KR101110718B1 - 핫플레이트 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 베이킹 공정을 수행하는 베이킹 장치를 구성하는 핫플레이트 구조체에 관한 것으로서, 바둑판 모양으로 구성되는 단위히터의 집합으로 이루어지는 주히터와 상기 주히터 둘레에 설치되고 상기 주발열부와 접촉하는 보조히터 및 상기 주히터와 상기 보조히터 전체를 상하방향에서 덮는 알루미늄판을 포함하는 것을 특징으로 하여 핫플레이트 구조체의 크기를 작게 하면서도 반도체 또는 LCD 기판이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 할 수 있다.

반도체 기판, LCD 기판, 베이킹 공정, 핫플레이트

Description

핫플레이트 구조체{Hot Plate}

본 발명은 반도체 베이킹 공정을 수행하는 베이킹 장치를 구성하는 핫플레이트 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주히터의 둘레에 설치하여 주히터 가장자리의 온도저하를 방지하는 보조히터를 구비하는 핫플레이트 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 LCD 기판은 박막증착(Deposition)공정, 포토리소그라피(Photo lithography)공정, 패터닝(Patterning)을 위한 식각(Etching)공정 및 각 공정별 세정공정을 포함하는 일련의 공정을 거쳐 제작된다.

이 중 상기 포토리소그라피공정의 감광제 도포 이후 또는 세정 공정 이후 등의 시점에서 감광제와 기판의 안정된 접착의 유지, 수분 또는 유기 유제 제거, 감광제 도포 후의 용제 제거 등을 위해 가열장치를 이용하여 기판을 열처리하는 베이킹 공정이 수행된다.

상기 베이킹 공정에서는 챔버 내에 설치된 다수의 가열부를 구비한 베이킹 장치를 이용하여 기판을 가열하도록 하고 있는데 상기의 가열부는 핫플레이트 구조체로 이루어져 있으며 상기 핫플레이트 구조체는 도1에 도시한 바와 같다.

도1에 도시된 바와 같이 핫플레이트 구조체(100)는 바둑판 모양으로 배열된 단위히터(10)들의 집합체와 상기 단위히터(10)들의 집합체 전체를 상하방향에서 덮는 알루미늄판(20)으로 구성되어 있다. 또한 상기 단위히터(10)들은 개별적으로 가열되도록 되어 있다.

하지만 도1의 핫플레이트 구조체(100)는 각 단위히터(10)들이 서로 접촉하는 부분은 온도가 높은 상태로 유지되는 반면에 각 단위히터(10)들이 서로 접촉하지 않는 가장자리 부분은 외부에 그대로 노출된 상태가 되므로 온도가 낮아지게 된다.

즉 도2에 도시된 바와 같이 핫플레이트 구조체(100)는 가장자리에서 중심부로 갈수록 온도가 상승하고 일정한 부분에 도달하면 온도가 일정하게 유지되는 대략 사다리꼴 모양의 온도분포를 가지게 되며 온도가 변동되는 구간(A)가 존재한다.

또한 도2에 도시된 바와 같이 기판(200)이 놓여지는 중심부와 가장자리의 온도분포의 차이는 대략 2℃~3℃ 정도가 된다.

이러한 온도분포의 차이는 베이킹 공정의 정밀도를 떨어뜨려 제품의 불량을 발생시킬 수 있고 반도체 또는 LCD 기판의 수율을 떨어뜨리는 원인이 된다.

상기와 같은 문제점 때문에 종래기술의 핫플레이트 구조체(100)를 채용하는 베이킹 장치에서는 도3과 같이 핫플레이트 구조체(100)의 크기를 증가시켜 기판(200)이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 하였다.

즉 도4에 도시한 바와 같이 온도가 변동되는 구간(A)이 기판(200)의 외부에 위치하도록 핫플레이트 구조체(100)를 충분히 큰 크기로 함으로써 기판(200)이 온도분포가 일정한 구간(B)에 위치하도록 하였다.

하지만, 이 경우에는 핫플레이트 구조체(100)의 크기가 증가되게 되어 결과적으로 베이킹 장치의 크기가 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 핫플레이트 구조체(100)의 크기를 작게 하면서도 반도체 또는 LCD 기판이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 하는 핫플레이트 구조체가 요구된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 핫플레이트 구조체의 크기를 작게 하면서도 반도체 또는 LCD 기판이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 하는 핫플레이트 구조체를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 핫플레이트 구조체는, 반도체 제작공정 중의 베이킹 공정을 수행하는 베이킹 장치를 구성하는 핫플레이트 구조체에 있어서, 바둑판 모양으로 구성되는 단위히터의 집합으로 이루어지는 주히터와 상기 주히터 둘레에 설치되고 상기 주히터와 접촉하는 보조히터 및 상기 주히터와 상기 보조히터 전체를 상하방향에서 덮는 알루미늄판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 핫플레이트 구조체는, 상기 보조히터가 'ㄱ'자 모양으로 크기가 동일하고 복수 개가 결합하여 이루어질 수 있다.

상기 핫플레이트 구조체는, 상기 단위히터 또는 보조히터 중의 적어도 어느 하나가 면상발열체일 수 있다.

본 발명의 핫플레이트 구조체에 따르면, 핫플레이트 구조체의 크기를 작게 하면서도 반도체 또는 LCD 기판이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 할 수 있 다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 구조체를 도시한 평면도이다.

도5를 참조하면 본 발명의 일 실시예 따른 핫플레이트 구조체(300)는, 대략 직사각형의 형상으로서, 내측에는 대략 정사각형 모양의 단위히터(10)들이 바둑판 모양으로 배치되어 집합체를 이루고 있는 주히터(50)가 구비되어 있고, 상기 주히터의 외측 둘레에 상기 주히터와 접촉하는 직사각형 모양의 보조히터(60)가 4개 구비되어 있다.

상기 보조히터(60)는 폭이 가늘고 길이가 긴 막대형상으로 이루어져 있고 상 호간에 단부에서 수직으로 접촉하여 주히터(50)의 둘레를 액자 모양으로 감싸고 있다.

또한 상기 주히터(50)와 상기 보조히터(60)는 동일한 두께로 이루어져 있고 상기 주히터(50)와 상기 보조히터(60)의 전체 면적에 걸쳐서 알루미늄판이 상하방향으로 이를 덮고 있다.

또한 상기 주히터(50)를 이루는 단위히터(10)와 상기 보조히터(60)에는 개별적으로 전원(미도시)이 공급되어 개별적으로 발열이 이루어지도록 되어 있다.

상기의 구성에서 보조히터(60)는 직사각형 막대형상으로 설명하였지만 보조히터(60)의 형상에는 제한이 없으며 예를 들어 도6과 같이'ㄱ'자 모양의 보조히터(60)로서, 상호간의 단부가 접촉하여 주히터(50)의 둘레를 감싸는 형태여도 무방하다.

상기와 같은 형상의 보조히터(60)인 경우에는 상기 주히터(50)를 둘레를 감싸는 4개의 보조히터(60)의 크기와 형상을 동일하게 할 수 있어 대량생산시 하나의 종류의 제품만을 생산하는 것으로 본 발명의 핫플레이트 구조체(100)를 제작할 수 있다.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위히터의 구조에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도7은 단위히터(10)의 구조를 나타내는 평면도이다.

상기 도면에 따르면 상기 단위히터(10)는 대략 정사각형의 형태로 이루어져 있으며 절연체(미도시)로 둘러싸인 발열체(11)의 외부를 히팅플레이트(12)가 덮고 있는 구조로 되어 있다. 여기에서 발열체(11)는 가느다란 선 모양으로 이루어져 있고 요철이 반복되어 구부러지는 형태로 되어 있어 발열면적을 최대화 할 수 있다.

또한 발열체(11)는 히팅플레이트(12) 밖으로 일부가 돌출되어 있어 상기 돌출된 부분이 전극과 연결되도록 되어 있으며 전기가 통하게 되면 열을 발생시키는 구조로 되어 있다. 상기와 같은 구조는 보조히터(60)에도 적용될 수 있다.

상기의 설명에서는 단위히터(10) 또는 보조히터(60)가 내부에 발열체(11)를 가지고 있고 이러한 발열체(11)의 발열에 의해 히팅플레이트(12)를 가열하도록 하는 구조라고 하였으나 단위히터(10) 또는 보조히터(60)의 구조는 상기한 구조에 한정되는 것이 아니라 면상발열체를 이용하여 히팅플레이트(12)를 가열하도록 하는 구조여도 무방하다.

즉 도8과 같이 리드선(13)을 구비하고 리드선(13)에 전원이 인가되는 경우 발열되며 인가되는 전력에 따라 발열 온도가 제어되는 sic 발열체, 나노카본튜브(CNT) 또는 카본블랙 히터 등의 카본 발열체 등의 면상발열체를 이용하여 히팅플레이트(12)를 가열할 수도 있다.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 구조체의 작동에 대하여 도면의 참조하여 상세하게 설명한다.

도9은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 구조체(100)를 이용하여 LCD 기판을 베이킹하는 공정을 나타내는 평면도 및 핫플레이트 구조체(100)의 온도분포도이다.

도면에 따르면 도5a에 도시된 바와 같은 핫플레이트 구조체(100)에 LCD 기판 이 놓여지고 주히터(50)를 이루는 단위히터(10) 및 보조히터(60)에 전류가 공급되어 핫플레이트 구조체(100)가 발열된다.

이 때 핫플레이트 구조체(100)의 온도분포를 보면 종래기술에 비하여 온도가 변동되는 구간(A')은 작지만 온도분포가 일정한 구간(B')은 동일함을 알 수 있다. 이는 온도가 변동되는 구간(A')이 작아진 만큼 핫플레이트 구조체(100)의 크기가 작아짐을 의미한다.

따라서 핫플레이트 구조체(100)의 크기가 작은 경우에도 LCD 기판을 전체적으로 같은 온도로 가열할 수 있다. 실험결과에서는 핫플레이트 구조체(100)에 있어서 약 10%의 크기의 감소효과를 얻을 수 있었다.

이에 따라 핫플레이트 구조체(100)의 크기를 작게 하면서도 반도체 또는 LCD 기판이 놓여지는 부분의 온도의 차이가 없도록 하는 핫플레이트 구조체(100)를 얻을 수 있음과 아울러 반도체 또는 LCD 기판의 베이킹 공정의 정밀도를 높혀 양질의 제품을 생산할 수 있다.

상기의 설명에서 핫플레이트 구조체(100)는 직사각형인 것으로 설명하였으나 정사각형이어도 좋고 반도체 웨이퍼의 형상과 같은 원형이어도 무방하며 주히터(50)의 외주부에 보조히터(60)를 구비한 구성이라면 모두 본 발명의 범주에 속한다고 할 것이다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도1a 및 도1b는 종래기술의 핫플레이트 구조체를 나타내는 평면도 및 단면도 도2는 종래기술의 핫플레이트 구조체의 온도분포를 나타내는 그래프

도3a 및 도3b는 종래기술의 핫플레이트 구조체를 나타내는 평면도 및 단면도

도4는 종래기술의 핫플레이트 구조체의 온도분포를 나타내는 그래프

도5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 구조체를 나타내는 평면도 및 단면도

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핫플레이트 구조체를 나타내는 평면도

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위히터를 나타내는 평면도

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위히터를 나타내는 평면도

도9a 및 도9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 구조체의 온도분포를 나타내는 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 단위히터 20 : 알루미늄판

50 : 주히터 60 : 보조히터

100 : 핫플레이트 구조체 200 : 기판

300 : 핫플레이트 구조체

Claims (3)

1. 반도체 제작공정 중의 베이킹 공정을 수행하는 베이킹 장치를 구성하는 핫플레이트 구조체에 있어서,

   바둑판 모양으로 구성되며 복수의 단위히터의 집합으로 이루어지되, 상기 복수의 단위히터는 이웃하는 서로 간에 측면이 상호 접촉되게 형성되며 개별적으로 전원이 공급되어 개별적으로 발열하는 주히터;

   상기 주히터의 가장자리의 측면에 접촉하도록 상기 주히터의 둘레에 설치되며, 상기 복수의 단위히터와는 별도로 전원이 공급되어 발열되는 보조히터; 및

   상기 주히터와 상기 보조히터 전체를 상하방향에서 덮는 알루미늄판을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫플레이트 구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보조히터는 'ㄱ'자 모양으로 크기가 동일하고 복수 개가 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫플레이트 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 단위히터 또는 보조히터 중의 적어도 어느 하나는, 면상발열체의 외부를 히팅플레이가 덮는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 핫플레이트 구조체.

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