KR20110031747A - 기판 가열 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 가열하는 기판 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 가열 유닛은 기판을 지지하는 지지플레이트가 상부플레이트와 하부플레이트의 결합으로 제공된다. 상부플레이트와 하부플레이트는 열전도도가 상이한 재질로 제공되며, 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 인가된 진공압에 의해 결합된다. 하부플레이트에 설치된 발열체에서 발생된 열은 지지플레이트를 통해 기판으로 전달되어 기판을 가열시킨다.
Figure P1020090089123
기판, 가열, 진공, 열전도도, 상부플레이트, 하부플레이트

Description

기판 가열 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판 처리 방법{SUBSTRATE HEATING UNIT, SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE UNIT, AND SUBSTRATE TREATING METHOD USING THE UNIT}
본 발명은 반도체 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 가열하는 기판 가열 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제조장치의 제조공정에 있어서의, 반도체 박막의 성막처리, 에칭 처리, 레지스트막 소정처리 등에 있어서 반도체 기판을 가열하기 위한 히터가 이용되고 있다.
이러한 히터로는 반도체 소자의 패턴의 미세화와 기판의 열처리 온도의 정밀도 향상이 요구됨에 따라 온도 제어성이 뛰어난 세라믹 재질의 히터가 널리 사용되고 있다. 이러한 히터는 기판을 지지하는 플레이트의 이면에 금속입자와 유리의 복합재료로 이루어진 저항발열체가 부착된 구성으로 제공된다.
종래의 히터는 단일재질의 금속 플레이트에 제공되었으며, 기판의 에칭처리등을 수행하기 위해 플레이트 및 기판을 고온(약 200℃이상)으로 가열한다. 공정처 리가 진행되는 동안 단일재질의 금속 플레이트가 고온을 유지하는 경우, 플레이트는 열팽창되어 휘어짐, 뒤틀림등의 열변형이 발생한다. 이러한 열변형은 플레이트에 놓인 기판을 손상시키는 요인이 된다.
본 발명의 목적은 기판의 전체면을 균일하게 가열할 수 있는 기판 가열 유닛 및 기판 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 플레이트의 열변형에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있는 기판 가열 유닛 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들을 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 가열 유닛을 제공한다. 기판 가열 유닛은 기판이 놓이는 상부플레이트; 상기 상부플레이트의 하부에 위치하는 하부플레이트; 상기 하부플레이트에 설치되며, 열을 발생시키는 발열체; 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하여 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트를 결합하는 진공인가부재를 포함한다.
상기 상부플레이트의 재질과 상기 하부플레이트의 재질 중 어느 하나는 다른 하나보다 열전도도가 높게 제공된다. 실시예에 의하면, 상기 상부플레이트의 재질은 상기 하부플레이트의 재질보다 열전도도가 높다.
상기 하부플레이트에는 상기 공간과 연결되는 진공홀이 형성되고, 상기 공간은 상기 상부플레이트의 저면 또는 상기 하부플레이트의 상면에 형성된 홈에 의해 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 홈은 링 형상으로 복수개 제공되며, 상기 링들은 동심을 가지고 직경이 서로 상이하게 제공된다.
다른 실시예에 의하면, 상기 홈은 일정한 볼륨(volume)으로 복수개 제공되고, 상기 진공홀은 복수개 제공되며, 상기 홈들과 각각 연결된다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 내부공간을 갖는 공정챔버; 상기 내부공간에 위치하며, 기판을 가열하는 기판 가열 유닛을 포함하되, 상기 기판 가열 유닛은 상기 기판이 놓이는 상부플레이트; 상기 상부플레이트의 하부에 위치하며, 상기 상부플레이트의 재질과 상이한 재질로 제공되는 하부플레이트; 상기 하부플레이트에 설치되며, 열을 발생시키는 발열체; 및 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하는 진공인가부재를 포함한다.
상기 상부플레이트의 재질은 상기 하부플레이트의 재질보다 열전도도가 높도록 제공된다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 열전도도가 상이한 재질로 제공되며 서로 적층된 상부플레이트 및 하부플레이트를 가지는 기판 가열 유닛을 이용하여 기판을 가열하는 방법으로, 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하여 상기 상부 플레이트와 상기 하부플레이트를 결합하고, 상기 하부플레이트에 설치된 발열체에서 발생된 열을 상기 상부플레이트에 전달하여 상기 상부플레이트에 놓인 기판을 가열한다.
상부에 위치하는 상기 플레이트의 재질은 하부에 위치하는 상기 플레이트의 재질보다 열전도도가 높다.
상기 진공압은 상기 상부플레이트의 저면 또는 상기 하부플레이트의 상면에 형성된 홈에 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판의 전체면이 균일하게 가열되므로 기판 처리가 균일하게 일어난다.
또한, 본 발명에 의하면, 상·하부플레이트의 재질이 서로 다르게 제공되므로 지지플레이트의 열변형에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 처리가 진행되는 동안 상부플레이트와 하부플레이트가 안정적으로 결합되므로, 기판으로 열전달이 효과적으로 일어난다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면, 도 1 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하 기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 기판(W)에 대한 공정처리가 진행되는 공정챔버(10) 및 공정처리에 제공되는 기판(W)을 가열하는 기판 가열 유닛(100)을 포함한다. 공정챔버(10)는 내부공간(11)을 가지며, 일측벽에 기판(W)이 출입하는 개구(12)가 형성된다. 공정챔버(10)에서는 기판(W)을 소정 온도까지 상승시켜 기판(W)을 처리하는 베이킹 공정이 진행된다. 기판 가열 유닛(100)은 공정챔버(10)의 내부공간(11)에 위치하며, 기판(W)을 소정 온도까지 가열한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 유닛(100)을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 가열 유닛(100)은 기판지지부(110), 발열체(120), 냉각부재(170), 그리고 온도측정부재(미도시)를 포함한다. 기판지지부(110)는 기판(W)을 지지하며, 발열체(120)에서 발생된 열을 기판(W)으로 전달한다. 발열체(120)는 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키며, 냉각부재(170)는 가열된 기판지지부(110) 및 기판(W)을 소정 온도까지 신속하게 냉각시킨다. 온도측정부재는 기판(W)으로 열을 전달하는 기판지지부(110)의 온도를 측정한다. 이하, 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
기판지지부(110)는 기판(W)을 지지하는 지지플레이트(111)와 지지플레이 트(111)를 지지하는 케이스(131)를 포함한다.
지지플레이트(111)는 원판형상으로 제공되며, 기판(W)이 놓이는 상부플레이트(111a) 및 상부플레이트(111a)의 하부에 위치하는 하부플레이트(111b)를 포함한다. 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)는 분리가능하다. 그리고, 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)는 후술하는 진공인가부재(160)에 의하여 상부플레이트(111a)의 하면과 하부플레이트(111b)의 상면이 면접촉하도록 결합된다. 상부플레이트(111a)의 하면과 하부플레이트(111b)의 상면은 서로 상응하는 형상으로 제공된다.
상부플레이트(111a)의 재질은 하부플레이트(111b)의 재질과 상이한 재질을 갖는다. 예컨데, 상부플레이트(111a)의 재질과 하부플레이트(111b)의 재질 중 어느 하나는 다른 하나보다 열전도도가 높도록 제공된다. 실시예에 의하면, 상부플레이트(111a)는 하부플레이트(111b)보다 열전도도가 높은 재질로 제공된다. 그리고, 상부플레이트(111a)는 하부플레이트(111b)보다 열변형이 작은 재질로 제공된다. 예컨데, 상부플레이트(111a)의 재질은 질화물 세라믹 또는 탄화물 세라믹으로 제공되며, 하부플레이트(111b)의 재질은 절연체 세라믹으로 제공된다. 상부플레이트(111a)의 재질이 하부플레이트(111b)의 재질보다 열전도도가 높기 때문에, 하부플레이트(111b)보다 상부플레이트(111a)에서의 열전달 속도가 빠르고, 열전달량이 많다.
또한, 상부플레이트(111a)가 하부플레이트(111b)보다 열변형이 작은 재질로 제공되므로 지지플레이트(111)가 고온(200℃이상)으로 가열되더라도 휨현상에 의한 기판 손상을 예방할 수 있다. 지지플레이트(111)가 단일 플레이트로 제공될 경우, 지지플레이트(111)가 고온(200℃이상)으로 가열되면 지지플레이트(111)가 휘어지는 휨현상이 발생한다. 휨현상은 지지플레이트(111)에 놓인 기판(W)을 손상시키므로 고온상태에서 장시간 공정진행을 불가능하게 한다. 그러나, 본 발명은 지지플레이트(111)가 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)로 구분되고, 기판(W)이 놓이는 상부플레이트(111a)가 열변형이 작은 재질로 제공되므로, 지지플레이트(111)가 고온상태를 유지하더라도 기판(W)을 안정적으로 지지할 수 있다.
상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b) 사이에는 하나 또는 복수개의 공간이 제공된다. 상기 공간은 상부플레이트(111a)의 저면 또는 하부플레이트(111b)의 저면에 형성된 홈을 포함한다. 실시예에 의하면, 홈(114)은 상부플레이트(111a)의 저면에 형성된다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부플레이트의 저면 및 이에 형성된 홈을 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 홈(114)은 링 형상으로 복수개 제공된다. 각각의 링(114)들은 동심을 가지고 직경이 상이하게 제공된다. 링(114)들은 상부플레이트(111a)의 중심에서 멀어질수록 직경이 점점 커지도록 제공된다. 각각의 링(114)들은 후술하는 진공홀(115)과 연결된다. 실시예에 의하면, 링(114)의 직경이 점점 커질수록 링(114)과 연결되는 진공홀(115)의 수는 증가한다. 상부플레이트(111a)의 가장자리영역에 형성된 홈(114)과 연결되는 진공홀(115)의 수가 상부플레이트(111a)의 중심영역에 형성된 홈(114)과 연결되는 진공홀(115)의 수보다 많도록 제공된다. 이에 의하여, 단위 진공홀(115)당 흡입되는 홈(114)의 볼륨(volum)이 일정하게 형성되어 상부플레이트(111a)의 전체영역을 균일한 흡착력으로 진공흡착할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부플레이트의 저면 및 이에 형성된 홈을 나타내는 도면이다.
도 3b를 참조하면, 홈(114)은 일정한 볼륨(volume)으로 복수개 제공된다. 홈(114)은 상부플레이트(111a)의 저면에 서로 이격하여 복수개 제공되며, 홈(114)들은 후술하는 진공홀(115)과 각각 연결된다. 실시예에 의하면 각각의 홈(114)들은 원형으로 제공된다.
홈(114)이 상기 링형상(도 3a의 114)들로 제공되는 경우, 상부플레이트(111a)의 중심에서 멀어질수록 링의 직경이 점점 커져 각각의 홈은 상이한 볼륨(volume)을 갖는다. 이 경우, 각각의 홈에 제공되는 진공홀의 갯수가 동일한 경우, 단위 진공홀당 진공흡입하는 볼륨에 차이가 발생한다. 구체적으로, 상부플레이트(111a)의 가장자리영역에 위치하는 단위 진공홀이 상부플레이트(111a)의 중심영역에 위치하는 단위 진공홀보다 흡입하는 볼륨이 더 커므로, 상부플레이트(111a)의 영역에 따라 흡착력이 상이하게 형성된다. 그러나, 본 실시예에서는 홈(114)이 일정한 볼륨으로 제공되어 단위 진공홀(115)당 흡입하는 홈(114)의 볼륨이 일정하므로 상부플레이트(111a)의 영역에 따라 흡착력을 일정하게 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 홈(114)이 원형으로 제공되는 것으로 설명하였으나, 홈(114)의 형상은 이에 한정되지 않으며 일정한 볼륨을 갖는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는 홈(114)이 상부플레이트(111a)의 저면에 형성되는 것으로 기술하였으나. 홈(114)은 하부플레이트(111b)의 상면에 형성될 수 있다. 또는, 상부플레이트(111a)의 저면 및 하부플레이트(111b)의 상면에 각각 형성될 수 있다. 이 경우, 상부플레이트(111a)의 저면에 형성된 홈과 하부플레이트(111b)의 상면에 형성된 홈은 서로 대응된다.
다시 도 2를 참조하면, 하부플레이트(111a)에는 상기 홈(114)들과 연결되는 진공홀(115)이 형성된다. 진공홀(115)은 홈(114)들을 따라 이격하여 복수개 제공된다. 진공홀(115)은 후술하는 진공인가부재(160)에 연결되어 홈(114)에 머무르는 공기를 외부를 배출시킨다. 공기의 배출로 홈(114) 내부는 진공압(vacuum pressure)이 인가되어 상부플레이트(111a)의 저면과 하부플레이트(111b)의 상면이 진공흡착된다.
상부플레이트(111a)의 상면에는 기판(W)을 흡착하는 홈(112)들이 형성되며, 상부플레이트(111a)에는 각각의 홈(112)과 연결되는 진공홀(113)이 형성된다.
도 4a는 상부플레이트(111a)의 상면에 형성된 홈(112)과 진공홀(113)을 나타내는 평도면이고, 도 4b는 진공홀들(113)이 기판(W)을 진공흡착하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2, 4a, 및 4b를 참조하면, 각각의 홈(112)은 상부플레이트(111a)의 원주방향을 따라 링형상으로 제공된다. 홈(112)들은 동일한 동심을 가지며 직경이 서로 상이하도록 제공된다. 상부플레이트(111a)의 중심에서 멀어질수록 홈(112)들의 직경은 점점 커진다. 진공홀(113)들은 각각의 홈(112)을 따라 이격하여 복수개 제공된다. 진공홀(113)은 후술하는 진공라인(151)과 홈(112)을 연결하며, 홈(112)에 머 무르는 공기는 외부로 배출시킨다. 공기의 배출로 인하여 홈(112) 내부의 압력은 감압되어 기판(W)이 상부플레이트(111a)의 상면에 진공흡착된다. 진공홀(113)들은 개별적 또는 그룹별로 압력조절이 가능하다. 일 실시예에 의하면, 각각의 진공홀(113)들은 진공라인(151)들과 연결되며, 각각의 진공라인(151)에는 흡입량을 조절할 수 있는 진공조절밸브(152)가 설치된다. 진공조절밸브(152)의 조절을 통하여 진공홀(113)의 압력이 조절된다. 다른 실시예에 의하면, 진공홀(113)들은 복수개의 그룹으로 구분된다. 구체적으로, 어느 하나의 링 형상의 홈(112)을 따라 형성된 진공홀(113)들이 동일한 그룹으로 구분된다. 상부플레이트(111a)의 상면에는 서로 이격하여 세 개의 링형상의 홈들(112a, 112b, 112c)이 형성된다. 제1홈(112a)과 연결되는 진공홀(113a)들은 제1그룹(a)을 이루고, 제2홈(112b)과 연결되는 진공홀들(113b)은 제2그룹(b)을 이루며, 제3홈(112c)과 연결되는 진공홀(113c)들은 제3그룹(c)을 이룬다. 각각의 그룹(a, b, c)은 서로 상이한 진공라인(151)과 연결되며, 각각의 진공라인(151)에 설치된 진공조절밸브(152)의 조절에 의하여 각 그룹(a, b, c)의 진공홀(113a, 113b, 113c)들이 일률적으로 압력조절된다. 진공홀(113)들이 개별적 또는 그룹별로 압력조절되므로 기판(W)의 영역에 따라 흡착력을 달리할 수 있다. 예컨데, 기판(W)에 대한 공정처리가 진행되는 과정에서, 열변형에 의하여 기판(W)에 굽힘이 발생하는 경우, 굽힘이 발생한 영역 및 굽힘의 정도에 따라, 진공홀(113)들의 압력을 조절할 수 있다. 기판(W)의 중심영역에 굽힘이 발생한 경우, 지지플레이트(111)의 중심영역에 형성된 진공홀(113a)들로부터 가장자리영역에 형성된 진공홀(113c)들의 순서로 감압시킴으로써 기판(W)을 안전하게 흡착시킬 수 있 다. 또한, 지지플레이트(111)의 가장자리영역에 형성된 진공홀(113a)들의 흡착력을 중심영역에 형성된 제1진공홀(113c)들의 흡착력보다 높게 하여 기판(W)을 지지시킬 수 있다.
지지플레이트(111)에는 지지플레이트(111)의 상부와 하부를 연결하는 복수의 홀(116)들이 형성된다. 복수의 홀(116)들은 리프트핀(117)이 승강하는 통로로 제공된다. 리프트핀(117)은 홀(116)을 따라 승강하여 기판(W)을 상부플레이트(111a)의 상면으로 로딩/언로딩시킨다. 이송로봇(미도시)에 의해 상부플레이트(111a)의 상부로 기판(W)이 이송되면, 구동부(미도시)에 의하여 리프트핀(117)이 상승하여 기판(W)을 유지한다. 이 후, 리프트핀(117)은 하강하여 기판(W)을 상부플레이트(111a)의 상면에 로딩시킨다. 그리고 기판(W)에 대한 공정처리가 완료되면, 리프트핀(117)이 상승하여 기판(W)을 상부플레이트(111a)의 상면으로부터 언로딩시킨다. 언로딩된 기판(W)은 리프트핀(117)에 의해 유지되어 이송로봇으로 전달된다.
진공인가부재(160)는 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b) 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하여 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)를 결합시킨다. 진공인가부재(160)는 진공펌프(161) 및 진공라인(162)을 포함한다. 진공라인(162)은 진공홀(115)과 진공펌프(161)를 연결한다. 진공펌프(161)는 진공라인(162)에 설치되며, 진공라인(162)을 통해 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b) 사이에 제공되는 공간에 머무르는 공기를 외부로 배출시킨다. 실시예에 의하면, 진공펌프(161)의 구동으로 상부플레이트(111a)의 저면에 형성된 홈(114)에 머무르는 공기가 진공라인(162)을 통해 외부로 배출되어 상부플레이 트(111a)와 하부플레이트(111b)가 결합한다.
이와 같이, 본 발명은 서로 상이한 재질을 갖는 상부 플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)를 진공압에 의해 결합하여 지지플레이트(111)를 제공한다. 플레이트들(111a, 111b)을 진공압으로 결합될 경우, 볼트(bolt) 또는 접착제(adhesive agent)에 의해 결합보다 아래와 같은 장점이 있다.
기판처리를 위해 지지플레이트(111)가 고온으로 가열되면 하부플레이트(111b)가 상부플레이트(111a)에 비하여 열변형이 크게 발생한다. 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)가 볼트에 의해 기구적으로 결합할 경우, 이러한 열변형은 볼트에 응력(stress)을 발생시켜, 볼트를 손상시키는 원인이 된다. 그리고, 볼트와 이격된 플레이트들(111a, 111b)의 영역은 열변형으로 완전히 접촉 결합되지 못하므로, 상부플레이트(111a)로 충분한 열전달이 이루어지지 않는다.
그리고, 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)가 접착제에 의해 접착되는 경우, 지지플레이트(111)가 고온으로 가열되면 접착제의 접착력이 감소되므로 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)를 충분히 접착되지 못한다. 이 또한, 상부플레이트(111a)로 충분한 열전달을 방해하는 요인이 된다.
반면, 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)가 진공흡착되는 경우, 지지플레이트(111)가 고온상태로 가열되거나, 가열로 인하여 열변형이 발생하더라도, 여전히 진공흡착상태는 유지된다. 따라서, 지지플레이트(111)의 온도변화에 관계없이 상부플레이트(111a)의 저면과 하부플레이트(111b)의 상면이 접촉되어 결합될 수 있다.
발열체(120)는 외부로부터 전원을 공급받아 기판(W)으로 전달되는 열을 발생시킨다. 발열체(120)는 저항발열체(121), 도전선(122), 그리고 전원(미도시)을 포함한다. 저항발열체(121)는 하부플레이트(111b)의 하면에 접합되며, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 흐르는 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 저항발열체(121)는 금속페이스트 또는 도전성 세라믹을 사용한 도전성 페이스트를 하부플레이트(111b)의 하면에 인쇄함으로써 형성된다. 이들 페이스트 중에는 금속입자 또는 도전성 세라믹 입자가 함유된다. 저항발열체(121)는 도전선(122)과 전기적으로 접속한다. 도전선(122)은 저항발열체(121)와 전원을 전기적으로 연결하며, 전원으로부터 저항발열체(121)로 전류을 공급한다.
케이스(131)는 지지플레이트(111)의 하부에 위치하며, 지지플레이트(111)를 지지한다. 케이스(131)는 상부가 개방된 내부공간(134)을 갖는 바울(bowl)형상으로 제공된다. 케이스(131)의 상단은 그 끝단이 내부공간(134)으로 굽혀져 제공된다. 지지플레이트(111)는 케이스(131)의 상단에 결합되어 지지된다. 케이스(131)의 하부벽에는 가스배출구(132)가 복수개 형성된다. 가스배출구(132)는 지지플레이트(111)의 냉각에 제공된 냉각가스를 외부로 배출시키는 통로로 제공된다.
냉각부재(170)는 가열된 기판지지부(110) 및 기판(W)을 소정 온도까지 신속하게 냉각시킨다. 냉각부재(170)는 가스분사노즐(171) 및 가스공급라인(172)을 포함한다. 가스분사노즐(171)은 냉각가스를 분사하는 분사구가 케이스(131)의 내부공간(134)에 위치하도록 케이스(131)에 삽입된다. 가스분사노즐(171)은 가스공급라인(172)을 통하여 가스저장부(미도시)로부터 냉각가스를 공급받아 케이스(131)의 내부공간(134)으로 분사한다. 기판지지부(110)의 냉각에 제공된 냉각가스는 가스배출구(132)를 통하여 가스배출라인(133)을 따라 외부로 배출된다. 가열된 기판(W)은 기 설정된 온도로 냉각되어 다음 공정에 제공된다. 기판(W)을 자연냉각시킬 경우, 기판(W)이 기 설정된 온도로 냉각되기까지는 많은 시간이 소요되어 공정시간이 늘어나는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 지지플레이트(111)로 냉각가스를 분사하여 기판(W)을 신속하게 강제냉각시킨다.
온도측정부재(미도시)는 기판(W)으로 열을 전달하는 지지플레이트(111)의 온도를 측정한다. 온도측정부재에 의해 측정된 데이터에 의해 발열저항체(121)로 공급되는 전력량이 제어되어 기판(W)의 온도가 조절된다. 선택적으로, 온도측정부재는 상부플레이트(111a)의 저면에 형성된 홈(114) 내부에 위치될 수 있다. 온도측정부재는 상부플레이트(111a)의 온도를 측정하는 온도센서를 포함한다. 온도센서는 상부플레이트(111a)로부터 1~5mm정도 떨어져 위치하는 것이 기판(W)의 온도제어에 효율적이다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 기판 가열 유닛(100)를 이용하여 기판(W)을 가열하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 2를 참조하면, 먼저, 이송로봇에 의해 기판(W)이 지지플레이트(111)의 상부로 이송되면, 지지플레이트(111)에 형성된 홀(116)을 따라 리프트핀(117)이 상승하여 기판(W)을 유지한다. 그리고, 기판(W)을 유지한 리프트핀(117)이 하강하여 상부플레이트(111a)의 상면에 기판(W)이 로딩된다. 로딩된 기판(W)은 지지플레이트(111)에 형성된 진공홀(113)들이 개별적 또는 그룹별로 순차적으로 감압되어, 상부플레이트(111a)의 상면에 진공흡착된다.(도 4a 및 4b참조) 그리고, 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b) 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압이 인가되어 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)가 결합한다. 진공압은 진공펌프(161)의 구동으로 상부플레이트(111a)의 저면에 형성된 홈(114) 내부의 공기가 진공홀(115) 및 진공라인(162)을 통해 외부로 배기되면서 홈(114) 내부에 인가된다.
기판(W)이 지지플레이트(111)에 로딩되면, 하부플레이트(111b)에 설치된 저항발열체(121)에 전원이 공급되어 저항발열체(121)에서 열이 발생된다. 발생된 열은 하부플레이트(111b) 및 상부플레이트(111a)로 전달되어 기판(W)을 가열한다.
선택적으로, 기판(W)이 지지플레이트(111)에 로딩되기 전에 상부플레이트(111a) 및 하부플레이트(111b)가 결합되고, 발열체(120)에서 발생된 열에 의해 지지플레이트(111)가 소정 온도로 가열되어 제공될 수 있다.
가열된 기판(W)이 일정한 온도를 유지하는 동안 기판(W)에 대한 공정처리가 진행된다. 공정처리가 완료되면, 다음 공정을 위하여 기판(W)은 소정 온도로 냉각된다. 기판(W)의 냉각은 가스분사노즐(171)을 통하여 케이스(131)의 내부공간(134)으로 분사가스를 분사하여 지지플레이트(111)를 강제냉각시킴으로써 수행된다. 냉각가스에 의하여 지지플레이트(111)가 냉각되고, 냉각열이 기판(W)으로 전달되면서 기판(W)은 신속하게 냉각된다.
소정 온도로 기판(W)이 냉각되면, 진공홀(113)이 상압상태를 유지하며 기판(W)의 진공흡착이 해제된다. 이후, 리프트핀(117)이 홀을 따라 상승하여 기판(W) 이 지지플레이트(111)로부터 언로딩된다. 기판(W)은 지지플레이트(111)의 상부에서 이송로봇으로 안착되어 다음 공정에 제공된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 가열 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 진공인가부재(미도시)는 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b) 사이에 제공되는 하나의 공간에 진공압을 인가한다. 본 실시예에서는 상기 도 2의 실시예와 달리 상부플레이트(111a)의 저면 또는 하부플레이트(111b)의 상면에 홈이 제공되지 않는다. 하부플레이트(111b)에 형성된 진공홀(115)은 상부플레이트(111a)의 저면과 하부플레이트(111b)의 상면 사이의 공간과 직접연결된다. 진공홀(115)은 서로 이격하여 복수개 제공되며, 각각의 진공홀(115)들은 진공라인(미도시)과 연결된다. 진공홀(115)과 진공라인을 통해 상부플레이트(111a)의 저면과 하부플레이트(111b)의 상면 사이의 공기가 외부로 배출되므로써, 상부플레이트(111a)와 하부플레이트(111b)가 결합된다. 상기 특징을 제외한 다른 구성은 도 2의 실시예에서 설명한 내용과 동일하게 제공되므로 상세한 설명은 생략한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내 에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부플레이트의 저면 및 이에 형성된 홈을 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부플레이트의 저면 및 이에 형성된 홈을 나타내는 도면이다.
도 4a는 상부플레이트의 상면에 형성된 홈과 진공홀을 나타내는 평도면이다.
도 4b는 진공홀들이 기판을 진공흡착하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 가열 유닛을 나타내는 단면도이다.

Claims (12)

  1. 기판이 놓이는 상부플레이트;
    상기 상부플레이트의 하부에 위치하는 하부플레이트;
    상기 하부플레이트에 설치되며, 열을 발생시키는 발열체; 및
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하여 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트를 결합하는 진공인가부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부플레이트의 재질과 상기 하부플레이트의 재질 중 어느 하나는 다른 하나보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부플레이트의 재질은 상기 하부플레이트의 재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 하부플레이트에는 상기 공간과 연결되는 진공홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 공간은 상기 상부플레이트의 저면 또는 상기 하부플레이트의 상면에 형성된 홈에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 홈은 링 형상으로 복수개 제공되며,
    상기 링들은 동심을 가지고 직경이 서로 상이하게 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 홈은 일정한 볼륨(volume)으로 복수개 제공되고,
    상기 진공홀은 복수개 제공되며, 상기 홈들과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 유닛.
  8. 내부공간을 갖는 공정챔버;
    상기 내부공간에 위치하며, 기판을 가열하는 기판 가열 유닛을 포함하되,
    상기 기판 가열 유닛은
    상기 기판이 놓이는 상부플레이트;
    상기 상부플레이트의 하부에 위치하며, 상기 상부플레이트의 재질과 상이한 재질로 제공되는 하부플레이트;
    상기 하부플레이트에 설치되며, 열을 발생시키는 발열체; 및
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하는 진공인가부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부플레이트의 재질은 상기 하부플레이트의 재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 열전도도가 상이한 재질로 제공되며 서로 적층된 상부플레이트 및 하부플레이트를 가지는 기판 가열 유닛을 이용하여 기판을 가열하는 방법에 있어서,
    상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트 사이에 제공되는 하나 또는 복수의 공간에 진공압을 인가하여 상기 상부플레이트와 상기 하부플레이트를 결합하고,
    상기 하부플레이트에 설치된 발열체에서 발생된 열을 상기 상부플레이트에 전달하여 상기 상부플레이트에 놓인 기판을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상부에 위치하는 상기 플레이트의 재질은 하부에 위치하는 상기 플레이트의 재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 진공압은
    상기 상부플레이트의 저면 또는 상기 하부플레이트의 상면에 형성된 홈에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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