KR20220070994A - 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents

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KR20220070994A
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이승재
서해목
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Abstract

본 발명은 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열처리 등의 기판처리를 수행하기 위한 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 기판(10)에 대한 열처리공정을 수행하기 위한 기판처리장치에 설치되어 기판(10)을 가열하기 위한 히터(100)로서, 미리 설정된 길이를 가지는 직선형 튜브(110)와; 상기 튜브(110)의 외주면에 권선되는 발열코일부(120)와; 상기 튜브(110)의 양 끝단에 설치되어 상기 발열코일부(120)로 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 단자부(130)를 포함하며, 상기 발열코일부(120)는, 상기 튜브(110)의 센터영역(MA)에 권선되는 제1발열코일(122)과, 상기 튜브(100)의 센터영역(MA)을 제외한 양 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124)을 포함하며, 상기 사이드영역(SA)에서 단위길이당 발열량은 상기 센터영역(MA)에서 단위길이당 발열량보다 작은 것을 특징으로 하는 히터(100)를 개시한다.

Description

히터 및 이를 포함하는 기판처리장치{Heater and substrate processing apparatus having the same}
본 발명은 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열처리 등의 기판처리를 수행하기 위한 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 열처리장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리 단계를 담당하는 장치이다.
대표적인 어닐링 장치로는 AMOLED와 같은 고품질 디스플레이를 제조하기 위해 다결정 실리콘을 이용한 TFT를 유리기판에 형성하는 LTPS(Low Temperature PolyCrystallization silicon) 장치 또는 플렉서블 기판을 형성하기 위해 폴리이미드를 기판위에 형성하고 경화하기 위한 열처리 장치가 있다.
상기 어닐링 장치는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화시키는 열처리 장치도 포함할 수 있다.
이와 같은 결정화 공정(열처리 공정)을 수행하기 위해서는 소정의 박막이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다.
예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 550℃ 내지 600℃ 범위의 온도에서 열처리가 필요하고, 플렉서블 기판을 형성하기 위해서는 기판 상에 형성된 폴리이미드를 350℃ 내지 450℃ 범위의 온도에서 열처리가 필요하다.
통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수개의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다.
종래의 배치식 열처리 장치는 복수개의 기판이 로딩되는 보트, 보트에 로딩된 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버, 챔버 내에서 열처리 환경을 조성하기 위해 챔버의 외주를 감싸도록 설치된 히터, 기판의 열처리 분위기 조성에 필요한 가스를 챔버 내부로 공급하는 가스 공급관, 및 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함하여 구성되어 있다.
그런데, 종래 챔버에 설치되는 히터는, 히터의 열선의 수축/팽창 시의 압력을 견디지 못하고 파손이 발생되는 문제점과, 히터의 열선이 어느 한쪽 방향으로의 밀려 히터 열선 위치가 변경되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 히터에 설치되는 발열코일부의 열팽창에 따른 수축/팽창 시 히터가 발열코일부의 수축/팽창력에 의해 발열코일부가 파손되거나, 또는 초기 정위치를 벗어나 밀리는 현상을 방지할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 기판(10)에 대한 열처리공정을 수행하기 위한 기판처리장치에 설치되어 기판(10)을 가열하기 위한 히터(100)를 개시한다.
상기 히터(100)는, 미리 설정된 길이를 가지는 직선형 튜브(110)와; 상기 튜브(110)의 외주면에 권선되는 발열코일부(120)와; 상기 튜브(110)의 양 끝단에 설치되어 상기 발열코일부(120)로 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 단자부(130)를 포함할 수 있다.
상기 발열코일부(120)는, 상기 튜브(110)의 센터영역(MA)에 권선되는 제1발열코일(122)과, 상기 튜브(100)의 센터영역(MA)을 제외한 양 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124)을 포함할 수 있다.
상기 사이드영역(SA)에서 단위길이당 발열량은 상기 센터영역(MA)에서 단위길이당 발열량보다 작을 수 있다.
상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 클 수 있다.
상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1)의 1.2배 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2)는, 상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1) 보다 작거나 같을 수 있다.
상기 제1발열코일(122) 및 상기 제2발열코일(124)은 서로 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 센터영역(MA)과 상기 사이드영역(SA) 사이에는 제1발열코일(122)의 끝단과 제2발열코일(124)의 끝단이 접합되는 접합영역(BA)이 형성될 수 있다.
상기 사이드영역(SA)과 상기 단자부(130) 사이에는 제2발열코일(124)의 끝단이 상기 단자부(130)의 전원피드라인(134)과 접합되는 전원피딩영역(EA)이 형성될 수 있다.
상기 히터(100)는, 상기 한 쌍의 단자부(130) 사이에서 상기 튜브(110) 및 상기 발열코일부(120)를 둘러싸는 아우터튜브(140)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 단자부(130)는, 외부의 전력원과 전기적으로 연결되는 전원케이블(132)과, 상기 제2발열코일(124)의 끝단과 전기적으로 연결되는 전원피드라인(134)과, 상기 전원케이블(132)과 상기 전원피드라인(134)을 전기적으로 연결시키는 연결단자부재(136)와, 상기 연결단자부재(136)를 수용하며 상기 튜브(110) 및 상기 아우터튜브(140)의 길이방향 끝단부가 고정설치되는 단자캡(138)을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 기판처리가 수행되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(300)와; 상기 공정챔버(300) 설치되어 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 지지하는 기판지지부와; 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 가열하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 히터(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치(1000)를 개시한다.
상기 기판처리장치(1000)는, 상기 히터(100)의 상기 사이드영역(SA)에서의 발열량을 보조하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 보조히터부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 히터(100)는, 상기 단자부(130)가 처리공간(S) 외측에 위치되도록 상기 공정챔버(300)의 챔버벽을 관통하여 설치될 수 있다.
상기 기판처리장치(1000)는, 상기 처리공간(S)의 실링을 유지한 상태로 상기 히터(100)를 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 설치하기 위한 밀봉커버부(150)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밀봉커버부(150)는, 상기 단자부(130)를 수용하며 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 히터 및 이를 포함하는 기판처리장치는, 히터에 설치되는 발열코일부의 열팽창에 따른 수축/팽창 시 히터가 발열코일부의 수축/팽창력에 의해 발열코일부가 파손되거나, 또는 초기 정위치를 벗어나 밀리는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 설치되는 기판처리장치를 보여주는 도면이다.
도 2는, 도 1의 히터를 보여주는 측면도이다.
도 3은, 도 2의 구성 일부를 확대하여 보여주는 확대도이다.
도 4는, 도 3의 X-Y평면도이다.
도 5는, 도 3의 변형례를 보여주는 도면이다.
도 6은, 도 2의 H 영역을 중심으로 공정챔버에 설치된 상태의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 7은, 도 2의 히터가 분해된 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치(1000)는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 기판처리가 수행되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(300)와; 상기 공정챔버(300) 설치되어 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 지지하는 기판지지부와; 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 가열하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 히터(100)를 포함한다.
상기 공정챔버(300)는, 기판처리가 수행되는 처리공간(S)을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정챔버(300)에서 수행되는 기판처리는 기판(10)에 대한 열처리공정일 수 있고, 상기 공정챔버(300)는 기판(10)이 열처리되는 공간을 제공할 수 있다.
상기 공정챔버(300)는 직육면체 형상으로, 재질은 스테인레스 스틸, 알루미늄 등 다양한 재질이 가능하다.
상기 공정챔버(300)의 일측에는 공정챔버(300)에 기판(10)을 로딩하기 위하여 개폐되는 전면도어(게이트밸브, 미도시)가 설치될 수 있다.
상기 도어가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 공정챔버(300)로 로딩할 수 있다.
한편, 열처리가 종료된 기판(10)은, 도어를 통하여 공정챔버(300)로부터 외부로 언로딩(배출)될 수 있다.
상기 공정챔버(300)에는 N2 등의 가스를 공급하기 위한 가스공급포트(미도시) 및 처리공간(S) 내의 가스 배기를 위한 가스배기포트(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 공정챔버(300)의 전면도어에 대향하는 측면에는 유지보수를 위한 후면도어(미도시)가 개폐 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 기판지지부는, 상기 공정챔버(300) 설치되어 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 지지하는 구성이 가능하다.
예로서 상기 기판지지부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 기판(10)들이 상하 간격을 두고 지지되도록 상하 간격을 두고 설치되는 사다리 형태의 복수의 래더(200, ladder)들을 포함할 수 있다.
상기 래더(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이 후술하는 히터(100)에 의해 처리공간(S) 내에 지지되거나 또는 도시하지는 않았으나 처리공간(S) 내에 좌우로 가로질러 설치되는 크로스바에 의해 지지될 수 있다.
상기 래더(200)의 상측에는 기판(10)의 저면을 지지하는 지지핀(202)이 구비될 수 있다.
또한 상기 래더(200)에는 후술하는 히터(100) 또는 크로스바에 고정되기 위한 고정수단(204)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(300)에는 열처리가 종료된 후 공정챔버(300) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(미도시)이 설치될 수 있다.
상기 히터(100)는, 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 가열하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
도 1을 참조하면, 상기 히터(100)는, 봉형상의 히터로서 상기 공정챔버(300)에 복수로 설치될 수 있다.
상기 복수의 히터(100)들 중 일부는, 래더(200)에 적재된 각 기판(10)의 평면 상 길이방향(도 1 기준, Y축방향)을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 길이방향을 따라 설치된 히터(100)들은 각 기판(10)에 대응되어 상하 간격을 두고 다층으로 설치될 수 있다.
즉, 상기 히터(100)들은, 기판(10)의 적층 방향 및 평면 상 길이방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개가 배치될 수 있다.
이때, 상기 복수의 히터(100)들 중 일부는, 래더(200)의 양 끝단측에서 기판(10)의 길이방향을 따라 설치되는 히터(100)들과 평면 상 교차하도록 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 처리공간(S)을 가로지르는 히터(100)들에 의해 상술한 래더(200)가 처리공간(S) 내에서 지지될 수 있다.
상기 복수의 히터(100)들은, 상기 공정챔버(300) 내부에서 기판(10)을 직접가열하며 공정챔버(300) 내부의 열 손실을 방지할 수 있다.
상기 히터(100)는 각각, 봉형상의 히터로서, 내부에 삽입된 발열체가 외부의 전원을 인가받아 발열될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 히터(100)는, 기판(10)에 대한 열처리공정을 수행하기 위한 기판처리장치에 설치되어 기판(10)을 가열하기 위한 히터(100)로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 길이를 가지는 직선형 튜브(110)와; 상기 튜브(110)의 외주면에 권선되는 발열코일부(120)와; 상기 튜브(110)의 양 끝단에 설치되어 상기 발열코일부(120)로 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 단자부(130)를 포함할 수 있다.
상기 튜브(110)는, 미리 설정된 길이를 가지는 직선형 튜브로서 다양한 구성 및 재질로 이루어질 수 있다.
상기 튜브(110)는, 미리 설정된 직경을 가지는 원통형 튜브 형상으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 쿼츠 재질로 이루어질 수 있다.
상기 튜브(110)의 길이(L)는, 상기 히터(100)가 설치되는 기판처리장치(1000)의 크기나 설치 위치에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
상기 발열코일부(120)는, 상기 튜브(110)의 외주면에 권선되어 발열되는 발열코일로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 발열코일부(120)를 구성하는 코일의 길이나, 단위길이당 권선 수, 단면직경 등은 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
예로서, 상기 발열코일부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(110)의 센터영역(MA)에 권선되는 제1발열코일(122)과, 상기 튜브(100)의 센터영역(MA)을 제외한 양 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 센터영역(MA)이란, 상기 튜브(110)의 길이방향 기준 중앙부를 포함하는 영역으로, 상기 센터영역(MA)의 길이는 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
상기 사이드영역(SA)은 상기 튜브(110)의 전체영역에서 상기 센터영역(MA)을 제외한 나머지 영역으로서, 상기 센터영역(MA)을 사이에 두고 양 측에 형성될 수 있다.
상기 사이드영역(SA)은, 상기 튜브(110)의 길이방향 기준 중앙부를 제외한 양 끝 영역으로, 상기 사이드영역(SA)의 길이는 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
상기 제1발열코일(122)은, 튜브(110)의 센터영역(MA)에 권선되는 발열코일로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1발열코일(122)은 상기 센터영역(MA)에서 튜브(110)의 외주면 둘레에 미리 설정된 권선피치(P1)로 권선될 수 있다.
상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1)은 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있고, 상기 제1발열코일(122)은 발열기능을 고려하여 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 예로서 니켈 또는 칸탈재질로 형성될 수 있다.
상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1) 및 단면직경(D1)은, 상기 센터영역(MA) 내에서 튜브(110)의 길이방향을 따라 가변될 수 있다.
상기 제2발열코일(124)은, 튜브(110)의 사이드영역(SA)에 권선되는 발열코일로서 다양한 구성이 가능하다.
도 2 기준, 상기 제2발열코일(124)은, 상기 센터영역(MA)의 좌측에 인접하는 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124a)과 센터영역(MA)의 우측에 인접하는 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124b)을 포함할 수 있다.
상기 제2발열코일(124)은 상기 사이드영역(MA)에서 튜브(110)의 외주면 둘레에 미리 설정된 권선피치(P2)로 권선될 수 있다.
상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있고, 상기 제2발열코일(124)은 발열기능을 고려하여 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 예로서 니켈 또는 칸탈재질로 형성될 수 있다.
상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2) 및 단면직경(D2)은, 상기 사이드영역(SA) 내에서 튜브(110)의 길이방향을 따라 가변될 수 있다.
이때, 상기 제1발열코일(122) 및 상기 제2발열코일(124)은 서로 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제1발열코일(122)와 양 측에 위치되는 2개의 제2발열코일(124a, 124b)은 직렬연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 센터영역(MA)과 상기 사이드영역(SA) 사이에는 제1발열코일(122)의 끝단과 제2발열코일(124)의 끝단이 접합되는 접합영역(BA)이 형성될 수 있다.
상기 접합영역(BA)에는 제1발열코일(122)의 끝단과 제2발열코일(124)의 끝단이 서로 중첩되어 접합되는 접합부위(K1, K2)가 위치될 수 있다.
상기 한 쌍의 단자부(130)는, 상기 튜브(110)의 양 끝단에 설치되어 상기 발열코일부(120)로 전원을 공급하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 한 쌍의 단자부(130)는, 상기 발열코일부(120)로의 전원공급기능을 수행하며, 상기 튜브(110)의 고정설치를 위해 구비될 수 있다.
예로서, 상기 단자부(130)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 단자부(130)는, 외부의 전력원과 전기적으로 연결되는 전원케이블(132)과, 상기 제2발열코일(124)의 끝단과 전기적으로 연결되는 전원피드라인(134)과, 상기 전원케이블(132)과 상기 전원피드라인(134)을 전기적으로 연결시키는 연결단자부재(136)와, 상기 연결단자부재(136)를 수용하며 상기 튜브(110) 및 상기 아우터튜브(140)의 길이방향 끝단부가 고정설치되는 단자캡(138)을 포함할 수 있다.
상기 전원케이블(132)은, 외부의 전력원과 전기적으로 연결되는 케이블로서, 전력공급선 기능을 수행할 수 있다면 다양한 구성이 가능하다.
상기 전원피드라인(134)은, 상기 제2발열코일(124)에 전력을 피딩하기 위해 상기 제2발열코일(124)의 끝단과 전기적으로 연결되는 전력피더로서 직선형 피더로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 연결단자부재(136)는, 상기 전원케이블(132)과 상기 전원피드라인(134)을 전기적으로 연결시키는 단자(터미널)로서, 다양한 전기적 연결방식이 적용될 수 있으며, 예로서 납땜 없이 전원케이블(132)과 전원피드라인(134)의 끝단을 전기적으로 접합하기 위한 압착단자일 수 있다.
상기 단자캡(138)은, 상기 연결단자부재(136)를 수용하며 상기 튜브(110) 및 상기 아우터튜브(140)의 길이방향 끝단부가 고정설치되는 캡부재로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 단자캡(138)은 중공의 원통형상으로 이루어져, 내주면에는 상기 튜브(110)의 일단이 고정결합되며, 외주면에는 후술하는 아우터튜브(140)의 일단이 고정결합될 수 있다.
상기 한 쌍의 단자부(130)를 통해, 외부의 전력원에 연결되는 전원케이블(132)과 전원피드라인(134)이 전기적으로 연결되며, 상기 전원피드라인(134)는 상기 발열코일부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 한 쌍의 단자부(130)와 사이드영역(SA) 사이에는 상기 전원피드라인(134)의 끝단과 상기 제2발열코일(124)의 끝단이 접합되는 전원피딩영역(EA)이 형성될 수 있다.
상기 전원피딩영역(EA) 또는 “전원피딩영역(EA)과 사이드영역(SA)의 경계”에는 제2발열코일(124)의 일단과 전원피드라인(134)의 일단이 서로 접합되는 접합부위(N1, N2)가 위치될 수 있다.
이를 통해, 상기 2개의 제2발열코일(124)은 각각 끝단이 전원케이블(132)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 사이드영역(SA)에서 단위길이당 발열량은 상기 센터영역(MA)에서 단위길이당 발열량보다 작을 수 있다.
즉, 상기 사이드영역(SA)은 상기 센터영역(MA) 보다 상대적으로 저발열되는 저발열영역일 수 있다.
상기 사이드영역(SA)에 설치되는 제2발열코일(124)에 의해 발생되는 발열량이 상기 제1발열코일(122)에 의해 발생되는 발열량 보다 상대적으로 적으므로, 상기 제2발열코일(124)의 열팽창에 의한 수축이나 팽창에 의해 튜브(110)나 히터(100) 내부 구조물이 파손되는 것이 방지될 수 있다.
예로서, 상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2)는, 상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1) 보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 제1발열코일(122) 및 제2발열코일(124)은, 연속적으로 권선되는 일체형 코일일 수 있다.
다른 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2발열코일(124)은, 상기 사이드영역(SA) 내의 적어도 하나 이상의 지점에서 튜브(110) 둘레에 묶여 고정되는 고정영역(T)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2발열코일(124)은, 상기 고정영역(T)을 제외하고는 튜브(110)에 권선되지 않고 튜브(110)의 길이방향으로 연장되어 단자부(130)에 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 사이드영역(SA)에서의 발열량이 센터영역(MA)의 발열량 보다 작아질 수 있고, 상기 고정영역(T)에서 제2발열코일(124)이 묶여 고정됨으로써 발열코일부(120)가 수축/팽창에 의해 밀리거나 정위치를 벗어나는 것이 방지될 수 있다.
또 다른 예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제2발열코일(124)는, 외부 전원인가시 저항으로 기능함으로써 발열될 수 있는데, 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)이 커짐에 따라 이에 반비례하여 상기 제2발열코일(124)에 의한 저항이 감소되는 효과가 발생된다.
따라서, 상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)이 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 크게 형성됨으로써, 제2발열코일(124)에 의한 발열량이 제1발열코일(122)에 의한 발열량보다 작아질 수 있다.
이때, 상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2)는, 상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1) 보다 작거나 같을 수 있으나, 상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2)가 상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1)보다 크게 권선되는 것도 가능함은 물론이다.
구체적으로, 상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 사이드영역(SA)에서의 발열량, 사이드영역(SA)의 구간길이, 및 히터(100)의 크기 등을 고려하여, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1)의 1.2배 이상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 1.2배 내지 1.8배 범위, 또는 1.1배 내지 2배 범위로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4의 실시예의 경우, 도 5와 달리, 저발열영역인 사이드영역(SA)에 설치되는 제2발열코일(124)이 제1발열코일(122)과 같이 튜브(110)의 외주면을 따라 권선되는 나선형코일 형태로 구성된다.
더 나아가, 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)가 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 크므로 외력에 의한 변형이 상대적으로 어렵게 되고, 제2발열코일(124)이 열변형에 따른 수축/팽창 시 쿠션(댐퍼) 기능을 수행할 수 있다.
결과적으로 발열코일부(120)의 설치위치를 초기 위치 그대로 일정하게 유지할 수 있고, 발열코일부(120)의 수축/팽창으로 인한 변형력에 의해 히터(100)가 파손될 가능성을 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 히터(100)는, 상기 한 쌍의 단자부(130) 사이에서 상기 튜브(110) 및 상기 발열코일부(120)를 둘러싸는 아우터튜브(140)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 아우터튜브(140)는, 상기 발열코일부(120)가 권선되는 튜브(110)와 동일하거나 유사한 원통형 튜브 형태로 이루어지며, 상기 튜브(110)와 동일하거나 유사한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 히터(100)는 양 끝단부 사이드영역(SA)에 상대적으로 발열량이 적은 저발열영역이 형성되므로, 상기 기판처리장치(1000)는 상기 히터(100)의 상기 사이드영역(SA)에서의 발열량을 보조하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 보조히터부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 보조히터부는, 히터(100)의 사이드영역(SA)에서의 저발열에 따른 보상을 위해 설치되는 히터로서, 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 상기 공정챔버(300)에 설치되는 히터일 수 있다.
이때, 상기 기판처리장치(1000)는, 상기 공정챔버(300)에 설치되는 복수의 히터(100)들 및 상기 보조히터부에 대해 설치위치나 열손실량을 고려하여 인가되는 전력을 제어함으로써, 공정챔버(300) 전체에 걸쳐 온도균일도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 히터(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단자부(130)가 처리공간(S) 외측에 위치되도록 상기 공정챔버(300)의 챔버벽을 관통하여 설치될 수 있다.
이때, 상기 기판처리장치(1000)는, 상기 처리공간(S)의 실링을 유지한 상태로 상기 히터(100)를 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 설치하기 위한 밀봉커버부(150)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밀봉커버부(150)는, 상기 처리공간(S)의 실링을 유지한 상태로 상기 히터(100)를 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 설치하기 위한 결합부재로서 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 밀봉커버부(150)는, 상기 단자부(130)를 수용하며 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 결합될 수 있다.
또한, 상기 밀봉커버부(150)는 처리공간(S)의 실링을 유지하기 위해 다양한 실링수단을 구비할 수 있으며, 상기 아우터튜브(140)와 공정챔버(300)의 챔버벽 사이 공간에 삽입설치될 수 있다.
이때, 상기 전원케이블(132)은 상기 밀봉커버부(150)를 관통하여 상기 단자부(130)까지 연장될 수 있고, 상기 밀봉커버부(150)에는, 전원케이블(132)이 관통되는 관통구를 실링하기 위한 실링캡(미도시)이 구비될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 히터 300: 공정챔버

Claims (13)

  1. 기판(10)에 대한 열처리공정을 수행하기 위한 기판처리장치에 설치되어 기판(10)을 가열하기 위한 히터(100)로서,
    미리 설정된 길이를 가지는 직선형 튜브(110)와; 상기 튜브(110)의 외주면에 권선되는 발열코일부(120)와; 상기 튜브(110)의 양 끝단에 설치되어 상기 발열코일부(120)로 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 단자부(130)를 포함하며,
    상기 발열코일부(120)는, 상기 튜브(110)의 센터영역(MA)에 권선되는 제1발열코일(122)과, 상기 튜브(100)의 센터영역(MA)을 제외한 양 사이드영역(SA)에 권선되는 제2발열코일(124)을 포함하며,
    상기 사이드영역(SA)에서 단위길이당 발열량은 상기 센터영역(MA)에서 단위길이당 발열량보다 작은 것을 특징으로 하는 히터(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1) 보다 큰 것을 특징으로 하는 히터(100).
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2발열코일(124)의 단면직경(D2)은, 상기 제1발열코일(122)의 단면직경(D1)의 1.2배이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2발열코일(124)의 권선피치(P2)는, 상기 제1발열코일(122)의 권선피치(P1) 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 히터(100).
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1발열코일(122) 및 상기 제2발열코일(124)은 서로 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터영역(MA)과 상기 사이드영역(SA) 사이에는 제1발열코일(122)의 끝단과 제2발열코일(124)의 끝단이 접합되는 접합영역(BA)이 형성되는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 사이드영역(SA)과 상기 단자부(130) 사이에는 제2발열코일(124)의 끝단이 상기 단자부(130)에서 연장된 전원피드라인(134)과 접합되는 전원피딩영역(EA)이 형성되는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터(100)는, 상기 한 쌍의 단자부(130) 사이에서 상기 튜브(110) 및 상기 발열코일부(120)를 둘러싸는 아우터튜브(140)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단자부(130)는, 외부의 전력원과 전기적으로 연결되는 전원케이블(132)과, 상기 제2발열코일(124)의 끝단과 전기적으로 연결되는 전원피드라인(134)과, 상기 전원케이블(132)과 상기 전원피드라인(134)을 전기적으로 연결시키는 연결단자부재(136)와, 상기 연결단자부재(136)를 수용하며 상기 튜브(110) 및 상기 아우터튜브(140)의 길이방향 끝단부가 고정설치되는 단자캡(138)을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터(100).
  10. 기판처리가 수행되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(300)와; 상기 공정챔버(300) 설치되어 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 지지하는 기판지지부와; 상기 공정챔버(300)로 로딩된 기판(10)을 가열하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 히터(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치(1000).
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기판처리장치(1000)는, 상기 히터(100)의 상기 사이드영역(SA)에서의 발열량을 보조하기 위해 상기 공정챔버(300)에 설치되는 보조히터부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치(1000).
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 히터(100)는, 상기 단자부(130)가 처리공간(S) 외측에 위치되도록 상기 공정챔버(300)의 챔버벽을 관통하여 설치되며,
    상기 기판처리장치(1000)는, 상기 처리공간(S)의 실링을 유지한 상태로 상기 히터(100)를 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 설치하기 위한 밀봉커버부(150)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치(1000).
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 밀봉커버부(150)는, 상기 단자부(130)를 수용하며 상기 공정챔버(300)의 챔버벽에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치(1000).
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