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KR101677560B1 - 공정공간 높이별 가열온도를 조절할 수 있는 히터를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

공정공간 높이별 가열온도를 조절할 수 있는 히터를 구비한 기판 처리 장치 Download PDF

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KR101677560B1
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주식회사 유진테크
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 장치는, 상부가 개방되며, 일측에 상기 기판이 출입하는 통로가 형성되는 하부챔버; 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하며, 상기 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 외부반응튜브; 하나 이상의 상기 기판이 상하방향으로 적재되며, 상기 기판 홀더 내에 상기 기판이 적재되는 적재위치 및 상기 기판에 대한 상기 공정이 이루어지는 공정위치로 전환가능한 기판 홀더; 그리고 상기 외부반응튜브의 내부에 설치되어 상기 공정공간을 향해 반응가스를 공급하며, 상하방향에 따라 서로 다른 위상차를 가지는 상기 반응가스의 유동을 형성하는 가스공급유닛을 포함한다.

Description

공정공간 높이별 가열온도를 조절할 수 있는 히터를 구비한 기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH HEATER ADJUSTING PROCESS SPACE TEMPERATURE ACCORDING TO HEIGHT}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 히터를 서로 다른 높이에 배치함으로써, 높이에 따라 공정공간의 가열온도를 다르게 할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
통상적인 선택적 에피택시 프로세스(selective epitaxy process)는 증착 반응 및 식각 반응을 수반한다. 증착 및 식각 반응은 다결정층 및 에피택셜 층에 대해 비교적 상이한 반응 속도로 동시에 발생한다. 증착 프로세스 중에, 적어도 하나의 제2층상에, 기존의 다결정층 및/또는 비결정층이 증착되는 동안, 에피택셜 층은 단결정 표면상에 형성된다. 그러나 증착된 다결정층은 일반적으로 에피택셜 층보다 빠른 속도로 식각된다. 따라서, 부식 가스의 농도를 변화시킴으로써, 네트 선택적 프로세스(net selective process)가 에피택시 재료의 증착 및 제한된 또는 제한되지 않은 다결정 재료의 증착을 가져온다. 예를 들어, 선택적 에피택시 프로세스는, 증착물이 스페이서 상에 남아있지 않으면서 단결정 실리콘 표면상에 실리콘 함유 재료의 에피층(epilayer)의 형성을 가져올 수 있다.
이러한 선택적 에피택시 프로세스의 공정공간을 가열하기 위한 열원으로 통상 열선을 이용한 히터가 사용된다. 그러나, 이러한 열선을 이용한 히터는 공정공간의 가열온도를 가변할 경우에 장시간이 소요되어 생산성이 저하된다는 문제가 있다.
국제공개공보 WO 2008/073926 2008. 6. 19. 한국공개특허공보 10-2009-0035430호 2009. 4. 9.
본 발명의 목적은 높이에 따라 공정공간의 가열온도를 다르게 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공정공간 내의 온도를 신속하게 가변할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판처리 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 장치는, 상부가 개방되며, 일측에 상기 기판이 출입하는 통로가 형성되는 하부챔버; 상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하며, 상기 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 외부반응튜브; 하나 이상의 상기 기판이 상하방향으로 적재되며, 상기 기판 홀더 내에 상기 기판이 적재되는 적재위치 및 상기 기판에 대한 상기 공정이 이루어지는 공정위치로 전환 가능한 기판 홀더; 상기 외부반응튜브의 내부에 설치되며, 상기 공정위치에 놓여진 상기 기판 홀더의 둘레에 배치되어 상기 기판에 대한 반응영역을 구획하는 내부반응튜브; 상기 외부반응튜브의 내부에 설치되어 상기 반응영역 내에 반응가스를 공급하는 가스공급유닛; 그리고 상기 외부반응튜브를 각각 서로 다른 높이에서 감싸도록 배치되며, 상기 공정공간을 가열하는 복수의 히터를 포함한다.
상기 히터의 가열온도는 서로 다를 수 있다.
상기 히터는, 할로겐 가스가 충진되는 내부공간을 가지며, 둘레의 일부가 개방된 링형상의 히터관; 상기 내부공간에 설치되며 빛을 방사하는 발열선; 상기 히터관의 개방된 양 끝단에 각각 결합되어 상기 내부공간을 밀폐하며, 상기 발열선에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 단자부; 그리고 상기 단자부에 전기적으로 연결되어 상기 발열선에 전류를 공급하는 전원;을 구비할 수 있다.
상기 복수의 히터의 각각의 전원이 공급하는 상기 전류의 세기는 서로 다를 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 외부반응튜브를 감싸도록 배치되고, 내면이 함몰되어 형성되는 복수의 삽입홈을 가지는 단열프레임;을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 히터관은 상기 삽입홈에 삽입 설치될 수 있다.
상기 단열프레임은 세라믹 재질 등과 같은 단열재일 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 단자부가 노출되는 일면이 관통 형성된 복수의 통공을 가지고, 상기 통공은 상기 공정공간의 상하방향으로 지그재그 형태로 배치되며, 상기 단열프레임을 감싸도록 배치되는 커버;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 공정공간의 높이에 따라 가열온도를 다르게 형성할 수 있다. 특히, 신속하게 공정공간의 온도를 가변할 수 있다. 또한, 기판 처리 생산성을 향상시킬 수 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 기판을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 에피택셜 층을 형성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 1에 도시한 에피택셜 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 하부챔버 및 기판 홀더를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 외부반응튜브 및 내부반응튜브와 공급노즐들 및 배기노즐들을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 공급노즐들의 배치와 열전대들의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시한 배기노즐들의 배치와 열전대들의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시한 공급노즐들에 각각 연결되는 공급라인들을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에 도시한 내부반응튜브 내에서 반응가스의 유동을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1에 도시한 기판홀더가 공정위치로 전환된 모습을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 6에 도시한 공급노즐들에 관한 변형된 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시한 공급노즐을 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 12에 도시한 공급노즐을 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 12에 도시한 공급노즐들 및 배기노즐들을 통한 반응가스의 유동을 나타내는 도면이다.
도 16은 도 13에 도시한 공급노즐에 관한 변형된 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시한 공급노즐을 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 11에 도시한 커버, 단열프레임 및 히터의 배치를 나타내는 정면도이다.
도 19는 도 11에 도시한 히터관, 단자부, 리드선의 배치를 나타내는 측면도이다.
도 20은 도 19의 A-A'의 단면도이다.
도 21(a)는 도 20에 도시한 히터의 평면도이고, 도 21(b)는 도 21(a)의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 17을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 에피택셜 공정을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 에피택셜 공정을 포함하는 다양한 반도체 제조공정에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 반도체 제조장치(1)는 공정설비(2), 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)(3), 그리고 경계벽(interface wall)(4)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 공정설비(2)의 전방에 장착되어, 기판들(S)이 수용된 용기(도시안됨)와 공정설비(2) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다.
설비 전방 단부 모듈(3)은 복수의 로드포트들(loadports)(60)과 프레임(frame)(50)을 가진다. 프레임(50)은 로드포트(60)와 공정 설비(2) 사이에 위치한다. 기판(S)를 수용하는 용기는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(도시안됨)에 의해 로드포트(60) 상에 놓여진다.
용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 프레임(50) 내에는 로드포트(60)에 놓여진 용기와 공정설비(2) 간에 기판(S)을 이송하는 프레임 로봇(70)이 설치된다. 프레임(50) 내에는 용기의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오프너(도시안됨)가 설치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에는 청정 공기가 프레임(50) 내 상부에서 하부로 흐르도록 청정 공기를 프레임(50) 내로 공급하는 팬필터 유닛(Fan Filter Unit:FFU)(도시안됨)이 제공될 수 있다.
기판(S)은 공정설비(2) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(2)는 이송 챔버(transfer chamber)(102), 로드록 챔버(loadlock chamber)(106), 세정 챔버(cleaning chamber)(108a,108b), 버퍼 챔버(buffer chamber)(110), 그리고 에피택셜 챔버(epitaxial chamber)(또는 에피택셜 장치)(112a,112b,112c)를 포함한다. 이송 챔버(102)는 상부에서 바라볼 때 대체로 다각의 형상을 가지며, 로드록 챔버(106), 세정 챔버(108a,108b), 버퍼 챔버(110), 그리고 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)는 이송 챔버(102)의 측면에 설치된다.
로드록 챔버(106)는 이송 챔버(102)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(3)과 인접한 측부에 위치한다. 기판(S)은 로드록 챔버(106) 내에 일시적으로 머무른 후 공정설비(2)에 로딩되어 공정이 이루어지며, 공정이 완료된 후 기판(S)은 공정설비(2)로부터 언로딩되어 로드록 챔버(106) 내에 일시적으로 머무른다. 이송 챔버(102), 세정 챔버(108a,108b), 버퍼 챔버(110), 그리고 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)는 진공으로 유지되며, 로드록 챔버(106)는 진공 및 대기압으로 전환된다. 로드록 챔버(106)는 외부 오염물질이 이송 챔버(102), 세정 챔버(108a,108b), 버퍼 챔버(110), 그리고 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 기판(S)의 이송 동안, 기판(S)이 대기에 노출되지 않으므로, 기판(S) 상에 산화막이 성장하는 것을 방지할 수 있다.
로드록 챔버(106)와 이송 챔버(102) 사이, 그리고 로드록 챔버(106)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에는 게이트 밸브(도시안됨)가 설치된다. 설비 전방 단부 모듈(3)과 로드록 챔버(106) 간에 기판(S)이 이동하는 경우, 로드록 챔버(106)와 이송 챔버(102) 사이에 제공된 게이트 밸브가 닫히고, 로드록 챔버(106)와 이송 챔버(102) 간에 기판(S)이 이동하는 경우, 로드록 챔버(106)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에 제공되는 게이트 밸브가 닫힌다.
이송 챔버(102)는 기판 핸들러(104)를 구비한다. 기판 핸들러(104)는 로드록 챔버(106), 세정 챔버(108a,108b), 버퍼 챔버(110), 그리고 에피택셜 챔버(112a,112b,112c) 사이에서 기판(S)을 이송한다. 이송 챔버(102)는 기판(S)이 이동할 때 진공을 유지하도록 밀봉된다. 진공을 유지하는 것은 기판(S)이 오염물(예를 들면, O2, 입자상 물질 등)에 노출되는 것을 방지하기 위함이다.
에피택셜 챔버(112a,112b,112c)는 기판(S) 상에 에피택셜 층을 형성하기 위하여 제공된다. 본 실시예에서는 3개의 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)가 제공된다. 에피택셜 공정은 세정 공정에 비해 많은 시간이 소요되므로, 복수의 에피택셜 챔버를 통해 제조수율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예와 달리, 4개 이상이나 2개 이하의 에피택셜 챔버가 제공될 수 있다.
세정 챔버(108a,108b)는 에피택셜 챔버(112a,112b,112c) 내에서 기판(S)에 대한 에피택셜 공정이 이루어지기 이전에 기판(S)을 세정하기 위하여 제공된다. 에피택셜 공정이 성공적으로 이루어지기 위해서는 결정성 기판 상에 존재하는 산화물의 양이 최소화되어야 한다. 기판의 표면 산소 함유량이 너무 높은 경우, 산소 원자가 시드 기판 상의 증착재료의 결정학적 배치를 방해하기 때문에, 에피택셜 공정은 유해한 영향을 받는다. 예를 들면, 실리콘 에피택셜 증착시, 결정성 기판 상의 과도한 산소는, 원자 단위의 산소 원자 클러스터에 의해, 실리콘 원자를 그 에피택셜 위치로부터 변위되게 할 수 있다. 이러한 국소적인 원자 변위는 층이 더 두껍게 성장할 때 후속 원자 배열에 오차를 일으킬 수 있다. 이러한 현상은 이른바 적층 결함 또는 힐락(hillock defects)으로 지칭될 수 있다. 기판 표면의 산소화(oxygenatoin)는, 예를 들면 기판이 이송할 때 대기에 노출되는 경우 발생할 수 있다. 따라서, 기판(S) 상에 형성된 자연 산화막(native oxide)(또는 표면 산화물)을 제거하는 세정 공정이 세정 챔버(108a,108b) 내에서 이루어질 수 있다.
세정 공정은 라디칼 상태의 수소(H*)와 NF3 가스를 사용하는 건식 에칭 공정이다. 예를 들어, 기판의 표면에 형성된 실리콘 산화막을 에칭하는 경우, 챔버 내에 기판을 배치하고 챔버 내에 진공 분위기를 형성한 후, 챔버 내에서 실리콘 산화막과 반응하는 중간 생성물을 발생시킨다.
예를 들어, 챔버 내에 수소 가스의 라디칼(H*)과 불화물 가스(예를 들어, 불화질소(NF3))와 같은 반응성 가스를 공급하면, 아래 반응식(1)과 같이 반응성 가스가 환원되어 NHxFy(x,y는 임의의 정수)와 같은 중간 생성물이 생성된다.
Figure 112014026030145-pat00001

중간 생성물은 실리콘 산화막(SiO2)과 반응성이 높기 때문에, 중간 생성물이 실리콘 기판의 표면에 도달하면 실리콘 산화막과 선택적으로 반응하여 아래 반응식(2)와 같이 반응 생성물((NH4)2SiF6)이 생성된다.
Figure 112014026030145-pat00002

이후, 실리콘 기판을 100℃ 이상으로 가열하면 아래 반응식(3)과 같이 반응 생성물이 열분해하여 열분해 가스가 되어 증발되므로, 결과적으로 기판 표면으로부터 실리콘 산화막이 제거될 수 있다. 아래 반응식(3)과 같이, 열분해 가스는 HF 가스나 SiF4 가스와 같이 불소를 함유하는 가스가 포함된다.
Figure 112014026030145-pat00003

위와 같이, 세정 공정은 반응 생성물을 생성하는 반응 공정 및 반응 생성물을 열분해하는 히팅 공정을 포함하며, 반응 공정 및 히팅 공정은 세정 챔버(108a,108b) 내에서 함께 이루어지거나, 세정 챔버(108a,108b) 중 어느 하나에서 반응 공정이 이루어지고 세정 챔버(108a,108b) 중 다른 하나에서 히팅 공정이 이루어질 수 있다.
버퍼 챔버(110)는 세정 공정이 완료된 기판(S)이 적재되는 공간과 에피택셜 공정이 이루어진 기판(S)이 적재되는 공간을 제공한다. 세정 공정이 완료되면, 기판(S)은 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)로 이송되기 이전에 버퍼 챔버(110)로 이동하여 버퍼 챔버(110) 내에 적재된다. 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)는 복수의 기판들에 대한 단일 공정이 이루어지는 배치 타입(batch type)일 수 있으며, 에피택셜 챔버(112a,112b,112c) 내에서 에피택셜 공정이 완료되면, 에피택셜 공정이 이루어진 기판(S)은 버퍼 챔버(110) 내에 순차적으로 적재되고, 세정 공정이 완료된 기판(S)은 에피택셜 챔버(112a,112b,112c) 내에 순차적으로 적재된다. 이때, 기판(S)은 버퍼 챔버(110) 내에 종방향으로 적재될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 기판을 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 기판(S)에 대한 에피택셜 공정이 이루어지기 이전에 기판(S)에 대한 세정 공정이 세정 챔버(108a,108b) 내에서 이루어지며, 세정 공정을 통해 기판(70)의 표면에 형성된 산화막(72)을 제거할 수 있다. 산화막은 세정 챔버(108a,108b) 내에서 세정 공정을 통해 제거될 수 있다. 세정 공정을 통해 기판(70)의 표면 상에 에피택시 표면(74)이 노출될 수 있으며, 이를 통해 에피택셜 층의 성장을 돕는다.
이후, 기판(S) 상에 에피택셜 공정이 에피택셜 챔버(112a,112b,112c) 내에서 이루어진다. 에피택셜 공정은 화학기상증착에 의해 이루어질 수 있으며, 에피택시 표면(74) 상에 에피택시 층(76)을 형성할 수 있다. 기판(70)의 에피택시 표면(74)은 실리콘 가스(예를 들어, SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2, SiH3Cl, Si2H6, 또는 SiH4) 및 캐리어 가스(예를 들어, N2 및/또는 H2)를 포함하는 반응가스에 노출될 수 있다. 또한, 에피택시 층(76)이 도펀트를 포함할 것이 요구되는 경우, 실리콘 함유 가스는 도펀트 함유 가스(예를 들면, 아르신(AsH3), 포스핀(PH3), 및/또는 디보란(B2H6))를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 에피택셜 층을 형성하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 방법은 단계(S10)로부터 시작한다. 단계(S20)에서, 기판(S)은 에피택셜 공정 전에 세정 챔버(108a,108b)로 이동하며, 기판 핸들러(104)는 기판(S)을 세정 챔버(108a,108b)로 이송한다. 이송은 진공으로 유지되는 이송 챔버(102)를 통해 이루어진다. 단계(S30)에서, 기판(S)에 대한 세정 공정이 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 세정 공정은 반응 생성물을 생성하는 반응 공정 및 반응 생성물을 열분해하는 히팅 공정을 포함한다. 반응 공정 및 히팅 공정은 세정 챔버(108a,108b) 내에서 함께 이루어지거나, 세정 챔버(108a,108b) 중 어느 하나에서 반응 공정이 이루어지고 세정 챔버(108a,108b) 중 다른 하나에서 히팅 공정이 이루어질 수 있다.
단계(S40)에서, 세정 공정이 완료된 기판(S)은 버퍼 챔버(110)로 이송되어 버퍼 챔버(110) 내에 적재되며, 버퍼 챔버(110) 내에서 에피택셜 공정을 대기한다. 단계(S50)에서 기판(S)은 에피택셜 챔버(112a,112b,112c)로 이송되며, 이송은 진공으로 유지되는 이송 챔버(102)를 통해 이루어진다. 단계(S60)에서 기판(S) 상에 에피택셜 층이 형성될 수 있다. 이후, 기판(S)은 단계(S70)에서 다시 버퍼 챔버(110)로 이송되어 버퍼 챔버(110) 내에 적재되며, 단계(S80)에서 공정이 종료된다.
도 4는 도 1에 도시한 에피택셜 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 도 1에 도시한 하부챔버 및 기판 홀더를 나타내는 단면도이다. 에피택셜 장치(또는 에피택셜 챔버)는 상부가 개방된 형상을 가지는 하부챔버(312b)를 포함하며, 하부챔버(312b)는 이송 챔버(102)에 연결된다. 하부챔버(312b)는 이송 챔버(102)와 연결되는 통로(319)를 가지며, 기판(S)은 통로(319)를 통해 이송챔버(102)로부터 하부챔버(312b)로 로딩될 수 있다. 게이트 밸브(도시안함)는 통로(319)의 외측에 설치되며, 통로(319)는 게이트 밸브에 의해 개방 및 폐쇄될 수 있다.
에피택셜 장치는 복수의 기판들(S)이 적재되는 기판 홀더(328)를 구비하며, 기판들(S)은 기판 홀더(328) 상에 상하방향으로 적재된다. 예를 들어, 기판 홀더(328)는 15매의 기판들(S)을 적재할 수 있다. 기판 홀더(328)가 하부챔버(312b)의 내부에 제공된 적재공간 내에 위치하는 동안(또는 '적재위치'), 기판(S)은 기판 홀더(328) 내에 적재될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 기판 홀더(328)는 승강가능하며, 기판 홀더(328)의 슬롯 상에 기판(S)이 적재되면 기판 홀더(328)는 상승하여 기판 홀더(328)의 다음 슬롯 상에 기판(S)이 적재될 수 있다. 기판 홀더(328) 상에 기판이 모두 적재되면, 기판 홀더(328)는 외부반응튜브(312a)의 내부로 이동하며(또는 '공정위치'), 외부반응튜브(312a)의 내부에서 에피택셜 공정이 진행된다.
열차단플레이트(316)는 기판 홀더(328)의 하부에 설치되며, 기판 홀더(328)와 함께 승강한다. 기판 홀더(328)가 공정위치로 전환되면, 도 11에 도시한 바와 같이, 열차단플레이트(316)는 내부반응튜브(314)의 개방된 하부를 폐쇄한다. 열차단플레이트(316)는 세라믹이나 쿼츠(quartz), 또는 메탈에 세라믹을 코팅한 재질일 수 있으며, 공정진행시 반응영역 내의 열이 적재공간으로 이동하는 것을 차단한다. 반응영역 내에 공급된 반응가스 중 일부는 내부반응튜브(314)의 개방된 하부를 통해 적재공간으로 이동할 수 있으며, 이때, 적재공간이 일정 온도 이상이면 반응가스 중 일부가 적재공간의 내벽에 증착될 수 있다. 따라서, 열차단플레이트(316)를 통해 적재공간이 가열되는 것을 방지할 필요가 있으며, 이를 통해 반응가스가 적재공간의 내벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다.
하부챔버(312b)는 배기포트(344) 및 보조배기포트(328a), 그리고 보조가스공급포트(362)를 가진다. 배기포트(344)는 'ㄴ'자 형상이며, 후술하는 배기노즐들(334)은 배기포트(344)를 통해 제1 배기라인(342)과 연결된다. 또한, 보조배기포트(328a)는 보조배기라인(328b)에 연결되며, 하부챔버(312b) 내부의 적재공간은 보조배기포트(328a)를 통해 배기가 가능하다.
보조가스공급포트(362)는 보조가스공급라인(도시안함)에 연결되며, 보조가스공급라인을 통해 공급된 가스를 적재공간 내에 공급한다. 예를 들어, 비활성가스가 보조가스공급포트(362)를 통해 적재공간 내에 공급될 수 있다. 비활성가스를 적재공간 내에 공급함으로써 공정공간 내에 공급된 반응가스가 적재공간으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
더욱 구체적으로, 비활성가스를 적재공간 내에 연속적으로 공급하고 보조배기포트(328a)를 통해 배기함으로써 공정공간 내에 공급된 반응가스가 적재공간으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 적재공간 내의 압력이 공정공간 내의 압력보다 약간 높도록 설정할 수 있다. 적재공간 내의 압력이 공정공간 내의 압력보다 약간 높을 경우, 공정공간 내의 반응가스는 적재공간으로 이동할 수 없다.
도 6은 도 1에 도시한 외부반응튜브 및 내부반응튜브와 공급노즐들 및 배기노즐들을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 외부반응튜브(312a)는 상부가 개방된 하부챔버(312b)의 상부를 폐쇄하며, 에피택셜 공정이 이루어지는 공정공간을 제공한다. 지지플랜지(442)는 하부챔버(312b)와 외부반응튜브(312a) 사이에 설치되며, 외부반응튜브(312)는 지지플랜지(442)의 상부에 설치된다. 하부챔버(312b)의 적재공간과 외부반응튜브(312a)의 공정공간은 지지플랜지(442)의 중앙에 형성된 개구를 통해 서로 연통되며, 앞서 설명한 바와 같이, 기판 홀더(328) 상에 기판이 모두 적재되면, 기판 홀더(328)는 외부반응튜브(312a)의 공정공간으로 이동할 수 있다.
내부반응튜브(314)는 외부반응튜브(312a)의 내부에 설치되며, 내부반응튜브(314)는 기판(S)에 대한 반응영역을 제공한다. 외부반응튜브(312a)의 내부는 내부반응튜브(314)에 의해 반응영역과 비반응영역으로 구획되며, 반응영역은 내부반응튜브(314)의 내부에 위치하고, 비반응영역은 내부반응튜브(314)의 외부에 위치한다. 기판 홀더(328)는 공정위치로 전환시 반응영역에 위치하며, 반응영역은 공정공간보다 작은 부피를 가진다. 따라서, 반응영역 내에 공급할 경우 반응가스의 사용량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 반응가스를 기판 홀더(328) 내에 적재된 기판(S)에 집중할 수 있다. 내부반응튜브(314)는 상부는 폐쇄된 상태에서 하부는 개방되며, 기판 홀더(328)는 내부반응튜브(314)의 하부를 통해 반응영역으로 이동한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 히터(326)는 링형상으로 외부반응튜브(312a)를 서로 다른 높이에서 감싸도록 배치된다. 히터(326)는 외부반응튜브(312a) 내부의 공정공간을 가열하며, 이를 통해 공정공간(또는 반응영역)은 에피택셜 공정이 가능한 온도에 도달할 수 있다. 커버(324)은 지지프레임(327)을 통해 상부승강로드(337)에 연결되며, 승강모터(338)에 의해 상부승강로드(337)가 회전함에 따라 지지프레임(327)은 승강할 수 있다.
에피택셜 장치는 가스공급유닛을 더 포함하며, 가스공급유닛은 공급노즐유닛(332) 및 배기노즐유닛(334)을 구비한다. 공급노즐유닛(332)은 복수의 공급관들(332a) 및 복수의 공급노즐들(332b)을 구비하며, 공급노즐들(332b)은 공급관들(332a)에 각각 연결된다. 각각의 공급노즐(332b)은 원형관 형상이며, 공급구(332c)는 공급노즐(332b)의 선단에 위치하여 반응가스는 공급구(332c)를 통해 토출된다. 공급구(332c)는 원형 단면을 가지며, 도 6에 도시한 바와 같이, 공급노즐들(332b)은 공급구들(332c)의 높이가 서로 다르도록 배치된다.
공급관들(332a) 및 공급노즐들(332b)은 외부반응튜브(312a)의 내부에 위치한다. 공급관들(332a)은 상하로 연장되며, 공급노즐들(332b)은 상기 공급관들(332a)에 대하여 각각 대체로 수직하게 배치된다. 공급구들(332c)은 내부반응튜브(314)의 내측에 위치하며, 이로 인해, 공급구들(332c)을 통해 토출된 반응가스는 내부반응튜브(314) 내부의 반응영역에 집중될 수 있다. 내부반응튜브(314)는 복수의 관통홀들(374)을 가지며, 공급노즐들(332b)의 공급구들(332c)은 관통홀들(374)을 통해 각각 내부반응튜브(314)의 내측에 배치될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시한 공급노즐들의 배치와 열전대들의 배치를 나타내는 단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 공급노즐들(332b)은 원형 단면인 공급구들(332c)을 각각 가진다. 공급노즐들(332b)의 공급구들(332c)은 내부반응튜브(314)의 내벽을 따라 원주방향으로 배치되며, 각각 서로 다른 높이에 위치한다. 기판 홀더(328)가 공정위치로 전환되면, 공급노즐들(332b)은 기판 홀더(328) 상에 놓여진 기판들(S)을 향해 각각 반응가스를 분사한다. 이때, 공급구들(332c)의 높이는 각각의 기판들(S)의 높이와 대체로 일치한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 공급노즐들(332b)은 지지플랜지(442)에 형성된 공급라인들(372)을 통해 각각 반응가스소스(도시안함)와 연결된다.
반응가스소스는 증착용 가스(실리콘 가스(예를 들어, SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2, SiH3Cl, Si2H6, 또는 SiH4) 및 캐리어 가스(예를 들어, N2 및/또는 H2))를 공급하거나 에칭용 가스를 공급할 수 있다. 선택적 에피택시 프로세스(selective epitaxy process)는 증착 반응 및 에칭 반응을 수반한다. 본 실시예에서는 도시하지 않았지만, 에피택시 층이 도펀트를 포함할 것이 요구되는 경우, 도펀트 함유 가스(예를 들면, 아르신(AsH3), 포스핀(PH3), 및/또는 디보란(B2H6))가 공급될 수 있다. 또한, 세정 또는 에칭의 경우, 염화수소(HCl)가 공급될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 배기노즐유닛(334)은 복수의 배기관들(334a) 및 복수의 배기노즐들(334b)을 구비하며, 배기노즐들(334b)은 배기관들(334a)에 각각 연결된다. 배기구(334c)는 배기노즐들(334b)의 선단에 위치하여 미반응가스 및 반응부산물을 흡입한다. 배기구(334c)는 슬롯형 단면을 가지며, 도 6에 도시한 바와 같이, 배기노즐들(334b)은 배기구들(334c)의 높이가 서로 다르도록 배치된다.
배기관들(334a) 및 배기노즐들(334b)은 외부반응튜브(312a)의 내부에 위치한다. 배기관들(334a)은 상하로 연장되며, 배기노즐들(334b)은 배기관들(334a)에 대하여 각각 대체로 수직하게 배치된다. 배기구들(334c)은 내부반응튜브(314)의 내측에 위치하며, 이로 인해, 배기구들(334c)을 통해 내부반응튜브(314) 내부의 반응영역으로부터 미반응가스 및 반응부산물을 효과적으로 흡입할 수 있다. 내부반응튜브(314)는 복수의 관통홀들(376)을 가지며, 배기노즐들(334b)의 배기구들(334c)은 관통홀들(376)을 통해 각각 내부반응튜브(314)의 내측에 배치될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시한 배기노즐들의 배치와 열전대들의 배치를 나타내는 단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 배기노즐들(334b)은 슬롯형 단면인 배기구들(334c)을 각각 가진다. 배기노즐들(334b)의 배기구들(334c)은 내부반응튜브(314)의 내벽을 따라 원주방향으로 배치되며, 각각 서로 다른 높이에 위치한다. 기판 홀더(328)가 공정위치로 전환되면, 공급노즐들(332b)은 기판 홀더(328) 상에 놓여진 기판들(S)을 향해 각각 반응가스를 분사하며, 이때, 내부반응튜브(314) 내에는 미반응가스 및 반응부산물들이 발생한다. 배기노즐들(334b)은 미반응가스 및 반응부산물들을 흡입하여 외부로 배출한다. 배기구들(334c)의 높이는 각각의 기판들(S)의 높이와 대체로 일치한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 배기노즐들(334b)은 하부챔버(312b)에 형성된 배기포트(344)를 통해 제1 배기라인(342)과 연결되며, 미반응가스 및 반응부산물들은 제1 배기라인(342)을 통해 배출된다. 개폐밸브(346)는 제1 배기라인(342) 상에 설치되어 제1 배기라인(342)을 개폐하며, 터보펌프(348)는 제1 배기라인(342) 상에 설치되어 제1 배기라인(342)을 통해 미반응가스 및 반응부산물들을 강제 배출한다. 제1 배기라인(342)은 제2 배기라인(352)에 연결되며, 제1 배기라인(342)을 따라 이동한 미반응가스 및 반응부산물들은 제2 배기라인(352)을 통해 배출된다.
한편, 보조배기포트(328a)는 하부챔버(312b)에 형성되며, 보조배기라인(328b)이 보조배기포트(328a)에 연결된다. 보조배기라인(328b)은 제2 배기라인(352)에 연결되며, 제1 및 제2 보조밸브(328c,328d)는 보조배기라인(328b) 상에 설치되어 보조배기라인(328b)을 개폐한다. 보조배기라인(328b)은 연결라인(343)을 통해 제1 배기라인(342)에 연결되며, 연결밸브(343a)는 연결라인(343) 상에 설치되어 연결라인(343)을 개폐한다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 열전대들(thermocouples)(382,384)은 외부반응튜브(312a)와 내부반응튜브(314) 사이에 설치되며, 열전대들(382,384)은 상하방향으로 배치되어 높이에 따른 온도를 측정한다. 따라서, 작업자는 공정공간 내의 온도를 높이에 따라 파악할 수 있으며, 온도분포가 공정에 미치는 영향을 사전에 점검할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시한 공급노즐들에 각각 연결되는 공급라인들을 나타내는 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 공급노즐들(332)은 각각 별도의 공급라인들(372)을 통해 반응가스소스(도시안함)와 연결된다. 따라서, 복수의 공급노즐들(332)을 통해 균일한 유량의 반응가스를 내부반응튜브(314)의 반응영역에 공급할 수 있다. 만일, 하나의 공급라인(372)이 복수의 공급노즐들(332)에 연결될 경우, 공급노즐들(332)에 따라 서로 다른 유량의 반응가스를 공급할 수 있으며, 이로 인해 기판 홀더(328) 상의 위치에 따라 공정률이 다르게 나타날 수 있다.
도 10은 도 1에 도시한 내부반응튜브 내에서 반응가스의 유동을 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 공급노즐들(332b)의 공급구들(332c)은 내부반응튜브(314)의 내벽을 따라 원주방향으로 배치되며, 각각 서로 다른 높이에 위치한다. 또한, 배기노즐들(334b)의 배기구들(334c)은 내부반응튜브(314)의 내벽을 따라 원주방향으로 배치되며, 각각 서로 다른 높이에 위치한다. 이때, 동일 높이를 기준으로, 공급구(332c)의 중심과 배기구(334c)의 중심은 대칭을 이룬다. 즉, 기판 홀더(328)에 적재된 기판(S)의 중심을 기준으로 공급노즐(332b)의 공급구(332c)와 배기노즐(334b)의 배기구(334c)는 서로 반대편에 위치한다. 따라서, 공급노즐(332b)로부터 분사된 반응가스는 반대편에 위치하는 배기노즐(334b)을 향해 흐르며(화살표로 표시), 이를 통해 반응가스와 기판(S)의 표면이 반응할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다. 이때, 공정중 발생한 미반응가스 및 반응부산물들은 배기노즐(334b)을 통해 흡입되어 배출된다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(328)에 적재된 기판(S)의 높이에 따라 반응가스의 유동은 서로 다르게 나타나며, 기판(S)의 높이에 따라 반응가스의 유동은 위상차를 갖는다. 즉, 공급노즐(332b)의 공급구(332c)의 위치와 배기노즐(334b)의 배기구(334c)의 위치가 기판(S)의 높이에 따라 위상차를 가지므로, 마찬가지로, 반응가스의 위상도 기판(S)의 높이에 따라 위상차를 갖는다. 도 10을 참고하면, ①은 최상단에 위치하는 공급노즐(332b)로부터 배기노즐(334b)을 향하는 반응가스의 유동을 나타내며, ②는 최하단에 위치하는 공급노즐(332b)로부터 배기노즐(334b)을 향하는 반응가스의 유동을 나타낸다. ①과 ② 사이에는 일정 각도의 위상차가 있다. 따라서, 공급구로부터 분사된 반응가스는 다른 높이에 있는 공급구로부터 분사된 반응가스에 의해 확산되는 효과를 나타낸다. 즉, 위상차를 가지는 반응가스의 유동 사이에 간섭이 발생할 수 있으며, 이로 인해 반응가스는 간섭에 의해 확산된 상태에서 배기노즐(334b)을 향해 이동할 수 있다.
또한, 공급노즐(332b)의 공급구(332c)는 원형인 반면에, 배기노즐(334b)의 배기구(334c)는 슬롯 형상이다. 따라서, 공급노즐(332b)의 공급구(332c)로부터 분사된 반응가스는 배기구(334c)의 형상에 따라 일정한 폭을 갖도록 확산되며(도 10에 도시), 이를 통해 반응가스가 기판(S)의 표면과 접촉하는 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 충분한 반응을 유도함으로써 미반응가스의 발생을 억제할 수 있다. 반응가스는 공급구(332c)로부터 배기구(334c)에 이르기까지 기판(S) 상에서 층류유동(laminar flow)을 형성한다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(328)는 회전축(318)에 연결되며, 회전축(318)은 하부챔버(312b)를 관통하여 승강모터(319a) 및 회전모터(319b)에 연결된다. 회전모터(319b)는 모터하우징(319c) 상에 설치되며, 회전모터(319b)는 에피택셜 공정이 진행되는 동안 회전축(318)을 구동하여 회전축(318)과 함께 기판 홀더(328)(및 기판(S))를 회전시킨다. 이는 반응가스가 공급구(332c)로부터 배기구(334c)를 향해 흐르며, 기판(S)에 대한 증착이 공급구(332c) 측에서 배기구(334c) 측으로 진행됨에 따라, 반응가스의 농도가 감소되는 경향이 있기 때문이다. 이러한 결과를 방지하여 기판(S) 표면에서 균일한 증착이 이루어질 수 있도록 기판(S)은 회전할 수 있다.
모터하우징(319c)은 브래킷(319d)에 고정되며, 브래킷(319c)은 하부챔버(312b)의 하부에 연결된 하부가이드(319e) 상에 연결되어 승강로드(319e)를 따라 승강한다. 브래킷(319c)은 하부로드(419)에 나사체결되며, 하부로드(419)는 승강모터(319a)에 의해 회전된다. 즉, 승강모터(319a)의 회전에 의해 하부로드(419)는 회전하며, 이로 인해 브래킷(319c)과 모터하우징(319c)은 함께 승강할 수 있다. 따라서, 회전축(318)과 기판 홀더(328)는 함께 승강할 수 있다. 기판 홀더(328)는 승강모터(319a)에 의해 적재위치 및 공정위치로 전환될 수 있다. 벨로우즈(318a)는 하부챔버(312b)와 모터하우징(319c)을 서로 연결하며, 이를 통해 하부챔버(312b) 내부의 기밀을 유지할 수 있다. 도 11은 도 1에 도시한 기판홀더가 공정위치로 전환된 모습을 나타내는 도면이다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 열차단플레이트(316)는 기판홀더(328)의 하부에 설치되며, 회전축(318)이 승강함에 따라 기판 홀더(328)와 함께 승강한다. 열차단플레이트(316)는 내부반응튜브(314)의 개방된 하부를 폐쇄하여 내부반응튜브(314) 내부의 열이 하부챔버(312b) 내의 적재공간으로 이동하는 것을 방지한다.
도 12는 도 6에 도시한 공급노즐들에 관한 변형된 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 13은 도 12에 도시한 공급노즐을 나타내는 사시도이며, 도 14는 도 12에 도시한 공급노즐을 나타내는 단면도이다.
도 12 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 공급노즐(332b)은 토출방향을 따라 단면적이 증가하는 내부공간을 가지며, 공급관(332a)을 통해 공급된 반응가스는 공급노즐(332b)의 내부공간을 따라 확산된다. 공급노즐(332b)은 선단에 형성된 공급구(332c)를 가지며, 공급구(332c)는 슬롯형상의 단면을 가진다. 공급구(332c)의 단면적은 배기구(334c)의 단면적과 대체로 일치한다.
도 15는 도 12에 도시한 공급노즐들 및 배기노즐들을 통한 반응가스의 유동을 나타내는 도면이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 공급노즐(332b)로부터 분사된 반응가스는 반대편에 위치하는 배기노즐(334b)을 향해 흐른다(화살표로 표시). 이때, 반응가스는 공급노즐(332b)의 내부공간을 통해 확산된 상태에서 공급구(332c)를 통해 토출된 후 배기노즐(334b)의 배기구(334c)를 통해 흡입되므로, 반응가스는 공급구(332c)로부터 배기구(334c)에 이르기까지 일정한 폭(공급구(332c)의 단면적 및 배기구(334c)의 단면적과 대체로 일치함)을 가지는 층류유동(laminar flow)을 형성한다.
또한, 앞서 설명하지 않았으나, 도 6 및 도 12에 도시한 배기노즐들(334b)은 도 12 내지 도 14에 도시한 공급노즐들(332b)과 동일한 구조를 가진다. 즉, 배기노즐(334b)은 흡입방향을 따라 단면적이 감소하는 내부공간을 가지며, 배기구(332c)를 통해 흡입한 미반응가스 및 반응부산물은 배기노즐(334b)의 내부공간을 따라 수렴된 후 배기관(332a)으로 이동한다.
도 16은 도 13에 도시한 공급노즐에 관한 변형된 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 17은 도 16에 도시한 공급노즐을 나타내는 단면도이다. 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 공급노즐(332b)은 분사판(332d)을 구비하며, 분사판(332d)은 공급구(332c) 상에 설치될 수 있다. 분사판(332d)은 복수의 분사홀들(332e)을 가지며, 공급노즐(332b)의 내부공간을 따라 확산된 반응가스는 분사홀들(332e)을 통해 분사될 수 있다.
도 18은 도 11에 도시한 커버, 단열프레임 및 히터의 배치를 나타내는 정면도이고, 도 19는 도 11에 도시한 히터관, 단자부, 리드선의 배치를 나타내는 측면도이며, 도 20은 도 19의 A-A'의 단면도이고, 도 21(a)는 도 20에 도시한 히터의 평면도이고, 도 21(b)는 도 21(a)의 단면도이다. 도 18 내지 도 21를 참조하여, 단열프레임(325), 히터(326) 및 커버(324)를 설명한다.
단열프레임(325)은 히터(326)를 기설정된 위치에 고정하면서 히터(326)들 사이의 마찰을 방지하기 위한 것으로, 외부반응튜브(312a)를 감싸도록 배치되며, 내주면에는 반경 방향으로 원형의 삽입홈(325a)이 함몰 형성된다. 복수의 삽입홈(325a)이 공정공간의 상하방향으로 이격 배치되며, 삽입홈(325a)에는 후술할 히터관(326a)이 삽입 설치된다. 단열프레임(325)은 열전도율이 낮은 세라믹 재질과 같은 단열재인 것이 바람직하다. 이렇게 히터(326)들 사이에 단열재를 배치하여 히터들 사이에 열이 전도하는 것을 방지함으로써, 공정공간의 높이에 따른 가열온도를 더욱 효율적으로 조절할 수 있다.
복수의 히터(326)는 외부반응튜브(312a)를 각각 서로 다른 높이에서 감싸도록 배치되며, 외부반응튜브(312a) 내부의 공정공간이 에피택셜 공정이 가능한 온도에 도달하도록 공정공간을 가열한다. 히터(326)의 가열온도는 각각 서로 다를 수 있다. 따라서, 공정공간의 높이에 따라서 가열온도를 다르게 할 수 있다. 공정공간의 하방향으로 갈수록 가열온도를 높임으로써 공정공간의 대류의 흐름을 원활하게 하여 신속한 에피택셜 공정을 수행할 수 있다.
이러한 히터(326)는 히터관(326a), 발열선(326b), 한 쌍의 단자부(326c) 및 리드선(326d)을 구비한다.
히터관(326a)은 할로겐 가스(플루오르, 염소, 브롬, 요오드, 아스타틴 가스)가 충진되는 내부공간을 가지며, 둘레의 일부가 개방된 링형상('C'형 링)을 가진다. 히터관(326a)은 후술할 단열프레임(325)의 삼입홈(325a)에 삽입 설치될 수 있다.
발열선(326b)은 히터관(326a)의 내부공간에 삽입되며 전류의 인가에 의해서 빛을 발산한다. 발열선(326b)은 전원(미도시)과 연결되는 리드선(326d)이 단자부(326c)를 통하여 전류를 인가할 수 있도록 전기적으로 연결된다. 발열선(326b)은 고강도 고내열의 텅스텐 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
단자부(326c)는 히터관(326a)의 양단에 결합되어 히터관(326a)의 개방된 내부공간을 밀폐한다. 단자부(326c)는 발열선(326a)에 전기적으로 연결되어 발열선(326a)에 전류를 공급한다. 리드선(326d)은 단자부(326b)에 전기적으로 연결되며, 단자부(326b)에 전류를 공급한다. 즉, 전원(미도시)이 리드선(326d)에 공급하는 전류는 단자부(326c)를 통해 발열선(326b)으로 흐르게 된다.이때, 발열선(326b)이 발광하여 외부반응튜브(312a) 내부의 공정공간을 가열한다.
전원(미도시)은 리드선(326d)에 전기적으로 연결되어, 리드선(326d)에 전류를 공급한다. 복수의 히터(326)에 하나의 전원(미도시)이 연결될 수 있으나, 복수의 히터(326)에 각각의 전원(미도시)이 별도로 연결되어 히터(326) 각각에 공급되는 전류의 크기를 다르게 할 수도 있다. 이는 상술한 히터(326)의 가열온도를 각각 서로 다르게 할 수 있다는 것에 대응될 수 있다
커버(324)는 외부로부터의 먼지유입을 차단하거나 열손실을 최소화하기 위한 것으로, 단열프레임(325)을 감싸도록 배치된다. 커버(324)에는 히터(326)의 단자부(326c) 또는 리드선(326d)이 외부로 노출될 수 있도록 복수의 통공(324a)이 관통 형성된다. 통공(324a)은 공정공간의 상하방향으로 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 외부로 방출되는 열손실을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 히터로 공정공간 가열시, 공정공간 온도의 가변속도는 80~200[℃/min]으로 종래의 열선히터의 가변속도 10~20[℃/min]에 비해 8배 이상 빠르게 가변시킬 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 반도체 제조설비 2 : 공정모듈
3 : 설비 전방 단부 모듈 4 : 경계벽
60 : 로드포트 70 : 기판
72 : 산화막 74 : 에피택시 표면
102 : 이송 챔버 104 : 기판 핸들러
108a,108b : 세정 챔버 110 : 버퍼 챔버
112a,112b,112c : 에피택셜 챔버 312a : 외부반응튜브
312b : 하부챔버 314 : 내부반응튜브
316 : 열차단플레이트 318 : 회전축
319 : 통로 328 : 기판 홀더
324 : 커버 325: 단열프레임
326: 히터 332 : 공급노즐유닛
334 : 배기노즐유닛

Claims (7)

  1. 기판에 대한 공정이 이루어지는 기판 처리 장치에 있어서,
    상부가 개방되며, 일측에 상기 기판이 출입하는 통로가 형성되는 하부챔버;
    상기 하부챔버의 개방된 상부를 폐쇄하며, 상기 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 외부반응튜브;
    하나 이상의 상기 기판이 상하방향으로 적재되며, 상기 기판이 적재되는 적재위치 및 상기 기판에 대한 상기 공정이 이루어지는 공정위치로 전환 가능한 기판 홀더;
    상기 외부반응튜브의 내부에 설치되며, 상기 공정위치에 놓여진 상기 기판 홀더의 둘레에 배치되어 상기 기판에 대한 반응영역을 구획하는 내부반응튜브;
    상기 외부반응튜브의 내부에 설치되어 상기 반응영역 내에 반응가스를 공급하는 가스공급유닛;
    상기 외부반응튜브를 각각 서로 다른 높이에서 감싸도록 배치되며, 상기 공정공간을 가열하는 복수의 히터;
    상기 외부반응튜브의 외측에 배치되는 단열프레임; 및
    열방출을 차단하도록 상기 단열프레임의 외측에 배치되는 커버를 포함하고,
    상기 단열프레임은, 내주면에 반경 방향으로 함몰되어 형성되고 상하방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 삽입홈; 및
    상기 삽입홈들 사이에 배치되어 상기 히터들 사이에 열이 전도하는 것을 방지하고, 히터들 사이의 공간을 구분하여 상기 히터들 사이의 마찰을 방지하는 단열재를 포함하며,
    상기 커버는, 상기 히터의 일부가 노출되는 일면이 관통 형성되고 상기 공정공간의 상하방향으로 지그재그 형태로 배치되는 복수의 통공을 가지며,
    상기 복수의 히터는 상기 복수의 삽입홈에 각각 삽입 설치되어 상하방향으로 서로 이격 배치되고, 상기 히터들의 가열온도는 서로 다르며, 상기 외부반응튜브는 상기 단열프레임 및 상기 커버에 의해 이중으로 감싸지고, 상기 공정공간 온도의 가변속도가 80~200℃/min인 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터는,
    할로겐 가스가 충진되는 내부공간을 가지며, 둘레의 일부가 개방된 링형상의 히터관;
    상기 내부공간에 설치되며 빛을 방사하는 발열선;
    상기 히터관의 개방된 양 끝단에 각각 결합되어 상기 내부공간을 밀폐하며, 상기 발열선에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 단자부;
    상기 단자부에 전기적으로 연결되어 상기 발열선에 전류를 공급하는 전원을 구비하는, 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 히터의 각각의 전원이 공급하는 상기 전류의 세기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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