KR20060107048A - 가열장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

가열장치 및 그 구동방법이 개시된다. 개시된 가열장치는 피가열체가 상부에 적재되며, 복수의 가열영역으로 구획되는 가열플레이트; 가열플레이트의 하부에 마련되어 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 메인 히터; 및 가열플레이트의 하부에 가열영역들에 대응되도록 마련되는 것으로, 가열플레이트를 가열영역별로 가열하는 복수의 서브 히터;를 구비한다.

Description

가열장치 및 그 구동방법{Heating apparatus and driving method thereof}
도 1은 종래 베이크 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가열장치의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치를 구동방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
130... 가열장치 131... 가열 플레이트
133... 메인 히터(main heater) 134... 절연층
135a... 제1 서브 히터(sub heater) 135b... 제2 서브히터
135c... 제3 서브 히터 A... 제1 가열영역
B... 제2 가열영역 C... 제3 가열영역
W... 웨이퍼
본 발명은 가열장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 공정시 웨이퍼와 같은 피가열체를 전체적으로 균일하게 가열하거나 부분적으로 원하는 온도로 가열할 수 있는 가열장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 공정에는 웨이퍼(wafer) 상에 도포된 포토레지스트(photoresist)를 베이크(bake) 하는 공정, CVD 장치 내에서 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 공정, 웨이퍼를 열처리하는 공정 등과 같이 웨이퍼를 소정 온도로 가열하는 공정들이 포함된다.
이러한 반도체 공정 중 일례로서 베이크 공정을 수행하는 종래의 베이크 장치가 도 1에 도시되어 있다. 그리고, 도 2에는 도 1에 도시된 가열장치의 저면이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상부 커버(10)와 하부 커버(20)가 결합하여 그 내부에 베이크 작업이 수행되는 챔버를 형성한다. 그리고, 상기 챔버 내부에는 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열하기 위한 가열장치(30)가 설치되어 있으며, 상기 가열장치(30)의 하부에는 가열된 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉각 챔버(cooling chamber,40)가 마련되어 있다.
상기 가열장치는 웨이퍼(W)가 적재되는 가열플레이트(heating plate,30)와, 상기 가열 플레이트(30)의 하면에 소정 패턴으로 형성된 복수의 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)로 구성된다. 여기서, 상기 가열플레이트(30)는 웨이퍼(W) 내의 각 위치에 대응하는 복수의 가열영역(heating zone)으로 구획되어 있으며, 이러한 가열영역들 각각에 대응하여 상기 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 히터들 (32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)은 서로 독립적으로 구동되어 상기 가열영역들 각각을 원하는 온도로 가열하게 된다.
상기와 같은 구성에서, 가열 플레이트(30)의 상부에 적재된 웨이퍼(W)를 전체적으로 균일하게 가열시키기 위해서 상기 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)은 가열플레이트(30)의 가열영역들 각각을 동일한 온도로 가열하게 된다. 한편, 변형(warpage)이 발생된 웨이퍼(W)가 사용되는 경우에는, 상기 웨이퍼(W)를 전체적으로 균일하게 가열하기 위해서 상기 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)은 상기 가열영역들 각각을 설정된 온도로 가열하게 된다. 그러나, 상기와 같은 가열장치에서는 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g)이 가열플레이트(30)의 하면에 하나의 층으로 형성되어 있어 항상 모든 가열영역들이 제어되어야 하고, 또한 히터들(32a,32b,32c,32d,32e,32f,32g) 사이의 간격이 넓어지면 가열영역들 사이에서 온도 저하 현상이 발생될 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적층 구조의 메인 히터(main heater)와 복수의 서브 히터(sub heater)를 구비함으로써 반도체 공정시 웨이퍼와 같은 피가열체를 전체적으로 균일하게 가열하거나 부분적으로 원하는 온도로 가열할 수 있는 가열장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 가열장치는,
피가열체가 상부에 적재되며, 복수의 가열영역으로 구획되는 가열플레이트;
상기 가열플레이트의 하부에 마련되어 상기 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 메인 히터; 및
상기 가열플레이트의 하부에 상기 가열영역들에 대응되도록 마련되는 것으로, 상기 가열플레이트를 가열영역별로 가열하는 복수의 서브 히터;를 구비한다.
상기 가열장치는 상기 가열영역들 각각의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 서브 히터들은 상기 메인 히터의 하부에 마련될 수 있으며, 이때 상기 메인 히터와 서브 히터들 사이에는 절연층이 개재되는 것이 바람직하다.
상기 가열플레이트는 세라믹 또는 금속으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기한 가열장치를 구동하는 방법은,
상기 가열플레이트의 가열영역마다 온도를 설정하는 단계;
상기 메인 히터를 구동하여 상기 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 단계;
상기 가열플레이트의 가열영역마다 온도를 측정하여 설정된 온도와 비교하는 단계; 및
온도 차이가 존재하는 가열영역에 대응되는 상기 서브 히터를 구동하여 상기 가열영역을 설정된 온도로 가열하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 메인 히터는 상기 가열플레이트를 상기 가열영역들의 설정 온 도 중 가장 낮은 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 발명에서는 반도체 공정시 웨이퍼를 전체적으로 균일하게 가열하거나 웨이퍼의 각 부분을 소정 온도로 가열함으로써 웨이퍼 내의 각 위치에 따라 원하는 온도 분포(temperature distribution)가 얻어질 수 있도록 웨이퍼를 가열하는 가열장치가 개시된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 가열장치의 저면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가열장치(130)는 가열플레이트(heating plate,131)와, 상기 가열플레이트(131)의 하부에 적층구조로 마련되는 메인 히터(main heater,133) 및 복수의 서브 히터(sub heater,135a,135b,135c)를 구비한다.
상기 가열플레이트(131)의 상부에는 피가열체인 웨이퍼(W)가 적재된다. 상기 가열플레이트(131)는 세라믹이나 높은 강도를 가지는 금속으로 이루질 수 있다. 여기서, 상기 가열플레이트(131)가 금속으로 이루어지는 경우에는 상기 금속의 하면에 절연층(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가열플레이트(131)에는 복수의 가열영역(heating zone) 즉, 제1, 제2 및 제3 가열영역(A,B,C)이 상기 웨이퍼(W)의 각 부분에 대응하도록 구획되어 있다.
상기 가열플레이트(131)의 하면에는 메인 히터(133)가 전체적으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 메인 히터(133)는 상기 가열플레이트(131)를 전체적으로 균일하게 가열시키는 히터이다. 그리고, 상기 메인 히터(133)의 하면에는 서브 히터들(135a,135b,135c)과의 절연을 위하여 절연층(134)이 형성되어 있다.
상기 절연층(134)의 하면에는 복수의 서브 히터, 즉 제1, 제2 및 제3 서브 히터(135a,135b,135c)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 제1, 제2 및 제3 서브 히터(135a,135b,135c)는 상기 가열플레이트의 제1, 제2 및 제3 가열영역들(A,B,C)에 대응되는 위치에 마련되어 있다. 여기서, 상기 서브 히터들(135a,135b,135c)은 상기 메인 히터(133)에 의하여 상기 가열플레이트(131)가 전체적으로 균일하게 가열된 상태에서 상기 가열영역들(A,B,C) 각각을 원하는 온도로 가열시키기 위한 보조히터들이다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만 가열플레이트(131)의 가열영역들(A,B,C) 각각의 온도를 검출하기 위한 온도 센서들이 상기 가열영역들(A,B,C)에 부착되어 있다.
이상에서는, 가열영역들(A,B,C)과 그에 대응하는 서브 히터들(135a,135b,135c)이 각각 3 개씩 마련된 경우가 일례로서 설명되었지만, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고 웨이퍼(W) 내의 위치별로 요구되는 온도 분포에 따라 상기 가열영역들 및 서브 히터들은 다양한 개수로 마련될 수 있으며, 또한 상기 가열영역들 및 서브 히터들의 형태도 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 상기 메인 히터(133)가 상기 서브 히터들(135a,135b,135c)의 상부에 마련된 경우가 설명되었으나, 상기 메인 히터(133)는 상기 서브 히터들(135a,135b,135c)의 하부에 마련될 수도 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 가열장치의 구동방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치의 구동방법을 설명하기 위한 플로우 차트(flow chart)이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 상기 가열플레이트(131)의 가열영역들(A,B,C) 각각에 온도를 설정한다(201). 여기서, 상기 가열영역들(A,B,C) 각각에 설정되는 온도들은 웨이퍼(W)를 전체적으로 균일하게 가열하거나 또는 웨이퍼(W)를 각 부분별로 서로 다른 온도로 가열하기 위하여 상기 가열영역들(A,B,C) 각각에 요구되는 온도이다. 이하에서는, 상기 제1, 제2 및 제3 가열영역(A,B,C)에 각각 100℃, 102℃ 및 104℃의 온도가 설정되는 경우를 예로 들어 설명한다.
이어서, 메인 히터(133)를 구동하여 상기 가열플레이트(131)를 전체적으로 균일하게 가열한다(203). 여기서, 상기 메인 히터(131)는 상기 가열영역들(A,B,C)에 설정된 온도 중 가장 낮은 온도, 즉 100℃로 상기 가열플레이트(131)를 전체적으로 균일하게 가열하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 가열플레이트의 제1, 제2 및 제3 가열영역(A,B,C) 각각의 온도를 온도 센서(미도시)로 측정하고(205), 이렇게 측정된 온도를 설정된 온도와 비교한다(207). 이에 따라, 상기 제2 및 제3 가열영역(B,C)에는 설정된 온도와 측정된 온도 사이에 각각 2℃ 및 4℃의 온도 차이가 존재하게 된다.
마지막으로, 온도 차이가 존재하는 제2 및 제3 가열영역(A,B,C)에 대응되는 제2 및 제3 서브히터(135b,135c)를 구동함으로써 상기 제2 및 제3 가열영역(B,C)의 온도를 각각 2℃ 및 4℃ 만큼 더 올려주게 된다. 이에 따라, 상기 제1, 제2 및 제3 가열영역(A,B,C) 각각은 웨이퍼(W)를 원하는 온도로 가열하기 위하여 설정되었던 온도인 100℃, 102℃ 및 104℃를 유지하게 된다(209).
상기한 과정을 통하여 본 발명에 따른 가열장치를 구동하게 되면 가열플레이트의 상부에 적재되는 웨이퍼 내의 각 위치에 따라 원하는 온도 분포를 얻을 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 가열장치에 의하면 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 메인 히터와 가열플레이트를 가열영역별로 가열하는 복수의 서브 히터를 적층 구조로 마련함으로써, 반도체 공정시 웨이퍼 내부의 각 위치에 따라 원하는 온도 분포를 얻어질 수 있게 된다. 그리고, 이와 같은 본 발명에 따른 가열장치는 위치별 온도 제어가 특히 필요한 대형 사이즈(예를 들면 12인치 이상)의 웨이퍼를 가열하는데 특히 유용하다.

Claims (7)

  1. 피가열체가 상부에 적재되며, 복수의 가열영역으로 구획되는 가열플레이트;
    상기 가열플레이트의 하부에 마련되어 상기 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 메인 히터; 및
    상기 가열플레이트의 하부에 상기 가열영역들에 대응되도록 마련되는 것으로, 상기 가열플레이트를 가열영역별로 가열하는 복수의 서브 히터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열영역들 각각의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 히터들은 상기 메인 히터의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 히터와 서브 히터들 사이에는 절연층이 개재되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열플레이트는 세라믹 또는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열장치.
  6. 제 1 항에 기재된 가열장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 가열플레이트의 가열영역마다 온도를 설정하는 단계;
    상기 메인 히터를 구동하여 상기 가열플레이트를 전체적으로 균일하게 가열하는 단계;
    상기 가열플레이트의 가열영역마다 온도를 측정하여 설정된 온도와 비교하는 단계; 및
    온도 차이가 존재하는 가열영역에 대응되는 상기 서브 히터를 구동하여 상기 가열영역을 설정된 온도로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 메인 히터는 상기 가열플레이트를 상기 가열영역들의 설정 온도 중 가장 낮은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 가열장치의 구동방법.
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KR20150078705A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 주식회사 테스 기판 가열 장치

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