KR102147326B1 - 기판 지지장치 - Google Patents

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KR102147326B1
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Abstract

기판 지지장치의 일 실시예는, 기판을 지지하는 지지부재; 및 상기 지지부재의 가장자리에 배치되고, 상기 기판의 온도를 보상하는 온도보상부재를 포함하고, 상기 지지부재는 투광성 재질로 구비되고, 상기 온도보상부재는 불투광성 재질로 구비되며, 상기 온도보상부재의 표면은, 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 구성되는 것일 수 있다.

Description

기판 지지장치{Substrate supporting apparatus}
실시예는, 기판의 온도분포를 균일하게 유지하기 위해, 기판의 가장자리 온도를 보상하거나 또는 기판의 가장자리 온도를 추가로 상승시키는 기판 지지장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 반도체 메모리 소자, 액정표시장치 및 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다.
반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체를 제조하는 기판 처리공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버를 포함하는 기판 처리장치에서 진행된다.
챔버에는 가공의 대상인 기판과 상기 기판이 안착되고 상기 기판을 지지하는 기판 지지장치가 구비되고, 상기 기판에 소스 물질을 함유하는 공정 가스가 분사된다. 이러한 공정 가스에 함유된 소스 물질에 의해 기판에 증착 및 식각 공정 등이 진행된다.
실시예는, 기판의 온도분포를 균일하게 유지하기 위해, 기판의 가장자리 온도를 보상하거나 또는 기판의 가장자리 온도를 추가로 상승시키는 기판 지지장치에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기판 지지장치의 일 실시예는, 기판을 지지하는 지지부재; 및 상기 지지부재의 가장자리에 배치되고, 상기 기판의 온도를 보상하는 온도보상부재를 포함하고, 상기 지지부재는 투광성 재질로 구비되고, 상기 온도보상부재는 불투광성 재질로 구비되며, 상기 온도보상부재의 표면은, 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 구성되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 온도보상부재의 표면은, 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 코팅되는 것일 수 있다.
상기 지지부재는 석영(quartz)으로 구비되고, 상기 온도보상부재는 실리콘 카바이드(SiC), 블랙 세라믹(Black ceramic), 블랙 석영(Black Quartz), 및 그라파이트(graphite) 중 적어도 어느 하나로 구비되는 것일 수 있다.
상기 기판의 측면과 상기 온도보상부재의 측면은 서로 대향되도록 구비되고, 상기 기판과 상기 온도보상부재는 서로 이격되어 배치되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재는 상기 지지부재보다 열전도율(thermal conductivity)이 더 큰 재질로 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재는, 상기 지지부재와 동일재질로 형성되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 표면에 코팅되고, 상기 몸체부와 다른 재질로 형성되는 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 코팅층은 상기 몸체부보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비되는 것일 수 있다.
상기 지지부재 및 상기 몸체부는 석영으로 구비되고, 상기 코팅층은 흑체로 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재는, 링형상으로 형성되고, 상기 기판을 둘러싸도록 배치되는 것일 수 있다.
상기 지지부재는, 상기 기판이 안착되는 안착부; 및 상기 안착부와 상기 온도보상부재의 내측면 사이에 형성되는 링형상의 함몰부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 기판은, 측면과 가장자리의 하면이 노출되도록 상기 함몰부에 배치되는 것일 수 있다.
상기 기판은, 가장자리의 상면, 측면 및 하면이 상기 온도보상부재로부터 방출되는 열에 의해 가열되도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재와 상기 기판은 상기 지지부재의 상면에 배치되고, 상기 온도보상부재의 하면과 상기 기판의 하면은 상하방향으로 동일한 높이로 배치되는 것일 수 있다.
기판 지지장치의 다른 실시예는, 기판을 지지하는 지지부재; 및 상기 지지부재의 가장자리에 배치되고, 상기 지지부재와 다른 재질로 구비되며, 상기 기판의 가장자리의 온도를 보상하는 온도보상부재를 포함하고, 상기 지지부재는, 상기 기판이 안착되는 안착부; 및 상기 안착부와 상기 온도보상부재의 내측면 사이에 형성되는 링형상의 함몰부를 포함하며, 상기 온도보상부재의 표면은 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 구성되고, 상기 기판은 측면과 가장자리의 하면이 노출되도록 상기 함몰부에 배치되고, 상기 온도보상부재로부터 방출되는 열에 의해 가열되도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재는 상기 지지부재보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비되는 것일 수 있다.
상기 지지부재는 석영으로 구비되고, 상기 온도보상부재는 적어도 일부가 흑체로 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재는, 상기 지지부재와 동일재질로 형성되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 표면에 코팅되고, 상기 몸체부와 다른 재질로 형성되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층의 일부는 상기 함몰부의 측면 및 바닥면 상에 배치되고, 상기 코팅층의 일측은 상기 기판의 상기 가장자리의 하면과 접촉하도록 구비되는 것일 수 있다.
상기 코팅층은 상기 몸체부보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비되는 것일 수 있다.
상기 온도보상부재의 표면은, 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 코팅되는 것일 수 있다.
상기 흑체는, 실리콘 카바이드(SiC), 세라믹(ceramic), 산화알루미늄(Al2O3), 그라파이트(graphite), 및 석영(Quartz) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 것일 수 있다.
실시예에서, 상기 온도보상부재는 상기 기판의 가장자리를 추가적으로 가열함으로써, 기판의 중앙부에 비해 상대적으로 온도가 낮은 기판의 가장자리의 온도를 보상하여 기판의 전체적인 온도분포를 균일하게 유지하거나 기판의 가장자리의 온도를 추가로 상승시키는 역할을 할 수 있다.
실시예에서, 불투광성 온도보상부재는 투광성 지지부재보다 더 높은 온도를 유지하므로, 불투광성 온도보상부재로부터 기판의 가장자리로 효과적인 열전달이 이루어질 수 있고, 이로 인해 기판 전체의 온도분포가 균일해지거나 또는 기판의 가장자리의 온도가 더 상승될 수 있다.
실시예에서, 상기 기판은 가장자리의 상면, 측면 및 하면이 상기 온도보상부재로부터 방출되는 열에 의해 온도가 상승되도록 구비되고, 이로 인해 상기 기판의 가장자리는 전열면적이 향상되어 효과적으로 온도가 상승될 수 있다.
실시예에서, 온도보상부재는 기판처리장치의 챔버 내부로 유입되는 세정가스 또는 식각가스에 대한 내부식성이 강하고 열흡수율이 높으며 재료 내부의 열전달율이 높은 재료를 포함함으로써, 기판의 가장자리로 효과적으로 열전달을 하고 지속가능하게 그 기능을 유지할 수 있으므로, 상기 기판의 가장자리에 증착되는 박막의 두께가 개선될 수 있다.
도 1은 일 실시예의 기판 지지장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에서 AA방향으로 바라본 단면도이다.
도 3은 도 2의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 일 실시예를 적용한 기판처리장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예의 기판 지지장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1에서 AA방향으로 바라본 단면도이다.
실시예의 기판 지지장치는 기판(10)의 증착, 식각 등 기판 제조공정이 진행되는 챔버(미도시)에 배치되어 상기 기판(10)이 안착되며, 기판 제조공정이 진행되는 동안 기판(10)을 지지할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 챔버는 내부에 상기 기판(10)에 소스물질을 포함하는 공정가스, 퍼지가스 등을 분사하는 분사부가 구비될 수 있다. 또한 상기 챔버를 포함하는 기판 처리장치에는 챔버 내부가 진공 또는 진공에 가까운 압력을 유지하기 위해 진공펌프 등의 배치장치가 구비될 수도 있다.
또한, 상기 챔버 내부에 기판 제조를 위한 플라즈마 발생장치가 상기 기판 처리장치에 구비될 수도 있다.
실시예의 기판 지지장치는 지지부재(100) 및 온도보상부재(200)를 포함할 수 있다. 지지부재(100)는 상면에 기판(10)이 안착되고, 기판 제조공정이 진행되는 동안 기판(10)을 지지할 수 있다. 여기서, 온도보상부재(200)는 기판(10)의 가장자리부의 온도 감소를 보상하거나 온도를 추가로 상승시켜 기판(10)의 가장자리를 간접적으로 가열 할 수 있다.
온도보상부재(200)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(100)의 가장자리에 배치되고, 상기 기판(10)의 온도를 보상하는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 온도보상부재(200)는 상기 챔버에 구비되는 가열장치(미도시)로부터 열을 전달받아 다시 기판(10)에 열을 전달함으로써, 지지부재(100)에 안착된 기판(10)의 가장자리를 추가적으로 가열하여 상기 기판(10)의 가장자리의 온도를 보상하거나 더 상승시키는 부재를 의미한다.
기판 제조공정 동안, 기판(10)은 상기 챔버에 구비되는 상기 가열장치에 의해 가열될 수 있다. 기판 제조공정은 기판(10)이 가열장치에 의해 고온으로 가열된 상태에서 진행될 수 있다.
이때, 기판(10)은 전체적으로 균일한 온도를 유지하거나, 상기 기판(10)의 가장자리부-또는 에지부-의 온도를 더 높일 필요가 있다. 만약, 기판(10)의 전체적인 온도분포가 불균일할 경우, 이로 인해 기판(10)의 증착두께 또는 식각두께가 불균일해 질 수 있고, 이는 기판(10)의 제품불량의 원인이 된다.
또는, 경우에 따라 반도체 공정상 상기 기판(10)의 가장자리부-또는 에지부-의 온도를 기판(10)의 중앙부의 온도보다 더 높일 필요가 있다.
특히, 기판(10)의 가장자리는 측면, 상면 및 하면의 일부가 노출될 수 있으므로, 상면만 노출되는 기판(10)의 중앙부에 비하여, 외부로 열전달이 활발히 일어날 수 있다.
또한, 기판(10)을 지지하는 지지부재(100) 역시 기판(10)을 안치하는 상면에 비하여 상면의 가장자리부와 측면 등이 노출될 수 있으므로 외부로 열전달이 상대적으로 더 크게 일어날 수 있다.
이러한 이유로, 기판(10)이 고온으로 가열된 경우, 기판(10)의 가장자리는 기판(10)의 중앙부보다 상대적으로 온도가 낮을 수 있다.
따라서, 상기 온도보상부재(200)는 상기 기판(10)의 가장자리를 추가적으로 가열함으로써, 기판(10)의 중앙부에 비해 상대적으로 온도가 낮은 기판(10)의 가장자리의 온도를 보상하여 기판(10)의 전체적인 온도분포를 균일하게 유지하거나 또는 기판(10)의 중앙부보다 온도를 더 높여 기판(10)의 가장자리부의 온도분포를 상승시킴으로써, 기판의 가장자리에 증착되는 박막의 두께를 개선하는 역할을 할 수 있다. 또한, 온도보상부재(200)는 기판(10) 전체의 온도 저하를 감소 또는 방지하는 역할을 수행할 수도 있다.
상기 온도보상부재(200)는 기판(10)의 가장자리를 추가적으로 가열하기 위해 상기 기판(10)의 가장자리에 인접하도록 배치될 필요가 있고, 따라서 상기 온도보상부재(200)는 상기 기판(10)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
한편, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10)이 디스크 형상의 웨이퍼인 경우, 기판(10)의 형상에 대응되도록 상기 온도보상부재(200)는 링형상으로 형성될 수 있다.
그리고 후술할 도 2 내지 도 6에 각각 도시된 온도보상부재(200A, 200B, 200C, 200D, 200E)는 도 1에 도시된 온도보상부재(200)의 다양한 실시예에 해당된다.
도 2를 참조하면, 실시예의 기판 지지장치에서, 상기 기판(10)의 측면과 상기 온도보상부재(200A)의 측면은 서로 대향되도록 구비되고, 상기 기판(10)과 상기 온도보상부재(200A)는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
만약, 온도보상부재(200A)와 기판(10)이 서로 직접 접촉하는 경우, 지지부재(100)보다 열전도율(thermal conductivity)이 높은 온도보상부재(200A)로부터 열전도에 의해 과도한 열이 기판(10)의 가장자리 및/또는 가장자리의 주변부로 전달될 수 있다.
이러한 경우, 기판(10)의 가장자리 및 가장자리의 주변부의 온도는 오히려 기판(10)의 중앙부보다 높아질 수 있고, 따라서 기판(10) 전체의 온도분포가 불균일해 질 수 있다.
이러한 기판(10)의 온도분포 불균일을 억제하기 위해, 실시예에서는 상기한 구조를 채용하여 온도보상부재(200A)와 기판(10)이 서로 직접 접촉하는 것을 회피하는 것이 적절할 수 있다.
또한, 온도보상부재(200A)와 기판(10)의 직접 접촉을 회피함으로써, 기판(10)을 기판 지지장치에 안착 또는 탈거를 용이하게 할 수 있고, 온도보상부재(200A)와 기판(10)의 접촉으로 인한 온도보상부재(200A) 또는 기판(10)의 마모, 파손 등의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 지지부재(100)와 상기 온도보상부재(200A)는 서로 다른 재질로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 지지부재(100)와 상기 온도보상부재(200A)는 각각 서로 다른 재질로 제작되고, 온도보상부재(200A)를 지지부재(100)에 결합할 수 있다. 이때, 결합기구를 사용하여 상기 온도보상부재(200A)를 상기 지지부재(100)에 결합할 수 있다.
실시예에서, 상기 온도보상부재(200A)는 상기 지지부재(100)보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 온도보상부재(200A)는 상기 지지부재(100)보다 열흡수율이 더 큰 재질로 구비될 수 있다. 상기 온도보상부재(200A)에 흡수된 열이 많을수록 상기 온도보상부재(200A)에서 상기 기판(10)의 가장자리로 열이 많이 방출될 수 있다. 상기 온도보상부재(200A)에서 방출된 열은 상기 기판(10)의 가장자리의 온도를 보상하거나 더 상승시킬 수 있다.
실시예에서, 온도보상부재(200)는 기판처리장치의 챔버 내부로 유입되는 세정가스 또는 식각가스에 대한 내부식성이 강한 재질로 구비될 수 있다. 온도보상부재로서 지속적인 사용이 가능하려면, 고온과 진공이라는 환경에서 세정가스나 식각가스에 대하여 내부식성이 강한 재질로 형성될 수 있다. 이때 세정가스나 식각가스는 할로겐족 원소-예컨대, CF4-를 포함하는 플루오린(Fluorine) 및 플루오린 화합물일 수 있으며, 상기 온도보상부재(200A)는 상기 세정가스나 식각가스에 그대로 노출되거나 상기 가스가 플라즈마에 의해서 할성화된 상태로 노출될 수 있다.
여기서, 내부식성이 강한 재질의 일예로 실리콘카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3), 및 세라믹(ceramic) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다.
온도보상부재(200A)가 지지부재(100)보다 열전도율이 크므로, 지지부재(100)보다 상대적으로 체적이 작은 온도보상부재(200A)로부터 기판(10)의 가장자리로 열전달이 효과적으로 일어나고, 따라서 효과적으로 기판(10)의 가장자리가 가열되어 기판(10)의 가장자리부-또는 에지부-가 중앙부보다 온도가 더 상승될 수 있다.
즉, 열전도율이 상태적으로 큰 온도보상부재(200A)는, 지지부재(100)에 비해, 상기 챔버에 구비되는 상기 가열장치로부터 전달되는 열을 신속히 흡수하여 기판(10)의 가장자리로 신속히 전달할 수 있다.
이로 인해, 기판(10)의 가장자리는 온도보상부재(200A)로부터 효과적으로 열을 전달받아 기판(10) 전체의 온도분포가 균일해 질 수 있다.
온도보상부재(200A)가 지지부재(100)보다 열전도율이 크도록, 예를 들어, 상기 지지부재(100)는 석영(quartz)으로 구비되고, 상기 온도보상부재(200A)는 흑체(black body)에 가까운 재질이거나 흑체(black body)에 가까운 재질로 표면이 코팅되어 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.
흑체(Black Body)는 이상적인 물질이므로 본 발명에서 언급되는 흑체는 흑체가 가지는 성질에 가까운 물질을 의미하는 것으로 해석하여 이하의 설명에서 사용하고자 한다. 여기서 흑체는 열전달 효율 즉, 열흡수 및 열방출 효율이 우수한 물질을 의미할 수 있다. 상기 흑체는 예를 들어 그라파이트(graphite), 산화알루미늄(Al2O3), 산화알루미늄과 불순물의 혼합물질 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 지지부재(100)는 투광성 재질로 구비되고, 상기 온도보상부재(200A)는 불투광성 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부재(100)는 투광성 석영으로 구비되고, 상기 온도보상부재(200A)는 불투광성 흑체로 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.
지지부재(100)는 투광성 재질로 구비되므로, 불투광성 재질의 온도보상부재(200A)에 비해, 온도가 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 가열장치로부터 투광성 지지부재(100)에 전달되는 열은 모두 지지부재(100)의 가열에 사용되지 않고, 일부는 열복사(thermal radiation) 현상에 의해 외부로 방출될 수 있다. 이는 지지부재(100)가 투광성이므로 복사열은 지지부재(100)를 투과하여 외부로 방출될 수 있기 때문이다.
반면, 불투광성 온도보상부재(200A)는 상기 가열장치로부터 전달되는 열이 복사열의 형태로 온도보상부재(200A)를 투과하여 외부로 방출되지 않으므로, 가열장치로부터 전달되는 열이 상기 온도보상부재(200A)를 효과적으로 가열할 수 있다.
상기한 이유로, 실시예에서는, 기판 제조공정이 진행되는 동안 기판 지지장치가 가열되면 가열장치에 의해 가열되는 경우 투광성 지지부재(100)보다 불투광성 온도보상부재(200A)가 더 높은 온도를 유지할 수 있다.
불투광성 온도보상부재(200A)는 투광성 지지부재(100)보다 더 높은 온도를 유지하므로, 불투광성 온도보상부재(200A)로부터 기판(10)의 가장자리로 효과적인 열전달이 이루어질 수 있고, 이로 인해 기판(10) 전체의 온도분포가 균일해 질 수 있다.
또한, 예를 들어 복사가열 방식의 가열장치가 사용되고, 기판 지지장치의 하부에 상기 가열장치가 배치되는 경우, 가열장치로부터 방출되는 복사열은 상기 투광성 지지부재(100)를 투과하여 상기 불투광성 온도보상부재(200A)를 용이하게 가열할 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시예의 지지부재(100)는 안착부(110) 및 함몰부(120)를 포함할 수 있다. 안착부(110)는 상기 기판(10)이 안착될 수 있다.
함몰부(120)는 상기 안착부(110)와 상기 온도보상부재(200A)의 내측면 사이에 형성되고, 원형의 기판(10) 및 링형상의 온도보상부재(200A)와 대응하도록 링형상으로 형성될 수 있다. 즉, 함몰부(120)는 상대적으로 돌출되는 안착부(110)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 함몰부(120)는 온도보상부재(200A)의 측면과 안착부(110)의 측면에 의해 형성될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 상기 기판(10)은, 상기 안착부(110)에 안착되면, 측면과 가장자리의 하면이 노출되도록 상기 함몰부(120)에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 기판(10)은 측면이 상기 온도보상부재(200A)와 이격되지만 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 기판(10)의 가장자리의 상면, 측면 및 하면이 모두 노출되므로 상기 지지부재(100)의 방해를 받지 않고, 상기 온도보상부재(200A)로부터 상기 기판(10)의 가장자리로 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 기판(10)은 가장자리의 상면, 측면 및 하면이 상기 온도보상부재(200A)로부터 방출되는 열에 의해 가열되도록 구비되고, 이로 인해 상기 기판(10)의 가장자리는 전열면적이 향상되어 효과적으로 가열될 수 있다.
도 3은 도 2의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 온도보상부재(200B)는 몸체부(210B)와 코팅층(220B)을 포함할 수 있다.
몸체부(210B)는 상기 지지부재(100)와 동일재질로 형성되고, 상기 지지부재(100)와 일체로 형성될 수 있다. 코팅층(220B)은 상기 몸체부(210B)의 표면에 코팅되고, 상기 몸체부(210B)와 다른 재질로 형성될 수 있다.
지지부재(100)와 온도보상부재(200)가 서로 다른 재질로 구비되는 경우, 지지부재(100)와 온도보상부재(200)의 열팽창율이 서로 다르므로, 기판 지지장치가 고온으로 가열되면 지지부재(100)와 온도보상부재(200)의 열팽창율의 차이로 인해 기판 지지장치의 변형, 파손 등이 발생할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 실시예에서는 온도보상부재(200B)의 몸체부(210B)를 지지부재(100)와 동일재질로 형성함으로써 상기한 열팽창율의 차이로 인한 기판 지지장치의 변형, 파손 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 몸체부(210B)는 상기 지지부재(100)와 일체로 형성되므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(210B)의 하면은 지지부재(100)와 일체로 결합하고, 코팅층(220B)은 상기 몸체부(210B)의 양 측면 및 상면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 코팅층(220B)은 상기 몸체부(210B)보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비될 수 있으며, 일 예로 상기 코팅층(220B)은 세라믹(ceramic)으로 구비될 수도 있다.
한편, 상기 지지부재(100)는 석영으로 구비되고, 상기 온도보상부재(200B)는 적어도 일부가 흑체로 구비될 수 있다. 즉, 상기 지지부재(100) 및 상기 몸체부(210B)는 석영으로 구비되고, 상기 코팅층(220B)은 흑체에 가까운 재질로 구비될 수 있다. 여기서, 흑체에 가까운 재질로는 실리콘 카바이드(SiC), 블랙 세라믹(Black ceramic), 산화알루미늄(Al2O3), 그라파이트(graphite) 및 블랙 석영(Black Quartz) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다.
또한, 상기 지지부재(100) 및 상기 몸체부(210B)는 투광성 석영으로 구비되고, 상기 코팅층(220B)은 불투광성 흑체로 구비될 수 있다.
도 4는 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4의 실시예에서는, 도 3과 마찬가지로 온도보상부재(200C)는 몸체부(210C) 및 상기 몸체부(210C)의 표면에 코팅되는 코팅층(220C)을 포함한다.
다만, 도 3의 실시예와 달리, 도 4의 실시예에서 온도보상부재(200C)는 지지부재(100)와 별도로 제작되어 지지부재(100)에 결합할 수 있다. 이때, 결합기구를 사용하여 상기 온도보상부재(200C)를 상기 지지부재(100)에 결합할 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시예에서 상기 코팅층(220C)은 상기 몸체부(210C)의 양 측면, 상면 및 하면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 온도보상부재(200C)를 단면으로 보았을 때, 상기 코팅층(220C)은 상기 몸체부(210C)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는, 도 3의 실시예와 마찬가지로, 온도보상부재(200C)의 몸체부(210C)를 지지부재(100)와 동일재질로 형성함으로써 상기한 열팽창율의 차이로 인한 기판 지지장치의 변형, 파손 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 5는 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 5의 실시예에서는, 상기 다른 실시예와 마찬가지로, 온도보상부재(200D)는 몸체부(210D) 및 상기 몸체부(210D)의 표면에 코팅되는 코팅층(220D)을 포함하고, 몸체부(210D)는 지지부재(100)와 일체로 형성될 수 있다.
물론, 상기 몸체부(210D)와 상기 코팅층(220D)은 서로 다른 재질로 형성되고, 상기 코팅층(220D)은 상기 몸체부(210D)보다 열전도율이 더 큰 재질로 구비될 수 있다. 이하에서는 도 3 및 도 4의 실시예에서 이미 설명한 내용과 동일한 내용에 대한 중복설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 상기 코팅층(220D)의 일부는 상기 함몰부(120)의 측면 및 바닥면 상에 배치되고, 상기 코팅층(220D)의 일측은 상기 기판(10)의 상기 가장자리의 하면과 접촉하도록 구비될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 기판(10)의 측면 및 가장자리의 노출부위와 대향하는 코팅층(220D)의 표면적이 확장되고, 따라서, 코팅층(220D)으로부터 기판(10)의 측면 및 가장자리로 열전달량이 증가하므로, 기판(10)의 가장자리에 대한 온도보상이 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 코팅층(220D)의 일측이 상기 기판(10)의 가장자리의 하면과 접촉함으로써, 코팅층(220D)으로부터 기판(10)의 가장자리로 열전도(thermal conduction)에 의한 열전달이 이루어질 수 있다.
이러한 열전도에 의한 코팅층(220D)으로부터 기판(10)의 가장자리로 열전달이 활발하게 일어나므로, 기판(10)의 가장자리에 대한 온도보상이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 6은 도 2의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 실시예에서, 상기 온도보상부재(200E)와 상기 기판(10)은 상기 지지부재(100)의 상면에 배치될 수 있다.
물론, 다른 실시예와 마찬가지로, 상기 온도보상부재(200E)와 상기 기판(10)의 각각의 측면은 서로 대향되고 이격되도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 온도보상부재(200E)의 하면과 상기 기판(10)의 하면은 상하방향으로 동일한 높이로 배치될 수 있다. 즉, 상기 온도보상부재(200E)와 상기 기판(10)은 동일평면 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 동일평면은 지지부재(100)의 상면을 의미할 수 있다.
따라서, 실시예에서는, 상기한 다른 실시에와 달리, 지지부재(100)의 상면에는 돌출된 상기 안착부(110)와 함몰된 상기 함몰부(110)가 형성되지 않을 수 있다.
도 6의 실시예에서는, 이러한 구조로 인해, 지지부재(100)의 가공을 용이하게 할 수 있다.
또한, 온도보상부재(200E)와 기판(10)의 하면이 동일평면 상에 배치되므로, 온도보상부재(200E)와 기판(10)의 서로 대향하는 측면의 면적을 최대로 할 수 있어, 온도보상부재(200E)으로부터 기판(10)의 가장자리로의 열전달이 효과적으로 일어날 수 있다.
도 7은 도 1의 일 실시예를 적용한 기판처리장치(800)를 나타낸 단면도이다. 상기 기판처리장치(700)는 기판을 처리하기 위한 반응공간을 제공하는 챔버(600)와 챔버(600) 내부에서 기판(10)을 안치하는 하나 또는 둘 이상의 지지부(100)와 상기 하나 또는 둘 이상의 지지부(100)를 수용하고 중심축을 기준으로 상기 챔버(700) 내에서 이동 가능하게 하는 지지부 캐리어(300)와 상기 지지부(100)에 안착된 기판(10)에 대해서 공정가스를 분사하는 가스분사부(500)를 포함할 수 있다.
상기 기판처리장치(700)는 상기 지지부 캐리어(300) 하부에 상기 기판(10)을 가열하기 위한 가열수단(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열수단은 일 예로 광학식 가열수단일 수 있다. 상기 광학식 가열수단에서 방출된 빛은 상기 지지부 캐리어(300)를 관통하고 상기 지지부(100)를 관통하여 상기 기판(10)을 가열할 수 있다. 이때 상기 지지부 캐리어(300)는 상기 지지부(100)와 같은 재질일 수 있다.
한편, 상기 가열수단은 광학식 가열수단 외에 유도가열방식의 가열 수단이거나 저항가열식 가열수단 일 수도 있다. 또한 상기 가열수단은 상기 지지부 캐리어(300) 내부에 위치할 수도 있다.
한편, 상기 지지부(100)는 상기 지지부 캐리어(300)에서 상기 챔버(600)의 상부방향으로 더 돌출될 수 있다. 상기 지지부(100)에 안착된 기판(10)은 상기 지지부 캐리어(300)의 상부 표면보다 더 높은 위치에 놓여질 수 있다. 또한 상기 지지부(100)는 상기 지지부 캐리어(300)와 결합되거나, 상기 지지부 캐리어(300)에서 분리될 수도 있다. 상기 지지부 캐리어(300)에 둘 이상의 지지부(100)가 결합되는 경우에는 상기 지지부(100)는 상기 지지부 캐리어(300)에서 분리될 수 있도록 결합될 수도 있다.
상기 기판처리장치(700)에서 상기 지지부(100)가 상기 지지부 캐리어(300) 상면으로부터 돌출될 때, 상기 지지부(300)의 상면의 가장자리와 측면은 반응공간에 노출되어 상기 지지부(100)의 기판이 안착된 부분보다 열손실이 증가하게 된다. 상기 지지부(100)에 안착된 기판의 가장자리에서는 기판의 중심부보다 열손실이 상대적으로 크게 될 수 있다. 따라서 상기 지지부(100)에 상기 도 1 내지 도 6에서 설명한 온도보상부재(200)가 설치되면, 상기 온도보상부재(200)에서 방출되는 열을 통하여 상기 기판(10)의 가장자리의 열손실을 보상되어 상기 기판의 온도가 균일하게 유지될 수 있다. 또한 조건에 따라서는 상기 기판의 가장자리 온도를 더 높게 유지할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 기판 지지장치의 구조에서 연유하는 다른 효과는 도 1 및 도 2를 참조하여 상기한 효과와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 중복설명은 생략한다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
10: 기판
100: 지지부재
110: 안착부
120: 함몰부
200, 200A, 200B, 200C, 200D, 200E: 온도보상부재
210: 몸체부
220: 코팅층

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 지지부재; 및
    상기 지지부재의 가장자리에 배치되는 온도보상부재;
    를 포함하고,
    상기 온도보상부재는,
    상기 지지부재의 상면으로부터 돌출되고, 상기 지지부재와 동일 재질로 형성되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 상면 및 적어도 일 측면 상에 코팅되고, 상기 몸체부와 다른 재질로 형성되는 코팅층;을 포함하고,
    상기 몸체부의 하면은 상기 지지부재와 일체로 결합하고,
    상기 지지부재는 투광성 재질로 구비되고, 상기 온도보상부재는 불투광성 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도보상부재의 표면은, 세정가스에 대해서 내부식성을 갖는 재질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅층은, 상기 지지부재 및 상기 몸체부 보다 열전도율(thermal conductivity)이 더 큰 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판의 측면과 상기 온도보상부재의 측면은 서로 대향되도록 구비되고, 상기 기판과 상기 온도보상부재는 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지부재 및 상기 몸체부는 석영(quartz)으로 구비되고,
    상기 코팅층은 흑체로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 흑체는 실리콘 카바이드(SiC), 블랙 세라믹(Black ceramic), 블랙 석영(Black Quartz), 산화알루미늄(Al2O3), 및 그라파이트(graphite) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온도보상부재는,
    링형상으로 형성되고, 상기 기판을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 기판이 안착되는 안착부; 및
    상기 안착부와 상기 온도보상부재의 내측면 사이에 형성되는 링형상의 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판은,
    측면과 가장자리의 하면이 노출되도록 상기 함몰부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판은,
    가장자리의 상면, 측면 및 하면이 상기 온도보상부재로부터 방출되는 열에 의해 가열되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 온도보상부재와 상기 기판은 상기 지지부재의 상면에 배치되고,
    상기 온도보상부재의 하면과 상기 기판의 하면은 상하방향으로 동일한 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서,
    상기 코팅층은,
    상기 몸체부의 상면 및 적어도 일 측면 상에 형성되는 제1 코팅층; 및
    상기 기판의 측면과 대향하는 상기 제1 코팅층의 일 측면과 상기 지지부재의 상기 안착부 사이에 구비된 상기 함몰부의 바닥면 및 측면 상에 형성되는 제2 코팅층;을 포함하고,
    상기 제2 코팅층은 상기 기판의 길이방향과 교차하는 방향으로 상기 기판의 가장자리와 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 코팅층의 일단은 상기 기판의 가장자리의 하면과 접촉하고, 타단은 상기 제1 코팅층의 일 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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