KR20070114441A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20070114441A
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 챔버와, 상기 챔버 내로 가스를 분사하는 가스 분사 수단과, 상기 챔버 내에 배치되고, 그 상부에 다수의 기판 안착부를 가지는 기판 안치 수단과, 상기 기판 안치 수단을 가열하는 광학식 가열 수단 및 상기 광학식 가열 수단의 복사열을 상기 기판 안치 수단으로 반사하는 반사 수단을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이와 같이 본 발명은 광학식 가열 수단 하부에 반사 수단을 두어 광학식 가열 수단의 복사열을 기판 안착 수단 방향으로 반사시킬 수 있어 광학식 가열 수단의 가열 효율을 증대시킬 수 있으며, 광학식 가열 수단의 인접한 램프 히터 간을 열적으로 분리시킬 수 있어 램프 히터의 손상을 방지할 수 있다.
챔버, 기판 안착 수단, 광학식 가열 수단, 반사판, 반사막, 수납홈, 복사열

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 반사 수단의 평면 개념도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도.
도 4는 제 2 실시예에 따른 반사 수단을 설명하기 위한 사시 개념도.
도 5 및 도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 반사 수단을 설명하기 위한 개념 단면도들.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 챔버 120 : 기판 안착 수단
130 : 동력 전달 수단 140 : 가스 공급 수단
200 : 광학식 가열 수단 300 : 반사 수단
310 : 몸체부 320 : 수납홈
330 : 반사막 340 : 냉각 수단
350 : 투광성 차폐판
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판을 가열하는 광학식 가열 수단의 효율을 증대시킬 수 있고, 이의 과열을 방지할 수 있는 광학식 가열 수단을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것입니다.
다수의 기판을 단일의 챔버 내에서 동시에 처리하는 경우 각 기판 간의 처리 조건을 균일하게 유지하기 어려워 기판 간의 균일성이 떨어지는 문제가 발생한다. 예를 들어, 박막 증착의 경우 기판을 일정한 온도로 가열한 다음 공정가스를 공급하여 기판상에 박막을 성장시킨다. 이때, 기판의 가열 온도는 박막의 성장 두께를 조절하는 매우 중요한 요인으로 작용한다.
하지만, 단일 챔버 내에 다수의 기판을 배치한 다음 이들을 가열하여 박막을 증착하는 경우에는 각 기판 간의 가열 온도가 달라 기판상에 형성되는 박막의 두께가 서로 다른 문제가 발생한다. 더욱이 최근 기판의 사이즈가 증대됨에 따라 이러한 현상은 더욱 심화되고 있다.
최근에는 광학식 열원을 사용하여 기판이 안착되는 영역을 먼저 가열한 다음 그 상부에 안착되는 기판을 가열하고 있다. 그러나 광학식 열원의 경우 자체 열원의 온도 상승으로 인해 그 수명이 단축되거나, 파손이 일어나는 문제가 있다. 또한, 광학식 열원의 열이 기판이 안착되는 영역에 집중되지 못하여 그 가열 효율이 떨어지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 반사 수단을 마련하여 광학식 열원의 열이 기판 안착 수단에 집중되도록 할 수 있고, 냉각부를 통해 반사 수단의 온도 상승을 억제할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 챔버와, 상기 챔버 내에 배치되고, 그 상부에 다수의 기판 안착부를 가지는 기판 안착 수단과, 상기 기판 안착 수단을 가열하는 광학식 가열 수단 및 상기 광학식 가열 수단의 복사열을 상기 기판 안착 수단으로 반사하는 반사 수단을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
여기서, 상기 반사 수단은 몸체부와, 상기 몸체부 상에 마련되어 상기 광학식 가열 수단의 적어도 일부를 수납하는 수납부을 포함하는 것이 바람직하다.
상기의 광학식 가열 수단은 몸체와, 그 내부에 마련된 필라멘트와, 상기 필라멘트에 접속된 전력 인가단자를 포함하는 복수의 램프 히터를 포함하고, 적어도 상기 램프 히터의 필라멘트 영역이 상기 수납부 내측으로 인입되는 것이 바람직하다. 적어도 상기 수납부 내측에 마련된 반사막을 포함하는 것이 효과적이다.
그리고, 상기 몸체부를 냉각시키기 위한 냉각 수단을 더 포함할 수도 있다. 상기 몸체부는 복수의 부분으로 분리제작되는 것이 바람직하다.
상기 수납부는 개구에서 내측으로 깊어질수록 그 폭이 좁아지는 홈 형상으로 제작되거나, 오목한 홈 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 기판 안착 수단을 구동시키는 동력 전달 수단과, 상기 기판의 안착을 돕는 리프트 핀을 더 포함하고, 상기 몸체부의 중앙에 상기 동력 전달 수단이 관통하는 동력 전달 수단 관통홀이 마련되고 상기 몸체부의 일측에 상기 리프트 핀이 관통하는 리프트핀 관통홀이 마련되는 것이 바람직하다.
상술한 반사 수단은 상기 광학식 가열 수단을 수납하는 하부 몸체부와, 상기 하부 몸체부 상에 마련된 투광성 판을 포함하는 것이 효과적이다. 상기의 몸체부 내에 마련되어 상기 광학식 가열 수단의 일부가 인입되는 수납부와, 상기 몸체부의 내측면에 형성된 반사막을 포함하는 것이 바람직하다.
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 장치의 단면 개념도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 반사 수단의 평면 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 갖는 챔버(100)와, 상기 반응공간에 배치되고 복수의 기판(10)이 마련되는 기판 안착 수단(120)과, 상기 기판 안착 수단(120) 하측에 마련되어 상기 기판(10)을 가열하는 광학식 가열 수단(200)과, 광학식 가열 수단(200)의 복사열을 기판 안착 수단(120)으로 반사시키는 반사 수단(300)을 포함한다.
그리고, 상기 기판 안착 수단(120)을 회전시키거나 상하 운동시키는 동력 전달 수단(130)과, 상기 동력 전달 수단(130)에 동력을 공급하는 구동부(미도시)를 포함한다. 상기 챔버(100) 내부의 공기를 외부로 배기하는 배기 수단(미도시)을 더 포함한다. 상기 기판(10) 상측에 마련되어 공정 가스를 공급하는 가스 공급 수단(140)을 더 포함한다. 그리고 챔버(100)의 반응공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(미도시)가 더 마련될 수도 있다.
상기 챔버(100)는 기판 안착 수단(120), 광학식 가열 수단(200) 및 반사 수단(300)이 수납될 수 있는 내부 공간을 갖는 통 형상으로 제작하는 것이 바람직하다. 물론 챔버(100)의 유지 보수를 용이하게 하기 위해 복수의 부분으로 분리하여 제작할 수도 있다. 그리고, 챔버(100)의 일측벽에는 기판(10)의 출입을 위한 출입구(미도시)가 마련되어 있다.
상기의 가스 공급 수단(140)은 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(100) 내부에 마련되어 공정 가스를 기판(10)에 분사하는 가스 분사부(141)와, 상기 가스 분사부(141)에 공정 가스를 제공하는 가스 공급부(142)를 포함한다. 이때, 가스 분사 수단(140) 내측에 플라즈마 발생 장치가 마련되어 챔버 내부로 플라즈마에 의해 활 성화된 반응 가스를 공급할 수 있다.
상술한 기판 안착 수단(120)은 단일 몸체로 제작되고 몸체에는 복수의 기판(10)이 안착되는 안착부를 갖는 것이 바람직하다. 기판 안착 수단(120)은 열전도성(50W/mk 이상)이 우수한 단일 모재를 이용하여 원형 판 형상으로 제작하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 상기 기판 안착 수단(120)은 외측에 마련된 가열 수단 즉, 광학식 가열 수단(200)을 통해 가열된다. 이로 인해 기판 안착 수단(120) 내측에 별도의 가열 수단을 마련하지 않아 이의 제작이 단순해 질 수 있다. 그리고, 기판 안착 수단(120) 하측에 광학식 가열 수단(200)을 균일하게 마련하여 기판 안착 수단(120)을 균일하게 가열할 수 있고, 이를 통해 기판(10)을 균일하게 가열할 수 있다.
한편, 광학식 가열 수단(200)의 불균일한 가열이 발생할 경우를 고려하면 다음과 같다. 앞서 설명한 바와 같이 기판 안착 수단(120)은 열 전도성이 우수한 단일 몸체로 제작되어 있고, 기판 안착 수단(120)을 먼저 가열시킨 다음 기판(10)을 간접적으로 가열시키기 때문에 상기의 불균일한 가열은 기판 안착 수단(120)에 의해 먼저 해소되어 기판(10)간의 온도차 발생을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서는 적어도 2장 이상의 기판(10)을 동일 평면상에 배치하기 위해 기판 안착 수단(120)의 상부 영역에 적어도 2개 이상의 기판 안착부가 마련된다. 기판 안착부 내에는 리프트 홀이 마련된다. 이러한 리프트 홀을 통해 리프트 핀이 관통하여 기판의 로딩 및 언로딩을 용이하게 수행할 수 있다. 리프트 핀은 기 판의 출입구에 마련되는 것이 효과적이다.
복수의 기판(10)을 단일 몸체의 기판 안착 수단(120)에 안착시키기 위해서는 상기 기판 안착 수단(120)은 동력 전달 수단(130)을 통해 회전되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 상기 기판 안착 수단(120)과 상기 동력 전달 수단(130)이 기구적인 결합을 통해 결합 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 기판 안착 수단(120)의 하부 중앙 영역에 소정의 오목부(미도시)가 마련되고, 상기 오목부의 내측으로 동력 전달 수단(130)이 회전 운동을 전달할 수 있도록 삽입 장착되는 것이 바람직하다. 이를 통해 별도의 볼트 또는 너트와 같은 고정 부재를 사용하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 광학식 가열 수단(200)은 복사열을 이용하여 기판 안착 수단(120)을 가열하고 기판 안착 수단(120) 상부에 안착되는 기판(10)을 간접 가열한다. 반사 수단(300)을 통해 광학식 가열 수단(200)의 하측으로 복사되는 복사열을 기판 안착 수단(120)으로 반사시켜 광학식 가열 수단(200)의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 광학식 가열 수단(200)은 도 2의 점선을 참조하면 동심원을 따라 배치된 복수의 램프 히터(210)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았지만 램프 히터(210)에 전원을 인가하는 전원 인가 수단을 더 포함한다.
여기서, 램프 히터(210) 각각은 내부가 비어 있는 몸체(211)와, 상기 몸체(211) 내에 마련된 필라멘트(212)와, 상기 몸체(211)의 양 끝단에 마련되어 필라멘트에 접속되는 전력 인가 단자(미도시)를 포함한다. 이때, 상기 전력 인가 단자 는 전력 인가 수단에 접속된다. 본 실시예에 따른 램프 히터(210)는 복사열을 통해 상기 기판 안착 수단(120)을 100 내지 1200도 범위의 온도로 가열할 수 있다.
본 실시예에서는 내경이 서로 다른 복수의 램프 히터(210)가 동일 평면상에 동심원을 따라 배열되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 상기 기판 안착 수단(120)은 원형의 디스크 형상을 갖는다. 따라서, 원형의 기판 안착 수단(120) 하부에 배치되어 이를 균일하게 가열하기 위해서 램프 히터(210)가 단일의 중심을 갖는 다수의 원형상으로 배열되는 것이 효과적이다.
본 실시예에 따른 광학식 가열 수단(200)은 기판 안착 수단(120)을 다수의 영역별로 각기 다른 온도로 가열할 수 있다. 이를 위해 기판 안착 수단(120) 하측에 동심원을 따라 배열된 복수의 램프 히터(110) 중 적어도 한개 이상의 램프 히터(110)를 포함하는 각 단위별로 각기 독립적인 온도 제어를 하는 것이 바람직하다. 이때, 각 단위별로 묶인 램프 히터(210)는 동일 전력을 인가받기 위해 그 전력 인가 단자가 동일 위치에 배치되는 것이 효과적이다. 또한, 각 단위별로 서로 다른 전력을 인가받기 때문에 인접한 단위별로 램프 히터(210)의 전력 인가 단자가 중첩되지 않도록 하는 것이 효과적이다.
상기의 광학식 가열 수단(200)의 중심 영역에는 기판 안착 수단(120)을 회전시키거나 승강시키는 동력 전달 수단(130)이 관통한다. 따라서, 상기 동력 전달 수단(130)의 관통 영역을 제외한 영역에 램프 히터(210)가 배치된다. 또한, 상기의 광학식 가열 수단(200)에는 기판 안착 수단(120) 상에 기판(10) 안착을 돕는 리프 트 핀이 관통하는 관통 영역이 마련되어 있는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 상술한 광학식 가열 수단(200)의 하측 영역(즉, 광학식 가열 수단(200)과 챔버(100)의 하부벽 사이 영역)에 반사 수단(300)을 마련한다. 이를 통해 광학식 가열 수단(200)의 복사열 중 하부 영역 즉, 챔버(100)의 하부벽 방향으로 복사되는 복사열을 기판 안착 수단(120) 방향으로 반사시켜 광학식 가열 수단(200)의 가열 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 반사 수단(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 판 형상으로 제작된다. 판의 중앙 영역에는 기판 안착 수단(120)에 동력을 전달하는 동력 전달 수단(130)이 관통하는 동력 전달 수단 관통홀(310)이 마련되고, 일측에는 리프트 핀이 관통하는 리프트 핀 관통홀(320)이 마련된다.
상기 반사 수단(300)으로 도 2에서는 단일의 원형 판 형상으로 도시하였지만 본 실시예에 따른 반사 수단(300)은 그 사이즈가 클 경우에는 복수의 부분으로 분리하여 제작하는 것이 효과적이다. 예를 들어 반사 수단(300)을 90도(4부분)나 120도(3부분)의 부분으로 나누어 제작하고 이 부분들을 조립하여 제작할 수 있다. 그리고, 상기의 반사 수단(300)의 형상은 원형 판에 한정되지 않고, 기판 안착 수단(120)과 광학식 가열 수단(200)의 형상에 따라 다양한 형상이 가능하다. 상기의 반사 수단(300)은 광(즉, 복사열)의 반사 특성이 50 내지 100%인 물질로 제작하는 것이 바람직하다.
이는 광학식 가열 수단(200)으로 사용하는 램프 히터(210)의 경우 몸체(211)의 상측은 물론 하측 방향으로도 복사열이 전달된다. 이를 통해 종래의 경우 램프 히터(210)의 상측 방향으로 전달되는 복사열에 의해서만 기판 안착 수단(120)이 가열되어 그 효율이 떨어지고, 하측 방향으로 전달되는 복사열에 의해 챔버(100) 하측벽이 가열되는 문제가 발생하였다. 하지만, 본 발명은 광학식 가열 수단(200) 하측에 광 반사 특성이 우수한 반사 수단(300)이 마련되어 램프 히터(210)의 하측 방향으로 전달되는 복사열을 기판 안착 수단(120)으로 반사시켜 기판 안착 수단(120)을 가열한다. 이를 통해 램프 히터(210)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 램프 히터(210) 하측 방향으로 전달되는 복사열의 대부분을 반사시켜 챔버(100) 하측벽이 가열되어 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
상술한 도면에서는 반사 수단을 얇은 판 형태인 구조로 도시하였다. 즉, 광 반사 특성이 우수한 단일의 판 구조로 도시하였지만 본 실시예에 따른 반사 수단은 이에 한정되지 않고 다양한 구조가 가능하다. 상기 반사 수단은 소정의 몸체를 갖고 몸체 상부에 반사 특성의 반사막이 형성될 수도 있다. 또한, 상기 몸체에는 광학식 가열 수단이 마련되는 소정의 수납 홈이 마련될 수도 있다. 하기에서는 몸체와 반사막을 포함하는 반사 수단을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 실시예의 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 후술되는 실시예의 기술은 앞서 설명한 실시예에 적용가능하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 반사 수단을 설명하기 위한 사시 개념도이다.
도 5 및 도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 반사 수단을 설명하기 위한 개념 단면도들이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버(100)와, 복수의 기판(10)이 안착되는 기판 안착 수단(120)과, 상기 기판 안착 수단(120)을 가열하는 광학식 가열 수단(200)과, 광학식 가열 수단(200)을 수납하는 수납홈(320)이 마련된 몸체부(310)와, 적어도 상기 수납홈(320) 내측 영역에 마련된 반사막(330)이 마련된 반사 수단(300)을 포함한다.
상기 복수의 기판(10)에 공정 가스를 공급하는 가스 공급 수단(140)을 포함한다. 상기의 가스 공급 수단(140)은 가스를 기판에 분사하는 가스 분사부(141)와, 상기 가스 분사부(141)가 접속되고, 회전하는 회전부(143)와, 상기 회전부(143)에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(142)를 포함한다. 가스 분사부(141)는 회전부(143)의 4방향으로 연장된 바 형상으로 복수개가 회전부(143)에 접속되는 것이 바람직하다. 이때, 회전부(143)에 접속된 가스 분사부(141) 각각은 각기 서로 다른 공정 가스를 기판(10)에 공급할 수도 있고, 동일한 공정 가스를 공급할 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이 회전부(143)가 회전함으로 인해 가스 분사부(141)는 회전하게 된다. 이를 통해 기판 안착 수단(120) 상에 안착된 복수의 기판(10)에 균일하게 가스를 분사할 수 있다.
본 실시예에 따른 반사 수단(300)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310) 상측에 마련되어 광학식 가열 수단(200)의 복수의 램프 히터(210)의 적어도 일부를 수납하는 복수의 수납홈(320)과, 상기 수납홈(320)이 형성된 상기 몸체부(310) 상측 표면에 형성된 반사막(330)과, 상기 몸체부(310)를 냉각시키기 위한 냉각수단(340)을 포함한다.
상기 몸체부(310)는 기판 안착 수단(120)과 동일한 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 몸체부(310)는 그 사이즈에 따라 복수의 부분으로 분리 제작할 수도 있다. 몸체부(310)의 중심에는 동력 전달 수단(130)이 관통하는 동력 전달 수단 관통홀이 마련된다. 몸체부(310)의 일측에는 리프트 핀이 관통하는 리프트 핀 관통홀이 마련된다.
상기의 수납홈(320)은 도 4에 도시된 바와 같이 몸체 상측 일부가 리세스된 홈 형상으로 제작하되, 그 내측에 광학식 가열 수단(200)의 램프 히터(210)가 수납될 수 있는 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 수납홈(320)은 몸체부(310)의 상부 즉, 기판 안착 수단(120)과 대응하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
수납홈(320) 내측에 램프 히터(210)가 마련되도록 하여 인접한 램프 히터(210)간을 열적으로 분리시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 복수의 램프 히터(210)가 동심원을 따라 배열되어 있기 때문에 인접한 램프 히터(210)의 복사 에너지(즉, 복사열)에 의해 램프 히터(210)의 필라멘트(212)가 가열된다. 이는 램프 히터(210) 자체의 온도가 상승하는 원인이 되고, 이러한 램프 히터(210)의 온도 상승으로 인해 램프 히터(210)의 수명이 단축되거나 쉽게 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 실시예에서와 같이 복수의 램프 히터(210) 각각을 수납홈(320) 내부에 수납하여 인접한 램프 히터(210)들에 의한 열적 손상(즉, 필라멘트가 가열되는 문제)을 방지할 수 있다. 즉, 몸체부(310)의 상부 표면을 요철(凹凸) 형태로 제작하여 요(凹)부에는 램프 히터(210)를 수납하고, 철(凸)부를 통해 인접한 램프 히터(210) 간의 열을 차단하여 복수 램프 히터(210) 간의 열적 간섭을 방지할 수 있 다. 또한, 램프 히터(210)를 수납홈(320) 내에 배치하여 기판 안착 수단(120)으로 향하지 않는 복사열(즉, 램프 히터(210)의 측면 방향과 하측 방향의 복사열)에 의해 주변 부품 또는 챔버(100) 벽이 가열되는 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 수납홈(320) 내에 배치되는 램프 히터(210)는 상기 수납홈(320)의 내측면과 접촉되지 않고 일정간격 이격되어 고정된 것이 바람직하다. 이를 위해서는 수납홈(320)이 마련되지 않은 몸체부(310) 영역에 램프 히터(210)가 고정 장착될 수도 있고, 수납홈(320) 내에 수납홈(320)과 램프 히터(210)를 이격시키면서 램프 히터(210)를 고정시킬 수 있는 수단이 마련될 수도 있다.
물론 이에 한정되지 않고, 몸체부(310) 상측에 복수의 램프 히터(210) 간을 차폐하는 스페이서(미도시)를 형성하고, 이 스페이서 사이 영역을 수납홈(320)으로 하여 램프 히터(210)를 스페이서 사이 영역에 배치할 수 있다.
또한, 상기 수납홈(320) 내부에 반사막(330)을 마련하여 수납홈(320)에 수납된 램프 히터(210)의 복사열을 기판 안착 수단(120)으로 반사시킬 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수납홈(320) 내부에 수납된 램프 히터(210)의 경우 램프 히터(210)의 측면 방향과 하측 방향의 복사열이 수납홈(320)의 반사막(330)에 의해 램프 히터(210)의 상측 방향으로 반사되어 램프 히터(210)의 가열 성능을 향상시킬 수 있다. 이는 반사막(330)이 없을 경우에는 램프 히터(210)의 측면 방향과 하측 방향의 복사열 대부분이 몸체부(310)에 흡수되지만, 반사막(330)을 형성하게 되면 이러한 복사열의 대부분을 상측 방향으로 반사시켜 기판 안착 수단(120)에 전달되는 복사 에너지를 증대시킬 수 있다. 이때, 상기 반사막(330)에 의해 반사 된 복사열이 램프 히터(210)의 필라멘트로 다시 조사되는 양이 최소가 되도록 수납홈의 형상을 조절하는 것이 효과적이다. 물론 상기 몸체부(310)를 반사 특성이 우수한 물질로 제작할 경우 상기 반사막(330)을 형성하지 않을 수도 있다.
상술한 반사막(330)으로는 광 반사율이 50 내지 100%인 다양한 물질막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 반사막(330)의 재질은 광학식 가열 수단(200)의 가열 온도에 따라 다양하게 변화할 수 있다. 즉, 광학식 가열 수단(200)의 가열 온도가 100 내지 1200도가 되기 때문에 이러한 온도에서 광 반사율이 변화되지 않는 고 반사율 물질을 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 반사막(330)은 수납홈(320)이 형성된 몸체부(310)의 상부 전면에 그 단차를 따라 형성하는 것이 바람직하다. 이러한, 반사막(330)으로는 Au등의 광 반사 특성이 우수한 금속성의 물질을 상기 몸체부(310)상에 증착하여 형성할 수 있다.
상술한 반사막(330)을 통해 광학식 가열 수단(200)의 복사열을 몸체부(310)의 상측 방향(즉, 기판 안착 수단(120) 방향)으로 반사시킬 수 있다. 그러나 이러한 복사열이 100% 반사되지 못하고 그 일부가 반사막(330)과 몸체부(310)에 흡수되어 이들의 온도를 상승시키는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 몸체부(310)에 냉각 수단을 두어 반사막(330)과 몸체부(310)의 온도 상승을 억제하여 반사 수단(300)의 구조적 안정성을 유지하고, 반사 수단(300) 하부의 챔버(100) 하측벽의 손상을 방지할 수 있다.
냉각 수단(340)으로는 몸체부(310)에 마련된 냉각 유로와, 상기 냉각 유로에 냉각매체를 공급하는 냉각매체 공급 수단을 포함한다. 냉각 수단(340)의 냉각 방식 으로는 수냉식 방법 또는 공냉식 방법을 사용할 수 있다. 상기의 냉각 유로는 몸체부(310)의 내측에 마련되는 것이 바람직하고, 몸체부(310) 내측 중앙 영역 또는 내측 하부 영역에 배치될 수도 있다. 이를 통해 몸체부(310) 전체를 냉각할 수 있다. 상술한 설명에서는 몸체부(310)와 냉각 수단(340)이 일체화된 실시예를 설명하였다. 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 몸체부(310)와 냉각 수단(340)이 분리 제작될 수 있다. 즉, 냉각 유로와 냉각 매체 공급수단이 마련된 별도의 냉각 수단(340)이 판 형상으로 상기 몸체부(310) 하측 영역에 설치될 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따른 광학식 가열 수단은(200)는 복수의 램프 히터(210)가 동일 평면상에서 동심원을 따라 배열되어 있다. 따라서, 복수의 램프 히터를 수납하는 수납홈(320)도 이에 대응되도록 몸체부(310) 상측에 단일의 중심을 갖는 다수의 원 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 이때, 수납홈(320)이 원 형상의 홈 형태로 제작되어 램프 히터(210) 전체를 수납할 수도 있고, 일부만이 원 형상의 홈 형태로 제작되어 램프 히터(210)의 일부만을 수납할 수도 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 원형의 몸체부(310) 상측에 광학식 가열 수단(200)이 균일하게 배열될 수 있는 다양한 형태로 수납홈(320)이 형성될 수 있다. 즉, 수납홈(320)의 형태는 광학식 가열 수단(200)의 램프 히터(210)의 배치에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
상기 수납홈(320)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 몸체부(310) 상부 표면에 대하여 수직한 측벽면과 측벽면에서 연장되어 V자 형상의 바닥면을 갖는 홈 형상으로 제작된다. 즉, 바닥면의 형상을 깊이가 깊어질수록 폭이 좁아지는 형태 로 제작하였다. 그리고, 상기 수납홈(320)의 내측벽과 바닥면의 표면에 반사막(330)을 형성하였다. 반사막(330)이 그 내측면에 형성된 수납홈(320)의 내에 램프 히터(210)를 배치하여 기판 안착 수단(120)으로 직접 전달되지 않고, 주변으로 발산되는 복사열을 반사시켜 기판 안착 수단(120)으로 향하게 할 수 있다. 상기의 바닥면의 기울기를 조절하여 반사된 복사열이 기판 안착 수단(120)으로 향하는 방향을 조절할 수 있다.
물론 이에 한정되지 않고, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 대략 V자 형상의 측벽면과, 측벽면에서 연장되어 몸체부(310) 상부 표면에 대하여 수평한 바닥면을 포함하는 홈 형상으로 제작할 수 있다. 이때, 측벽면의 기울기를 조절하여 반사된 복사열이 기판 안착 수단(120)으로 향하는 방향을 조절할 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 수직한 측벽면과 오목한 형태의 바닥면을 포함하는 홈 형태로 제작할 수 있다. 이때, 오목부의 곡률 반경은 반사된 복사열이 기판 안착 수단(120)에 수직하게 전달되도록 할 것인지 또는 넓게 퍼지게 할 것인지에 따라 변화될 수 있다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 측벽면과 바닥면 전체가 오목한 오목홈 형태로 제작할 수도 있다. 이때, 오목홈의 곡률 반경은 앞서 설명한 바와 같이 반사된 복사열을 수직하게 전달할 것인지 아니면 넓게 퍼지게 할 것인지에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 깊어질수록 그 폭이 좁아지는 홈 형태로 제작할 수 있다. 즉, V 자 형상의 내측벽 만을 갖는 홈 형태로 제작할 수 있다. 내측벽의 기울기를 조절하여 반사되는 복사열이 기판 안착 수단(120)으로 향하는 방향을 조절할 수 있다.
또한, 내측면에 반사막(330)이 형성된 수납홈(320) 내부에 램프 히터(210)의 인입되는 정도도 다양하게 할 수 있다. 즉, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 수납홈(320) 내측 영역 안쪽으로 램프 히터(210) 전체가 삽입될 수 있다. 도 6의 (a)는 (b)에 비하여 홈의 깊이가 깊고, 램프 히터(210)도 홈의 개구에서 멀리 위치한다. 이때, 도 6의 (a)는 도 6의 (b)에 비하여 반사막(330)에서 반사된 복사열의 직진성이 더 좋다. 여기서, 수납홈(320)의 깊이가 깊고, 램프 히터(210)가 홈의 개구로부터 멀리 떨어져 있을 경우 직진성은 더 증대될 수 있다. 도 6의 (b)와 같이 램프 히터(210)를 홈의 개구에 인접 배치하여 홈의 상측 영역의 기판 안착 수단(120)뿐만 아니라 이와 인접한 영역의 기판 안착 수단(120)에도 복사열을 보낼 수 있다. 즉, 국부적으로 집중될 수 있는 복사열을 넓게 분산시킬 수 있다. 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 수납홈(320)의 외측으로 램프 히터(210)의 일부가 노출되도록 할 수 있다. 이때, 램프 히터(210)의 필라멘트는 수납홈(320)의 외측으로 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 램프 히터(210)의 일부를 노출하여 복사열을 더욱 넓게 분산시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 반사막(330)이 형성된 수납홈(320)의 형상을 조절하거나, 수납홈(320) 내에 인입되는 램프 히터(210)의 인입 정도를 조절하여 램프 히터(210)의 복사열과 반사막(330)에 의해 반사된 복사열로 기판 안착 수단(120)을 균일하게 가열할 것인지 아니면 집중화된 가열을 할 것인지를 결정할 수 있다. 기판 안착 수단(120)의 사이즈가 증대됨에 따라 일부 영역에서는 집중화된 가열이 필요하고, 다른 영역에서는 균일화된 가열이 필요하게 된다. 이에, 몸체 부(310) 상에 형성되는 수납홈(320)의 형상과 그 내부에 수납되는 램프 히터(210)의 위치는 필요에 따라 국부적으로 서로 다를 수 있다.
또한, 본 발명은 몸체부의 상측에 별도의 투광성 차폐판을 두어 광학식 가열 수단의 램프 히터가 오염되는 문제를 해결할 수 있다. 하기에서는 투광성 차폐판을 갖는 반사 수단을 포함하는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 실시예들의 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 후술되는 실시예의 기술은 앞서 설명한 실시예들에 적용가능하다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버(100)와, 복수의 기판(10)이 안착되는 기판 안착 수단(120)과, 상기 기판(10)에 공정 가스를 공급하는 가스 공급 수단(140)과, 상기 기판 안착 수단(120)을 가열하는 광학식 가열 수단(200)과, 내부 공간에 광학식 가열 수단(200)을 수납하는 반사 수단(300)을 포함한다.
여기서 반사 수단(300)은 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310)에 마련된 수납홈(320)과, 상기 수납홈(320)을 포함하는 몸체부(310) 상측 표면 영역에 형성된 반사막(330)과, 상기 몸체부(310)에 마련된 냉각 수단(340)과, 상기 수납홈(320) 상부 영역에 마련된 차폐판(350)을 포함한다.
상기 몸체부(310)은 도 7에 도시된 바와 같이 오목한 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 바닥면 영역에 수납홈(320)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 오목부의 상측에 투광성의 차폐판(350)을 배치하여 광학식 가열 수단(200)의 복사열은 투과 하여 기판 안착 수단(120)에 제공되도록 하고, 챔버(100) 내부의 공정 가스가 상기 광학식 가열 수단(200) 영역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 물론 공정 가스의 침투를 방지하기 위해 상기 몸체부(310)와 차폐판(350)을 통해 마련된 공간의 압력이 상기 챔버(100) 내부의 압력보다 높게 할 수도 있다. 또한, 광학식 가열 수단(200)의 복사열이 기판 안착 수단(120)으로 집중될 수 있어 주변 장치에 열적 손상을 입히는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 광학식 가열 수단 하부에 반사 수단을 두어 광학식 가열 수단의 가열 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 광학식 가열 수단을 반사 수단의 수납홈 내부에 배치하여 복사열을 기판 안착 수단 방향으로 반사시킬 수 있고, 광학식 가열 수단의 인접한 램프 히터 간을 열적으로 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 수납홈 내부의 형상과, 수납홈 내부에 배치되는 광학식 가열 수단의 인입 높이를 조절하여 복사열을 특정 영역으로 집중시키거나 넓은 영역으로 퍼지게 할 수 있다.
또한, 반사 수단에 냉각 수단을 두어 반사 수단의 가열을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것 이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되고, 그 상부에 다수의 기판 안착부를 가지는 기판 안착 수단;
    상기 기판 안착 수단을 가열하는 광학식 가열 수단; 및
    상기 광학식 가열 수단의 복사열을 상기 기판 안착 수단으로 반사하는 반사 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사 수단은 몸체부와, 상기 몸체부 상에 마련되어 상기 광학식 가열 수단의 적어도 일부를 수납하는 수납부을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광학식 가열 수단은 몸체와, 그 내부에 마련된 필라멘트와, 상기 필라멘트에 접속된 전력 인가단자를 포함하는 복수의 램프 히터를 포함하고, 적어도 상기 램프 히터의 필라멘트 영역이 상기 수납부 내측으로 인입되는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    적어도 상기 수납부 내측에 마련된 반사막을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 몸체부를 냉각시키기 위한 냉각 수단을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 몸체부는 복수의 부분으로 분리제작된 기판 처리 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 수납부는 개구에서 내측으로 깊어질수록 그 폭이 좁아지는 홈 형상으로 제작되거나, 오목한 홈 형상으로 제작되는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판 안착 수단을 구동시키는 동력 전달 수단과, 상기 기판의 안착을 돕는 리프트 핀을 더 포함하고, 상기 몸체부의 중앙에 상기 동력 전달 수단이 관통하는 동력 전달 수단 관통홀이 마련되고 상기 몸체부의 일측에 상기 리프트 핀이 관통하는 리프트핀 관통홀이 마련된 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 광학식 가열 수단을 수납하는 하부 몸체부와,
    상기 하부 몸체부 상에 마련된 투광성 판을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 몸체부 내에 마련되어 상기 광학식 가열 수단의 일부가 인입되는 수납부와, 상기 몸체부의 내측면에 형성된 반사막을 포함하는 기판 처리 장치.
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