(V1)를 포함하며, 제1 공급 밸브(V1)는 제1 가스를 배기 또는 가압을 위하여 다양한 압력으로 공급하도록 제1 가스의 공급량을 제어할 수 있다.The first
제2 가스 공급부(620)는 제2 공급관(622)에 연결된 제2 공급 밸브(V4)를 포함하며, 제2 공급 밸브(V4)는 제2 가스를 다양한 압력으로 공급하도록 제2 가스의 공급량을 제어할 수 있다.The second
반응 공간(32)의 압력이 상압 이상으로 되기를 원할 경우, 제1 가스 공급부(600)와 제2 가스 공급부(620)는 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 내부 압력은 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력보다 균일한 차이로 높도록 제1 가스와 제2 가스 각각의 공급량을 조절한다.When it is desired that the pressure of the
그리고, 본 발명의 실시예는 진공 펌핑 라인(742)을 통하여 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)을 펌핑하는 펌핑부(740)를 구비한다.In addition, the embodiment of the present invention includes a
상기한 구성에서, 제1 고압 제어부(700)는 아우터 배기 라인(702) 상에 설치된 제1 고압 배기 밸브(V2) 및 제1 고압 제어 밸브(OCV)와 아우터 배기 라인(702)와 병렬로 구성되는 제1 안전 라인(706)에 구성된 제1 릴리프 밸브(REV1)를 포함하도록 구성된다. 아우터 배기 라인(702)와 제1 고압 제어부(700)은 아우터 배기부(791)의 일부 구성 요소들로 포함될 수 있다.In the above configuration, the first high-
여기에서, 제1 고압 배기 밸브(V2)는 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 배기를 위하여 개방되고, 제1 고압 제어 밸브(OCV)는 아우터 배기 라인(702)를 통한 배기량을 제어하며, 제1 릴리프 밸브(REV1)는 미리 설정된 고압 이상을 감지하면 배기를 위하여 기계적으로 개방된다.Here, the first high-pressure exhaust valve V2 is opened to exhaust the
그리고, 제2 고압 제어부(720)는 이너 배기 라인(722) 상에 설치된 제2 고압 배기 밸브(V3) 및 제2 고압 제어 밸브(ICV)와 이너 배기 라인(722)와 병렬로 구성되는 제2 안전라인(726)에 구성된 및 제2 릴리프 밸브(REV2)를 포함하도록 구성된다. 이너 배기 라인(722)와 제2 고압 제어부(720)은 이너 배기부(792)의 일부 구성 요소들로 포함될 수 있다.In addition, the second high-
여기에서, 제2 고압 배기 밸브(V3)는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 배기를 위하여 개방되고, 제2 고압 제어 밸브(ICV)는 이너 배기 라인(722)을 통한 배기량을 제어하며, 제2 릴리프 밸브(REV2)는 미리 설정된 고압 이상을 감지하면 배기를 위하여 기계적으로 개방된다.Here, the second high-pressure exhaust valve V3 is opened to exhaust the
제1 릴리프 밸브(REV1) 및 제2 릴리프 밸브(REV2)는 동일한 고압 이상에 대하여 배기를 위하여 개방되도록 구성됨이 바람직하다.Preferably, the first relief valve REV1 and the second relief valve REV2 are configured to be opened for exhaust for the same high pressure or higher.
상기한 구성에서, 상기 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력이 상압보다 높을 경우 , 제1 고압 제어 밸브(OCV)와 제2 고압 제어 밸브(ICV)는 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 내부 압력이 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력에 비해 일정한 차이를 두고 높게 유지되도록 아우터 배기 라인(702)과 이너 배기 라인(722) 각각의 배기량을 조절한다. In the above configuration, when the second internal pressure of the
이때, 제2 고압 제어 밸브(ICV)는 미리 설정된 설정값을 기준으로 이너 배기 라인(722)을 통한 배기량을 제어하며, 제1 고압 제어 밸브(OCV)는 이너 배기 라인(722)의 압력을 기준으로 아우터 배기 라인(702)의 압력이 제어될 수 있도록 아우터 배기 라인(702)을 통한 배기량을 제어하도록 구성된다.In this case, the second high pressure control valve ICV controls the amount of exhaust through the
그리고, 펌핑부(740)는 저압 단속 밸브(V5), 메인 펌핑 밸브(V7) 및 슬로우 펌핑 밸브(V6) 및 진공 펌프(750)를 포함하도록 구성된다. In addition, the
저압 단속 밸브(V5)는 진공 펌핑 라인(742) 상에 설치되며 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 저압을 형성하기 위하여 개방된다. 메인 펌핑 밸브(V7)는 진공 펌핑 라인(742)에 연결되는 메인 펌핑 라인(744) 상에 설치되며 진공 펌핑 라인(742)을 통한 펌핑량을 제어한다. 슬로우 펌핑 밸브(V6)는 메인 펌핑 밸브(V7)와 병렬을 이루는 슬로우 펌핑 라인(746) 상에 설치되며 슬로우 펌핑 라인(746)을 통한 펌핑량을 제어한다.The low pressure shut-off valve V5 is installed on the
상기한 펌핑부(740)의 구성에 의하여, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 압력은 슬로우 펌핑 밸브(V6)를 통한 펌핑에 의해 감압될 수 있고, 메인 펌핑 밸브(V7)를 통한 펌핑에 의해 그 후 다시 감압될 수 있다. 저압 단속 밸브(V5)는 슬로우 펌핑 밸브(V6) 및 메인 펌핑 밸브(V7)에 의해 펌핑이 이루어지는 동안 개방 상태를 유지한다.By the configuration of the
이때, 슬로우 펌핑 밸브(V6)는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 압력이, 예컨대 10 Torr에 도달할 때까지 펌핑량을 제어할 수 있고, 메인 펌핑 밸브(V7)는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 10 Torr 이하의 저압에 도달할 때까지 펌핑량을 제어할 수 있다.At this time, the slow pumping valve V6 can control the pumping amount until the pressure of the
그리고, 진공 펌핑 라인(742), 메인 펌핑 라인(744) 및 슬로우 펌핑 라인(746)에 작용되는 펌핑은 상기한 진공 펌프(750)의 펌핑력에 의존할 수 있다. In addition, the pumping applied to the
그리고, 제1 고압 제어 밸브(OCV), 제2 고압 제어 밸브(ICV) 및 진공 펌프(750)는 스크러버 라인(802)을 통하여 스크러버(800)에 연결될 수 있으며, 스크러버(800)는 제1 고압 제어 밸브(OCV), 제2 고압 제어 밸브(ICV) 및 진공 펌프(750)를 위한 배기를 수행하도록 구성된다. 스크러버(800)은 외부 배기 장치(793)에 포함될 수 있다. In addition, the first high pressure control valve (OCV), the second high pressure control valve (ICV), and the
상술한 바와 같이 구성된 가스 유틸리티는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력이 상압보다 낮은 저압을 갖는 전처리 공정을 수행할 수 있고, 또한 제2 내부 압력을 가압하는 기간을 가진 다음에 상압보다 낮은 저압을 갖는 공정을 다시 수행할 수 있다.The gas utility configured as described above can perform a pretreatment process in which the second internal pressure of the
이때, 가스 유틸리티는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력(PI)이 상압보다 낮아지거나, 그 낮아진 상태를 유지하는 경우에도 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 내부 압력(PO)은 상압이 유지되도록 조절하는데, 이는 도 9의 T1~T2, T7~T8 및 T13~T14 기간에 잘 도시되어 있다. 이를 위하여, 제1 고압 제어부(700)와 제2 고압 제어부(720)가 상기 아우터 배기 라인과 상기 이너 배기 라인 각각의 배기량을 조절한다. At this time, the gas utility operates the
그리고, 가스 유틸리티는 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력(PI)이 상압보다 높은 경우, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 제1 내부 압력(PO)은 제2 내부 압력(P1)에 비해 일정한 차이를 두고 높게 유지되도록 조절하는데, 이는 도 9의 T4~T5 및 T10~T11 기간에 잘 도시되어 있다. 그리고, 도 9에 도시된 T3, T9 및 T15 기간은 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력(PI)이 상압으로 복원되는 기간을 예시한 것이다.And, in the gas utility, when the second internal pressure PI of the
도 9를 참조하여, 기간 별 반응 공간(32)과 보호 공간(22)의 압력 제어 방법에 대하여 설명한다.A method of controlling the pressure of the
전처리를 위한 기간 T1 및 기간 T2는 리크 체크(leak check) 및 가압 공정을 준비하기 위한 기간이다. 참고로 본 발명의 명세서 전반에서 쓰이는 '가압'이라는 용어의 의미는 이전 단계보다 압력을 더 크게 증가시키는 경우를 말하며, '감압'이라는 용어는 이와 반대의 의미로 쓰인다. 또한 '고압'및 '저압'이라는 용어의 의미는 따로 설명하지 않은 경우에도 상압보다 높은 압력 및 상압보다 낮은 압력을 각각 나타낸다. The period T1 and period T2 for the pretreatment are periods for preparing a leak check and pressurization process. For reference, the meaning of the term 'pressurization' used throughout the specification of the present invention refers to a case in which the pressure is increased larger than the previous step, and the term 'depressurization' is used in the opposite sense. Also, the meanings of the terms 'high pressure' and 'low pressure' refer to a pressure higher than the normal pressure and a pressure lower than the normal pressure, respectively, even if not otherwise described.
기간 T1과 기간 T2에서, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 제2 가스 공급부(620)의 제2 가스 공급 및 제2 고압 제어부(720)의 배기는 수행되지 않는다. 이때, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)에 대한 상압을 유지하기 위하여 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제1 고압 제어부(700)의 배기는 수행된다. 그리고, 기간 T1에 펌핑부(740)는 저압 단속 밸브(V5)를 개방한 후 메인 펌핑 밸브(V7)를 폐쇄하고 슬로우 펌핑 밸브(V6)를 개방한다. 즉, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 슬로우 펌핑이 수행된다. 기간 T2에 펌핑부(740)는 저압 단속 밸브(V5)의 개방을 유지하고 메인 펌핑 밸브(V7)를 개방하고 슬로우 펌핑 밸브(V6)를 폐쇄한다. 즉, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 메인 펌핑이 수행된다.In the period T1 and period T2 , the second gas supply of the second
이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력은 기간 T1에서 슬로우 펌핑에 의해 상압보다 낮게 감압되며, 기간 T2에서 메인 펌핑에 의해 그 감압된 상태가 유지된다. The second internal pressure of the
캡 플랜지(70)에 의해 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 밀폐된 상태에서, 기간 T1과 기간 T2를 거치면서 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 저압을 가지면, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에서 리크(leak)가 발생하는지 체크할 수 있다. When the
그리고, 도 6의 상태인 클램프 모듈(300)이 기간 T2의 반응 공간(32)의 저압에 의한 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60)의 제2 하부 플랜지(63) 간의 밀착에 의해 도 5과 같이 클램핑을 수행할 수 있다.And, the
상기와 같은 전처리를 수행한 후 가스 유틸리티는 도 9의 기간 T3 내지 기간 T7과 같이 공정을 수행할 수 있다. 도 9는 두 번의 공정이 반복되는 것을 예시하며, 기간 T3 내지 기간 T7의 공정은 기간 T9 내지 기간 T13에서 동일하게 진행되므로 중복 설명은 생략한다. 공정이 두 번 연속으로 반복되는 도중이라도 저압이 유지될 필요가 있을 때에는 T8 기간에 도시된 것과 같이 수행하면 된다.After performing the pre-treatment as described above, the gas utility may perform the process as in period T3 to period T7 of FIG. 9 . 9 exemplifies that the process is repeated twice, and since the processes of the period T3 to T7 are performed in the same manner in the period T9 to T13, a redundant description will be omitted. If the low pressure needs to be maintained even while the process is being repeated twice in succession, it may be carried out as shown in the T8 period.
기간 T3 내지 기간 T6 동안 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 펌핑부(740)의 펌핑은 중지된다. The pumping of the
기간 T3에서, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 상압을 유지하기 위하여 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제1 고압 제어부(700)의 배기는 수행된다. 그리고, 제2 가스 공급부(620)는 이너 튜브(30) 반응 공간(32)의 제2 내부 압력을 상압으로 상승시키기 위하여 제2 가스 공급을 진행하고, 제2 고압 제어부(720)는 배기를 수행하기 않는다. 이때, 이너 튜브(30)에 공급되는 제2 가스는 수소를 이용할 수 있다.In the period T3 , the first gas supply of the first
기간 T4에서, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)과 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)은 상압 보다 높은 고압의 제1 내부 압력 및 제2 내부 압력을 각각 가지며, 제1 내부 압력은 제2 내부 압력보다 일정한 차의 고압을 유지한다. In the period T4, the
기간 T4에서, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)이 상압 이상의 고압을 갖기 위하여, 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제1 고압 제어부(700)의 배기가 수행되며, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)의 가압을 위하여 제1 가스 공급부(600)는 배기량 이상으로 제1 가스를 공급한다. 그리고, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)이 상압 이상의 고압을 갖기 위하여, 제2 가스 공급부(620)의 제2 가스 공급 및 제2 고압 제어부(720)의 배기가 수행되며, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 가압을 위하여 제2 가스 공급부(620)는 배기량 이상으로 제2 가스를 공급한다. 이때, 이너 튜브(30)에 공급되는 제2 가스는 수소를 이용할 수 있다.In the period T4 , in order for the
그 후, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)과 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)은 제1 내부 압력이 제2 내부 압력보다 일정한 차이의 고압을 유지한다. 이러한 고압차를 유지하기 위하여, 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제1 고압 제어부(700)의 배기가 유지되며, 제2 가스 공급부(620)의 제2 가스 공급 및 제2 고압 제어부(720)의 배기가 유지된다. 이때, 보호 공간(22)에 대한 제1 가스 공급 및 배기와 반응 공간(32)에 대한 제1 가스 공급 및 배기는 고압을 유지하기 위하여 각각 조절된다.Thereafter, the
그 후, 기간 T5에서, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)에 대한 제1 고압 제어부(700)의 배기와 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 제2 고압 제어부(720)의 배기가 아우터 튜브(20)와 이너 튜브(30)가 각각 상압에 도달할 때까지 진행된다. 이때, 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제2 가스 공급부(620)의 제2 가스 공급은 퍼지를 위하여 소량 유지되거나 차단될 수 있다.Thereafter, in a period T5 , the exhaust of the first high-
그 후, 기간 T6에서, 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)에 대한 상압을 유지하기 위하여 제1 가스 공급부(600)의 제1 가스 공급 및 제1 고압 제어부(700)의 배기가 수행된다. 그리고, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 상압을 유지하기 위하여 제2 가스 공급부(620)의 제2 가스 공급 및 제2 고압 제어부(720)의 배기도 수행된다. 이때, 이너 튜브(30)에 공급되는 제2 가스는 수소를 희석시키기 위하여 질소를 이용할 수 있다.Then, in a period T6 , the first gas supply of the first
그 후, 기간 T7은 기간 T1과 같이 아우터 튜브(20)의 보호 공간(22)에 대한 상압을 유지하고, 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)에 대한 슬로우 펌핑이 수행되고, T8기간 동안 저압이 유지된다.기간 T7은 기간 T1과 동일하게 동작되므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다. After that, the period T7 maintains the normal pressure with respect to the
본 발명의 실시예는 도 9의 기간 T3 내지 기간 T7 또는 기간 T9 내지 기간 T13에는 가압과 감압이 포함되는, 즉 변압공정을 진행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, pressurization and depressurization may be included in the period T3 to period T7 or period T9 to period T13 of FIG. 9 , that is, the transformation process may be performed.
그러므로, 본 발명의 실시예는 박막을 형성하기 전, 박막을 형성하는 도중 또는 박막을 형성한 후에라도 반응 공간이 고압을 가지게끔한 다음에 다시 저압을 가지게끔함으로써 박막의 특성을 개선할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the properties of the thin film can be improved by allowing the reaction space to have a high pressure and then to have a low pressure again before, during, or after the thin film is formed.
그리고, 본 발명의 실시예는 상기한 공정을 완료한 후 후처리를 위하여 기간 T14과 같이 이너 튜브(30)의 반응 공간(32)의 제2 내부 압력이 상압 보다 낮은 저압을 갖도록 할 수 있으며, 저압 상태에서 후처리를 수행할 수 있다.And, the embodiment of the present invention can make the second internal pressure of the
상기한 후처리 기간에 본 발명의 실시예는 리크 체크(leak check)와 캡 플랜지(70)와 이너 매니폴드(60) 간의 클램핑 해제를 수행할 수 있다.In the post-processing period described above, the embodiment of the present invention may perform a leak check and release of clamping between the
본 발명은 상술한 바의 실시예에 의하여 박막의 특성을 개선하기 위하여 가압 후 감압하는 변압 공정을 진행하는 기판 처리 장치를 구현할 수 있다.According to the above-described embodiment, the present invention may implement a substrate processing apparatus that performs a pressure-reducing process after pressurizing in order to improve the properties of the thin film.
또한, 본 발명은 실시예에 의하여 상기한 변압 공정에서 발생할 수 있는 이너 튜브의 손상을 방지 및 리크 방지를 도모할 수 있고, 기판 처리 장치의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 공정 효율 및 공정 수율을 개선할 수 있는 등 다양한 효과를 기대할 수 있다. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent damage to the inner tube and to prevent leakage, which may occur in the above-described transformation process, to secure the reliability of the substrate processing apparatus, and to improve process efficiency and process yield A variety of effects can be expected.
Claims (15)
제2 돔형 천정을 갖는 수직 원통형으로 구성되고, 내부에 반응 공간을 형성하며 하부에 제2 입구가 형성되되, 일부가 상기 아우터 튜브에 수용되고 상기 제2입구가 형성된 부분은 상기 아우터 튜브 하방으로 돌출된 이너 튜브;
상기 아우터 튜브의 하부를 지지하며 상기 보호 공간과 연결되는 제1 내부 공간을 형성하는 아우터 매니폴드; 및
상기 이너 튜브의 하부를 지지하며 상기 반응 공간과 연결되는 제2 내부 공간을 형성하는 이너 매니폴드;
상기 이너 매니폴드의 하부를 밀폐하는 캡 플랜지;
상기 이너 튜브의 상기 반응 공간에 수직으로 설치되며 하부가 상기 이너 매니폴드를 통하여 인출되고, 상기 반응 공간 내의 서로 다른 위치에서 온도를 센싱하는 검출부를 구비하는 열전대가 복수 개 삽입된 열전대 보호관; 및
상기 반응 공간은 상기 제2 돔형 천정에 의해 형성된 천정 영역과 상기 천정 영역 하부의 반응 영역으로 구분되고,
상기 열전대 보호관은 상기 천정 영역으로 연장되며 굽혀진 상부의 연장관을 구비하며,
적어도 하나의 열전대의 상기 검출부가 상기 연장관 내에 위치함을 특징으로 하는 기판 처리 장치.an outer tube configured in a vertical cylindrical shape having a first dome-shaped ceiling, forming a protective space therein, and having a first inlet formed therein;
It is composed of a vertical cylinder having a second dome-shaped ceiling, a reaction space is formed therein, and a second inlet is formed at the lower portion, a part is accommodated in the outer tube, and a portion in which the second inlet is formed protrudes below the outer tube. old inner tube;
an outer manifold supporting a lower portion of the outer tube and forming a first inner space connected to the protective space; and
an inner manifold supporting a lower portion of the inner tube and forming a second inner space connected to the reaction space;
a cap flange sealing the lower portion of the inner manifold;
a thermocouple protection tube installed vertically in the reaction space of the inner tube, the lower part of which is drawn out through the inner manifold, and a thermocouple protection tube having a plurality of detection units configured to sense temperatures at different positions in the reaction space into which a plurality of thermocouples are inserted; and
The reaction space is divided into a ceiling area formed by the second dome-shaped ceiling and a reaction area under the ceiling area,
The thermocouple protection tube extends to the ceiling area and includes an extension tube at an upper portion bent,
The substrate processing apparatus of claim 1, wherein the detection unit of at least one thermocouple is located in the extension tube.
상기 연장관은 상기 천정 영역의 내측으로 굴절된 기판 처리 장치.According to claim 1,
The extension tube is bent inwardly of the ceiling region.
상기 연장관은 상기 천정 영역을 따라 둥글게 휘어진 형상을 갖는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The extension tube is a substrate processing apparatus having a shape that is curved along the ceiling area.
상기 연장관은 상기 제2 돔형 천정과 동일한 곡률을 갖는 기판 처리 장치.4. The method of claim 3,
The extension tube has the same curvature as that of the second domed ceiling.
상기 연장관은 상기 제2 돔형 천정과 균일한 이격 간격을 유지하도록 형성된 기판 처리 장치.4. The method of claim 3,
The extension tube is formed to maintain a uniform distance from the second dome-shaped ceiling.
상기 연장관의 상단은 천정 영역의 중간 이상의 높이에 위치하도록 형성된 기판 처리 장치.According to claim 1,
The upper end of the extension tube is formed to be positioned at a height above the middle of the ceiling area.
상기 연장관의 상단은 상기 제2 돔형 천정의 최상부의 하부에 위치하도록 형성된 기판 처리 장치.According to claim 1,
The upper end of the extension tube is formed to be positioned below the uppermost portion of the second dome-shaped ceiling.
상부의 상기 연장관;
상기 연장관의 하부의 수직관; 및
상기 수직관으로부터 꺾어져 형성되며 상기 이너 매니폴드의 측벽을 관통하여 외부로 인출되는 하부관;을 포함하며,
상기 연장관, 상기 수직관 및 상기 하부관은 일체로 형성된 기판 처리 장치.According to claim 1, wherein the thermocouple protection tube,
the extension tube at the top;
a vertical pipe under the extension pipe; and
a lower pipe formed by being bent from the vertical pipe and drawn out through the side wall of the inner manifold; and
The extension tube, the vertical tube, and the lower tube are integrally formed with the substrate processing apparatus.
상기 열전대 보호관은 석영 재질로 형성되고, 상기 반응 공간에 대하여 밀폐된 관을 형성하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The thermocouple protection tube is formed of a quartz material, and the substrate processing apparatus forms a tube sealed with respect to the reaction space.
상기 연장관에 연속하여 수직으로 형성된 수직관;
상기 수직관에 연속하되 외부로 인출이 용이하도록 꺾어져 형성된 하부관; 및
복수개의 열전대;를 구비하되 상기 복수개의 열전대 가운데 적어도 하나는 상기 연장관 내에 존재하는 기판 처리 장치의 열전대 보호관.upper extension tube;
a vertical pipe formed vertically in succession to the extension pipe;
a lower pipe continuous to the vertical pipe but bent so as to be easily withdrawn to the outside; and
A thermocouple protection tube of a substrate processing apparatus comprising: a plurality of thermocouples, wherein at least one of the plurality of thermocouples is present in the extension tube.
상기 연장관은 경사각을 갖도록 상기 수직관을 기준으로 상기 하부관이 연결된 방향과 반대 방향으로 굴절된 기판 처리 장치의 열전대 보호관.11. The method of claim 10,
The extension tube is bent in a direction opposite to a direction in which the lower tube is connected with respect to the vertical tube to have an inclination angle.
상기 연장관은 커브를 갖도록 상기 수직관을 기준으로 상기 하부관이 연결된 방향과 반대 방향으로 굴절된 기판 처리 장치의 열전대 보호관.11. The method of claim 10,
The thermocouple protection tube of the substrate processing apparatus is bent in a direction opposite to a direction in which the lower tube is connected with respect to the vertical tube so that the extension tube has a curve.
상기 연장관은 균일한 곡률을 유지하는 기판 처리 장치의 열전대 보호관.13. The method of claim 12,
The extension tube is a thermocouple protection tube of a substrate processing apparatus that maintains a uniform curvature.
상기 연장관, 상기 수직관 및 상기 하부관은 일체로 형성되는 기판 처리 장치의 열전대 보호관.11. The method of claim 10,
The extension tube, the vertical tube, and the lower tube are integrally formed with a thermocouple protection tube of a substrate processing apparatus.
상기 연장관, 상기 수직관 및 상기 하부관은 석영 재질로 형성되는 기판 처리 장치의 열전대 보호관.15. The method of claim 14,
The extension tube, the vertical tube, and the lower tube are formed of a quartz material thermocouple protection tube of the substrate processing apparatus.
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