KR20230104001A - 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 상기 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 상기 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버 및 상기 빔 조사판을 통하여 상기 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈을 포함하며, 상기 공정 챔버는 공정 외부 하우징과 공정 내부 하우징 및 벨로우즈 실을 포함하며, 상기 공정 외부 하우징은 상기 평판 기판이 유입되는 공정 외부 게이트를 구비하고 금속 재질로 형성되며, 상기 공정 내부 하우징은 상기 공정 외부 하우징의 내부에 위치하고 상기 공정 외부 게이트와 관통되는 공정 내부 게이트를 구비하고 세라믹 재질로 형성되며, 상기 벨로우즈 실은 상기 고정 외부 게이트와 상기 공정 내부 게이트를 탄성적으로 연결하는 벨로우즈 실을 포함하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치를 개시한다.

Description

에피택셜 공정용 반도체 제조 장치{Semiconductor Manufacturing Apparatus for Epitaxial Process}
본 발명은 반도체 기판을 포함하는 평판 기판의 에피택셜 공정에 사용되는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 기판 또는 평판 패널 디스플레이 장치용 유리 기판과 같은 평판 기판은 에피택셜 공정, 박막 결정화 공정, 이온 주입 공정 또는 활성화 공정과 같은 열처리 공정이 진행되어 반도체 또는 평판 디스플레이 모듈로 제조될 수 있다.
상기 에피택셜 공정은 반도체 기판의 표면에 필요한 박막을 성장시키는 공정이다. 상기 에피택셜 공정은 진공 상태이며 600℃이상의 고온으로 유지되는 공정 챔버의 내부에 공정 가스를 주입하여 진행된다. 상기 반도체 기판은 에피택셜 공정 중에 전체적으로 온도를 균일하게 유지하는 것이 필요하다. 또한, 상기 공정 챔버는 내부가 고온으로 유지되므로 내구성과 내열성을 가지는 것이 필요하다. 또한, 상기 공정 챔버는 공정 가스가 외부로 누출되지 않도록 실링되는 것이 필요하다.
한편, 최근에는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 소자를 이용하여 반도체 기판에 대하여 열처리 공정을 진행하는 장치가 개발되고 있다. 상기 열처리 공정은 대면적 영역을 커버하도록 복수 개의 VCSEL 소자가 배치되어 레이저 빔을 조사하는 조사 모듈을 이용하여, 반도체 기판에 레이저 빔을 균일하게 조사하여 열처리하는 방식이다. 상기 열처리 공정은 반도체 기술의 미세화에 따라 작은 온도 편차와 높은 온도 균일도를 요구한다.
본 발명은 내구성이 증가되는 공정 챔버를 구비하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 상기 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 상기 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버 및 상기 빔 조사판을 통하여 상기 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈을 포함하며, 상기 공정 챔버는 공정 외부 하우징과 공정 내부 하우징 및 벨로우즈 실을 포함하며, 상기 공정 외부 하우징은 상기 평판 기판이 유입되는 공정 외부 게이트를 구비하고 금속 재질로 형성되며, 상기 공정 내부 하우징은 상기 공정 외부 하우징의 내부에 위치하고 상기 공정 외부 게이트와 관통되는 공정 내부 게이트를 구비하고 세라믹 재질로 형성되며, 상기 벨로우즈 실은 상기 고정 외부 게이트와 상기 공정 내부 게이트를 탄성적으로 연결하는 벨로우즈 실을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 외부 하우징은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되고 상기 공정 외부 게이트가 위치하는 공정 외부 측벽과, 상기 공정 외부 측벽의 하부에 결합되며 상면에서 하면으로 관통되는 외부 하판홀을 구비하는 공정 외부 하판 및 상기 공정 외부 측벽의 상단에 결합되어 상기 공정 외부 측벽의 상부를 밀폐하는 공정 외부 상판을 포함하며, 상기 공정 내부 하우징은 링 형상으로 형성되어 상기 공정 외부 하판의 상면에 안착되며 상기 공정 내부 게이트가 형성되는 공정 내부 본체 및 타측이 상기 공정 내부 게이트에 결합되며 일측이 상기 공정 외부 게이트 방향으로 연장되는 공정 내부 연결관을 포함하며, 상기 벨로우즈 실은 상기 공정 내부 연결관에 연결될 수 있다.
또한, 상기 공정 내부 본체와 상기 공정 내부 연결관은 일체로 형성되며, 쿼쯔로 형성될 수 있다.
또한, 상기 벨로우즈 실은 중심 축 방향으로 주름이 형성되어 상기 중심 축 방향으로 수축 또는 신장되고, 중심 축에 경사진 방향으로 굴곡되는 벨로우즈 관과 상기 벨로우즈 관의 타측에 결합되는 내측 플랜지 및 상기 벨로우즈 관의 일측에 결합되는 외측 플랜지를 포함하며, 상기 내측 플랜지는 상기 공정 내부 연결관 또는 상기 공정 내부 게이트에 결합되며, 상기 외측 플랜지는 상기 공정 외부 게이트에 결합될 수 있다.
또한, 상기 적외선 투과판은 상기 공정 내부 본체의 상면에 결합될 수 있다.
또한, 상기 적외선 투과판은 투명 쿼쯔로 형성될 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버는 상기 공정 외부 하우징의 외부 하판홀에 결합되는 지지 외부 하우징 및 상기 지지 외부 하우징의 내부에 위치하며, 상기 지지 외부 하우징의 높이보다 낮은 높이로 형성되고 하측이 상기 지지 외부 하우징의 하측과 동일한 높이에 위치하는 지지 내부 하우징 및 상기 지지 내부 하우징과 지지 외부 하우징의 하단에 결합되는 지지 하우징 하판을 더 포함하며, 상기 빔 조사판은 상기 지지 내부 하우징의 상부에 결합되며, 상기 빔 조사 모듈은 상기 지지 내부 하우징의 내부에서 상기 빔 조사판의 하부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버는 상기 평판 기판의 외측을 지지하는 기판 지지대를 더 포함하며, 상기 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 상기 기판 지지대를 지지하여 회전시키는 기판 회전 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 회전 모듈은 N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 링 형상이며, 상기 지지 외부 하우징의 내측 하부에서 기판 지지대의 하부에 결합되는 내측 회전 수단 및 상기 지지 외부 하우징의 외측에서 상기 내측 회전 수단과 대향하여 위치하며 자력을 발생시켜 상기 내측 회전 수단을 회전시키는 외측 회동 수단을 구비할 수 있다.
또한, 상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 VCSEL 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 공정 챔버에서 외부에 위치하며 금속 재질로 형성되는 공정 외부 하우징과 내부에 위치하며 세라믹 재질로 형성되는 공정 내부 하우징이 벨로우즈 실에 의하여 연결되므로 공정 내부 본체의 변형에 따른 압력이 인가되지 않도록 하여 공정 내부 본체가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 공정 내부 본체가 가열 또는 냉각되면서 팽창 또는 수축되는 경우에 벨로우즈 실이 함께 팽창, 수축 또는 변형되면서 공정 외부 게이트와 공정 내부 게이트 또는 공정 내부 연결관의 사이에서 공정 가스가 유출되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 공정 내부 하우징의 측부에도 냉각 가스가 유입되도록 하여 공정 내부 하우징의 냉각이 효율적으로 진행되고 열처리 공정에서 손상되는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 열처리 공정에서 적외선 투과판의 상면에 냉각 가스를 공급하여 공정 가스가 적외선 투과판의 내측면에 증착되는 것을 감소시킴으로써 적외선 투과판의 투과율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 대한 수평 단면도이다.
도 3은 도 1의 "B"에 대한 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 "C"에 대한 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 빔 조사 모듈의 부분 사시도이다.
도 6은 도 5의 D-D에 대한 수직 단면도이다.
이하에서 실시예와 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치의 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A에 대한 수평 단면도이다. 도 3은 도 1의 "B"에 대한 부분 확대도이다. 도 4는 도 1의 "C"에 대한 부분 확대도이다. 도 5는 도 1의 빔 조사 모듈의 부분 사시도이다. 도 6은 도 5의 D-D에 대한 수직 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치(10)는, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 공정 챔버(100)와 빔 조사 모듈(200)과 냉각 가스 분사 모듈(300) 및 기판 회전 모듈(400)을 포함할 수 있다.
상기 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치(10)는 평판 기판(a)에 대한 에피텍셜 공정, 결정화 공정, 이온 주입 공정 또는 활성화 공정과 같은 제조 공정이 진행될 수 있다. 여기서, 상기 평판 기판(a)은 반도체 기판 또는 유리 기판일 수 있다. 또한, 상기 평판 기판(a)은 수지 필름과 같은 플렉서블 기판일 수 있다. 또한, 상기 평판 기판(a)은 표면 또는 내부에 형성되는 다양한 소자 또는 도전 패턴을 포함할 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(10)는 평판 기판(a)을 가열하기 위한 빔 조사 모듈(200)에서 열 광원으로 VCSEL 소자를 사용할 수 있다. 또한, 상기 VCSEL 소자는 단일 파장의 레이저 빔을 조사할 수 있다. 예를 들면, 상기 VCSEL 소자는 바람직하게는 대략 940nm의 단일 파장의 레이저 빔을 조사하는 소자일 수 있다. 상기 기판 열처리 장치(10)는 빔 조사 모듈(200)에서 생성되는 레이저 빔을 평판 기판(a)에 조사하여 평판 기판(a)을 가열할 수 있다.
상기 공정 챔버(100)는 공정 외부 하우징(110)과 공정 내부 하우징(120)과 벨로우즈 실(130)과 지지 외부 하우징(140)과 지지 내부 하우징(150)과 지지 하우징 하판(160)과 빔 조사판(170)과 기판 지지대(180) 및 적외선 투과판(190)을 포함할 수 있다.
상기 공정 챔버(100)는 내부에 평판 기판(a)이 수용되어 열처리되는 열처리 공간(100a)을 제공할 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(100)는 냉각 가스가 유입되는 냉각 가스 유입 공간(100b)과 냉각 가스가 분사되는 냉각 가스 분사 공간(100c)를 제공할 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(100)는 지지 하부 공간(100d)을 제공할 수 있다. 상기 공정 챔버(100)는 열처리 공간(100a)의 상부와 측부를 감싸도록 냉각 가스 분사 공간(100c)이 형성되어 공정 내부 하우징(120)이 보다 효율적으로 냉각되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 공정 챔버(100)의 공정 내부 하우징(120)은 열처리 공정에서 손상되는 것을 감소시킬 수 있다. 상기 냉각 가스 유입 공간(100b)과 냉각 가스 분사 공간(100c)은 냉각 가스가 유입되는 공간으로 대기압으로 유지되는 공간일 수 있다. 또한, 상기 열처리 공간(100a)과 지지 하부 공간(100d)은 진공으로 유지되는 공간일 수 있다.
상기 평판 기판(a)은 공정 챔버(100)의 내부에서 기판 지지대(180)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 공정 챔버(100)는 외부에 위치하는 빔 조사 모듈(200)에서 생성되는 레이저 빔이 내부에 위치하는 평면 기판의 하면으로 조사되도록 한다. 상기 공정 챔버(100)는 빔 조사판(170)을 통과하여 레이저 빔이 기판 지지대(180)에 안착되는 평판 기판(a)의 하면으로 조사되도록 한다.
상기 공정 외부 하우징(110)은 공정 외부 측벽(111)과 공정 외부 하판(112) 및 공정 외부 상판(113)을 포함할 수 있다.
상기 공정 외부 하우징(110)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 하우징(110)은 대략 원통 형상 또는 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다.
상기 공정 외부 하우징(110)은 내부에 공정 내부 하우징(120)과 벨로우즈 실(130)과 적외선 투과판(190) 및 냉각 가스 분사 모듈(300)을 수용하는 공간을 제공한다. 또한, 상기 공정 외부 하우징(110)은 내부에 열처리 공간(100a)과 냉각 가스 유입 공간(100b) 및 냉각 가스 분사 공간(100c)이 형성될 수 있다.
상기 공정 외부 하우징(110)은 열처리 공정 중에 발생되는 양압과 음압 조건, 급격한 온도 변화 조건에 대응할 수 있도록 압력 및 온도 변화에 따른 파손에 내구성을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 외부 하우징(110)은 열처리 공정에 사용되는 공정 가스에 대한 내열성과 내부식성이 있는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 하우징(110)은 스테인레스 스틸, 인바합금, 하스텔로이와 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 공정 외부 측벽(111)은 공정 외부 게이트(111a) 및 냉각 가스 배출홀(111c)을 포함할 수 있다. 상기 공정 외부 측벽(111)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되며, 예를 들면, 원통 형상 또는 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 외부 측벽(111)은 외측면이 사각 형상이고, 내측면이 원형인 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 하우징(110)은 내부에 공정 내부 하우징(120)과 냉각 가스 분사 모듈(300)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 공정 외부 측벽(111)은 공정 가스를 내측으로 공급하는 공정 가스 공급홀(미도시)을 구비할 수 있다.
상기 공정 외부 게이트(111a)는 공정 외부 측벽(111)의 일측에 외주면에서 내주면으로 관통되는 홀 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 게이트(111a)는 내부에 벨로우즈 실(130)의 일부를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 상기 공정 외부 게이트(111a)는 평판 기판(a)이 공정 내부 하우징(120)으로 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 공정 외부 게이트(111a)는 수직 단면이 소정 폭과 높이를 갖는 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 게이트(111a)는 일측단에 벨로우즈 실(130)이 안착되는 외부 측벽 단턱(111b)이 구비될 수 있다. 상기 외부 측벽 단턱(111b)은 외부 게이트의 외측 방향으로 연장되는 홈 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 게이트(111a)는 별도의 차폐문(119)에 의하여 차폐되거나 개방될 수 있다.
상기 냉각 가스 배출홀(111c)은 공정 외부 측벽(111)의 타측 하부에 외주면에서 내주면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 배출홀(111c)은 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 분사되는 냉각 가스를 공정 외부 측벽(111)의 외부로 배출할 수 있다.
상기 공정 외부 하판(112)은 공정 외부 측벽(111)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 공정 외부 하판(112)은 공정 외부 측벽(111)의 하단 평면 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 하부는 공정 외부 측벽(111)의 하부 평면 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 외부 하판(112)은 상면에서 하면으로 관통되는 외부 하판홀(112a)을 포함할 수 있다. 상기 공정 외부 하판(112)은 공정 외부 측벽(111)의 하부에서 외측으로부터 내측을 소정 폭을 차폐할 수 있다. 상기 공정 외부 하판(112)은 소정 폭을 갖는 원형 링 또는 사각 링으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 공정 외부 하판(112)은 공정 가스 배출홀(112b)을 더 포함할 수 있다. 상기 공정 가스 배출홀은 외부 하판홀(112a)의 내주면에서 외주면 방향으로 관통되는 홀 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 가스 배출홀은 공정에 사용된 공정 가스가 외부로 배출되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 공정 외부 하판(112)은 공정 가스를 열처리 공간으로 공급하는 공정 가스 공급홀(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 공정 가스 공급홀은 공정 가스 배출홀과 반대측에 형성될 수 있다.
상기 공정 외부 상판(113)은 공정 외부 측벽(111)의 상단 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 외부 상판(113)은 공정 외부 측벽(111)의 상단에 결합되며 공정 외부 측벽(111)의 상부를 밀폐할 수 있다.
상기 공정 외부 상판(113)은 냉각 가스 유입홀(113a)을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각 가스 유입홀(113a)은 공정 외부 상판(113)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 유입홀(113a)은 적어도 1개로 형성되며, 복수 개로 형성되어 공정 외부 상판(113)에 분산되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 유입홀(113a)은 냉각 가스가 공정 외부 하우징(110)의 내부로 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 냉각 가스 유입홀(113a)은 냉각 가스 유입 공간(100b)으로 유입되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 공정 내부 하우징(120)은 공정 내부 본체(121) 및 공정 내부 연결관(122)을 포함할 수 있다. 상기 공정 내부 하우징(120)은 공정 외부 하우징(110)의 내부에서 하측에 위치할 수 있다. 즉, 상기 공정 내부 하우징(120)은 공정 외부 하우징(110)의 공정 외부 하판(112)의 상면에 안착되어 위치할 수 있다. 또한, 상기 공정 내부 하우징(120)은 상부에 자외선 투과판이 결합되어 밀폐될 수 있다. 따라서, 상기 공정 내부 하우징(120)은 내부에 평판 기판(a)이 안착되어 열처리되는 열처리 공간(100a)을 형성할 수 있다. 상기 공정 내부 하우징(120)은 외측과 상부에 냉각 가스 분사 공간(100c)이 형성되어 냉각될 수 있다.
상기 공정 내부 하우징(120)은 열처리 공정에 사용되는 공정 가스에 대한 내부식성이 있는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 내부 하우징(120)은 열처리 공정에 대한 열원으로 사용되는 레이저 빔을 투과시키는 투명 재질로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 하우징(120)은 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 내부 하우징(120)은 쿼쯔로 형성될 수 있다.
상기 공정 내부 본체(121)는 공정 내부 게이트(121a)를 포함할 수 있다. 상기 공정 내부 본체(121)는 전체적으로 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 본체(121)는 내경이 외부 하판홀(112a)의 내경과 동일하거나 클 수 있다. 또한, 상기 공정 내부 본체(121)의 외경은 공정 외부 측벽(111)의 내경보다 작을 수 있다. 상기 공정 내부 본체(121)의 외주면은 공정 외부 측벽(111)의 내주면과 이격될 수 있다. 상기 공정 내부 본체(121)는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 내부 본체(121)는 쿼쯔로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 본체(121)의 외주면과 공정 외부 측벽(111)의 내주면 사이에는 링 형상의 냉각 가스 분사 공간(100c)이 형성될 수 있다. 상기 링 형상의 냉각 가스 분사 공간(100c)에는 냉각 가스가 유입될 수 있다. 따라서, 상기 공정 내부 본체(121)는 냉각 가스가 외주면에 접촉되면서 전체적으로 냉각될 수 있다.
상기 공정 내부 본체(121)는 공정 외부 하판(112)과의 사이가 밀폐될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 내부 본체(121)의 하면과 공정 외부 하판(112)의 상면 사이에 오링과 같은 밀폐 부재(미도시)가 위치할 수 있다. 따라서, 상기 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 유입되는 냉각 가스는 공정 내부 본체(121)의 하부를 통하여 내부로 유입되지 않는다.
상기 공정 내부 게이트(121a)는 공정 내부 본체(121)의 일측에 외주면에서 내주면으로 관통되는 홀 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 게이트(121a)는 평판 기판(a)이 공정 내부 본체(121)의 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 공정 내부 게이트(121a)는 수직 단면이 소정 폭과 높이를 갖는 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 게이트(121a)는 공정 외부 게이트(111a)와 서로 연통되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 공정 내부 게이트(121a)는 중심축이 공정 외부 게이트(111a)의 중심축과 일치하도록 형성될 수 있다.
상기 공정 내부 연결관(122)은 수직 단면이 공정 내부 게이트(121a)와 동일한 형상을 갖는 사각형 관으로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 연결관(122)은 공정 내부 본체(121)의 외주면과 공정 외부 측벽(111)의 내주면 사이의 이격 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 연결관(122)은 타측이 공정 내부 게이트(121a)에 결합되고 일측이 공정 외부 게이트(111a)의 방향으로 연장될 수 있다. 상기 공정 내부 연결관(122)은 일측에 벨로우즈 실(130)과 결합될 수 있다. 상기 공정 내부 연결관(122)은 공정 내부 본체(121)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 내부 연결관(122)은 세라믹 재질, 예를 들면, 쿼쯔로 형성될 수 있다. 상기 공정 내부 연결관(122)은 공정 내부 본체(121)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 내부 연결관(122)은 벨로우즈 실(130)이 공정 내부 게이트(121a)에 직접 연결되는 경우에 생략될 수 있다.
상기 벨로우즈 실(130)은 벨로우즈 관(131)과 내측 플랜지(132) 및 외측 플랜지(133)를 포함할 수 있다. 상기 벨로우즈 실(130)은 공정 외부 측벽(111)의 공정 외부 게이트(111a)와 공정 내부 연결관(122)에 결합될 수 있다. 상기 벨로우즈 실(130)은 공정 외부 게이트(111a)와 공정 내부 연결관(122)을 탄성적으로 연결하면서 밀폐할 수 있다. 또한, 상기 벨로우즈 실(130)은 공정 외부 게이트(111a)와 공정 내부 게이트(121a)를 탄성적으로 연결하면서 밀폐할 수 있다. 따라서, 상기 벨로우즈 실(130)은 냉각 가스가 공정 내부 본체(121)로 유입되지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 벨로우즈 실(130)은 냉각 가스가 공정 외부 게이트(111a)를 통하여 공정 외부 측벽(111)의 외측으로 유출되지 않도록 할 수 있다.
상기 벨로우즈 실(130)은 공정 내부 본체(121)와 공정 내부 연결관(122)의 수치 및 가공 공차의 변화에 관계없이 공정 내부 본체(121)와 공정 외부 측벽(111)이 실링을 유지할 수 있도록 한다. 상기 공정 내부 본체(121)는 세라믹 재질로 형성되므로 취성이 높기 때문에 가공상의 어려움으로 인하여 가공 오차를 보장하는 것이 쉽지 않다. 상기 공정 내부 본체(121)는 실링 성능을 확보하기 위하여 가공 오차를 반영한 실링 구조를 가져야 하는데 가공 오차로 인하여 실링 구조를 유지하기가 용이하지 않다. 또한, 상기 공정 내부 본체(121)는 실링 성능을 확보하기 위하여 무리하게 과도한 체결력으로 조립하는 경우에 파손될 가능성이 있다. 상기 벨로우즈 실(130)은 취성이 약한 공정 내부 본체(121)를 가공 오차에 관계없이 실링에 필요한 결합력으로 결합할 수 있다.
또한, 상기 벨로우즈 실(130)은 열처리 공정중에 내부의 공정 내부 본체(121)와 공정 외부 측벽(111)이 열에 의하여 변형되는 경우에 변형량을 흡수하면서 신장, 압축 또는 굴곡될 수 있다. 따라서, 상기 벨로우즈 실(130)은 특히 공정 내부 본체(121)의 변형에 따른 압력이 인가되지 않도록 하여 공정 내부 본체(121)가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 벨로우즈 실(130)은 공정 내부 본체(121)가 가열 또는 냉각되면서 팽창 또는 수축되는 경우에 함께 팽창, 수축 또는 변형되면서 공정 외부 게이트(111a)와 공정 내부 연결관(122)의 사이에서 공정 가스가 유출되지 않도록 할 수 있다.
상기 벨로우즈 관(131)은 일반적인 벨로우즈 관으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 벨로우즈 관(131)은 내부가 중공이고 양단이 개방된 튜브 형상이며, 중심 축 방향으로 주름이 형성되는 주름관으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 벨로우즈 관(131)은 중심 축 방향으로 수축 또는 신장되고, 중심 축에 경사진 방향으로 굴곡될 수 있다. 상기 벨로우즈 관(131)은 내부식성과 내열성이 있는 스테인레스 스틸과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 내측 플랜지(132)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 내측 플랜지(132)는 벨로우즈 관(131)의 타측에 결합될 수 있다. 상기 내측 플랜지(132)는 공정 내부 연결관(122) 또는 공정 내부 게이트(121a)에 별도의 체결 수단(미도시)에 의하여 결합될 수 있다. 상기 체결 수단은 클램프와 같은 수단일 수 있다. 상기 내측 플랜지(132)는 내부식성과 내열성이 있는 스테인레스 스틸과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 외측 플랜지(133)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 외측 플랜지(133)는 벨로우즈 관(131)의 일측에 결합될 수 있다. 상기 외측 플랜지(133)는 공정 외부 측벽(111)의 공정 외부 게이트(111a) 또는 외부 측벽 단턱(111b)에 별도의 체결 수단에 의하여 결합될 수 있다. 또는 상기 외측 플랜지는 일면에서 타면으로 관통되는 다수의 관통홀(미도시)을 구비하며, 볼트에 의하여 공정 외부 게이트(111a) 또는 외부 측벽 단턱(111b)에 결합될 수 있다. 상기 외측 플랜지(133)는 내부식성과 내열성이 있는 스테인레스 스틸과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 지지 외부 하우징(140)은 내부가 중공인 원통 형상 또는 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 외부 하우징(140)은 상부가 외부 하판홀(112a)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 지지 하부 하우징은 상부가 외부 하판홀(112a)에 결합될 수 있다. 상기 지지 외부 하우징(140)은 내부에 기판 지지대(180)와 지지 내부 하우징(150)과 기판 회전 모듈(400)의 일부가 수용되는 공간을 제공할 수 있다.
상기 지지 내부 하우징(150)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되며, 원통 형상, 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 지지 내부 하우징(150)은 지지 외부 하우징(140)의 내경 또는 내측 폭보다 작은 외경 또는 외측 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)은 지지 외부 하우징(140)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)은 상측이 지지 외부 하우징(140)의 상측보다 낮게 위치할 수 있다. 상기 지지 내부 하우징(150)은 상측이 평판 기판(a)의 하면으로부터 이격되는 위치에 오도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)은 하측이 지지 외부 하우징(140)의 하측과 대략 동일한 높이에 위치하도록 결합될 수 있다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)은 상부에 위치하는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 큰 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)은 평판 기판(a)보다 큰 수평 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 지지 내부 하우징(150)의 상부에는 평판 기판(a)이 안착되는 열처리 공간(100a)이 위치한다. 즉, 상기 열처리 공간(100a)은 공정 내부 하우징(120)의 내측에서 지지 내부 하우징(150)의 상부에 형성되며, 평판 기판(a)이 안착되는 공간을 제공한다. 또한, 상기 지지 내부 하우징(150)의 외측면과 지지 외부 하우징(140)의 내측면 사이에는 기판 지지대(180)와 기판 회전 모듈(400)의 일부가 위치하는 지지 하부 공간(100d)이 형성될 수 있다.
상기 지지 하우징 하판(160)은 대략 링 형상으로 형성되며, 지지 내부 하우징(150)과 지지 외부 하우징(140)의 하단에 결합될 수 있다. 상기 지지 하우징 하판(160)은 지지 내부 하우징(150)과 지지 외부 하우징(140)의 내측 사이의 공간을 밀폐할 수 있다. 즉, 상기 지지 하우징 하판(160)은 지지 하부 공간(100d)의 하부를 밀폐할 수 있다.
상기 빔 조사판(170)은 지지 내부 하우징(150)의 상부에 결합되며, 평판 기판(a)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 빔 조사판은 지지 내부 하우징(150)의 상부를 밀폐할 수 있다. 상기 빔 조사판은 쿼쯔, 유리와 같이 레이저 빔이 투과하는 투명판으로 형성될 수 있다. 상기 빔 조사판은 하부에 위치하는 빔 조사 모듈(200)에서 발진하는 레이저 빔이 투과하여 평판 기판(a)의 하면에 조사되도록 한다. 보다 구체적으로는, 상기 빔 조사판은 지지 내부 하우징(150)의 내측에 위치하는 빔 조사 모듈(200)에서 발진되어 하면을 통하여 입사되는 레이저 빔이 평판 기판(a)의 하면에 조사되도록 한다. 상기 빔 조사판은 지지 내부 하우징(150)의 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 조사판은 직경 또는 폭이 지지 내부 하우징(150)의 직경 또는 폭보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 빔 조사판은 평판 기판(a)의 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 조사판은 직경 또는 폭이 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 크게 형성될 수 있다. 상기 빔 조사판은 바람직하게는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 1.1배 이상의 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 빔 조사판은 레이저 빔이 평판 기판(a)의 하면에 전체적으로 조사되도록 할 수 있다.
상기 기판 지지대(180)는 상부 지지대(181) 및 연결 지지대(182)를 포함할 수 있다. 상기 기판 지지대(180)는 지지 내부 하우징(150)의 상부에 위치하며, 평판 기판(a)의 하면이 노출되도록 평판 기판(a)의 하부 외측을 지지할 수 있다. 또한, 상기 기판 지지대(180)는 지지 하부 공간(100d)으로 연장되어 기판 회전 모듈(400)과 결합될 수 있다. 상기 기판 지지대(180)는 기판 회전 모듈(400)의 작용에 의하여 평판 기판(a)을 회전시킬 수 있다.
상기 상부 지지대(181)는 내측에 기판 노출홀(181a)을 구비할 수 있다. 상기 상부 지지대(181)는 소정 폭을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 지지대(181)는 평판 기판(a)의 하면을 노출시키면서 평판 기판(a)의 하부 외측을 지지할 수 있다. 상기 상부 지지대(181)는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 큰 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 지지대(181)는 별도의 기판 지지링(미도시)를 구비하며, 기판 지지링이 평판 기판(a)을 지지할 수 있다.
상기 기판 노출홀(181a)은 상부 지지대(181)의 중앙에서 상면과 하면을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 기판 노출홀(181a)은 평판 기판(a)의 하면에서 열처리가 필요한 영역을 전체적으로 노출할 수 있도록 소정 면적으로 형성될 수 있다.
상기 연결 지지대(182)는 대략 상부와 하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 지지 내부 하우징(150)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 연결 지지대(182)는 지지 내부 하우징(150)이 원통 형상으로 형성되는 경우에 이에 대응하여 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 연결 지지대(182)는 열처리 공간(100a)과 지지 하부 공간(100d)에 걸쳐서 위치할 수 있다. 상기 연결 지지대(182)는 상부가 상부 지지대(181)의 외측에 결합되며, 하부가 지지 하부 공간(100d)으로 연장되어 기판 회전 모듈(400)과 결합될 수 있다. 따라서, 상기 연결 지지대(182)는 기판 회전 모듈(400)에 의하여 회전되면서 상부 지지대(181)와 평판 기판(a)을 회전시킬 수 있다.
상기 적외선 투과판(190)은 공정 내부 하우징(120)의 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 적외선 투과판(190)은 쿼쯔로 형성될 수 있다. 상기 적외선 투과판(190)은 공정 내부 하우징(120)의 상부에 결합되어 공정 내부 하우징(120)의 상부를 밀폐할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 적외선 투과판(190)은 공정 내부 본체(121)의 상부에 결합되어 공정 내부 본체(121)의 상부를 밀폐할 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과판(190)은 하면이 평판 기판(a)의 상부에서 평판 기판(a)의 상면과 대향하여 위치할 수 있다.
상기 적외선 투과판(190)은 공정 내부 하우징(120)의 열처리 공간(100a)을 상부의 냉각 가스 분사 공간(100c)과 분리할 수 있다. 상기 열처리 공간(100a)은 평판 기판(a)이 위치하여 열처리가 진행되는 공간이다. 상기 냉각 가스 분사 공간(100c)은 적외선 투과판(190)을 냉각하기 위한 냉각 가스가 분사되는 공간이며, 열처리 공간(100a)의 상부에 위치한다. 따라서, 상기 적외선 투과판(190)은 냉각 가스 분사 공간(100c)의 냉각 가스가 열처리 공간(100a)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 적외선 투과판(190)은 열처리 공정 중에 평판 기판(a)에서 발생되는 복사 에너지를 외부로 투과시킬 수 있다. 특히, 상기 적외선 투과판(190)은 적외선을 포함하는 파장의 복사 에너지를 외부로 투과시킬 수 있다. 상기 적외선 투과판(190)은 상면으로 냉각 가스가 분사되어 소정 온도 이하로 유지되므로 공정 가스가 하측면에 증착되는 것이 감소되며, 방사율이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 적외선 투과판(190)은 400℃ 이하의 온도로 유지되며 바람직하게는 300 ~ 400℃의 온도로 유지될 수 있다. 상기 적외선 투과판(190)은 300 ~ 400℃의 온도로 유지되므로, 공정 가스에 의한 화학 증착이 방지되어 증착에 의한 방사율 증가가 방지될 수 있다. 여기서 상기 공정 가스는 열처리 공정의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 에피텍셜 공정에서 공정 가스는 SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, 또는 SiCl4와 같은 가스들이 사용될 수 있다.
상기 냉각 가스는 온도가 400℃이하인 경우에 화학 증착이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과판(190)은 열처리 공정의 회수에 따라 방사율이 증가되지 않으므로, 공정이 진행되는 평판 기판(a)들 사이의 공정 온도 차이를 감소시킬 수 있다.
상기 빔 조사 모듈(200)은 소자 배열판(210) 및 VCSEL 소자(220)를 포함할 수 있다. 상기 빔 조사 모듈(200)은 지지 내부 하우징(150)의 내부에서 빔 조사판의 하부에 위치할 수 있다. 상기 빔 조사 모듈(200)은 빔 조사판을 통하여 평판 기판(a)의 하면으로 레이저 빔을 조사할 수 있다.
상기 빔 조사 모듈(200)은 소자 배열판(210)의 상면에 복수 개의 VCSEL 소자(220)가 격자 형태로 배열될 수 있다. 상기 VCSEL 소자(220)는, 도 4를 참조하면, 소자 배열판(210)의 상면에 x 방향과 y 방향으로 배열되어 격자 형상으로 배열될 수 있다.
상기 소자 배열판(210)은 소정 면적과 두께를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 바람직하게는 평판 기판(a)의 형상과 면적에 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 열전도성이 있는 세라믹 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 VCSEL 소자(220)에서 발생되는 열을 방열시키는 작용을 할 수 있다.
상기 VCSEL 소자(220)는 소자 기판(221)과 레이저 발광 소자(222)와 전극 단자(223) 및 냉각 블록(224)을 포함할 수 있다. 상기 VCSEL 소자(220)는 복수 개가 소자 배열판(210)에 격자 방향으로 배열되어 위치할 수 있다. 상기 VCSEL 소자(220)는 소자 배열판(210)의 표면에서 평판 기판(a)의 조사 영역에 레이저 빔을 조사하는데 필요한 영역에 배열될 수 있다. 상기 소자 기판(221)은 별도의 점착제층(226)에 의하여 냉각 블록(224)에 결합될 수 있다.
상기 VCSEL 소자(220)는 복수 개의 레이저 발광 유닛(222)이 x 축 방향과 y 축 방향으로 배열되어 형성된다. 상기 VCSEL 소자(220)는 구체적으로 도시하는 않았지만, 레이저 발광 유닛(222)을 고정하기 위한 발광 프레임(미도시)과 레이저 발광 유닛(222)에 전류를 공급하기 위한 전력선(미도시)를 구비하여 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 소자(220)는 전체 레이저 발광 유닛(222)에 동일한 전류가 인가되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 VCSEL 소자(220)는 각각의 레이저 발광 유닛(222)에 서로 다른 전력이 인가되도록 형성될 수 있다.
상기 소자 기판(221)은 전자 소자를 실장하는데 사용되는 일반적인 기판으로 형성될 수 있다. 상기 소자 기판(221)은 레이저 발광 유닛(222)이 실장되는 소자 영역(221a) 및 단자가 실장되는 단자 영역(221b)으로 구분될 수 있다. 상기 소자 영역(221a)은 복수 개의 레이저 발광 유닛(222)이 격자 형상으로 배열되어 실장될 수 있다. 상기 단자 영역(221b)은 소자 영역(221a)에 접하여 위치하며 복수 개의 단자가 실장될 수 있다.
상기 레이저 발광 유닛(222)은 레이저 빔을 조사하는 다양한 발광 소자로 형성될 수 있다. 상기 레이저 발광 유닛(222)은 바람직하게는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 유닛으로 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 유닛은 940nm의 단일 파장의 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상기 VCSEL 유닛은 사각 형상으로 이루어지며, 바람직하게는 정사각형 또는 폭과 길이의 비가 1:2를 초과하지 않는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 유닛은 육면체 형상의 칩으로 제조되며, 일면에서 고출력의 레이저 빔이 발진된다. 상기 VCSEL 유닛은 고출력의 레이저 빔을 발진하므로, 기존의 할로겐 램프에 대비하여 평판 기판(a)의 온도 상승률을 증가시킬 수 있으며, 수명도 상대적으로 길다.
상기 레이저 발광 유닛(222)은 복수 개가 소자 기판(221)의 상면에서 소자 영역(221a)에 x 방향과 y 방향으로 배열되어 격자 형상으로 배열될 수 있다. 상기 레이저 발광 유닛(222)은 소자 영역(221a)의 면적과 평판 기판(a)에 조사되는 레이저 빔의 에너지 량에 따라 적정한 개수가 적정한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 레이저 발광 유닛(222)은 발광되는 레이저 빔이 인접하는 레이저 발광 유닛(222)의 레이저 빔과 오버랩될 때 균일한 에너지를 조사할 수 있는 간격으로 위치할 수 있다. 이때, 상기 레이저 발광 유닛(222)은 인접하는 레이저 발광 소자(222)와 측면이 서로 접촉되어 이격 거리가 없도록 위치할 수 있다.
상기 전극 단자(223)는 소자 기판(221)의 단자 영역(221b)에 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는 + 단자와 - 단자를 포함하며, 레이저 발광 유닛(222)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 다양한 방식으로 레이저 발광 유닛(222)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는 레이저 발광 유닛(222)의 구동에 필요한 전류를 공급할 수 있다.
상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상과 소정 높이로 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 열전도성이 있는 세라믹 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 하면에 별도의 점착제층에 의하여 결합될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 표면에 실장되는 레이저 발광 유닛(222)에서 발생되는 열을 하부로 방출할 수 있다. 따라서, 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)과 레이저 발광 유닛(222)을 냉각할 수 있다.
상기 냉각 블록(224)은 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로(224a)가 형성될 수 있다. 상기 냉각 유로(224a)는 유입구와 유출구가 하면에 형성되고, 냉각 블록(224)의 내부에 다양한 행태의 유로로 형성될 수 있다.
상기 냉각 가스 분사 모듈(300)은 냉각 가스 분사판(310)과 냉각 가스 공급관(320) 및 냉각 가스 배출관(330)을 포함할 수 있다. 상기 냉각 가스 분사 모듈(300)은 적외선 투과판(190)의 상면에 냉각 가스를 분사하여 적외선 투과판(190)을 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각 가스는 질소 가스, 아르곤 가스 또는 압축 냉각 공기일 수 있다.
상기 냉각 가스 분사판(310)은 냉각 가스 분사홀(311)을 구비할 수 있다. 상기 냉각 가스 분사판(310)은 판상으로 형성되며, 공정 외부 하우징(110)의 내측 상부에서 공정 외부 상판(113)과 적외선 투과판(190)의 사이에 적외선 투과판(190)과 평행하게 위치할 수 있다. 상기 냉각 가스 분사판(310)은 공정 외부 하우징(110)의 내측 상부 공간을 냉각 가스 유입 공간(100b)과 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 분리할 수 있다.
상기 냉각 가스 분사홀(311)은 냉각 가스 분사판(310)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성된다. 즉, 상기 냉각 가스 분사홀(311)은 냉각 가스 유입 공간(100b)과 냉각 가스 분사 공간(100c)을 연결할 수 있다. 상기 냉각 가스 분사홀(311)은 외부에서 냉각 가스 유입 공간(100b)으로 유입되는 냉각 가스를 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 분사할 수 있다.
상기 냉각 가스 분사홀(311)은 복수 개가 냉각 가스 분사판(310)에 전체적으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 분사홀(311)은 냉각 가스 유입 공간(100b)으로 유입되는 냉각 가스를 보다 균일하게 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 분사할 수 있다. 따라서, 상기 냉각 가스 분사판(310)은 하부의 적외선 투과판(190)을 보다 균일하게 냉각할 수 있다.
상기 냉각 가스 공급관(320)은 양측이 개방된 관 형상으로 형성되며, 공정 외부 하우징(110)의 공정 외부 상판(113)에서 공정 외부 하우징(110)의 내측으로 관통되도록 결합된다. 즉, 상기 냉각 가스 공급관(320)은 외부에서 공정 외부 상판(113)을 관통하여 냉각 가스 유입 공간(100b)으로 관통된다. 상기 냉각 가스 공급관(320)은 공정 외부 상판(113)의 면적에 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 공급관(320)은 외부의 냉각 가스 공급 장치와 연결되어 냉각 가스를 공급받을 수 있다.
상기 냉각 가스 배출관(330)은 양측이 개방된 관 형상으로 형성되며, 냉각 가스 분사 공간(100c)에서 외측으로 관통되도록 고정 외부 하우징의 공정 외부 측벽(111)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 냉각 가스 배출관(330)은 공정 외부 측벽(111)의 냉각 가스 배출홀(111c)에 결합될 수 있다. 상기 냉각 가스 배출관은 공정 외부 측벽(111)을 관통하여 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 관통된다. 상기 냉각 가스 배출관은 공정 내부 하우징(120)의 외측에서 공정 외부 측벽(111)에 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 배출관(330)은 냉각 가스 분사 공간(100c)으로 분사된 냉각 가스를 외부로 배출할 수 있다.
상기 기판 회전 모듈(400)은 내측 회전 수단(410) 및 외측 회동 수단(420)을 포함할 수 있다. 상기 기판 회전 모듈(400)은 기판 지지대(180)를 비접촉식으로 수평 방향으로 회전시킬 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 내측 회전 수단(410)은 공정 챔버(100)의 지지 하부 공간(100d)에서 기판 지지대(180)의 하부에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 내측 회전 수단은 지지 외부 하우징(140)과 지지 내부 하우징(150) 사이의 공간에서 기판 지지대(180)의 하부에 결합될 수 있다. 또한, 상기 외측 회동 수단(420)은 공정 챔버(100)의 외측에서 내측 회전 수단(410)과 대향하여 위치할 수 있다. 즉, 상기 외측 회동 수단은 지지 외부 하우징(140)의 외측에서 내측 회전 수단과 대향하여 위치하 수 있다. 상기 외측 회동 수단(420)은 내측 회전 수단(410)을 자력을 이용하여 비접촉식으로 회전시킬 수 있다.
상기 내측 회전 수단(410)은 모터의 로터와 같은 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 내측 회전 수단(410)은 전체적으로 링 형상으로 형성되며 N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 자석 구조로 형성될 수 있다. 상기 내측 회전 수단(410)은 기판 지지대(180)의 하부 즉, 연결 지지대(182)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 내측 회전 수단(410)은 하부판(113)의 상부에서 상측으로 이격되어 위치할 수 있다. 한편, 상기 내측 회전 수단(410)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 회전시에 진동을 방지하거나 원활하게 회전할 수 있도록 별도의 지지 수단에 의하여 지지될 수 있다. 예를 들면, 상기 내측 회전 수단(410)은 하부에 지지 베어링 또는 롤러에 의하여 지지될 수 있다.
상기 외측 회동 수단(420)은 모터의 스테이터와 같은 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 외측 회동 수단(420)은 링 형태로 형성되는 철심과 철심에 권취되는 도선을 포함할 수 있다. 상기 외측 회동 수단(420)은 도선에 공급되는 전원에 의하여 발생되는 자력으로 내측 회전 수단(410)을 회전시킬 수 있다. 상기 외측 회동 수단(420)은 외부 하우징(110)을 기준으로 내측 회전 수단(410)과 대향하도록 외부 하우징(110)의 외부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 외측 회동 수단(420)은 내측 회전 수단(410)과 동일한 높이에서 외부 하우징(110)을 기준으로 외측에 위치할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.
10: 반도체 제조 장치
100: 공정 챔버 100a: 열처리 공간
100b: 냉각 가스 유입 공간 100c: 냉각 가스 분사 공간
100d: 지지 하부 공간 110; 공정 외부 하우징
111 공정 외부 측벽 111a: 공정 외부 게이트
111b: 외부 측벽 단턱 111c: 냉각 가스 배출홀
112: 공정 외부 하판 112a: 외부 하판홀
112b: 공정 가스 배출홀
113: 공정 외부 상판 113a: 냉각 가스 유입홀
120: 공정 내부 하우징 121: 공정 내부 본체
121a: 공정 내부 게이트 122: 공정 내부 연결관
130: 벨로우즈 실 131: 벨로우즈 관
132: 내측 플랜지 133: 외측 플랜지
140: 지지 외부 하우징 150: 지지 내부 하우징
160: 지지 하우징 하판 170: 빔 조사판
180: 기판 지지대 181: 상부 지지대
181a: 기판 노출홀 182: 연결 지지대
190: 적외선 투과판 200: 빔 조사 모듈
210: 소자 배열판 220: VCSEL 소자
221: 소자 기판 222: 레이저 발광 소자
223: 전극 단자 224: 냉각 블록
300: 냉각 가스 분사 모듈
310: 냉각 가스 분사판 311: 냉각 가스 분사홀
320: 냉각 가스 공급관 330; 냉각 가스 배출관
400: 기판 회전 모듈
410: 내측 회전 수단 420: 외측 회동 수단

Claims (10)

  1. 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 상기 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 상기 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버 및
    상기 빔 조사판을 통하여 상기 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈을 포함하며,
    상기 공정 챔버는 공정 외부 하우징과 공정 내부 하우징 및 벨로우즈 실을 포함하며,
    상기 공정 외부 하우징은 상기 평판 기판이 유입되는 공정 외부 게이트를 구비하고 금속 재질로 형성되며,
    상기 공정 내부 하우징은 상기 공정 외부 하우징의 내부에 위치하고 상기 공정 외부 게이트와 관통되는 공정 내부 게이트를 구비하고 세라믹 재질로 형성되며,
    상기 벨로우즈 실은 상기 고정 외부 게이트와 상기 공정 내부 게이트를 탄성적으로 연결하는 벨로우즈 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  2. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 외부 하우징은
    내부가 중공인 통 형상으로 형성되고 상기 공정 외부 게이트가 위치하는 공정 외부 측벽과, 상기 공정 외부 측벽의 하부에 결합되며 상면에서 하면으로 관통되는 외부 하판홀을 구비하는 공정 외부 하판 및 상기 공정 외부 측벽의 상단에 결합되어 상기 공정 외부 측벽의 상부를 밀폐하는 공정 외부 상판을 포함하며,
    상기 공정 내부 하우징은 링 형상으로 형성되어 상기 공정 외부 하판의 상면에 안착되며 상기 공정 내부 게이트가 형성되는 공정 내부 본체 및 타측이 상기 공정 내부 게이트에 결합되며 일측이 상기 공정 외부 게이트 방향으로 연장되는 공정 내부 연결관을 포함하며,
    상기 벨로우즈 실은 상기 공정 내부 연결관에 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 내부 본체와 상기 공정 내부 연결관은 일체로 형성되며, 쿼쯔로 형성되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 벨로우즈 실은 중심 축 방향으로 주름이 형성되어 상기 중심 축 방향으로 수축 또는 신장되고, 중심 축에 경사진 방향으로 굴곡되는 벨로우즈 관과 상기 벨로우즈 관의 타측에 결합되는 내측 플랜지 및 상기 벨로우즈 관의 일측에 결합되는 외측 플랜지를 포함하며,
    상기 내측 플랜지는 상기 공정 내부 연결관 또는 상기 공정 내부 게이트에 결합되며,
    상기 외측 플랜지는 상기 공정 외부 게이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 적외선 투과판은 상기 공정 내부 본체의 상면에 결합되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 투과판은 투명 쿼쯔로 형성되는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는
    상기 공정 외부 하우징의 외부 하판홀에 결합되는 지지 외부 하우징 및 상기 지지 외부 하우징의 내부에 위치하며, 상기 지지 외부 하우징의 높이보다 낮은 높이로 형성되고 하측이 상기 지지 외부 하우징의 하측과 동일한 높이에 위치하는 지지 내부 하우징 및 상기 지지 내부 하우징과 지지 외부 하우징의 하단에 결합되는 지지 하우징 하판을 더 포함하며,
    상기 빔 조사판은 상기 지지 내부 하우징의 상부에 결합되며,
    상기 빔 조사 모듈은 상기 지지 내부 하우징의 내부에서 상기 빔 조사판의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 상기 평판 기판의 외측을 지지하는 기판 지지대를 더 포함하며,
    상기 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치는 상기 기판 지지대를 지지하여 회전시키는 기판 회전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 회전 모듈은
    N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 링 형상이며, 상기 지지 외부 하우징의 내측 하부에서 기판 지지대의 하부에 결합되는 내측 회전 수단 및
    상기 지지 외부 하우징의 외측에서 상기 내측 회전 수단과 대향하여 위치하며 자력을 발생시켜 상기 내측 회전 수단을 회전시키는 외측 회동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 VCSEL 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 공정용 반도체 제조 장치.
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