KR20240030548A - 배치식 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스도입포트의 내주면에서 공정가스의 응축으로 인한 파우더를 방지하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 유체통로가 제공되며, 상기 반응튜브를 지지하는 링 형상의 플랜지부; 상기 반응튜브와 상기 플랜지부의 사이에 제공되는 제1 실링부재; 상기 유체통로에 냉매를 공급하는 냉매 공급부; 상기 플랜지부를 통해 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급관; 상기 가스공급관의 외측단에 결합되는 가스도입포트; 및 상기 가스도입포트를 가열하는 히터부;를 포함할 수 있다.

Description

배치식 기판처리장치{Batch type substrate processing apparatus}
본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스도입포트의 내주면에서 공정가스의 응축으로 인한 파우더를 방지하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리장치는 처리공간 내에 처리하고자 하는 기판을 위치시킨 뒤 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)법 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)법 등을 사용하여 처리공간 내에 주입된 공정가스에 포함된 반응 입자들을 기판 상에 증착시키는 장치이며, 하나의 기판에 대하여 처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single Wafer Type)과 복수개의 기판에 대하여 동시에 처리공정을 수행할 수 있는 배치식(Batch Type)이 있다.
배치식 기판처리장치는 종형(vertical) 구조의 반응튜브, 반응튜브를 지지하는 플랜지부 및 반응튜브와 플랜지부의 사이에 개재되어 반응튜브와 플랜지부 사이를 밀봉(sealing)하는 실링부재를 포함할 수 있다.
여기서, 실링부재는 고온의 공정온도로 인해 변형 및/또는 손상될 수 있으므로, 고온에 의해 변형 및/또는 손상되지 않도록 플랜지부에 유체통로를 형성하여 냉매가 흐르게 할 수 있다.
이때, 플랜지부를 관통하여 반응튜브의 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급관 및/또는 가스공급관의 외측단에 결합되는 가스도입포트는 플랜지부와 열적으로 연결(예를 들어, 접촉)됨으로 인해 열 손실이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 가스공급관 및/또는 가스도입포트 내의 공정가스가 응축되어 파우더(powder)로 되면서 가스공급관 및/또는 가스도입포트의 내주면에 쌓이게 된다. 특히, 가스공급관과 가스도입포트의 결합(또는 연결) 부위에서는 플랜지부의 유체통로를 흐르는 냉매에 의해 냉각되는 실링부재와 공정가스가 직접 접촉하게 되어 파우더가 집중적으로 쌓일 수 있다. 이렇게 쌓인 파우더는 파티클(particle)의 주 발생원인이 되어 공정가스와 함께 처리공간에 공급됨으로써, 박막의 품질을 저하시키는 심각한 문제를 유발시킬 수 있다.
따라서, 가스공급관과 가스도입포트의 내주면 및 가스공급관과 가스도입포트의 결합 부위에 파우더가 쌓이는 것을 방지 및/또는 억제할 수 있는 구성이 요구된다.
공개특허 제10-2007-0072777호
본 발명은 냉매의 유체통로가 형성된 플랜지부를 통해 공정가스를 공급하는 가스공급관의 외측단에 결합된 가스도입포트를 가열하는 히터부를 갖는 배치식 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 유체통로가 제공되며, 상기 반응튜브를 지지하는 링 형상의 플랜지부; 상기 반응튜브와 상기 플랜지부의 사이에 제공되는 제1 실링부재; 상기 유체통로에 냉매를 공급하는 냉매 공급부; 상기 플랜지부를 통해 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급관; 상기 가스공급관의 외측단에 결합되는 가스도입포트; 및 상기 가스도입포트를 가열하는 히터부;를 포함할 수 있다.
상기 히터부는, 상기 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터; 및 상기 라인 히터가 내장되며, 상기 가스도입포트를 감싸도록 제공되는 금속 블록을 포함할 수 있다.
상기 금속 블록은, 상기 가스도입포트의 상부를 덮는 상부블록; 및 상기 가스도입포트의 하부를 덮는 하부블록을 포함할 수 있다.
상기 라인 히터는, 상기 상부블록에 제공되는 상부 히터; 및 상기 하부블록에 제공되는 하부 히터를 포함하고, 상기 상부블록과 상기 하부블록은 상기 상부 히터와 상기 하부 히터가 각각 삽입되는 히터삽입홈을 포함하며, 상기 금속 블록은 상기 상부블록과 상기 하부블록의 히터삽입홈을 각각 덮는 상부블록 커버 및 하부블록 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 히터부의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 상기 온도 검출부에서 검출한 온도에 따라 상기 히터부의 가열 온도를 제어하는 가열 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 가스공급관은 복수개로 구성되며, 상기 플랜지부를 반경방향으로 관통하고, 복수개의 상기 가스공급관은 상기 플랜지부의 둘레방향을 따라 배치되며, 상기 라인 히터의 길이는 상기 가스공급관의 개수에 비례할 수 있다.
상기 온도 검출부는, 상기 히터부 중 상기 라인 히터의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재; 및 상기 제1 온도측정부재로부터 상기 라인 히터의 연장방향으로 이격되어, 상기 히터부 중 상기 라인 히터의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재를 포함할 수 있다.
상기 가열 제어부는, 상기 제1 온도측정부재로부터 측정된 상기 히터부의 제1 온도를 기반으로 상기 히터부의 가열 온도를 제어하고, 상기 히터부의 제1 온도와 상기 제2 온도측정부재로부터 측정된 상기 히터부의 제2 온도의 차이에 따라 상기 히터부의 제2 온도를 반영하여 상기 히터부의 가열 온도를 제어할 수 있다.
상기 가열 제어부는 상기 히터부의 제1 온도와 상기 히터부의 제2 온도의 차이값이 허용값보다 큰 경우에 상기 히터부의 제2 온도를 반영할 수 있다.
상기 제1 온도측정부재와 상기 제2 온도측정부재의 간격은 상기 복수개의 상기 가스공급관의 간격보다 클 수 있다.
상기 가스공급관은 상기 반응튜브를 반경방향으로 관통하고, 상기 반응튜브와 상기 가스공급관의 사이에 제공되는 제2 실링부재; 및 상기 가스공급관과 상기 가스도입포트의 사이에 제공되는 제3 실링부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 반응튜브의 하단부 외측에 제공되며, 상기 가스공급관은 상기 반경방향으로 상기 플랜지부를 더 관통하고, 상기 제2 실링부재는 상기 반응튜브와 상기 플랜지부의 사이에 위치되며, 상기 제3 실링부재는 상기 가스공급관과 상기 플랜지부의 사이에 위치되고, 상기 히터부는 상기 플랜지부의 외측에 제공될 수 있다.
상기 가스도입포트의 내경은 상기 가스공급관의 내경보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 배치식 기판처리장치는 반응튜브와 플랜지부의 사이에 제공되는 제1 실링부재의 열적 변형 및/또는 손상을 방지하기 위해 플랜지부에 유체통로를 형성하여 냉매를 흘리면서도 히터부를 통해 가스도입포트를 가열함으로써, 가스공급관과 가스도입포트의 내주면 및 가스공급관과 가스도입포트의 결합 부위에 공정가스의 응축으로 인한 파우더(powder)가 쌓이는 것을 억제 및/또는 방지할 수 있다.
여기서, 히터부를 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터와 라인 히터가 내장되는 금속 블록으로 구성하여 가스도입포트를 감싸도록 제공함으로써, 가스도입포트 및/또는 가스공급관의 내부 온도를 공정가스가 응축되지 않는 온도(예를 들어, 150 ℃ 이상)로 유지할 수 있다. 또한, 가스공급관이 복수개로 구성되는 경우에도 가스공급관의 개수에 비례하여 히터부를 구성할 수 있으며, 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장 구성되는 히터부(또는 라인 히터)를 통해 각각의 가스공급관과 가스도입포트의 내부 온도를 균일하게 공정가스가 응축되지 않는 온도로 유지할 수 있다.
이때, 온도 검출부를 통해 히터부의 온도를 검출하여 히터부의 가열 온도를 제어함으로써, 가스도입포트를 원하는 온도로 제어할 수 있다. 그리고 온도 검출부를 히터부 중 라인 히터의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재와 라인 히터의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재로 구성함으로써, 제1 온도측정부재로부터 측정된 히터부의 제1 온도를 기반으로 히터부의 가열 온도를 제어하면서 제2 온도측정부재로부터 측정된 히터부의 제2 온도와 히터부의 제1 온도의 차이에 따라 히터부의 제2 온도를 반영하여 복수개의 가스도입포트를 균일한 온도로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치를 나타내는 개략사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터부의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스도입포트와 히터부의 결합구조를 설명하기 위한 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치를 나타내는 개략사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브(110); 유체통로(121a,121b)가 제공되며, 상기 반응튜브(110)를 지지하는 링 형상의 플랜지부(120); 상기 반응튜브(110)와 상기 플랜지부(120)의 사이에 제공되는 제1 실링부재(131); 상기 유체통로(121a,121b)에 냉매를 공급하는 냉매 공급부(140); 상기 플랜지부(120)를 통해 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급관(150); 상기 가스공급관(150)의 외측단에 결합되는 가스도입포트(160); 및 상기 가스도입포트(160)를 가열하는 히터부(170);를 포함할 수 있다.
반응튜브(110)는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통 형태로 석영 또는 세라믹 등의 내열성 재료로 형성될 수 있고, 내부에 복수의 기판이 수용되어 처리되는 처리공간을 제공할 수 있다. 반응튜브(110)의 처리공간은 복수의 기판들이 반응튜브(110)의 길이방향으로 적층된 기판 보트를 수용하고, 실제 처리공정(예를 들어, 증착 공정)이 이루어지는 공간이다.
여기서, 상기 기판 보트는 기판을 지지하기 위한 구성으로서, 복수의 기판이 상기 반응튜브(110)의 길이방향(즉, 상하방향)으로 적재되도록 형성될 수 있고, 복수의 기판이 각각 개별적으로 처리되는 단위 처리공간을 복수개 형성할 수도 있다.
플랜지부(120)는 링(ring) 형상으로 반응튜브(110)의 하단부에 반응튜브(110)의 둘레를 따라 제공되어 반응튜브(110)를 지지할 수 있고, 스테인리스 스틸(SUS) 등의 금속(metal)으로 이루어질 수 있으며, 플랜지부(120)와 반응튜브(110)가 접촉하는 부분에는 오링(O-Ring)과 같은 제1 실링부재(131)가 제공되어 공정가스가 반응튜브(110)와 플랜지부(120) 사이에서 새어나가지 않도록 할 수 있다. 이때, 플랜지부(120)는 반응튜브(110)와 동심원을 이룰 수 있다.
여기서, 플랜지부(120)에는 유체통로(121a,121b)가 제공될 수 있으며, 유체통로(121a,121b)에 냉매를 흘려보내 플랜지부(120)와 접촉하는 제1 실링부재(131)를 냉각시켜 제1 실링부재(131)의 열적 변형 및/또는 손상을 방지 및/또는 억제할 수 있다. 예를 들어, 유체통로(121a,121b)는 플랜지부(120)의 내부에 형성될 수 있다.
제1 실링부재(131)는 반응튜브(110)와 플랜지부(120)의 사이에 제공될 수 있으며, 반응튜브(110)와 플랜지부(120) 사이의 틈을 막아 공정가스가 상기 처리공간으로부터 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 제1 실링부재(131)는 오링 등일 수 있고, 반응튜브(110)의 둘레를 따라 링 형상으로 제공될 수 있으며, 기판 처리공정이 600 ℃ 이상의 고온에서 진행되어 고온의 공정온도(또는 처리온도)로 인해 반응튜브(110)로부터 열이 전달됨으로써, 변형 및/또는 손상될 수 있다.
냉매 공급부(140)는 유체통로(121a,121b)에 냉각수 등의 냉매를 공급할 수 있고, 고온에 의해 제1 실링부재(131)가 변형 및/또는 손상되지 않도록 유체통로(121a,121b)에 상기 냉매가 흐르게 할 수 있으며, 상기 냉매는 플랜지부(120)를 통한 제1 실링부재(131)와의 열교환으로 제1 실링부재(131)를 냉각시킬 수 있다. 이때, 열전도도가 우수한 금속으로 플랜지부(120)가 이루어져 상기 냉매와 제1 실링부재(131)의 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있으며, 우수한 열전도도에 의한 제1 실링부재(131)과 플랜지부(120) 간의 (빠른) 열교환 및 플랜지부(120)와 상기 냉매 간의 (빠른) 열교환을 통해 실질적으로 상기 냉매와 제1 실링부재(131)의 (빠른) 열교환이 이루어질 수 있고, 제1 실링부재(131)가 효과적으로 냉각될 수 있다.
여기서, 유체통로(121a,121b)는 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장될 수 있으며, 제1 실링부재(131)의 형상을 따라 형성될 수 있고, 제1 실링부재(131)를 전체적으로 고르게 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 실링부재(131)가 링 형상인 경우에는 상기 냉매가 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 순환되도록 유체통로(121a,121b)가 형성될 수 있다.
가스공급관(150)은 플랜지부(120)를 통해 상기 처리공간에 공정가스를 공급할 수 있으며, 플랜지부(120)를 적어도 부분적으로 관통할 수 있다. 이때, 가스공급관(150)의 일단(또는 내측단)은 반응튜브(110)의 내측을 향할 수 있고, 반응튜브(110)의 내측에 제공될 수도 있으며, 가스공급관(150)의 타단(또는 외측단)은 반응튜브(110)의 외측을 향할 수 있고, 반응튜브(110)의 외측에 제공될 수도 있다. 여기서, 가스공급관(150)의 내측단(또는 일단)에는 상기 처리공간에 상기 공정가스를 분사하는 노즐(nozzle, 미도시)이 제공될 수 있으며, 별도의 노즐(미도시)이 가스공급관(150)의 내측단에 연결(또는 결합)될 수도 있고, 가스공급관(150)의 내측단이 노즐(미도시)로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 플랜지부(120)가 반응튜브(110)의 하부에 제공되는 경우에는 플랜지부(120)의 중심으로 향하는 반경방향으로 플랜지부(120)의 측벽을 관통한 가스공급관(150)의 내측단이 절곡되어 상기 반응튜브(110)의 길이방향(또는 상부방향)으로 연장됨으로써, 반응튜브(110)의 내측에 제공될 수 있고, 플랜지부(120)가 반응튜브(110)의 외측에 제공되는 경우에는 상기 반경방향으로 플랜지부(120)의 측벽을 관통한 가스공급관(150)의 내측단이 반경방향으로 반응튜브(110)의 중심을 향해 반응튜브(110)의 측벽도 관통하여 반응튜브(110)의 내측에 제공될 수 있다. 이때, 가스공급관(150)은 스테인리스 스틸(SUS) 등의 금속으로 이루어질 수 있으나, 가스공급관(150)의 소재는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스도입포트(160)는 가스공급관(150)의 외측단(또는 타단)에 결합될 수 있으며, 가스 공급라인(미도시)과 연결되어 가스공급원(미도시)으로부터 가스 공급라인(미도시)을 통해 공급되는 상기 공정가스를 가스공급관(150)에 도입(inletting)할 수 있다. 이때, 상기 가스 공급라인(미도시)에는 상기 공정가스의 응축을 방지하기 위해 히팅자켓(heating jacket) 등의 가열 수단(미도시)이 제공되어, 상기 공정가스가 응축되지 않는 온도(예를 들어, 150 ℃ 이상)로 상기 공정가스를 공급할 수 있다. 여기서, 가스도입포트(160)는 스테인리스 스틸(SUS) 등의 금속으로 이루어질 수 있으며, 우수한 열전도도로 인해 플랜지부(120)로부터 열적 영향을 받아 제1 실링부재(131)의 냉각을 위한 상기 냉매에 의해 열 손실이 발생할 수 있다.
예를 들어, 가스도입포트(160)는 가스공급관(150)의 외측단에 결합되어 반응튜브(110) 및/또는 플랜지부(120)의 (상기 반경방향) 외측으로 돌출될 수 있으며, 플랜지부(120)와 접촉할 수도 있다. 가스도입포트(160)가 플랜지부(120)와 접촉하게 되면, 가스도입포트(160)가 플랜지부(120)와 열적으로 연결되어 가스도입포트(160)의 열(즉, 상기 가스도입포트 내 상기 공정가스의 열)이 플랜지부(120)의 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매로 (빠르게) 전도됨으로써, 열 손실이 발생하게 된다.
이러한 경우, 가스도입포트(160) 내의 상기 공정가스가 응축되어 파우더(powder)로 되면서 가스도입포트(160)의 내주면에 쌓일 수 있고, 가스도입포트(160)와 가스공급관(150)의 결합(또는 연결) 부위에서도 상기 공정가스가 응축되어 상기 파우더가 쌓일 수 있다. 이렇게 가스도입포트(160)의 내주면 및/또는 상기 가스도입포트(160)와 가스공급관(150)의 결합 부위에 쌓인 파우더는 파티클(particle)로서 상기 공정가스와 함께 상기 처리공간에 공급되어 상기 기판 처리공정을 통해 형성(또는 증착)되는 박막의 품질을 저하시키는 심각한 문제를 유발시킬 수 있다.
히터부(170)는 가스도입포트(160)를 가열할 수 있으며, 플랜지부(120)의 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매로 인해 가스도입포트(160)에 열 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 가스도입포트(160)의 열 손실에 의해 가스도입포트(160) 내의 상기 공정가스가 응축되어 파우더로 되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 가스도입포트(160)의 내주면 및/또는 상기 가스도입포트(160)와 가스공급관(150)의 결합 부위에 상기 파우더가 쌓여 상기 공정가스와 함께 상기 처리공간에 공급됨으로써, 상기 기판 처리공정에서 상기 파우더가 파티클로 작용하여 박막의 품질을 저하시키는 종래의 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 히터부(170)는 가스도입포트(160)를 감싸도록 제공될 수 있으며, 가스도입포트(160)를 전체적으로 (균일하게) 가열할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 반응튜브(110)와 플랜지부(120)의 사이에 제공되어 반응튜브(110)와 플랜지부(120) 사이를 밀봉(sealing)하는 제1 실링부재(131)의 열적 변형 및/또는 손상을 방지하기 위해 플랜지부(120)에 유체통로(121a,121b)를 형성하여 상기 냉매를 흘리면서도 히터부(170)를 통해 가스도입포트(160)를 가열함으로써, 가스도입포트(160)의 열 손실에 의한 상기 공정가스의 응축(또는 열 손실)으로 인해 가스도입포트(160)의 내주면 및 상기 가스도입포트(160)와 가스공급관(150)의 결합 부위에 상기 파우더가 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 파우더가 상기 공정가스와 함께 상기 처리공간에 공급되어 상기 기판 처리공정에서 파티클로 작용함으로써, 박막의 품질을 저하시키는 심각한 문제를 해결할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터부의 분해사시도이다.
도 2를 참조하면, 히터부(170)는 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터(171); 및 라인 히터(171)가 내장되며, 가스도입포트(160)를 감싸도록 제공되는 금속 블록(172)을 포함할 수 있다. 라인 히터(171)는 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장될 수 있으며, 유체통로(121a,121b)와 나란하게(또는 평행하게) 제공될 수 있다. 예를 들어, 라인 히터(171)는 링 형상의 플랜지부(120)의 둘레방향을 따르는 곡선(curved line) 형상일 수 있다. 이러한 경우, 상기 냉매가 흐르는 유체통로(121a,121b)와 라인 히터(171)가 대향할 수 있으며, 이에 따라 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매의 영향을 받는 가스도입포트(160)가 상기 플랜지부(120)의 둘레방향으로 균일하게 가열될 수 있고, 가스도입포트(160)에서 라인 히터(171)의 선형적 가열(또는 라인 가열)을 통해 유체통로(121a,121b)를 따라 흐르는 상기 냉매에 의한 선형적 냉각(또는 라인 냉각)을 (열적으로) 상쇄시킬 수 있다.
또한, 라인 히터(171)가 제1 실링부재(131)와도 나란하게 배치될 수 있어 라인 히터(171)로부터의 열이 제1 실링부재(131)의 일부분에 집중되지 않고 고르게 분산될 수 있으며, 라인 히터(171)를 유체통로(121a,121b)보다 제1 실링부재(131)로부터 멀리 배치하여 제1 실링부재(131)에 대한 라인 히터(171)의 열적 영향을 최소화(또는 방지)할 수 있다.
금속 블록(172)은 가스도입포트(160)를 감싸도록 제공될 수 있고, 라인 히터(171)가 내장될 수 있으며, 라인 히터(171)의 연장방향을 따라 연장될 수 있고, 라인 히터(171)의 열을 (열)전도시킬 수 있다. 즉, 금속 블록(172)은 열전도를 통해 가스도입포트(160)를 효과적으로 고르게 가열할 수 있고, 가스도입포트(160)를 감싸 전체적으로 균일하게 가열할 수 있다. 예를 들어, 금속 블록(172)은 적어도 부분적으로 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으며, 알루미늄(Al)의 높은 열전도도를 통해 라인 히터(171)의 열을 빠르게 전달하여(또는 전도시켜) 가스도입포트(160)를 효과적으로 가열할 수 있다.
여기서, 금속 블록(172)은 가스도입포트(160)의 상부를 덮는 상부블록(172a); 및 가스도입포트(160)의 하부를 덮는 하부블록(172b)을 포함할 수 있다. 상부블록(172a)은 가스도입포트(160)의 상부를 덮을 수 있고, 하부블록(172b)은 가스도입포트(160)의 하부를 덮을 수 있으며, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)이 위아래로 가스도입포트(160)를 감쌀 수 있다.
예를 들어, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)은 (상하) 대칭적으로 형성될 수 있고, 서로 결합 및 분리될 수 있다. 상부블록(172a)과 하부블록(172b)이 가스도입포트(160)를 사이에 두고 가스도입포트(160)를 중심으로 위아래에서 서로 만나 결합됨으로써, 가스도입포트(160)를 감쌀 수 있으며, 유지보수(maintenance) 등을 위해 서로 분리되어 이격될 수도 있다. 이때, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)에는 가스도입포트(160)가 적어도 부분적으로 삽입되어 체결될 수 있도록 가스도입포트(160)의 둘레를 따라 체결홈이 형성될 수 있으며, 상부블록(172a)의 체결홈에 가스도입포트(160)의 상부 (절반) 둘레가 삽입되고, 하부블록(172b)의 체결홈에 가스도입포트(160)의 하부 (절반) 둘레가 삽입될 수 있다.
금속 블록(172)을 상부블록(172a)과 하부블록(172b)으로 구성하는 경우에는 가스도입포트(160)에 히터부(170)의 장착(즉, 상기 금속 블록의 장착)이 용이할 수 있으며, 복수개의 가스공급관(150)이 각각 플랜지부(120)를 상기 반경방향으로 관통하여 상기 반경방향으로 나란하게 상기 플랜지부(120)의 둘레방향으로 따라 배치되는 경우에도 이에 대응하여 복수개의 가스공급관(150)에 각각 결합된 복수개의 가스도입포트(160)를 한꺼번에 각각 감쌀(또는 덮을) 수 있고, 복수개의 가스도입포트(160)를 동시에 함께 (일체로) 가열할 수 있다. 이를 통해 복수개의 가스도입포트(160)를 균일하게 가열할 수 있고, 최소한(예를 들어, 1개 또는 2개)의 라인 히터(171)로도 복수개의 가스도입포트(160)를 효과적으로 가열할 수 있다.
금속 블록(172)이 좌측블록과 우측블록으로 구성되어 양측에서 가스도입포트(160)를 감싸는 경우에는 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터(171)를 내장하기 어려울 뿐만 아니라 각각 플랜지부(120)를 상기 반경방향으로 관통하여 상기 플랜지부(120)의 둘레방향으로 따라 배치되는 복수개의 가스공급관(150)에 각각 결합된 복수개의 가스도입포트(160)를 각각 감싸지게 하려고 하면 한꺼번에 감쌀 수 없고, 복수개의 가스도입포트(160)를 한꺼번에 감싸려고 하면 각각 감싸지도록 할 수 없다. 하지만, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)은 복수개의 가스도입포트(160)를 각각 감싸면서도 복수개의 가스도입포트(160)를 한꺼번에 감쌀 수 있다.
또한, 금속 블록(172)이 전단블록과 후단블록으로 구성되어 앞뒤에서 가스도입포트(160)를 감싸는 경우에는 가스도입포트(160)가 상기 전단블록과 상기 후단블록을 모두 관통하여야 하므로, 상기 전단블록과 상기 후단블록이 가스도입포트(160)에 접촉(또는 밀착)되기 어렵고, 상기 전단블록과 상기 후단블록이 플랜지부(120)로부터의 거리가 달라 대칭적으로 형성될 수도 없다. 하지만, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)은 가스도입포트(160)를 위아래로 감싸면서 가스도입포트(160)에 밀착(또는 접촉)될 수 있고, (상하) 대칭적으로 형성될 수도 있다.
이때, 라인 히터(171)는 상부블록(172a)에 제공되는 상부 히터(171a); 및 하부블록(172b)에 제공되는 하부 히터(171b)를 포함할 수 있다. 상부블록(172a)과 하부블록(172b)이 (상하) 대칭적으로 형성되어, 대칭적으로 상부 히터(171a)가 상부블록(172a)에 제공되고, 하부 히터(171b)가 하부블록(172b)에 제공될 수 있으며, 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)는 서로 대칭적으로 가스도입포트(160)로부터 동일한 거리에 배치될 수 있고, 동일한 수로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상부블록(172a)에 하나의 상부 히터(171a)가 곡선 형상으로 배치되고, 하부블록(172b)에도 하나의 하부 히터(171b)가 곡선 형상으로 배치될 수 있으며, 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)는 서로 평행할 수 있고, 가스도입포트(160)를 중심으로 대칭될 수 있다. 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)를 통해 가스도입포트(160)를 균일하면서도 효과적으로 가열할 수 있으며, 복수개의 가스도입포트(160)를 한꺼번에 가열하는 경우에도 복수개의 가스도입포트(160)를 효과적으로 균일하게 가열할 수 있다.
그리고 상부블록(172a)과 하부블록(172b)은 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)가 각각 삽입되는 히터삽입홈(172c)을 포함할 수 있고, 금속 블록(172)은 상부블록(172a)과 하부블록(172b)의 히터삽입홈(172c)을 각각 덮는 상부블록 커버(173a) 및 하부블록 커버(173b)를 더 포함할 수 있다. 상부블록(172a)과 하부블록(172b)에는 히터삽입홈(172c)이 형성될 수 있으며, 상부블록(172a)의 히터삽입홈(172c)에는 상부 히터(171a)가 삽입될 수 있고, 하부블록(172b)의 히터삽입홈(172c)에는 하부 히터(171b)가 삽입될 수 있다. 이를 통해 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)가 곡선 형상인 경우에도 간단하면서 쉽게 상부블록(172a)에 상부 히터(171a)를 내장하고, 하부블록(172b)에 하부 히터(171b)를 내장할 수 있다. 한편, 상부블록(172a)과 하부블록(172b)은 상부 히터(171a) 및 하부 히터(171b)와 각각 접촉할 뿐만 아니라 가스도입포트(160)와도 접촉하므로, 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있고, 높은 열전도도를 통해 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)의 열을 효과적으로 가스도입포트(160)에 전달(또는 전도)할 수 있다.
이때, 금속 블록(172)이 상부블록 커버(173a)와 하부블록 커버(173b)를 더 포함함으로써, 상부블록 커버(173a)가 상부블록(172a)의 히터삽입홈(172c)을 덮어 금속 블록(172)에(즉, 상기 상부블록에) 상부 히터(171a)를 내장시킬 수 있고, 하부블록 커버(173b)의 히터삽입홈(172c)을 덮어 금속 블록(172)에(즉, 상기 하부블록에) 하부 히터(171b)를 내장시킬 수 있다. 상부블록 커버(173a)와 하부블록 커버(173b)는 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)가 상부블록(172a)과 하부블록(172b)의 히터삽입홈(172c)에 각각 삽입된 후에 상부블록(172a)과 하부블록(172b)의 히터삽입홈(172c)을 각각 덮어 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)가 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)를 보호하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 상부블록 커버(173a)와 하부블록 커버(173b)는 상부블록(172a) 및 하부블록(172b)과의 긴밀한 결합(또는 접촉)을 위해 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상부 히터(171a)와 하부 히터(171b)의 열이 외부로(또는 상기 가스도입포트와 반대측으로) 발산하는 것을 방지하기 위해 단열재료로 이루어질 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 히터부(170)가 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터(171)와 라인 히터(171)가 내장되는 금속 블록(172)으로 구성되어 가스도입포트(160)를 감싸도록 제공됨으로써, 가스도입포트(160)의 열 손실을 방지하여 가스도입포트(160)의 내부 온도를 상기 공정가스가 응축되지 않는 온도로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 히터부(170)의 온도를 검출하는 온도 검출부(180); 및 온도 검출부(180)에서 검출한 온도에 따라 히터부(170)의 가열 온도를 제어하는 가열 제어부(175);를 더 포함할 수 있다.
온도 검출부(180)는 히터부(170)의 온도(예를 들어, 상기 라인 히터의 온도)를 검출할 수 있으며, 검출된 히터부(170)의 온도를 통해 가스도입포트(160)의 (내부) 온도를 알 수 있다. 여기서, 히터부(170)의 가열 온도는 가열 제어부(175)에 설정된 (가열) 온도일 수 있다.
가열 제어부(175)는 온도 검출부(180)에서 검출한 온도에 따라 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있으며, 검출된 히터부(170)의 온도(즉, 파악된 가스도입포트(160)의 (내부) 온도)에 맞게 히터부(170)의 가열 온도를 조절하여 가스도입포트(160)의 내부 온도를 상기 공정가스가 응축되지 않는 온도(예를 들어, 150 ~ 170 ℃)로 유지할 수 있다.
이에, 히터부(170)의 가열이 플랜지부(120)를 통한 제1 실링부재(131)의 냉각에 영향을 미치지 않으면서 히터부(170)의 발열(또는 가열)을 위한 전력(또는 연료) 소모를 저감(또는 최소화)할 수도 있다.
가스공급관(150)은 복수개로 구성되며, 플랜지부(120)를 반경방향(또는 두께방향)으로 관통할 수 있고, 복수개의 가스공급관(150)은 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다. 가스공급관(150)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 가스공급관(150) 각각은 플랜지부(120)를 반경방향으로 관통할 수 있고, 복수개의 가스공급관(150)은 상기 반경방향으로 나란하게 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다. 복수개의 가스공급관(150) 각각에는 외측단에 가스도입포트(160)가 각각 결합될 수 있으며, 각 가스공급관(150)에 서로 다른 가스가 공급될 수도 있고, 동일한 가스가 공급될 수도 있다. 여기서, 복수개의 가스공급관(150)에 각각 결합된 복수개의 가스도입포트(160)는 상기 (공정)가스의 응축을 방지하기 위해 히터부(170)에 의해 가열될 수 있다.
이때, 라인 히터(171)의 길이는 가스공급관(150)의 개수에 비례할 수 있으며, 가스공급관(150)의 개수가 많아질수록 길어질 수 있다. 즉, 라인 히터(171)의 길이는 가스공급관(150)의 개수와 동일하게 많아지는 가스도입포트(160)의 개수에 비례할 수 있으며, 라인 히터(171)가 복수개의 가스도입포트(160)를 동시에 함께 가열할 수 있다. 이에 따라 가스공급관(150)의 개수(즉, 상기 가스도입포트의 개수)에 관계없이 복수개의 가스도입포트(160)를 균일하게 가열할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 가스공급관(150)이 복수개로 구성되는 경우에도 가스공급관(150)의 개수에 비례하여 히터부(170)를 구성할 수 있으며, 상기 플랜지부(120)의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터(171)를 통해 복수개의 가스도입포트(160)의 내부 온도를 균일하게 만들 수 있고, 가스도입포트(160) 각각의 내부 온도를 상기 공정가스가 응축되지 않는 온도로 유지할 수 있다.
여기서, 온도 검출부(180)는 히터부(170) 중 라인 히터(171)의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재(181); 및 제1 온도측정부재(181)로부터 상기 라인 히터(171)의 연장방향으로 이격되어 히터부(170) 중 상기 라인 히터(171)의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재(182)를 포함할 수 있다. 제1 온도측정부재(181)는 히터부(170) 중 라인 히터(171)의 연장방향 중앙부에 제공될 수 있으며, 히터부(170)의 제1 온도를 측정할 수 있고, 상기 히터부(170)의 제1 온도는 히터부(170)의 대표 온도(또는 여러 부분에서 유사하게 측정되는 대표적 온도)일 수 있다.
제2 온도측정부재(182)는 제1 온도측정부재(181)로부터 상기 라인 히터(171)의 연장방향으로 이격될 수 있고, 히터부(170) 중 상기 라인 히터(171)의 연장방향 가장자리부에 제공될 수 있으며, 히터부(170)의 제2 온도를 측정할 수 있고, 상기 히터부(170)의 제2 온도는 히터부(170)의 특이 온도(또는 특정 부분에서만 나타나는 특수 온도)일 수 있다. 이때, 제2 온도측정부재(182)는 복수로 구성되어 제1 온도측정부재(181)의 양측에 대칭적으로 배치될 수도 있으나, 상기 라인 히터(171)의 연장방향 위치별 온도 특성이 대칭적으로 나타나므로, 제1 온도측정부재(181)의 양측 중 어느 한 측에 하나의 제2 온도측정부재(182)(만)을 배치할 수도 있다.
예를 들어, 제1 온도측정부재(181)와 제2 온도측정부재(182)는 열전대(Thermocouple; T/C)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 히터부(170)의 온도(즉, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도)를 측정할 수 있다.
가열 제어부(175)는 제1 온도측정부재(181)로부터 측정된 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있고, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 제2 온도측정부재(182)로부터 측정된 히터부(170)의 제2 온도의 차이에 따라 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 가열 제어부(175)는 제1 온도측정부재(181)로부터 측정된 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있으며, 히터부(170)의 대표 온도인 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 상기 히터부(170)의 대표 온도는 대부분의 위치(또는 부분)에서 측정되므로, 히터부(170)의 실질적인 온도로 간주할 수 있어 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다.
그리고 가열 제어부(175)는 제2 온도측정부재(182)로부터 측정된 히터부(170)의 제2 온도와 상기 히터부(170)의 제1 온도의 차이에 따라 히터부(170)의 가열 온도 제어에 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영할 수 있으며, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이가 그리 크지 않아 무시할 수 있는 수준이면 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하지 않을 수 있고, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이가 커 히터부(170)의 특이 온도가 영향을 미칠 수준이면 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 상기 히터부(170)의 특이 온도는 소수의 특정 위치(또는 부분)에서만 측정되므로, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이 크기에 따라 상기 히터부(170)의 제1 온도에 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 변경할 히터부(170)의 가열 온도를 1차적으로 결정할 수 있고, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이 크기에 따라 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 상기 변경할 히터부(170)의 가열 온도를 보조적으로 보정할 수 있다.
여기서, 가열 제어부(175)는 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이값이 허용값보다 큰 경우에 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영할 수 있다. 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이값 이하인 경우에는 상기 히터부(170)의 제2 온도(또는 상기 특이 온도)가 무시할 수 있는 수준이므로, 가열 제어부(175)는 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하지 않고, 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로(만) 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 그리고 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이값이 허용값보다 큰 경우에는 상기 히터부(170)의 제2 온도(또는 상기 특이 온도)가 영향을 미쳐 부분적으로 상기 공정가스가 응축되지 않는 온도보다 낮은 온도(또는 부분)를 유발할 수 있으므로, 가열 제어부(175)는 (상기 히터부의 제1 온도에) 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 히터부(170)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 히터부(170)의 제1 온도와 상기 히터부(170)의 제2 온도의 차이가 큰 경우에(만) 히터부(170)의 가열 온도 제어에 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영할 수 있으며, 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 1차적으로 결정된 히터부(170)의 가열 온도에 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 상기 히터부(170)의 가열 온도를 보조적으로 보정할 수 있다.
제1 온도측정부재(181)와 제2 온도측정부재(182)의 (상기 플랜지부의 둘레방향) 간격은 복수개의 가스공급관(150)의 (상기 플랜지부의 둘레방향) 간격보다 클 수 있다. 이때, 복수개의 가스공급관(150)은 동일 간격으로 상기 플랜지부(120)의 둘레방향으로 배치될 수 있다. 상기 히터부(170)의 특이 온도는 상기 라인 히터(171)의 연장방향 양단부에서 (주로) 발생하게 되므로, 제1 온도측정부재(181)와 제2 온도측정부재(182)의 간격을 복수개의 가스공급관(150)의 간격 이하로 하게 되면, 제2 온도측정부재(182)가 상기 히터부(170)의 특이 온도를 측정할 수 없게 되고, 상기 히터부(170)의 특이 온도를 상기 히터부(170)의 가열 온도 제어에 반영할 수 없게 된다. 또한, 상기 히터부(170)의 특이 온도가 아닌 상기 히터부(170)의 대표 온도를 측정하는 제2 온도측정부재(182)로부터 측정된 상기 히터부(170)의 제2 온도는 상기 히터부(170)의 제1 온도와의 차이가 크지 않으므로, 상기 히터부(170)의 제2 온도 조차도 상기 히터부(170)의 가열 온도 제어에 반영할 수 없다.
하지만, 제1 온도측정부재(181)와 제2 온도측정부재(182)의 간격을 복수개의 가스공급관(150)의 간격보다 크게 하여 제2 온도측정부재(182)가 상기 라인 히터(171)의 연장방향 양단부 중 어느 한 단부에서 온도를 측정할 수 있고, 상기 히터부(170)의 특이 온도를 측정할 수 있으며, 이에 따라 상기 히터부(170)의 특이 온도를 상기 히터부(170)의 가열 온도 제어에 반영할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 온도 검출부(180)를 통해 히터부(170)의 온도를 검출하여 히터부(170)의 가열 온도를 제어함으로써, 가스도입포트(160)를 원하는 온도로 제어할 수 있다. 그리고 온도 검출부(180)를 히터부(170) 중 상기 라인 히터(171)의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재(181)와 상기 라인 히터(171)의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재(182)로 구성함으로써, 제1 온도측정부재(181)로부터 측정된 상기 히터부(170)의 제1 온도를 기반으로 히터부(170)의 가열 온도를 제어하면서 제2 온도측정부재(182)로부터 측정된 상기 히터부(170)의 제2 온도와 상기 히터부(170)의 제1 온도의 차이에 따라 상기 히터부(170)의 제2 온도를 반영하여 복수개의 가스도입포트(160)를 균일한 온도로 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스도입포트와 히터부의 결합구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 가스공급관(150)은 반응튜브(110)를 반경방향으로 관통할 수 있으며, 반응튜브(110) 내의 상기 처리공간에 상기 공정가스를 공급할 수 있다. 이때, 플랜지부(120)는 반응튜브(110)의 외측에 제공되어, 가스공급관(150)의 내측단이 상기 반경방향으로 반응튜브(110)의 중심을 향해 플랜지부(120)의 측벽과 반응튜브(110)의 측벽을 모두 관통할 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이에 제공되는 제2 실링부재(132); 및 가스공급관(150)과 가스도입포트(160)의 사이에 제공되는 제3 실링부재(133);를 더 포함할 수 있다.
제2 실링부재(132)는 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이에 제공될 수 있으며, 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이를 밀봉할 수 있고, 반응튜브(110)와 가스공급관(150) 사이의 틈을 막아 상기 공정가스가 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이로 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제2 실링부재(132)는 오링 등일 수 있고, 가스공급관(150)의 둘레에 링 형상으로 제공될 수 있으며, 제2 실링부재(132)도 상기 고온의 공정온도로 인해 변형 및/또는 손상될 수 있다.
제3 실링부재(133)는 가스공급관(150)과 가스도입포트(160)의 사이에 제공될 수 있으며, 가스공급관(150)과 가스도입포트(160)의 사이를 밀봉할 수 있고, 가스공급관(150)과 가스도입포트(160) 사이의 틈을 막아 상기 공정가스가 가스공급관(150)과 가스도입포트(160)의 사이로 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제3 실링부재(133)도 오링 등일 수 있고, 가스공급관(150)의 둘레에 링 형상으로 제공될 수 있으며, 상기 고온의 공정온도로 인해 변형 및/또는 손상될 수 있다.
플랜지부(120)는 반응튜브(110)의 하단부 외측에 제공될 수 있고, 가스공급관(150)은 상기 반경방향으로 플랜지부(120)를 더 관통하여 반응튜브(110)로 연장됨으로써, 플랜지부(120)와 반응튜브(110)를 (모두) 관통할 수 있다. 즉, 플랜지부(120)는 반응튜브(110)의 하단부 외측에 제공될 수 있으며, 가스공급관(150)은 상기 반경방향으로 상기 반응튜브(110)의 중심을 향해 플랜지부(120)의 측벽와 반응튜브(110)의 측벽을 모두 관통할 수 있고, 가스공급관(150)의 내측단이 반응튜브(110)의 내측에 제공될 수 있다.
예를 들어, 반응튜브(110)는 하단부에 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 외측(또는 상기 반경방향)으로 돌출된 돌출부를 가질 수 있고, 플랜지부(120)는 반응튜브(110)의 돌출부 외측에 상기 돌출부를 감싸도록 제공될 수 있으며, 가스공급관(150)은 상기 반경방향으로 플랜지부(120)의 측벽을 관통하여 상기 돌출부까지 관통함으로써, 상기 돌출부를 통해 내측단이 반응튜브(110)의 내측에 제공될 수 있다. 여기서, 플랜지부(120)는 하부 플랜지와 상부 고정링으로 구성될 수 있으며, 하부 플랜지는 반응튜브(110)의 하부(즉, 상기 돌출부의 하부)에서 반응튜브(110)를 받쳐 지지할 수 있고, 상부 고정링은 상기 돌출부를 상부에서 눌러 반응튜브(110)와 상기 하부 플랜지(즉, 상기 돌출부와 상기 하부 플랜지)를 제1 실링부재(131)와 밀접 접촉(또는 밀착)시킬 수 있다. 이를 통해 반응튜브(110)와 상기 하부 플랜지의 사이를 밀폐(또는 밀봉)할 수 있다.
이때, 플랜지부(120)에는 복수의 유체통로(121a,121b)가 형성될 수 있으며, 어느 하나의 유체통로(121b)는 제1 실링부재(131)의 냉각을 위해 형성될 수 있고, 다른 하나의 유체통로(121a)는 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)의 냉각을 위해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 어느 하나의 유체통로(121b)는 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)를 냉각시킬 수도 있고, 상기 다른 하나의 유체통로(121a)는 제1 실링부재(131)를 냉각시킬 수도 있다. 또한, 상기 상부 고정링에 하나의 유체통로(121a)가 형성되고, 상기 하부 플랜지에 또 하나의 유체통로(121b)가 형성될 수도 있다. 한편, 어느 하나의 유체통로(121a)를 통해 상기 냉매가 유입되고, 다른 하나의 유체통로(121b)를 통해 상기 냉매가 배출되도록 할 수도 있다.
여기서, 제2 실링부재(132)는 반응튜브(110)와 플랜지부(120)의 사이에 위치하여 가스공급관(150)과 반응튜브(110) 및 플랜지부(120)의 사이에 개재될 수 있고, 제3 실링부재(133)는 가스공급관(150)과 플랜지부(120)의 사이에 위치하여 가스도입포트(160)와 가스공급관(150) 및 플랜지부(120)의 사이에 개재될 수 있다. 제2 실링부재(132)는 가스공급관(150)과 반응튜브(110)의 사이에 개재되어 상기 공정가스가 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이로 새어나가는 것을 방지할 수 있으며, 가스공급관(150)과 플랜지부(120)의 사이에도 개재되어 가스공급관(150)과 플랜지부(120)의 직접 접촉을 방지함으로써, 플랜지부(120)의 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매로 인한 가스공급관(150)의 열 손실을 억제 또는 방지할 수 있다.
제3 실링부재(133)는 가스도입포트(160)와 가스공급관(150)의 사이에 개재되어 가스공급관(150)과 가스도입포트(160)의 사이로 새어나가는 것을 방지할 수 있으며, 가스공급관(150)과 플랜지부(120)의 사이에도 개재되어 가스공급관(150)과 플랜지부(120)의 직접 접촉을 효과적으로 방지함으로써, 플랜지부(120)의 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매로 인한 가스공급관(150)의 열 손실을 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)는 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이뿐만 아니라 플랜지부(120)와 가스공급관(150)의 사이도 이중 밀봉(또는 실링)함으로써, 상기 공정가스가 상기 처리공간으로부터 반응튜브(110)와 가스공급관(150)의 사이 및/또는 플랜지부(120)와 가스공급관(150)의 사이로 새어나가 외부로 유출(또는 누출)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 히터부(170)는 플랜지부(120)의 외측에 제공될 수 있다. 제1 실링부재(131) 및 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)는 플랜지부(120)의 내부(및/또는 내측)에 제공(또는 배치)되므로, 히터부(170)는 제1 실링부재(131) 및 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)에 열적 영향을 주지 않도록 플랜지부(120)의 외측에 제공될 수 있으며, 유체통로(121a,121b)보다 제1 실링부재(131) 및 제2 실링부재(132)와 제3 실링부재(133)로부터 멀리 배치될 수 있다. 그리고 히터부(170)는 플랜지부(120)의 외측에서 가스도입포트(160)를 감싸 밀접 접촉(또는 밀착)하여 가스도입포트(160)를 효과적으로 가열할 수 있다. 여기서, 히터부(170)는 플랜지부(120)의 외측에 접촉될 수도 있고, 플랜지부(120)로부터 이격될 수도 있으나, 플랜지부(120)와 서로 열적 영향을 받지 않고 가스도입포트(160)를 효과적으로 가열할 수 있도록 가스도입포트(160)에는 접촉하면서 플랜지부(120)로부터는 이격되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 제3 실링부재(133)가 가스도입포트(160)와 플랜지부(120)의 사이에도 개재되어 가스도입포트(160)를 플랜지부(120)로부터 이격시킴으로써, 플랜지부(120)의 유체통로(121a,121b)를 흐르는 상기 냉매로 인한 가스공급관(150)의 열 손실을 억제(또는 최소화)할 수도 있다.
가스도입포트(160)의 내경은 가스공급관(150)의 내경보다 작을 수 있다. 가스도입포트(160)의 내경이 작은 경우에는 가스도입포트(160)의 가열에 의해 가스도입포트(160) 내부의 상기 공정가스가 효과적으로 가열될 수 있으며, 가스도입포트(160)의 내부 압력이 상대적으로 높아 내경이 더 커 상대적으로 압력이 낮은 가스공급관(150)의 내부로 상기 공정가스가 확산되면서 빠르게 가스공급관(150) 중 플랜지부(120)에 대응되는 부분(또는 구간)을 통과함으로써, 가스공급관(150)의 내부에서 상기 공정가스의 응축을 방지할 수 있고, 상기 공정가스의 응축으로 인해 가스공급관(150)의 내주면에 상기 파우더가 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 가스공급관(150) 중 플랜지부(120)에 대응되는 부분은 가스공급관(150)의 외측단 일부(구간)일 수 있다. 한편, 가스공급관(150)의 내경이 커 빠르게 통과하는 상기 공정가스가 가스공급관(150)의 내주면에 접촉하는 것이 억제 및/또는 방지되어 상기 공정가스의 응축 및/또는 가스공급관(150)의 내주면에 상기 파우더가 쌓이는 것이 방지 및/또는 억제 될 수 있다.
본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 반응튜브(110) 내를 배기하는 배기부(190);를 더 포함할 수 있다.
배기부(190)는 반응튜브(110) 내를 배기할 수 있으며, 상기 처리공간 내의 공정 잔류물을 외부로 배기하는 역할을 할 수 있다. 배기부(190)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되는 배기노즐, 상기 배기노즐에 연결되는 배기라인과 배기포트 및 배기펌프로 구성될 수 있다. 상기 배기노즐은 상기 기판 보트의 단위 처리공간들에 각각 대응하여 상하방향으로 배열된 복수의 배기홀을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 공정가스는 1종 이상의 가스를 포함할 수 있으며, 소스가스 및 상기 소스가스와 반응하여 박막 물질을 반응가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 상에 증착될 박막 물질이 실리콘 질화물인 경우, 상기 소스가스는 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 등의 실리콘을 함유하는 가스를 포함할 수 있고, 반응가스는 NH3, N2O, NO 등의 질소를 함유하는 가스를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 상기 기판을 가열하기 위해 반응튜브(110)를 둘러싸는 히팅 커버(미도시);를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 보트는 처리공정의 균일성을 위해 상기 기판 보트의 하부에 연결된 회전수단에 의해 회전될 수도 있다.
이처럼, 본 발명에서는 반응튜브와 플랜지부의 사이에 제공되는 제1 실링부재의 열적 변형 및/또는 손상을 방지하기 위해 플랜지부에 유체통로를 형성하여 냉매를 흘리면서도 히터부를 통해 가스도입포트를 가열함으로써, 가스공급관과 가스도입포트의 내주면 및 가스공급관과 가스도입포트의 결합 부위에 공정가스의 응축으로 인한 파우더가 쌓이는 것을 억제 및/또는 방지할 수 있다. 여기서, 히터부를 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터와 라인 히터가 내장되는 금속 블록으로 구성하여 가스도입포트를 감싸도록 제공함으로써, 가스도입포트 및/또는 가스공급관의 내부 온도를 공정가스가 응축되지 않는 온도로 유지할 수 있다. 또한, 가스공급관이 복수개로 구성되는 경우에도 가스공급관의 개수에 비례하여 히터부를 구성할 수 있으며, 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장 구성되는 히터부를 통해 각각의 가스공급관과 가스도입포트의 내부 온도를 균일하게 공정가스가 응축되지 않는 온도로 유지할 수 있다. 이때, 온도 검출부를 통해 히터부의 온도를 검출하여 히터부의 가열 온도를 제어함으로써, 가스도입포트를 원하는 온도로 제어할 수 있다. 그리고 온도 검출부를 히터부 중 라인 히터의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재와 라인 히터의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재로 구성함으로써, 제1 온도측정부재로부터 측정된 히터부의 제1 온도를 기반으로 히터부의 가열 온도를 제어하면서 제2 온도측정부재로부터 측정된 히터부의 제2 온도와 히터부의 제1 온도의 차이에 따라 히터부의 제2 온도를 반영하여 복수개의 가스도입포트를 균일한 온도로 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 배치식 기판처리장치 110 : 반응튜브
120 : 플랜지부 121a,121b: 유체통로
131 : 제1 실링부재 132 : 제2 실링부재
133 : 제3 실링부재 140 : 냉매 공급부
150 : 가스공급관 160 : 가스도입포트
170 : 히터부 171 : 라인 히터
171a: 상부 히터 171b: 하부 히터
172 : 금속 블록 172a: 상부블록
172b: 하부블록 172c: 히터삽입홈
173a: 상부블록 커버 173b: 하부블록 커버
175 : 가열 제어부 180 : 온도 검출부
181 : 제1 온도측정부재 182 : 제2 온도측정부재
190 : 배기부

Claims (13)

  1. 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브;
    유체통로가 제공되며, 상기 반응튜브를 지지하는 링 형상의 플랜지부;
    상기 반응튜브와 상기 플랜지부의 사이에 제공되는 제1 실링부재;
    상기 유체통로에 냉매를 공급하는 냉매 공급부;
    상기 플랜지부를 통해 상기 처리공간에 공정가스를 공급하는 가스공급관;
    상기 가스공급관의 외측단에 결합되는 가스도입포트; 및
    상기 가스도입포트를 가열하는 히터부;를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터부는,
    상기 플랜지부의 둘레방향을 따라 연장되는 라인 히터; 및
    상기 라인 히터가 내장되며, 상기 가스도입포트를 감싸도록 제공되는 금속 블록을 포함하는 배치식 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 블록은,
    상기 가스도입포트의 상부를 덮는 상부블록; 및
    상기 가스도입포트의 하부를 덮는 하부블록을 포함하는 배치식 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 라인 히터는,
    상기 상부블록에 제공되는 상부 히터; 및
    상기 하부블록에 제공되는 하부 히터를 포함하고,
    상기 상부블록과 상기 하부블록은 상기 상부 히터와 상기 하부 히터가 각각 삽입되는 히터삽입홈을 포함하며,
    상기 금속 블록은 상기 상부블록과 상기 하부블록의 히터삽입홈을 각각 덮는 상부블록 커버 및 하부블록 커버를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
    상기 온도 검출부에서 검출한 온도에 따라 상기 히터부의 가열 온도를 제어하는 가열 제어부;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스공급관은 복수개로 구성되며, 상기 플랜지부를 반경방향으로 관통하고,
    복수개의 상기 가스공급관은 상기 플랜지부의 둘레방향을 따라 배치되며,
    상기 라인 히터의 길이는 상기 가스공급관의 개수에 비례하는 배치식 기판처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 온도 검출부는,
    상기 히터부 중 상기 라인 히터의 연장방향 중앙부에 제공되는 제1 온도측정부재; 및
    상기 제1 온도측정부재로부터 상기 라인 히터의 연장방향으로 이격되어, 상기 히터부 중 상기 라인 히터의 연장방향 가장자리부에 제공되는 제2 온도측정부재를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가열 제어부는,
    상기 제1 온도측정부재로부터 측정된 상기 히터부의 제1 온도를 기반으로 상기 히터부의 가열 온도를 제어하고,
    상기 히터부의 제1 온도와 상기 제2 온도측정부재로부터 측정된 상기 히터부의 제2 온도의 차이에 따라 상기 히터부의 제2 온도를 반영하여 상기 히터부의 가열 온도를 제어하는 배치식 기판처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가열 제어부는 상기 히터부의 제1 온도와 상기 히터부의 제2 온도의 차이값이 허용값보다 큰 경우에 상기 히터부의 제2 온도를 반영하는 배치식 기판처리장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 온도측정부재와 상기 제2 온도측정부재의 간격은 상기 복수개의 상기 가스공급관의 간격보다 큰 배치식 기판처리장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스공급관은 상기 반응튜브를 반경방향으로 관통하고,
    상기 반응튜브와 상기 가스공급관의 사이에 제공되는 제2 실링부재; 및
    상기 가스공급관과 상기 가스도입포트의 사이에 제공되는 제3 실링부재;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 반응튜브의 하단부 외측에 제공되며,
    상기 가스공급관은 상기 반경방향으로 상기 플랜지부를 더 관통하고,
    상기 제2 실링부재는 상기 반응튜브와 상기 플랜지부의 사이에 위치되며,
    상기 제3 실링부재는 상기 가스공급관과 상기 플랜지부의 사이에 위치되고,
    상기 히터부는 상기 플랜지부의 외측에 제공되는 배치식 기판처리장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스도입포트의 내경은 상기 가스공급관의 내경보다 작은 배치식 기판처리장치.
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