KR101193569B1 - 히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR101193569B1
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남원식
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남원식
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Abstract

본 발명은 기판을 지지 가열하는 히터로서, 일 방향으로 나열 배치된 복수의 열원 유닛 및 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 위치하며, 그 상부에 기판이 안착 되는 기판 지지 부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 기판이 기판 지지 부재 상에 안착 되므로, 열원 유닛과 직접 접촉되지 않는다. 따라서, 종래와 같이 열원 유닛 상에 직접 기판이 접촉되는 경우에 비해 기판이 균일하게 가열되며, 이로 인해 막질의 특성이 향상된다.

Description

히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{Heater and substrate processing apparatus having the same}
본 발명은 히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판을 균일하게 가열할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 기판을 열처리하는 방법으로 급속열처리(rapid Thermal processing) 방법이 많이 사용되고 있다.
급속열처리 방법은 텅스텐 램프 등의 열원에서 나오는 방사광을 기판에 조사하여 기판을 가열 처리하는 방법이다. 이러한 급속열처리 방법은 퍼니스(furnace)를 이용한 기존의 기판 열처리 방법과 비교하여, 신속하게 기판을 가열하거나 냉각시킬 수 있으며, 압력 조건이나 온도 대역의 조절 제어가 용이하여, 기판의 열처리 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
급속열처리 방법이 이용되었던 종래의 박막 증착 장치는, 주로 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버와, 챔버 내에 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛과, 기판을 지지 가열하며 복수의 램프로 구성된 하부 히터와, 가스 공급 유닛으로부터 공급된 공정가스를 가열하는 상부 히터를 포함한다. 여기서, 하부 히터의 복수의 램프는 일 방향으로 나열되어 배치된다.
그런데 종래에는 기판이 하부 히터 즉, 복수의 램프 상에 직접 안착 되기 때문에, 기판의 영역 중 램프와 직접 접촉하는 영역이 그렇지 않은 영역에 비해 온도가 높다. 이에, 기판의 온도가 균일하지 않으며, 대면적의 기판의 경우 균일한 온도로 가열하기가 더욱 어렵다. 불균일한 기판의 온도는 기판 상에 형성되는 막질의 특성을 떨어트리며, 이로 인해 제품의 특성이 저하된다.
한편, 한국등록특허 제10-0990237호에는 복수의 열원 유닛 및 상기 열원 유닛으로부터 방출된 방사광을 기판으로 투과시키는 롤러를 구비하고, 상기 복수의 열원 유닛 상에 기판이 직접 안착 되는 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
한국등록특허 제10-0990237호
본 발명의 일 기술적 과제는 기판을 균일하게 가열할 수 있는 히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 과제는 기판을 지지하는 기판 지지 부재가 구비된 히터 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 기판을 지지 가열하는 히터로서, 일 방향으로 나열 배치된 복수의 열원 유닛 및 상기 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 위치하며, 그 상부에 기판이 안착 되는 복수의 기판 지지 부재를 포함한다.
상기 복수의 열원 유닛은 상호 이격 배치되고, 상기 복수의 기판 지지 부재는 상기 복수의 열원 유닛 사이의 이격 공간의 상측에 위치한다.
상기 열원 유닛은 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 열원 유닛은 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되어, 기판의 형상과 대응되는 형상으로 나열 배치된다.
상기 기판 지지 부재는 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되어, 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 각각 위치한다.
상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되어, 일 기판 지지 부재가 일 방향으로 나열 배치된 열원 유닛 사이의 상측에 위치한다.
상기 열원 유닛은 텅스텐 할로겐 램프, 카본 램프 및 루비 램프 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 열원 유닛은 개별 투과창 및 개별 투과창 내부에 삽입된 열원을 포함한다.
상기 기판 지지 부재의 직경은 복수의 열원 유닛 사이의 이격 된 공간에 비해 크거나 같다.
상기 기판 지지 부재는 석영 및 사파이어 중 어느 하나로 이루어진다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되어 기판을 지지 가열하는 히터 및 상기 챔버 내에 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 히터는, 일 방향으로 나열 배치된 복수의 열원 유닛 및 상기 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 위치하며, 그 상부에 기판이 안착 되는 복수의 기판 지지 부재를 포함한다.
상기 열원 유닛 및 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형상인 것이 바람직하다.
상기 열원 유닛 및 기판 지지 부재는 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되고, 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 각각 위치한다.
상기 열원 유닛은 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되고, 상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되어, 일 기판 지지 부재가 일 방향으로 나열된 열원 유닛 사이의 상측에 배치된다.
상기 복수의 기판 지지 부재 사이에서 승하강하는 리프트 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 히터는 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 배치된 기판 지지 부재를 포함하며, 상기 기판 지지 부재 상에 기판이 안착 된다. 이에, 복수의 열원 유닛에서 발생 된 방사광은 기판과 복수의 기판 지지 부재와의 이격 공간을 통해 기판에 전달되거나, 복수의 기판 지지 부재를 통해 기판에 전달된다. 그리고, 기판은 기판 지지 부재 상에 안착 되므로, 열원 유닛과 직접 접촉되지 않는다. 따라서, 종래와 같이 열원 유닛 상에 직접 기판이 접촉되는 경우에 비해 기판이 균일하게 가열되며, 이로 인해 기판 상에 형성되는 막질의 특성이 향상된다.
또한, 기판 처리 장치의 내부에 기판을 지지하기 위한 수단, 즉 서셉터가 구비되지 않아 장치 구조가 간단해진다. 따라서 기판 처리 장치를 제조하는 비용 또는 유지, 보수 등의 관리에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하부 히터의 사시도
도 3은 제 2 실시예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도
도 4은 제 3 실시예에 따른 하부 히터의 사시도
도 5 및 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도
도 7는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부 히터의 사시도
도 8은 제 1 실시예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도
도 9는 도 3에 도시된 A부분을 확대 도시한 도면
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부 히터로 가열된 기판의 영역별 온도분포를 나타낸 도면
도 11은 비교예에 따른 하부 히터로 가열된 기판의 영역별 온도분포를 나타낸 도면
이하, 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리공간을 제공하는 챔버(200)와, 챔버(200) 내에 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛(400)과, 기판(S)을 지지 가열하는 하부 히터(500) 및 가스 공급 유닛(400)으로부터 공급된 공정가스를 가열하는 상부 히터(300)를 포함한다.
챔버(200)는 내부공간을 가지는 사각 박스 형상 또는 블럭 형상으로 이루어진다. 하지만, 챔버(200)의 형상은 이에 한정되지 않고 기판(S) 처리 공간을 가지는 원형, 타원형, 다각형의 형상으로 변형시킬 수 있다.
챔버(200)는, 예컨대, 상부가 개방된 챔버 바디(220)와, 챔버 바디(220)의 개방된 상부를 덮는 챔버 리드(210)로 이루어진다. 도시되지는 않았지만, 챔버 바디(220)의 일측에는 기판(S)이 출입하는 출입구(미도시) 및 기판(S)의 온도를 감지할 수 있는 온도 감지부(미도시)가 마련된다. 그리고 챔버 바디(220)의 타측에는 챔버(200) 내부의 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 가스 배출구(미도시)가 적어도 하나 이상의 개수로 형성된다. 챔버 리드(210)는 하부가 개방된 블록형상 또는 플레이트(Plate) 형상으로 이루어지며, 챔버 바디(220)의 개방된 상부를 덮도록 챔버 바디(220)의 상부에 결합 되어 처리공간을 외부 환경으로부터 폐쇄시킨다.
이러한 챔버 리드(210)에는 가스 공급 유닛(400)으로부터 공급된 공정가스를 챔버(200) 내에 분사하는 분사구(600)가 복수 개 형성된다. 복수의 분사구(600)는 예컨대, 챔버 리드(210)를 수직으로 관통하여 형성되며, 챔버 리드(210)의 연장 방향과 대응되는 방향으로 나열되어 이격 배치된다.
상기에서는 챔버 바디(220) 및 상기 챔버 바디(220)의 상부를 덮는 챔버 리드(210)로 이루어진 챔버(200)를 설명하였다. 하지만 챔버(100)는 이에 한정되지 않고, 챔버 바디(220)와 챔버 리드(210)로 나누어지지 않는 일체형으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기에서는 공정가스를 분사하는 분사구(600)가 챔버 리드(210)에 형성되는 것을 설명하였다. 하지만 분사구(600)는 이에 한정되지 않고, 챔버(200) 내에 공정가스를 분사할 수 있는 어떠한 위치에 마련되어도 무방하다. 예컨대, 적어도 일단이 챔버(200) 내의 측벽을 통해 내부공간에 위치하도록 설치된 인젝터를 마련하여, 챔버(200) 내부에 공정가스를 분사할 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 공정가스가 주입되는 가스 공급관(410)과, 일단이 가스 공급관(410)과 연통되고 타단이 복수 개의 분사구(600)와 연통된 연결관(420)을 포함한다. 여기서, 가스 공급관(410)은 공정가스가 저장된 공정가스 저장부(미도시)와 연결된다. 연결관(420)은 챔버 리드(210)에 장착되는데, 복수의 분사구(600)가 나열된 방향으로 연장되어 설치된다. 이에, 가스 공급관(410)으로부터 공급된 가스는 연결관(420) 및 복수의 분사구(600)를 통과하여 챔버(200) 내부로 분사된다. 여기서 공정가스는 기판(S)을 처리하는 다양한 종류의 가스, 예컨대, 박막 증착용 가스, 식각(etching) 가스 등을 포함한다.
하부 히터(500)는 일 방향으로 나열 배치된 복수의 하부 열원 유닛(510) 및 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 배치된 복수의 기판 지지 부재(520)를 포함한다. 여기서 복수의 하부 열원 유닛(510)은 길이방향으로 연장되어 상호 이격 배치된다. 또한, 하부 열원 유닛(510)은 하부 개별 투과창(512) 및 하부 개별 투과창(512) 내부에 삽입된 하부 열원(511)을 포함한다. 실시예에 따른 하부 열원 유닛(510)은 그 단면이 원형인 원기둥의 형상이나 이에 한정되지 않고, 단면이 반원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형상으로 이루어져 있다.
하부 열원(511)은 기판(S)을 가열하기 위한 열을 제공하는 수단으로, 하부 개별 투과창(512) 내부에 삽입되어 방사광을 발생시킨다. 실시예에서는 하부 열원(511)으로 텅스텐 할로겐 램프, 카본 램프 및 루비 램프 중 어느 한 가지가 사용되나, 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 가열할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
하부 개별 투과창(512)은 내부에 하부 열원(511)이 삽입될 수 있도록 중공형의 형상으로 형성되며, 그 단면 형상은, 예컨대, 원형, 반원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 하부 개별 투과창(512)은 하부 열원(511)에서 방출되는 방사광을 투과시킬 수 있도록 투광성의 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 실시예에서는 석영 또는 사파이어로 형성될 수 있다.
기판 지지 부재(520)는 기판(S)과 하부 열원 유닛(510) 사이에서 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 위치한다. 즉, 기판 지지 부재(520)의 하부는 복수의 하부 열원 유닛(510)과 접촉하고, 상부는 기판(S)과 접촉하도록 배치된다. 또한, 상기 기판 지지 부재(520)는 길이 방향으로 연장 형성되고, 하부 열원 유닛(510)과 나란하게 배치된다. 이러한 기판 지지 부재(520)는 상기 하부 열원 유닛(510)의 형상에 대응되는 형상으로 제작된다. 본 실시예에 따른 하부 열원 유닛(510)은 원기둥 형상이므로 기판 지지 부재(520)는 원기둥 형상인 것이 효과적이다. 물론 기판 지지 부재(520)의 형상은 이에 한정되지 않고, 하부 열원 유닛(510)의 형상에 따라서 그 단면의 형상이 반원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형상이 되도록 제조될 수 있다. 또한, 기판 지지 부재(520)의 직경은 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 이격 된 공간보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 이는 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 기판 지지 부재(520)가 용이하게 지지 되도록 하기 위함이다. 그리고 기판 지지 부재(520)는 하부 열원 유닛(510)에서 방출된 광이 투과될 수 있는 투광성이며 열전도의 특성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에, 실시예에서는 석영 또는 사파이어로 이루어진 기판 지지 부재(520)를 이용한다. 하지만, 이에 한정되지 않고 하부 열원 유닛(510)에서 발생된 광을 투과시키며, 열을 전달할 수 있는 다양한 재질을 기판 지지 부재(520)로 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 기판 지지 부재(520)를 배치함으로써, 기판(S)이 상기 하부 열원 유닛(510)에 직접 접촉되지 않는다. 따라서, 기판(S)이 종래에 비해 균일하게 가열된다.
실시예에 따른 기판(S) 가열 방식에 대한 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다.
상부 히터(300)는 하부 히터(500)와 대향 하여 위치하는 복수의 상부 열원 유닛(310)으로 이루어지며, 복수의 상부 열원 유닛(310)은 챔버 리드(210)의 연장 방향을 따라 나열되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 상부 열원 유닛(310)은 상부 개별 투과창(312) 및 상부 개별 투과창(312) 내에 삽입 설치되어 열을 발생시키는 상부 열원(311)을 포함한다. 상부 열원(311)은 공정가스를 가열하기 위한 열을 제공하는 수단으로, 상부 개별 투과창(312) 내부에 삽입되어 방사광을 발생시킨다. 여기서, 상부 열원 유닛(310)은 상기에서 설명한 하부 열원 유닛(510)과 형상, 구조 및 재료 등이 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기에서는 하부 열원 유닛(510) 및 기판 지지 부재(520)가 길이 방향으로 연장 형성된 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 하부 열원 유닛(510) 및 기판 지지 부재(520)는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하부 히터의 사시도 이다. 도 3은 제 2 실시예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도이며, 도 4는 제 3 실시예에 따른 하부 히터의 사시도 이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하부 열원 유닛(510a)은 그 형상이 반구형이며, 복수의 하부 열원 유닛(510a)이 나열된 형상은 기판(S)의 형상과 대응되는 형상이다. 그리고 기판 지지 부재(520a)는 구 형상으로 제작되어 일 기판 지지 부재(520a)가 2개의 하부 열원 유닛(510a) 사이의 상측에 배치된다. 하지만 기판 지지 부재(520a)는 이에 한정되지 않고, 도 4에 도시된 제 3 실시예에서와 같이 길이방향으로 연장 형성되어, 반구 형상의 복수의 하부 열원 유닛(510a) 상측에 배치될 수 있다.
또한, 상기에서는 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 하부 열원 유닛(510a)의 형상이 반구 형상인 것을 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 구 형상으로 제작될 수 있다.
도 5 및 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도이다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 변형예에 따른 하부 히터(500)를 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 제 1 실시예의 변형예에 따른 하부 히터(500)는, 도 1 및 도 8에 도시된 하부 히터(500)와 유사한 구조를 가지나, 추가로 리프트 부재(700)가 설치된다. 리프트 부재(700)는 복수의 기판 지지 부재(520) 내에 위치하도록 설치된다. 이때, 리프트 부재(700)는 복수 개로 마련되는 것이 바람직하며 상하 방향으로 연장된 바(Bar) 형상일 수 있다. 그리고 이러한 리프트 부재(700)는 복수의 기판 지지 부재(520) 사이에서 승하강하여 기판(S)의 로딩 및 언로딩을 돕는다.
또한, 상기에서는 제 1 실시예에 따른 하부 히터(500)의 리프트 부재(700)가 설치되는 것을 설명했으나, 이에 한정되지 않고 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서도 리프트 부재(700)가 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부 히터의 사시도이다. 도 8은 제 1 실시예에 따른 하부 히터를 도시한 단면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 A부분을 확대 도시한 도면이다.
이하, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여, 실시예에 따른 하부 히터(500)에 의한 기판(S) 가열을 설명한다.
하부 히터(500)는 상술한 바와 같이 상호 이격 배치되며 복수의 하부 열원 유닛(510)과, 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 배치된 기판 지지 부재(520)로 이루어진다. 그리고 기판(S)이 상기 기판 지지 부재(520) 상에 안착 된다. 이에, 상기 기판 지지 부재(520)의 하부는 복수의 하부 열원 유닛(510)과 접촉하고, 상부는 기판(S)과 접촉된다.
따라서, 하부 열원 유닛(510)에서 발생 된 방사광의 일부는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 기판(S)과 하부 열원 유닛(510) 사이의 이격 공간을 통해서 기판(S)으로 전달되고, 나머지는 기판 지지 부재(520)를 통해 기판(S)에 전달된다. 다른 말로 하면, 기판(S)의 영역 중 복수의 하부 열원 유닛(510)과 대응(또는 바로 상측)하는 각각의 영역은 상기 하부 열원 유닛(510)과 기판(S) 사이의 이격 공간을 통해 전달된 복사열에 의해 가열된다. 이때, 하부 열원 유닛(510) 상측에 대응하는 기판(S) 영역은 상기 하부 열원 유닛(510)과 이격 되어 있기 때문에 종래와 같이 기판(S)과 하부 열원 유닛(510)이 접촉되어 있을 때에 비해 온도가 낮다. 그리고, 기판(S)의 영역 중 복수의 하부 열원 유닛(510)과 대응하지 않는 영역 즉, 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 공간과 대응하는 영역은 기판 지지 부재(520)를 통해 전달된 열에 의해 가열된다. 이와 같이, 기판(S)은 하부 열원 유닛(510)과 접촉해서 직접 전달되는 방사광이 아니라, 이격 공간 및 기판 지지 부재(520)를 거쳐 전달되는 방사광에 의해 가열된다. 따라서, 하부 열원 유닛(510)과 대응하는 기판(S) 영역과 그렇지 않은 기판(S) 영역의 온도 차이가 종래에 비해 적다. 이에, 기판(S)을 종래에 비해 균일하게 가열할 수 있다.
상기에서는 제 1 실시예에 따른 하부 히터(500)에 의해 기판(S) 가열을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 제 2 실시예, 제 3 실시예 및 제 1 실시예의 변형예에서 적용될 수 있다.
표 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부 히터(500) 및 비교예에 따른 하부 히터(미도시)로 가열된 기판(S)의 영역별 온도차를 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하부 히터로 가열된 기판의 영역별 온도차를 나타낸 도면이다. 그리고 도 11은 비교예에 따른 하부 히터로 가열된 기판의 영역별 온도차를 나타낸 도면이다.
기판 중심으로부터의
거리(mm)		 기판 온도(℃)
실시예 비교예
-45(P1) 601 606
-29(P2) 604 636
-14.5(P3) 604 609
0 605 636
14.5(P4) 605 610
29(P5) 604 638
45(P6) 600 607
실험을 위해 동일한 크기의 기판(S) 2개를 마련하고, 하나는 실시예에 따른 하부 히터(500)로 기판(S)을 가열하고, 다른 하나는 비교예에 따른 하부 히터로 기판(S)을 가열한다. 실시예에 따른 하부 히터(500)는 상호 이격 배치된 복수의 하부 열원 유닛(510)과, 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 배치되어 기판(S)과 접촉하는 기판 지지 부재(520)로 이루어지며, 상기 기판 지지 부재(520) 상에 기판(S)이 안착 된다. 그리고, 비교예에 따른 하부 히터는 도시되지는 않았지만 실시예와 같은 일 방향으로 나열된 복수의 하부 열원 유닛(510)을 포함하며, 상기 복수의 하부 열원 유닛(510) 상에 기판(S)이 직접 안착 된다.
이 후, 실시예 및 비교예에 따른 하부 히터를 이용하여 기판(S)을 가열하고, 동일한 위치의 온도를 측정한다. 즉, 기판(S) 중심(0)으로부터 좌측으로 14.5mm(P3), 29mm(P2), 45mm(P1) 만큼 떨어진 위치, 우측으로 14.5mm,(P4), 29mm(P5), 45mm(P6) 만큼 떨어진 위치의 온도를 측정한다.
제시된 표 1, 도 10 및 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 기판(S) 전체의 최대 온도차는 5℃ 이지만, 비교예에 따른 기판(S) 전체의 최대 온도차는 32℃로, 실시예에 따른 기판의 온도차이가 비교예에 비해 적다. 이는, 실시예에 따른 하부 히터(500)는 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 위치하는 기판 지지 부재(520) 상에 기판(S)이 안착 되어, 고르게 열이 전달되기 때문이다. 즉, 기판 지지 부재(520)와 접촉하지 않는 기판(S) 영역은 하부 열원 유닛(510)과 기판(S) 사이의 공간을 통해 이동한 방사광에 의해 가열되고, 기판(S)과 기판 지지 부재(520)가 접촉하고 있는 영역은 상기 기판 지지 부재(520)를 통해 이동한 방사광에 의해 가열된다. 이에, 기판(S)은 하부 열원 유닛(510)과 접촉되어 기판(S)으로 직접 전달되는 방사광이 아니라, 기판(S)과 하부 열원 유닛(510) 사이의 이격 공간 및 기판 지지 부재(520)를 거쳐 전달된 방사광에 의해 가열된다. 따라서, 도 10과 같이, 열원 유닛의 바로 상측에 해당하는 공간을 통해 기판(S)으로 전달된 열과, 기판 지지 부재(520)를 거쳐 기판(S)으로 전달된 열의 온도차가 크지 않아, 실시예에 따른 기판(S)이 비교예에 따른 기판에 비해 균일하게 가열된다.
그런데, 비교예에 따른 하부 히터는 기판(S)이 복수의 하부 열원 유닛 상에 직접 안착 되기 때문에, 하부 열원 유닛과 접촉되는 기판(S) 영역은 상기 열원 유닛으로부터 직접 전달된 방사광에 의해 가열된다. 따라서, 도 11과 같이, 하부 열원 유닛과 직접 접촉하는 영역과 그렇지 않은 영역의 온도차가 크며, 이로 인해 기판(S)의 온도가 실시예에 따른 기판(S)의 온도에 비해 균일하지 않다.
하기에서는 도 1을 참조하여, 실시예에 따른 하부 히터(500) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여 기판(S) 상에 박막을 증착하는 방법을 설명한다.
먼저, 챔버(200) 내로 기판(S)을 인입시켜, 상기 챔버(200) 내에 배치된 기판 지지 부재(520) 상에 기판(S)을 안착시킨다. 기판 지지 부재(520) 상에 기판이 안치되면, 하부 히터(500)를 작동시켜 기판(S)을 가열하면서 가스 공급관(410)을 통해 공정가스를 공급하여 기판(S)상에 박막을 증착한다. 실시예에서는 공정가스로 H2S, Se 및 H2Se 중 어느 하나를 사용하나, 이에 한정되지 않고 다양한 재료를 공정가스로 이용할 수 있다. 기판(S)상에 박막이 증착되는 동안 가스 공급관(410)을 통해 공정가스가 공급되는 동시에 미반응 가스 및 잔류물 등이 가스배출구(미도시)를 통해 배출된다.
박막이 기판(S) 상에 증착되는 과정에서 기판(S)은 하부 히터(500)에 의해 가열된다. 즉, 하부 열원(511)으로부터 방출된 방사광은 하부 개별 투과창(512)을 통해 기판(S)으로 조사된다.
하부 히터(500)는 상술한 바와 같이 상호 이격 되어 나열 배치된 복수의 하부 열원 유닛(510)과, 복수의 하부 열원 유닛(510) 사이의 상측에 배치된 기판 지지 부재(520)로 이루어진다. 그리고 상기 기판 지지 부재(520) 상에 기판(S)이 안착 되어 가열된다. 이에, 하부 열원 유닛(510)에서 발생 된 방사광의 일부는 기판(S)과 하부 열원 유닛(510) 사이의 이격 공간을 통해서 기판(S)으로 전달되고, 나머지는 기판 지지 부재(520)를 통해 기판(S)에 전달된다. 따라서, 하부 열원 유닛(510)과 대응하는 기판(S) 영역과 그렇지 않은 기판(S) 영역의 온도 차이가 종래에 비해 적다. 이에, 기판(S)이 균일하게 가열될 수 있으며, 기판(S) 상에 형성되는 막질의 특성이 향상될 수 있다.
상기에서는 기판(S) 상에 박막을 증착하는 박막 증착 장치를 예를 들어 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 기판(S)을 균일하게 가열하여 처리하는 다양한 기판 처리 장치, 예컨대, 식각(etching) 장치, 플라즈마 장치 등에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
S:기판
200: 챔버 300: 상부 히터
400: 가스 공급 유닛 500: 하부 히터
510: 하부 열원 유닛 520: 기판 지지 부재
600: 분사구 700: 리프트 부재

Claims (16)

  1. 기판을 지지 가열하는 히터로서,
    일 방향으로 나열되어 상호 이격 배치된 복수의 열원 유닛; 및
    상기 복수의 열원 유닛 사이의 이격 공간의 상측에 위치하며, 그 상부에 기판이 안착 되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하는 히터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열원 유닛은 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나인 히터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나인 히터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열원 유닛은 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되어, 기판의 형상과 대응되는 형상으로 나열 배치되는 히터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되어, 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 각각 위치하는 히터.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되어, 일 기판 지지 부재가 일 방향으로 나열 배치된 열원 유닛 사이의 상측에 위치하는 히터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 열원 유닛은 텅스텐 할로겐 램프, 카본 램프 및 루비 램프 중 어느 하나인 히터.
  9. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 열원 유닛은 개별 투과창 및 개별 투과창 내부에 삽입된 열원을 포함하는 히터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지 부재의 직경은 복수의 열원 유닛 사이의 이격 된 공간에 비해 크거나 같은 히터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는 석영 및 사파이어 중 어느 하나로 이루어진 히터.
  12. 내부 공간을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되어 기판을 지지 가열하는 히터; 및
    상기 챔버 내에 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고,
    상기 히터는,
    일 방향으로 나열 배치되어 상호 이격 배치된 복수의 열원 유닛; 및
    상기 복수의 열원 유닛 사이의 이격 공간의 상측에 위치하며, 그 상부에 기판이 안착 되는 복수의 기판 지지 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 열원 유닛 및 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되고, 그 단면의 형상이 원형, 반원, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형상인 기판 처리 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 열원 유닛 및 기판 지지 부재는 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되고, 복수의 열원 유닛 사이의 상측에 각각 위치하는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 열원 유닛은 구형 및 반구형 중 어느 하나의 형상으로 제작되고, 상기 기판 지지 부재는 길이 방향으로 연장 형성되어, 일 기판 지지 부재가 일 방향으로 나열된 열원 유닛 사이의 상측에 배치되는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지 부재 사이에서 승하강하는 리프트 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
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KR101472484B1 (ko) * 2014-07-07 2014-12-15 (주)앤피에스 기판 처리 장치

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