KR100784216B1 - 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
처리 장치는 처리 대상물을 유지하는 기체(基體)를 포함한다. 기체에는 기체의 외주에 가스를 공급하며 단면이 원형상인 가스 공급로가 형성되어 있다.
Description
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 처리 장치의 1A-1A선을 따라 취한 단면도, 평면도 및 화살표 C 방향에서 본 측면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 처리 장치의 가스 공급로 및 연결로를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 처리 장치의 부분 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 기판
11 : 기체
11a, 21a, 21b, 21c, d31a, 31b, 31c, 31d, 41a : 가스 공급로
12 : 저항 발열체
13a : 가스 도입로
13 : 관상 부재
11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 21d, 31e, 31f : 연결로
본 발명은 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조 공정이나 액정 제조 공정에서는, 반도체 기판이나 액정 기판 등의 기판에 대하여 가열 처리를 행하는 가열 장치가 이용되고 있다. 가열 장치는 분위기 가스를 가열 장치 외주에 공급하는 가스 공급로를 구비한다(일본 특허 공개 제2002-93894호 공보). 종래의 가스 공급로는 가열 장치가 구비하는 저항 발열체의 위쪽에 형성되어 있었다. 또한, 종래의 가스 공급로는 평면을 갖는 세라믹 플레이트와, 단면 형상이 직사각형인 홈이 형성된 세라믹 플레이트를 접합시킴으로써 형성되어 있었다.
그러나, 이와 같이 하여 형성된 가스 공급로는 가스 공급로 내의 분위기 가스의 흐름이 불안정하게 되어 버리는 문제가 있었다. 또한, 접합시에 가열되는 것 등에 의해 가스 공급로가 변형되어 버리는 경우가 있었다. 이러한 변형은 가스 공급로 내의 분위기 가스의 흐름을 보다 불안정하게 만들 우려가 있었다. 그 결과, 가스를 안정되게 공급하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 목적은 가스를 안정되게 공급할 수 있는 처리 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예의 처리 장치는 처리 대상물을 유지하는 기체를 포함한다. 그리고, 기체에는 기체의 외주에 가스를 공급하며 단면이 원형상인 가스 공급로가 형성되어 있다. 이러한 처리 장치에 따르면, 가스 공급로의 단면을 원형상으로 함으로써, 가스 공급로 내의 가스의 흐름을 안정시킬 수 있다. 따라서, 처리 장치는 가스를 기체의 외주에 안정되게 공급할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 가열 장치(1)는, 처리 대상물을 유지하고 처리 대상물에 대하여 여러 가지 처리를 행하는 처리 장치의 하나이다. 가열 장치(1)는 처리 대상물에 대하여 가열 처리를 행한다. 처리 대상물에는, 예컨대 반도체 기판이나 액정 기판 등의 기판(2) 등이 있다. 가열 장치(1)는 기판 적재면(1a)을 갖고 있고, 기판 적재면(1a)에 기판(2)이 놓여진다. 그리고, 가열 장치(1)는 기판 적재면(1a) 상의 기판(2)을 가열한다.
가열 장치(1)는 기체(11)와, 저항 발열체(12)와, 관상 부재(13)와, 급전 부재(14)와, 절연관(15)을 포함한다. 기체(11)는 기판 적재면(1a)을 구비하고 있고, 처리 대상물인 기판(2)을 유지한다. 기판 적재면(1a)에는 기판(2)을 얹어 놓기 위한 오목부(포켓), 기판(2)을 지지하는 복수 개의 볼록부(엠보스), 홈 등을 형성하여도 좋다. 기체(11)의 형상은 한정되지 않는다. 예컨대, 기체(11)는 원반 형상, 다각형의 판형으로 할 수 있다. 기체(11)의 두께는 30 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 기체(11)의 열전도성을 향상시킬 수 있고, 기판 적재면(1a)의 균열성(均熱性)을 향상시킬 수 있다.
기체(11)에는 기체(11)의 외주에 가스를 공급하는 가스 공급로(11a)가 형성되어 있다. 가스 공급로(11a)는, 관상 부재(13)에 공급되고 관상 부재(13)로부터 도입되는 가스(A)를 기체(11)의 외주에 공급한다. 가스 공급로(11a)는, 예컨대 도 1a에 도시된 바와 같이, 기체(11)의 내부로부터 기체(11)의 외주를 향해 가스(A)를 공급할 수 있다. 가스 공급로(11a)는, 예컨대 기판(2)에 있어서의 프로세스를 안정화시키는 분위기 가스, 반응 가스 등을 공급할 수 있다. 가스 공급로(11a)는, 예컨대 분위기 가스로서 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등을 공급할 수 있다.
가스 공급로(11a)는 단면이 원형상으로 되어 있다. 이에 따라, 가스 공급로(11a) 내에서 층류를 발생하기 쉽게 하여 가스의 흐름을 안정시킬 수 있다. 따라서, 가열 장치(1)는 가스를 기체(11)의 외주에 안정되게 공급할 수 있다. 예컨대, 가스 공급로(11a) 내의 가스의 흐름을 안정시킬 수 있어 가스 흐름의 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 가열 장치(1)는 원하는 유량의 가스를 안정되게 공급할 수 있다.
가스 공급로(11a)는 저항 발열체(12)보다 아래쪽에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 종래의 가열 장치에서는, 가스 공급로가 저항 발열체보다 위쪽에 형성되어 있었다. 그 때문에, 가스 공급로가 기판 적재면(1a)의 온도 분포에 영향을 주어 기판 적재면(1a)의 균열성을 확보하는 것이 곤란하였다. 이에 비하여, 가스 공급로(11a)를 저항 발열체(12)보다 아래쪽에 형성함으로써, 가스 공급로(11a)가 저항 발열체(12)로부터의 열전도에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가스 공급로(11a)가 기판 적재면(1a)의 온도 분포에 주는 영향을 저감할 수 있어 기판 적재면(1a)의 균열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 가스 공급로(11a)는 기계 가공에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가스 공급로(11a)의 변형을 방지할 수 있고, 가스 공급로(11a) 내의 가스의 흐름을 보다 안정시킬 수 있다. 따라서, 가열 장치(1)는 가스를 보다 안정되게 공급할 수 있다. 예컨대, 가열 장치(1)는 원하는 유량의 가스를 보다 안정되게 공급할 수 있다.
가스 공급로(11a)는 기체(11)의 외주에 가스를 공급할 수 있도록 기체(11)의 외주까지 형성되어 있다. 예컨대, 가스 공급로(11a)는 기체(11) 내부로부터 기체(11) 측면을 향해 형성되어 있다. 가스 공급로(11a)는 굴곡부를 구비하여도 좋지만, 직선형인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가스의 흐름을 보다 안정시킬 수 있으며, 가스 흐름의 손실을 보다 저감할 수 있다.
가스 공급로(11a)의 직경(내경)은 0.5∼20 ㎜인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가스 공급로(11a) 내의 가스의 흐름을 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 가스 공급로(11a)의 길이는 50∼300 ㎜인 것이 바람직하며, 가스 공급로(11a)는 긴 구멍으로 되어 있다. 즉, 가스 공급로(11a)는 원통 형상으로 되어 있다. 이에 따르면, 가스 흐름의 손실을 보다 저감할 수 있다.
기체(11)에는 가스 공급로(11a)와, 관상 부재(13)에 형성된 가스 공급로(11a)에 가스를 도입하는 가스 도입로(13a)를 연결하는 연결로(11b)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 기체(11)의 이면[기판 적재면(1a)과 반대측면]에 연결로(11b)로서 가스 공급로(11a) 및 가스 도입로(13a)의 양자와 이어지는 관통 구멍이 형성되어 있다. 연결로(11b)는 가스 공급로(11a)와 가스 도입로(13a)를 연결하며, 가스 도입로(13a)로부터 공급되는 가스(A)를 가스 공급로(11a)로 유도한다.
또한, 가스 공급로(11a)는 복수 개 형성할 수 있다. 이에 따라, 각 가스 공급로(11a)로부터의 가스 유량을 조정한 가스의 공급을 행할 수 있다. 예컨대, 모 든 가스 공급로(11a)로부터의 가스 유량이 거의 동일해지도록 조정할 수 있다. 이에 따르면, 가열 장치(1)는 복수 개의 가스 공급로(11a)로부터 거의 균등한 양의 가스를 공급할 수 있다. 또는, 기체(11)의 외주 중, 집중하여 가스를 공급하고자 하는 부분에 가스를 공급하는 가스 공급로(11a)의 가스 유량이 다른 가스 공급로(11a)보다 많아지도록 조정할 수 있다. 이에 따르면, 가열 장치(1)는 목적으로 하는 부분의 가스 유량을 다른 부분보다 높여서 공급할 수 있다. 예컨대, 각 가스 공급로(11a)의 직경이나 길이, 표면 조도 등을 조정함으로써, 각 가스 공급로(11a)로부터의 가스 유량을 조정할 수 있다.
가스 공급로(11a)를 복수 개 형성하는 경우, 예컨대 도 1b에 도시된 바와 같이 180°의 간격을 두고 2개 형성할 수 있다. 또한, 도 2a에 도시된 바와 같이 120°의 간격을 두고 3개의 가스 공급로(21a∼21c)를 형성할 수도 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이 90°의 간격을 두고 4개의 가스 공급로(31a∼31d)를 형성할 수도 있다. 가스 공급로의 수는 한정되지 않으며, 물론 5개 이상의 가스 공급로를 형성하여도 좋다. 또한, 가스 공급로 사이의 간격은 등간격에 한정되지 않고, 다른 간격이라도 좋다.
이와 같이, 복수 개의 가스 공급로를 형성하는 경우, 기체(11)에 복수 개의 가스 공급로를 연결하는 연결로를 형성할 수 있다. 이에 따르면, 각 가스 공급로에 가스를 골고루 미치게 할 수 있다. 따라서, 가열 장치(1)는 각 가스 공급로로부터 원하는 유량의 가스를 안정되게 공급할 수 있다.
예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 가스 공급로(21a∼21c)를 연 결하는 연결로(21d)를 형성할 수 있다. 또한, 연결로도 복수 개 형성할 수 있다. 예컨대, 도 2b에 도시된 바와 같이, 가스 공급로(31a)와 가스 공급로(31b)를 연결하는 연결로(31e)와, 가스 공급로(31c)와 가스 공급로(31d)를 연결하는 연결로(31f)를 형성할 수 있다.
연결로(21d, 31e, 31f)는 예컨대 기체(11)의 이면에 형성할 수 있다. 연결로(21d, 31e, 31f)로서 예컨대 홈 등을 형성할 수 있다.
예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 연결로(21d)는 연결로(11b)와 접속되는 위치에 형성할 수 있다. 이에 따라, 연결로(11b)와 접속되는 가스 공급로(21a, 21b)로 가스를 도입할 수 있다. 또한, 기체(11)의 이면에 연결로(21d)와, 연결로(11b)와 접속되지 않는 가스 공급로(21c)를 잇는 연결로(11c)를 형성할 수 있다. 연결로(11c)로서, 예컨대 가스 공급로(21c) 및 연결로(21d)의 양자와 이어지는 관통 구멍을 형성할 수 있다. 이에 따라, 연결로(11b)와 접속되지 않는 가스 공급로(21c)에도 가스를 도입할 수 있다. 예컨대, 이러한 연결로(21d)로서, 연결로(11b)와 연결로(11c)를 잇는 원호형의 홈을 형성할 수 있다. 연결로로서, 직선형의 홈 등을 형성하여도 좋다. 원호형의 홈으로 함으로써, 각 가스 공급로의 길이를 균일하게 할 수 있어서 바람직하다.
또는, 도 2b에 도시된 바와 같이 기체(11)의 이면에 가스 공급로(31a)와 연결로(31e)를 잇는 연결로(11d), 가스 공급로(31b)와 연결로(31e)를 잇는 연결로(11e)를 형성할 수 있다. 예컨대, 연결로(11d)로서 가스 공급로(31a)와 연결로(31e)의 양자와 이어지는 관통 구멍을 형성할 수 있다. 연결로(11e)로서 가스 공 급로(31b)와 연결로(31e)의 양자와 이어지는 관통 구멍을 형성할 수 있다. 연결로(31e)로서, 예컨대 연결로(11d)와 연결로(11e)를 잇는 원호형의 홈을 형성할 수 있다. 이 경우, 연결로(31e)가 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)와 접속되어 가스 공급로(31a, 31b)와 가스 도입로(13a)를 연결하는 연결로로서도 기능한다.
마찬가지로, 기체(11)의 이면에 가스 공급로(31c)와 연결로(31f)를 잇는 연결로(11f), 가스 공급로(31d)와 연결로(31f)를 잇는 연결로(11g)를 형성할 수 있다. 예컨대, 연결로(11f)로서 가스 공급로(31c)와 연결로(31f)의 양자와 이어지는 관통 구멍을 형성할 수 있다. 연결로(11g)로서 가스 공급로(31d)와 연결로(31f)의 양자와 이어지는 관통 구멍을 형성할 수 있다. 연결로(31f)로서 예컨대 연결로(11f)와 연결로(11g)를 잇는 원호형의 홈을 형성할 수 있다. 이 경우, 연결로(31f)가 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)와 접속되어 가스 공급로(31c, 31d)와 가스 도입로(13a)를 연결하는 연결로로서도 기능한다.
연결로(21d, 31e, 31f)도 기계 가공에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 연결로(21d, 31e, 31f)(홈)의 폭은 0.5∼20 ㎜인 것이 바람직하다.
기체(11)는 세라믹스로 형성되는 것이 바람직하다. 기체(11)는 예컨대 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 사이알론(SiAlON) 등을 함유할 수 있다. 이에 따르면, 내식성이나 내열성이 우수한 가열 장치(1)를 제공할 수 있다. 기체(11)는 질화알루미늄을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따르면, 기판 적재면(1a)의 균열성을 향상시킬 수 있다.
저항 발열체(12)는 기체(11)에 형성되어 있다. 저항 발열체(12)는 기체(11)에 매설되어 있는 것이 바람직하다. 저항 발열체(12)는 전력 공급을 받아 발열하여 기판 가열면(1a)의 온도를 상승시킨다. 저항 발열체(12)는 예컨대 고융점 재료로 형성할 수 있다. 저항 발열체(12)는 예컨대 텅스텐, 몰리브덴, 텅스텐-몰리브덴 합금, 탄화텅스텐, 탄화몰리브덴 등에 의해 형성할 수 있다. 저항 발열체(12)의 형태는 한정되지 않으며, 예컨대 고융점 재료 분말을 함유하는 인쇄 페이스트를 인쇄한 것, 고융점 재료인 선형, 코일형, 띠형 등의 벌크체나 시트(박), CVD나 PVD 에 의한 박막 등을 이용할 수 있다. 또한, 저항 발열체(12)의 형상도 한정되지 않고, 나선형, 메쉬형(철망), 천공형(펀칭 메탈), 복수 개의 접음부를 갖는 형상 등으로 할 수 있다.
관상 부재(13)는 기체(11)를 지지한다. 또한, 관상 부재(13)는 기체(11)의 가스 공급로(11a)에 가스를 도입한다. 구체적으로, 관상 부재(13)는 가스 공급로(11a)에 가스를 도입하는 가스 도입로(13a)를 갖는다. 가스 도입로(13a)는 기체(11)의 연결로(11b)와 접속하여 연결로(11b)를 통해 가스(A)를 가스 공급로(11a)에 도입한다. 또한, 도 2b에 도시된 가스 공급로(31a∼31d)가 형성되는 경우에, 가스 도입로(13a)는 기체(11)의 연결로(31e, 31f)와 접속한다. 가스 도입로(13a)는 예컨대 관상 부재(13)의 하단에서 상단까지 관통하는 관통 구멍으로 할 수 있다. 가스 도입로(13a)의 직경은 2∼10 ㎜인 것이 바람직하다. 또한, 관상 부재(13)는 그 내부에 급전 부재(14) 및 절연관(15)이 수용된다.
관상 부재(13)는 기체(11)의 이면에 접합되어 있다. 예컨대, 관상 부재(13) 는 접합제를 이용한 고상 접합법이나 액상 접합법 등에 의해 기체(11)와 접합할 수 있다. 이 경우, 기체(11)와 관상 부재(13)를 일체화할 수 있어 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)와 기체(11)의 가스 공급로(11a)의 기밀성을 확보할 수 있다. 또는, 관상 부재(13)는 O링이나 메탈 패킹 등을 이용한 시일 접합에 의해 기체(11)와 접합할 수도 있다. 이것에 의해서도 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)와 기체(11)의 가스 공급로(11a)의 기밀성을 확보할 수 있다. 또한, 기체(11)와 관상 부재(13)의 접합 방법은 이들에 한정되지 않고, 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)와 기체(11)의 가스 공급로(11a)의 기밀성을 확보할 수 있는 여러 가지 접합 방법을 이용할 수 있다.
관상 부재(13)는 기체(11)와 마찬가지로 세라믹스로 형성할 수 있다. 관상 부재(13)는 기체(11)와 동종의 세라믹스로 형성되는 것이 바람직하다.
급전 부재(14)는 저항 발열체(12)에 전력을 공급한다. 급전 부재(14)는 저항 발열체(12)와 전기적으로 접속하고 있다. 급전 부재(14)는 저항 발열체(12)와, 납땜, 용접, 공정(共晶), 코오킹 접합, 끼워맞춤, 나사 체결 등에 의해 접속할 수 있다. 급전 부재(14)는 급전 로드, 급전선(급전 와이어), 급전 로드와 급전선의 복합체 등을 이용할 수 있다. 급전 부재(14)는 금속으로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 니켈로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 급전 부재(14)는 절연관(15) 내에 수용되어 있다. 절연관(15)은 기체(11)의 이면에 접합되어 있다.
이러한 가열 장치(1)는 예컨대 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 주성분이 되는 세라믹스 분말과 소결 조제를 혼합하여 세라믹스 원료 분말을 조정한다. 세 라믹스 원료 분말에 바인더, 물, 분산제 등을 첨가하여 혼합하고, 슬러리를 제조한다. 슬러리를 분무 조립법(造粒法) 등에 의해 조립(造粒)하여 조립 분말을 제조한다. 조립 분말을 이용하여 금형 성형법, CIP법, 슬립 캐스트법 등에 의해 세라믹스 성형체를 제조한다. 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말에 따른 소성 조건(소성 온도, 소성 분위기, 소성 방법 등)으로 소성하여 세라믹스 소결체를 제조한다.
세라믹스 소결체 상에 저항 발열체(12)를 형성한다. 예컨대, 저항 발열체(12)는 세라믹스 소결체 상에 고융점 재료 분말을 함유하는 인쇄 페이스트를 스크린 인쇄법 등을 이용하여 인쇄함으로써 형성할 수 있다. 또는, 세라믹스 소결체 상에 고융점 재료인 벌크체나 시트(박)를 얹어 놓거나, 세라믹스 소결체 상에 고융점 재료의 박막을 CVD나 PVD에 의해 형성함으로써도, 저항 발열체(12)를 형성할 수 있다.
다음에, 세라믹스 소결체 및 저항 발열체(12) 상에 세라믹스 성형체를 형성한다. 예컨대, 금형 등에 저항 발열체(12)가 형성된 세라믹스 소결체를 세팅하고, 세라믹스 소결체 및 저항 발열체(12) 상에 조립 분말을 충전하여 세라믹스 성형체를 형성할 수 있다. 또는, 조립 분말을 이용하여 금형 성형법, CIP법, 슬립 캐스트법 등에 의해 세라믹스 성형체를 제조하고, 세라믹스 소결체 및 저항 발열체(12) 상에 세라믹스 성형체를 얹어 놓고 프레스하여도 좋다.
그리고, 세라믹스 소결체와, 저항 발열체(12)와, 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말에 따른 소성 조건에 따라 일체로 소성한다. 이에 따라, 저항 발열체 (12)가 매설된 기체(11)를 제조할 수 있다. 예컨대, 핫 프레스법 등을 이용하여 1축 방향으로 가압하면서 소성할 수 있다.
또한, 세라믹스 소결체 대신에 세라믹스 하소체를 제조하고, 세라믹스 하소체 상에 저항 발열체(12)를 형성하여도 좋다. 또는, 세라믹스 성형체와, 저항 발열체(12)와, 세라믹스 성형체의 적층체를 제조하고, 그 적층체를 핫 프레스법 등에 의해 일체로 소성하여도 좋다.
얻어진 기체(11)에 가스 공급로(11a)를 기계 가공에 의해 형성한다. 예컨대, 기체(11)에 MC(machining center) 등을 이용한 천공 가공에 의해 기체(11)의 측면으로부터 내부를 향해 가스 공급로(11a)를 형성한다. 또한, 기체(11)에 연결로(11b)나 급전 부재(14)를 삽입하기 위한 구멍을 가공에 의해 형성한다.
별도로 기체(11)와 유사하게 조정한 조립 분말을 이용하여 금형 성형법, CIP법, 슬립 캐스트법 등에 의해 관상 부재(13)가 되는 세라믹스 성형체를 제조한다. 그리고, 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말에 따른 소성 조건으로 소성하여 관상 부재(13)를 제조한다. 얻어진 관상 부재(13)에 가스 도입로(13a)를 기계 가공에 의해 형성한다.
그리고, 기체(11)와 관상 부재(13)를 접합한다. 이 때, 연결로(11b)와 가스 도입로(13a)가 일치하도록 접합한다. 기체(11)와 관상 부재(13)는 접합제를 이용한 고상 접합법이나 액상 접합법, O링이나 메탈 패킹 등을 이용한 시일 접합에 의해 접합할 수 있다. 또한, 관상 부재(13) 내에 절연관(15)을 삽입하고, 기체(11)와 절연관(15)도 유사하게 접합한다. 마지막으로, 절연관(15)에 급전 부재(14)를 삽입하여 저항 발열체(12)와 전기적으로 접속시킨다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지 변경이 가능하다. 예컨대, 가스 공급로는 기체(11)의 외주에 가스를 공급할 수 있도록 기체(11)의 외주까지 형성되어 있으면 좋고, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 기체(11) 내부로부터 기체(11) 상면을 향해 가스 공급로(41a)를 형성하여도 좋다.
구체적으로, 가스 공급로(41a)는 기체(11) 내부로부터 기체(11) 측방으로 연장되는 경로(41b)와, 기체(11) 내부로부터 기체(11) 상면으로 연장되는 경로(41c)를 구비한다. 가스 공급로(41a)는 경로(41b)를 거쳐 경로(41c)로부터 기체(11) 외주로 공급된다.
이러한 가스 공급로(41a)는, 예컨대 이하와 같이 하여 형성할 수 있다. 우선, 기체(11) 측면으로부터 경로(41b; 가로 구멍)를 기계 가공에 의해 형성한다. 다음에, 기체(11) 상면의 원주부 부근으로부터 경로(41b)로 이어지는 경로(41a; 세로 구멍)를 기계 가공에 의해 형성한다. 그리고, 경로(41b; 세로 구멍)의 기체(11) 측면측의 단부를 밀봉 부재(41d)를 이용하여 막는다. 구체적으로, 기체(11) 측면에 형성되어 있는 구멍에 끼워 맞추는 세라믹스 등으로 형성된 밀봉 부재(41d)를 납땜, 코오킹 접합, 나사 체결 등에 의해 고정한다.
또한, 저항 발열체(12)는 기체(11) 내부에 매설시키지 않고서, 기체(11) 표면에 형성하여도 좋다. 또한, 가열 장치(1)는 정전 흡착력을 발생시키는 정전 전극이나, 반응 가스를 여기시키는 고주파 전극을 구비할 수 있다. 구체적으로, 기체(11)에 정전 전극이나 고주파 전극도 매설시킬 수 있다. 또한, 처리 장치로서 가열 장치(1) 이외에, 기판(2)에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치나 스퍼터 처리를 행하는 스퍼터 처리 장치 등을 이용할 수 있다.
이어서, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[본 발명의 예]
질화알루미늄 분말 95 중량%와, 산화이트륨 분말(소결 조제) 5 중량%를 혼합하고 세라믹스 원료 분말을 조정하였다. 세라믹스 원료 분말에 바인더(PVA), 물, 분산제를 첨가하고, 볼밀(ball mill)을 이용하여 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 스프레이 드라이어를 이용하여 분무 건조하고, 조립 분말을 제조하였다. 조립 분말을 이용하여 금형 성형법에 의해 질화알루미늄 성형체를 제조하였다. 질화알루미늄 성형체를 핫 프레스법을 이용하여 질소 가스 분위기에서 1900℃로 소성하고, 질화알루미늄 소결체를 제조하였다.
다음에, 텅스텐 카바이드 80 중량%와 질화알루미늄 분말 20 중량%의 혼합 분말에 바인더로서 에틸셀룰로오스를 혼합하여 인쇄 페이스트를 조정하였다. 질화알루미늄 소결체 상에 스크린 인쇄법에 의해 저항 발열체(12)를 형성하고 건조시켰다.
이어서, 금형에 저항 발열체(12)가 형성된 질화알루미늄 소결체를 세팅하고, 질화알루미늄 소결체 및 저항 발열체(12) 상에 조립 분말을 충전, 가압하여 질화알루미늄 성형체를 제조하였다. 그리고, 질화알루미늄 소결체, 저항 발열체(12), 질화알루미늄 성형체를 카본제의 외피에 세팅하고, 질소 가스 분위기에서 1900℃로 핫 프레스법에 의해 소성하였다.
이와 같이 하여, 직경 330 ㎜, 두께 25 ㎜인 질화알루미늄 소결체의 기체(11)를 제조하였다. 기체(11)에 도 2b에 도시된 가스 공급로(31a∼31d), 연결로(31e, 31f, 11d∼11g)를, MC(machining center)를 이용한 기계 가공에 의해 형성하였다. 구체적으로는, 90°의 간격을 두고 4개의 가스 공급로(31a∼31d)를 기체(11)측면으로부터 내부를 향해 가공하여 형성하였다. 각 가스 공급로(31a∼31d)의 직경(Φ)은 4 ㎜, 길이는 135 ㎜로 하였다. 또한, 기체(11)의 이면에 2개의 원호형 연결로(31e, 31f)(홈)를 형성하였다. 각 연결로(31e, 31f)의 폭은 5 ㎜, 깊이는 2 ㎜, PCD(원호의 직경)는 60 ㎜로 하였다. 또한, 급전 부재(14)를 삽입하기 위한 구멍을 가공에 의해 형성하였다.
또한, 유사한 조립 분말을 이용하여 CIP법에 의해 관상의 질화알루미늄 성형체를 제조하였다. 그리고, 관상의 질화알루미늄 성형체를 상압 소성법에 의해 질소 가스 분위기에서 1900℃로 소성하였다. 이와 같이 하여 직경 30 ㎜, 길이 250 ㎜인 질화알루미늄 소결체의 관상 부재(13)를 제조하였다. 관상 부재(13)에 가스 도입로(13a)로서 직경(Φ) 5 ㎜의 관통 구멍을 2개, MC(machining center)를 이용한 기계 가공에 의해 형성하였다.
기체(11)에 형성한 연결로(31e, 31f)의 중앙부와, 관상 부재(13)의 가스 도입로(13a)가 일치하도록 하여 기체(11)와 관상 부재(13)를 접합하였다. 이와 같이 하여 가스 도입로(13a)와 가스 공급로(31a∼31d)를 연결로(31e, 31f)를 통해 접속하였다. 구체적으로는, 기체(11)의 이면과 관상 부재(13)의 단부면에 접합제를 도포하고 1850℃에서 열처리함으로써, 고상 접합법에 의해 접합하였다. 마찬가지로 하여 기체(11)와 절연관(15)도 접합하였다. 마지막으로, 절연관(15)에 급전 부재(14)로서 니켈의 급전 로드를 삽입하고 저항 발열체(12)와 납땜하였다. 이상과 같이 본 발명의 예에 따라 가열 장치(1)를 제조하였다.
얻어진 가열 장치(1)의 관상 부재(13)의 각 가스 도입로(13a)에 분위기 가스로서 질소 가스를 20 sccm(standard cc/min) 공급하였다. 그리고, 기체(11)의 각 가스 공급로(31a∼31d)로부터 기체(11)의 외주에 공급되는 가스 유량을 유량계를 이용하여 측정하였다.
가스 공급로(31a)로부터의 가스 유량은 9.7 sccm, 가스 공급로(31b)로부터의 가스 유량은 9.2 sccm, 가스 공급로(31c)로부터의 가스 유량은 9.3 sccm, 가스 공급로(31d)로부터의 가스 유량은 9.6 sccm였다. 각 가스 공급로(31a∼31d)로부터의 가스 유량의 변동량은 1 sccm 이하로 매우 작게 억제되어 있어, 분위기 가스를 기체(11)의 외주에 안정되게 공급할 수 있었다.
[비교예]
이어서, 비교예에 따른 가열 장치를 제조하였다. 기본적으로, 본 발명의 예에 따른 가열 장치와 유사한 재료 및 순서로 제조하였다. 다만, 기체에 있어서 가스 공급로는, 이면에 홈을 구비하는 2장의 플레이트재 끼리를 접합하는 것에 의해 형성하였다. 구체적으로, 원판 형상의 플레이트를 2장 제조하고, 1장의 플레이트의 이면측에 직사각형 형상의 홈을 직경방향을 따라 연장되게 마련하며, 이러한 직사각형 형상의 홈이 형성된 플레이트와, 표면이 평면 형상으로 형성된 플레이트를 접합하였다. 이로써, 폭이 6 mm이고 높이가 2 mm인 직사각형 단면의 가스 공급로 를 형성하였다. 또한, 기체의 직경과 두께, 가스 공급로의 길이, 개수, 배치는 본 발명의 예와 유사하게 하였다.
얻어진 가열 장치의 관상 부재의 각 가스 도입로에 분위기 가스로서 질소 가스를 20 sccm 공급하였다. 그리고, 기체의 각 가스 공급로로부터 기체의 외주에 공급되는 가스 유량을 유량계를 이용하여 측정하였다.
가스 공급로로부터의 가스 유량은, 이하의 표 1에 나타난 바와 같이 7.3 sccm, 8.3 sccm, 6.8 sccm, 9.4 sccm 이었다. 이와 같이, 비교예에 따르면 가스 유량의 변동량이 2.6 sccm 이었고, 본 발명의 예에 비교해 보면 2배 이상으로 되었다.
| 가스 공급로 | 가스 유량[sccm] | 균열성 | ||||||||
| 구분 | 단면 형상 | 수 | 단면 치수 | 형성방법 | 가 스 공급로 31a | 31b | 31c | 31d | 기체표면 온도의 최대치와 최소치의 차 ΔT[℃] | 가스공급로에 대응하는 부분의 표면에 있어서 온도 저하 |
| 본발명 의 예 | 원형 | 4 | Φ4mm | 기계가공 | 9.7 | 9.2 | 9.3 | 9.6 | 5.3 | 없음 |
| 비교예 | 직사 각형 | 4 | 6x2mm | 플레이트 접합 | 7.3 | 8.8 | 6.8 | 9.4 | 12.3 | 있음 |
또한, 전술한 가스 유량의 변동량 이외에도, 기체 표면에 있어서 균열성의 변동량도 검증하였다. 진공 분위기 중에 가열 부재를 수용하고, 상기 가열 부재의 기체 표면에 있어서 온도의 평균치가 500℃로 된 경우 복수 개소의 온도차를 적외선 방사 온도계를 이용하여 측정하였다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 예에 따르면 기체의 표면에 있어서 온도의 최대치와 최소치의 차는 5.3℃이고, 비교예에 따른 기체의 표면에 있어서 온도의 최대치와 최소치의 차는 12.3℃이었다. 이와 같이, 본 발명의 예의 온도차는 비교예의 온도차의 절반 이하로 되고, 본 발명의 예가 균열성이 우수한 것으로 판명되었다.
또한, 비교예의 경우, 기체의 표면 중에서 가스 공급로가 형성되어 있는 부분에 대응하는 표면의 온도는, 그 밖의 부분의 온도에 비하여 온도가 저하하였다. 그러나, 본 발명의 예의 경우는 온도 저하가 발생하지 않았다.
본 발명에 따른 처리 장치에 의하면, 가스 공급로의 단면을 원형 형상으로 함으로써, 가스 공급로 내부에 있어서 가스의 흐름을 안정시킬 수 있다. 따라서, 가스를 기체의 외주부에 안정되게 공급할 수 있다.
Claims (7)
- 처리 대상물을 유지하는 기체(基體)를 포함하고,상기 기체에는 그 기체의 외주부에 가스를 공급하며 단면이 원형상인 가스 공급로가 형성되어 있고,상기 기체는 저항 발열체를 포함하며,상기 가스 공급로는 상기 기체의 내부에 형성되어 있고,상기 가스 공급로는 상기 저항 발열체보다도 처리 대상물의 유지면과는 반대측의 면에 근접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 공급로는 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 기체에 접합되며, 상기 가스 공급로에 가스를 도입하는 가스 도입로를 가지는 관상 부재를 포함하며,상기 기체에는 상기 가스 공급로와 상기 가스 도입로를 연통시키는 연결로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 기체에는 상기 복수의 가스 공급로를 연결하는 연결로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기체에 접합되며, 상기 가스 공급로에 가스를 도입하는 가스 도입로를 가지는 관상 부재를 포함하며,상기 기체에는 상기 가스 공급로와 상기 가스 도입로를 연통시키는 연결로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
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