KR20120039915A - 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법 - Google Patents

기판 가열 장치 및 기판 가열 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대면적 기판의 가열 온도를 영역별로 조절할 수 있도록 한 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법에 관한 것으로, 기판 가열 장치는 챔버; 상기 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재; 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지된 상기 기판을 복수의 영역별로 가열하는 히터 모듈; 및 상기 기판의 온도가 상기 복수의 영역별로 조절되도록 상기 히터 모듈을 제어하는 히터 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 가열 장치 및 기판 가열 방법{SUBSTRATE HEATING APPARATUS AND SUBSTRATE HEATING METHOD}
본 발명은 기판 가열 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 대면적 기판의 가열 온도를 영역별로 조절할 수 있도록 한 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 평판 표시장치, 또는 태양전지의 제조 방법에서는 기판(예를 들어, 반도체 기판 또는 유리 기판)을 대상으로 여러 가지 다양한 공정을 진행하는데, 이 중 기판 상에 회로 패턴을 형성하기 위해서 소정 물질의 박막을 형성하는 박막 증착 공정, 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토 공정, 박막의 노출된 부분을 제거하여 원하는 패턴을 형성하는 식각 공정 등이 반복되고, 그 외에 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정이 수반된다.
기판 상에 박막을 형성하기 위해서는 사전에 기판을 충분히 가열시켜 진행할 경우 증착 시간 및 증착 속도 등에서 증착 효율이 향상된다.
한편, 대면적 기판의 경우, 기판의 가열(또는 승온) 속도가 느리기 때문에 메인 공정 전에 예열 챔버(또는 기판 가열 장치)에서 기판을 예열하게 된다. 즉, 메인 공정을 위한 공정 챔버에 가열되지 않은 기판이 로딩될 경우, 기판을 가열하기 위한 공정 시간이 추가로 필요하게 된다. 또한, 저온의 기판이 고온 상태의 메인 챔버 내부로 로딩될 경우 기판이 열적 손상을 받을 뿐만 아니라 메인 챔버 내부의 온도가 저하되는 문제가 발생한다.
종래의 기판 가열 장치는 기판 지지 부재(예를 들어, 서셉터)에 기판을 안착시킨 후, 기판 지지 부재에 내장된 히터를 이용하여 기판을 가열하게 된다.
그러나, 종래의 기판 가열 장치는 기판의 가장자리 영역의 가열이 어렵기 때문에 기판의 중심 영역과 가장자리 영역간의 온도 편차에 의해 기판이 뒤틀리거나 깨지는 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
더욱이, 기판 가열 장치에서 메인 공정 챔버로 이송하는 과정에서 기판의 가장자리 영역의 온도가 중심 영역보다 더 빠르게 저하되기 때문에 공정 챔버에 로딩되는 기판의 중심 영역과 가장자리 영역간의 온도 편차가 더 심화된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대면적 기판의 가열 온도를 영역별로 조절할 수 있도록 한 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 가열된 기판을 메인 공정 챔버로 이송하는 과정에서 발생되는 온도 저하를 고려하여 기판의 가장자리 영역의 온도를 중심 영역보다 높게 가열함으로써 메인 공정 챔버로 로딩되는 기판의 온도를 균일하게 할 수 있도록 한 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
그리고, 본 발명은 대면적 기판 전체를 균일하게 가열할 수 있도록 한 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 가열 장치는 챔버; 상기 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재; 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지된 상기 기판을 복수의 영역별로 가열하는 히터 모듈; 및 상기 기판의 온도가 상기 복수의 영역별로 조절되도록 상기 히터 모듈을 제어하는 히터 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 제어부는 상기 기판의 가장자리 영역이 중심 영역보다 높은 온도로 가열되도록 상기 히터 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 가열 장치는 챔버; 상기 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재; 및 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지된 상기 기판을 가열하기 위한 히터 모듈을 포함하여 구성되며, 상기 히터 모듈은 상기 기판의 가장자리 영역의 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 기판을 가열하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 기판 가열 장치는 상기 히터 모듈을 제어하는 히터 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 상기 중심 영역의 온도보다 5 ~ 10% 정도 높은 것을 특징으로 한다.
상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 200 ~ 250℃ 정도로 가열되고, 상기 기판의 중심 영역의 온도는 180 ~ 225℃ 정도로 가열되는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 모듈은 상기 기판의 상부에 배치되거나 상기 기판의 하부에 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 히터 모듈은 사각틀 형태를 이루도록 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 1 히터; 상기 사각틀 내부에 "+"자 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되어 상기 사각틀을 제 1 내지 제 4 분할 부분으로 분할하는 복수의 제 2 히터; 상기 사각틀의 중심부에 인접하도록 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 일측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 3 히터; 상기 복수의 제 3 히터 각각에 나란하도록 상기 사각틀의 중심 선상에 인접한 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 타측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 4 히터; 및 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 나머지 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 5 히터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 가열 장치는 상기 사각틀의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 제 1 온도 센서; 상기 사각틀의 각 모서리 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 복수의 제 2 온도 센서; 및 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 복수의 제 3 온도 센서를 더 포함하여 구성되며, 상기 히터 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 온도 센서 각각으로부터 공급되는 온도 검출 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 제어부는 상기 사각틀에 대응되는 크기를 가지는 하나의 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 하나의 기판의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터 제어부는 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각에 대응되는 크기를 가지는 제 1 내지 제 4 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 제 1 내지 제 4 기판 각각의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 가열 방법은 챔버에 설치된 복수의 기판 지지 부재에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계; 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 상기 기판을 복수의 영역별로 가열하는 단계; 및 상기 기판의 온도를 상기 복수의 영역별로 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 가열 방법은 챔버에 설치된 복수의 기판 지지 부재에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계; 및 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 중심 영역보다 높게 가열되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판을 가열하는 단계는 사각틀 형태를 이루도록 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 1 히터를 이용하여 상기 복수의 제 1 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계; 상기 사각틀 내부에 "+"자 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되어 상기 사각틀을 제 1 내지 제 4 분할 부분으로 분할하는 복수의 제 2 히터를 이용하여 상기 복수의 제 2 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계; 상기 사각틀의 중심부에 인접하도록 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 일측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 3 히터를 이용하여 상기 복수의 제 3 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계; 상기 복수의 제 3 히터 각각에 나란하도록 상기 사각틀의 중심 선상에 인접한 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 타측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 4 히터를 이용하여 상기 복수의 제 4 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계; 및 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 나머지 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 5 히터를 이용하여 상기 복수의 제 5 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 가열 방법은 제 1 온도 센서를 이용하여 상기 사각틀의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계; 복수의 제 2 온도 센서를 이용하여 상기 사각틀의 각 모서리 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계; 복수의 제 3 온도 센서를 이용하여 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계; 및 상기 제 1 내지 제 3 온도 센서 각각에 의해 검출되는 온도에 따라 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 가열 방법은 상기 사각틀에 대응되는 크기를 가지는 하나의 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착될 경우, 상기 하나의 기판의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 가열 방법은 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각에 대응되는 크기를 가지는 제 1 내지 제 4 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 제 1 내지 제 4 기판 각각의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 복수의 히터를 이용하여 기판의 온도를 히터 각각에 대응되는 영역별로 조절함으로써 대면적 기판의 가열 온도를 영역별로 조절하거나, 기판 전체를 균일하게 가열할 수 있다.
둘째, 복수의 히터 각각의 개별 구동을 통해 기판의 가장자리 영역의 온도를 중심 영역보다 높도록 가열함으로써 메인 공정 챔버로 반송되는 과정에서 발생되는 열 손실로 인하여 메인 공정 챔버로 로딩되는 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 온도 편차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 가열 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 히터 모듈을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 온도 센싱부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치는 챔버(100), 복수의 기판 지지 부재(200), 히터 모듈(300), 온도 센싱부(400), 및 히터 제어부(500)를 포함하여 구성된다.
챔버(100)는 기판을 소정 온도로 가열(또는 예열)하기 위한 공간을 제공한다. 이를 위해, 챔버(100)는 하부 챔버(110), 및 상부 챔버(120)를 포함하여 구성된다.
하부 챔버(110)는 바닥면, 및 챔버 벽을 포함하여 구성된다. 바닥면은 챔버(100)의 형태에 따라 다각형, 원형, 또는 타원형 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 챔버 벽은 바닥면의 가장자리를 따라 수직하게 돌출되어 바닥면을 둘러 감쌈으로써 바닥면 상에 공정 공간을 마련한다. 이러한, 하부 챔버(110)의 일측 챔버 벽에는 기판을 반송하는 기판 반송 장치가 출입하는 출입구가 형성된다.
상부 챔버(120)는 하부 챔버(110)의 상부에 개폐 가능하게 결합됨으로써 공정 공간을 밀봉한다.
복수의 기판 지지 부재(200) 각각은 챔버(100)의 바닥면에 일정한 간격으로 가지도록 수직하게 설치된다. 이러한, 복수의 기판 지지 부재(200)는 기판 반송 장치에 의해 챔버(100) 내부로 로딩되는 복수의 기판(S), 예를 들어, 4개의 기판(S)을 지지한다. 상기 복수의 기판 지지 부재(200)는 상기 4개의 기판(S) 크기에 대응되는 하나의 대면적 기판(S)을 지지할 수도 있으며, 이하에서는 복수의 기판 지지 부재(200)가 4개의 기판(S)을 지지하는 것으로 가정하기로 한다.
한편, 기판(S)의 가열시, 기판 지지 부재(200)의 열전도도에 의해 기판 지지 부재(200)와 기판(S)의 접촉 부분에서 발생되는 열손실을 방지하기 위하여, 복수의 기판 지지 부재(200) 각각은 열적/기계적 특성이 우수한 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 기판 지지 부재(200) 각각은 U 폴리머(U), 폴리술폰(PS F), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 또는 4불화에틸렌수지(PTFE) 재질로 이루어지는 고성능 엔지니어링 플라스틱 재질이거나, 폴리아미드이미드(PAI), 또는 폴리이미드(PI) 재질로 이루어지는 초내열성 엔지니어링 플라스틱 재질이 될 수 있다.
히터 모듈(300)은 기판(S)의 상부에 위치하도록 챔버(100) 내부에 설치되거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 하부에 위치하도록 챔버(110) 내부에 설치될 수 있다. 이러한, 복수의 기판 지지 부재(200)에 지지된 각 기판(S)의 가장자리 영역의 온도가 중심 영역보다 높도록 기판(S)을 복수의 영역별로 나누어 가열한다. 이때, 각 기판(S)의 가장자리 영역은 중심 영역의 온도보다 5 ~ 10% 정도 높은 온도를 가지도록 가열되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 각 기판(S)의 가장자리 영역의 온도는 200 ~ 250℃ 정도로 가열되고, 각 기판(S)의 중심 영역의 온도는 180 ~ 225℃ 정도로 가열되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 히터 모듈(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350)를 포함하여 구성된다.
복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각은 램프 히터로 구성될 수 있으며, 램프 히터는 단파장 영역에서 장파장 영역까지 모든 영역 또는 어느 한 영역의 광을 기판(S)에 조사하여 기판(S)을 가열한다.
복수의 제 1 히터(310) 각각은 4개의 기판(S) 크기에 대응되는 사각틀 형태를 이루도록 일정한 간격으로 배치된다. 이때, 복수의 제 1 히터(310) 각각은 4개의 기판(S) 각각의 인접한 제 1 및 제 2 끝단에 중첩되며, 사각틀의 각 변에 적어도 2개씩 배치될 수 있다. 이러한, 복수의 제 1 히터(310) 각각은 히터 제어부(500)의 제어에 따라 사각틀의 각 모서리 부분에 인접한 4개의 기판(S) 각각의 제 1 및 제 2 가장자리 부분에 광을 조사하여 가열한다.
복수의 제 2 히터(320) 각각은 사각틀 내부에 "+"자 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되어 사각틀을 제 1 내지 제 4 분할 부분으로 분할한다. 이때, 제 1 내지 제 4 분할 부분은 4개의 기판(S) 각각의 크기에 대응될 수 있다.
복수의 제 2 히터(320) 각각은 인접한 2개의 기판(S)의 끝단에 중첩되며, 각 분할 부분의 각 변에 적어도 2개씩 배치될 수 있다. 이러한, 복수의 제 2 히터(320) 각각은 히터 제어부(500)의 제어에 따라 사각틀의 가로 축 중심 선상과 세로 축 중심 선상에 중첩되는 4개의 기판(S) 각각의 제 3 및 제 4 가장자리 부분에 광을 조사하여 가열한다.
복수의 제 3 히터(330) 각각은 사각틀의 중심부에 인접하도록 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 일측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된다. 이때, 복수의 제 3 히터(330) 각각은 적어도 2열로 배치될 수 있다. 이러한, 복수의 제 3 히터(330) 각각은 히터 제어부(500)의 제어에 따라 사각틀의 중심부에 4개의 기판(S) 각각의 일측 모서리 부분에 광을 조사하여 가열한다.
복수의 제 4 히터(340) 각각은 복수의 제 3 히터(330) 각각에 나란하도록 사각틀의 중심 선상에 인접한 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 타측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된다. 이때, 복수의 제 4 히터(340) 각각은 적어도 2열로 배치될 수 있으며,제 3 히터(330)와 동일한 길이를 갖는다. 이러한, 복수의 제 4 히터(340) 각각은 히터 제어부(500)의 제어에 따라 4개의 기판(S) 각각의 타측 모서리 부분에 광을 조사하여 가열한다.
복수의 제 5 히터(350) 각각은 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 나머지 부분에 일정한 간격으로 배치된다. 이때, 복수의 제 5 히터(350) 각각은 적어도 4열로 배치될 수 있으며, 제 3 히터(330) 또는 제 4 히터(340)보다 긴 길이를 갖는다. 이러한, 복수의 제 5 히터(350) 각각은 히터 제어부(500)의 제어에 따라 제 1 내지 제 4 히터(310, 320, 330, 340)에 의해 가열되는 4개의 기판(S) 각각의 부분을 제외한 나머지 부분에 광을 조사하여 가열한다.
이와 같은, 히터 모듈(300)은 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350)의 개수에 따라 기판(S)을 복수의 영역별로 분할하고, 분할된 기판(S)의 각 영역을 개별적으로 가열하게 된다. 예를 들어, 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350)는 총 48개로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 히터 모듈(300)은 기판(S)을 48개의 영역으로 나누어 각 영역을 개별적으로 가열하게 된다.
다시 도 1 또는 도 2에서, 온도 센싱부(400)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 온도 센서(410), 복수의 제 2 온도 센서(420a, 420b, 420c, 420d), 및 복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d)를 포함하여 구성된다.
제 1 온도 센서(410)는 상술한 사각틀의 중심부(4개의 기판이 인접하게 배치되는 중심부)에 대응되는 영역의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응되는 제 1 온도 검출 신호(TDS1)를 히터 제어부(500)에 제공한다.
복수의 제 2 온도 센서(420a, 420b, 420c, 420d) 각각은 상술한 사각틀의 각 모서리 부분, 즉 복수의 제 1 히터(310)에 의해 감싸여지는 4개의 기판(S) 각각의 모서리 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응되는 제 2 온도 검출 신호(TDS2)를 히터 제어부(500)에 제공한다.
복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d) 각각은 상술한 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 중심 영역, 즉 4개의 기판(S) 각각의 중심부에 대응되는 영역의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응되는 제 3 온도 검출 신호(TDS3)를 히터 제어부(500)에 제공한다.
한편, 온도 센싱부(400)는 복수의 제 2 온도 센서(420a, 420b, 420c, 420d) 사이의 중간 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응되는 제 4 온도 검출 신호(TDS4)를 히터 제어부(500)에 제공하는 복수의 제 4 온도 센서(440a, 440b, 440c, 440d)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
다시 도 1 또는 도 2에서, 히터 제어부(500)는 제 1 온도 센서(410), 복수의 제 2 온도 센서(420a, 420b, 420c, 420d), 복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d), 및 복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d) 각각으로부터 제공되는 복수의 온도 검출 신호(TDS1 내지 TDSm) 각각에 대응되도록 히터별 온도 제어신호(TCS1 내지 TCSn)를 생성하여 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어한다.
상기의 히터 제어부(500)는 하나의 히터 제어기(미도시)를 고속 구동하거나, 히터 모듈(300)에 구성되는 히터의 개수에 대응되는 개수의 히터 제어기 각각을 개별적으로 구동하여 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어한다.
제 1 실시 예에 있어서, 4개의 기판(S)이 복수의 기판 지지 부재(200)에 지지될 경우, 히터 제어부(500)는 온도 센싱부(400)로부터 제공되는 복수의 온도 검출 신호(TDS1 내지 TDSm)에 기초하여 4개의 기판(S) 각각의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 5 ~ 10% 정도 높도록 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어하거나, 4개의 기판(S) 각각의 가열 온도가 전체적으로 균일하도록 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어한다.
제 2 실시 예에 있어서, 히터 제어부(500)는 하나의 대면적 기판(S)이 복수의 기판 지지 부재(200)에 지지될 경우, 히터 제어부(500)는 온도 센싱부(400)로부터 제공되는 복수의 온도 검출 신호(TDS1 내지 TDSm)에 기초하여 하나의 대면적 기판(S)의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 5 ~ 10% 정도 높도록 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어하거나, 대면적 기판(S) 전체의 가열 온도가 균일하도록 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어한다.
제 3 실시 예에 있어서, 히터 제어부(500)는 가열된 기판(S)에 대한 후속 공정의 특성에 따라 온도 센싱부(400)로부터 제공되는 복수의 온도 검출 신호(TDS1 내지 TDSm)에 기초하여 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어하여 4개의 기판(S) 또는 대면적 기판(S)의 온도를 상술한 영역별로 조절할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치를 이용한 기판 가열 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 대면적 기판(S) 또는 4개의 기판(S)을 챔버(100) 내부로 로딩하여 챔버(100) 내부에 설치된 복수의 기판 지지 부재(200)에 안착시킨다.
그런 다음, 상술한 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각을 개별적으로 구동하여 복수의 기판 지지 부재(200)에 안착된 기판(S)을 가열한다.
그런 다음, 상술한 제 1 온도 센서(410), 복수의 제 2 온도 센서(420a, 420b, 420c, 420d), 복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d), 및 복수의 제 3 온도 센서(430a, 430b, 430c, 430d) 각각으로부터 제공되는 복수의 온도 검출 신호(TDS1 내지 TDSm) 각각에 대응되도록 히터별 온도 제어신호(TCS1 내지 TCSn)를 생성하여 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각의 구동을 개별적으로 제어한다. 이에 따라, 기판(S)은 가장자리 영역의 온도가 중심 영역보다 높게 가열된다. 예를 들어, 기판(S)의 가장자리 영역의 온도는 200 ~ 250℃ 정도로 가열되고, 기판(S)의 중심 영역의 온도는 180 ~ 225℃ 정도로 가열될 수 있다. 나아가, 기판(S)의 온도는 복수의 제 1 내지 제 5 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각에 대응되는 복수의 영역별로 다르게 조절되거나, 균일하게 조절될 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법은 복수의 히터(310, 320, 330, 340, 350)를 이용하여 기판(S)의 온도를 히터(310, 320, 330, 340, 350) 각각에 대응되는 영역별로 조절함으로써 대면적 기판(S)의 가열 온도를 영역별로 조절하거나, 기판(S) 전체를 균일하게 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가열 장치 및 기판 가열 방법은 복수의 히터(310, 320, 330, 340, 350)의 개별 구동을 통해 기판(S)의 가장자리 영역의 온도를 중심 영역보다 높도록 가열함으로써 메인 공정 챔버로 반송되는 과정에서 발생되는 열 손실로 인하여 메인 공정 챔버로 로딩되는 기판(S)의 중심 영역과 가장자리 영역의 온도 편차를 최소화할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 챔버 110: 하부 챔버
120: 상부 챔버 200: 기판 지지 부재
300: 히터 모듈 310, 320, 330, 340, 350: 히터
400: 온도 센싱부 500: 히터 제어부

Claims (20)

  1. 챔버;
    상기 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재;
    상기 복수의 기판 지지 부재에 지지된 상기 기판을 복수의 영역별로 가열하는 히터 모듈; 및
    상기 기판의 온도가 상기 복수의 영역별로 조절되도록 상기 히터 모듈을 제어하는 히터 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 기판의 가장자리 영역이 중심 영역보다 높은 온도로 가열되도록 상기 히터 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  3. 챔버;
    상기 챔버로 로딩되는 적어도 하나의 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 부재; 및
    상기 복수의 기판 지지 부재에 지지된 상기 기판을 가열하기 위한 히터 모듈을 포함하여 구성되며,
    상기 히터 모듈은 상기 기판의 가장자리 영역의 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 기판을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 상기 중심 영역의 온도보다 5 ~ 10% 정도 높은 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 200 ~ 250℃ 정도로 가열되고,
    상기 기판의 중심 영역의 온도는 180 ~ 225℃ 정도로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 히터 모듈은 상기 기판의 상부에 배치되거나 상기 기판의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 히터 모듈을 제어하는 히터 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 히터 모듈은,
    사각틀 형태를 이루도록 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 1 히터;
    상기 사각틀 내부에 "+"자 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되어 상기 사각틀을 제 1 내지 제 4 분할 부분으로 분할하는 복수의 제 2 히터;
    상기 사각틀의 중심부에 인접하도록 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 일측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 3 히터;
    상기 복수의 제 3 히터 각각에 나란하도록 상기 사각틀의 중심 선상에 인접한 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 타측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 4 히터; 및
    상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 나머지 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 5 히터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사각틀의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 제 1 온도 센서;
    상기 사각틀의 각 모서리 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 복수의 제 2 온도 센서; 및
    상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하기 위한 복수의 제 3 온도 센서를 더 포함하여 구성되며,
    상기 히터 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 온도 센서 각각으로부터 공급되는 온도 검출 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 사각틀에 대응되는 크기를 가지는 하나의 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 하나의 기판의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각에 대응되는 크기를 가지는 제 1 내지 제 4 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 제 1 내지 제 4 기판 각각의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
  12. 챔버에 설치된 복수의 기판 지지 부재에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계;
    상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 상기 기판을 복수의 영역별로 가열하는 단계; 및
    상기 기판의 온도를 상기 복수의 영역별로 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 중심 영역보다 높게 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  14. 챔버에 설치된 복수의 기판 지지 부재에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계; 및
    상기 복수의 기판 지지 부재에 안착된 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 중심 영역보다 높게 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 상기 중심 영역의 온도보다 5 ~ 10% 정도 높은 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역의 온도는 200 ~ 250℃ 정도로 가열되고,
    상기 기판의 중심 영역의 온도는 180 ~ 225℃ 정도로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  17. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판을 가열하는 단계는,
    사각틀 형태를 이루도록 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 1 히터를 이용하여 상기 복수의 제 1 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계;
    상기 사각틀 내부에 "+"자 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되어 상기 사각틀을 제 1 내지 제 4 분할 부분으로 분할하는 복수의 제 2 히터를 이용하여 상기 복수의 제 2 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계;
    상기 사각틀의 중심부에 인접하도록 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 일측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 3 히터를 이용하여 상기 복수의 제 3 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계;
    상기 복수의 제 3 히터 각각에 나란하도록 상기 사각틀의 중심 선상에 인접한 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 타측 모서리 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 4 히터를 이용하여 상기 복수의 제 4 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계; 및
    상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 나머지 부분에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 5 히터를 이용하여 상기 복수의 제 5 히터에 중첩되는 기판 영역을 가열하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 1 온도 센서를 이용하여 상기 사각틀의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계;
    복수의 제 2 온도 센서를 이용하여 상기 사각틀의 각 모서리 부분에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계;
    복수의 제 3 온도 센서를 이용하여 상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각의 중심 영역에 대응되는 영역의 온도를 검출하는 단계; 및
    상기 제 1 내지 제 3 온도 센서 각각에 의해 검출되는 온도에 따라 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 사각틀에 대응되는 크기를 가지는 하나의 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 안착될 경우, 상기 하나의 기판의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 분할 부분 각각에 대응되는 크기를 가지는 제 1 내지 제 4 기판이 상기 복수의 기판 지지 부재에 지지될 경우, 상기 제 1 내지 제 4 기판 각각의 가장자리 영역의 가열 온도가 중심 영역보다 높도록 상기 제 1 내지 제 5 히터 각각을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열 방법.
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