KR20150078705A - 기판 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치는 챔버; 기판이 안착되며 내부에 히터수용공간이 마련된 기판지지부; 히터수용공간에 설치되어, 기판을 가열하는 제 1 히터플레이트가 구비된 제 1 히터부; 및 제 1 히터부로부터 일정간격 이격되어 제 1 히터부를 둘러싸도록 히터수용공간에 설치되어, 기판의 가장자리를 가열하는 제 2 히터플레이트가 구비된 제 2 히터부를 포함하여, 제 1 히터부를 통해 기판의 중앙부분으로 열을 제공하고, 제 2 히터부를 통해 기판의 가장자리부분을 열을 제공함과 동시에 서로 분리된 각각의 히터부의 온도차를 크게 조정할 수 있으므로, 종래기술에서와 같이 하나의 히터를 멀티 존으로 구획하여 히터의 온도조정을 한 경우에 온도차이를 크게 할 수 없고 큰 온도차이에 의해 히터에 휨이 발생하거나 히터 재질에 따라서 히터가 파손되는 문제점을 방지할 수 있고, 개별적으로 레벨링하여 기판으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정할 수 있고, 이로 인해, 반응가스의 기판에 대한 막질을 균일하게 함으로써, 양질의 기판을 생산할 수 있다.

Description

기판 가열 장치{APPARATUS FOR HEATING A WAFER}

본 발명은 기판 가열 장치에 관한 것이며, 상세하게는 기판의 중앙부분과 기판의 가장자리부분으로 열을 각각 제공하는 두 개의 히터의 위치를 개별적으로 레벨링함으로써 기판상에 증착되는 막의 균일성을 개선하고 온도의 미세한 조절이 가능한 기판 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기판은 사진 공정, 이온확산 공정, 식각 공정, 박막증착 공정 등 제반 공정들을 반복적으로 수행하여 반도체 장치인 칩(Chip)으로 제조되는데, 이와 같은 공정 중에서 박막증착 공정은 기판 상에 박막을 형성하는 공정으로, 박막증착 방법에 따라 크게 물리기상증착방법과 화학기상증착 방법으로 나누어지며, 최근에는 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 화학기상증착 방법이 널리 사용되고 있다.

특히, 이러한 화학기상증착 방법은 다시 박막을 형성시키기 위해서 화학 반응이 발생되는 조건 즉, 압력과 온도와 주입되는 에너지에 따라 크게 대기압에서 화학기상증착이 이루어지는 AP CVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)와 저압에서 화학기상증착이 이루어지는 LP CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 및 저압상태에서 플라즈마에 의해 화학기상증착이 이루어지는 PE CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등으로 나누어진다.

이러한 박막 증착 공정을 포함하는 다수의 공정을 위한 반도체 제조 설비들은 각 설비마다 각각 서로 다른 반도체 공정을 수행하기 때문에 각 반도체 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 각 반도체 공정에 따라 반응가스, 반응온도, 반응압력 등 공정을 진행하기 위한 여러 가지 조건들을 충족시켜야 한다.

이들 중 PE CVD 공정을 수행하는 종래의 박막 증착 설비의 하나를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 종래 반도체 제조설비에는 화학기상증착 공정이 진행되는 프로세스 챔버가 구비되는 바, 이 프로세스 챔버의 내부 상측에는 프리믹스(Premix)된 반응가스가 공급되는 샤워헤드가 설치되고, 프로세스 챔버의 내부 하측에는 기판을 지지하기 위한 서셉터와, 기판을 소정 온도로 가열하는 히터가 설치된다.

그리고, 이러한 샤워헤드에는 반응가스를 해리시키도록 에너지 소스가 되는 HF RF(High Frequency Radio Frequency)가 인가되어, 샤워헤드에서 배출된 반응가스가 플라즈마 상태가 되도록 한다.

여기에서, 프로세스 챔버 내부의 하측에 설치되는 히터에는 단일 또는 다수의 웨이퍼가 안착될 수 있으며, 웨이퍼의 막질 형성에 영향을 끼치는 요소로서 가스, 온도, RF 파워 등이 해당될 수 있다.

웨이퍼의 막질에 영향을 주는 요인 중 하나인 온도는 히터에 의해 가장 영향을 많이 받는 요인이다. 히터가 가열되어 기판으로 열을 제공하는 경우에, 동일한 전류를 인가하더라도 히터의 중앙부분과 히터의 가장자리부분의 온도는 상이한데, 이는, 가열된 히터의 가장자리부분에서의 열이 챔버의 내벽사이의 공간으로 전달됨에 따라, 히터의 가장자리부분에서 열손실이 발생하기 때문이다.

이러한 히터의 중앙부분과 히터의 가장자리부분의 온도차이로 인해, 히터의 중앙부분에 위치된 기판에 형성된 막질과 히터의 가장자리부분에 위치된 기판에 형성된 막질은 균일하지 못하게 되는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1203377호에는 챔버 내부에 위치하는 히터의 레벨을 조절하는 히터 레벨링 장치가 개시되어 있다. 그러나, 종래기술에 따른 히터 레벨링 장치는 한 개의 히터를 레벨링하는 장치로서, 히터 자체의 레벨링은 성공적으로 수행될 수는 있으나, 기판의 중앙부분과 기판의 가장자리 부분으로 제공되는 열을 미세하게 조정하기에는 어려움이 존재한다.

또한, 종래기술에서와 같이 하나의 히터를 멀티 존으로 구획하여 히터의 온도조정을 한 경우에는 멀티 존 사이의 온도차이를 크게 할 수 없는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 온도차이를 크게 한 경우에는 큰 온도차이에 의해 존별로 열팽창의 차이가 발생하여 히터에 휨이 발생하거나 세라믹 히터 등의 히터 재질에 따라서는 히터가 파손될 염려가 있다고 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판의 중앙부분과 기판의 가장자리부분으로 열을 각각 제공하는 서로 분리된 두 개의 히터를 구비하고, 분리된 복수의 히터의 온도차이를 크게 할 수 있으면서도 히터의 파손을 방지할 수 있고 기판에 대한 두 개의 히터의 위치를 개별적으로 레벨링할 수 있는 기판 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판에 대한 히터의 간격을 미세하게 조정함으로써, 각각의 히터에서 제공된 열에 의해 기판상에 증착된 반응가스가 균질한 막을 이루도록 할 수 있는 기판 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은 두 개의 히터 중 각각의 히터에 서로 상이한 온도로 발열가능한 복수의 열선을 멀티 존으로 배치하여, 기판으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정할 수 있고 분리된 복수의 히터 사이의 간격의 온도를 보상할 수 있는 기판 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치는 챔버; 기판이 안착되며 내부에 히터수용공간이 마련된 기판지지부; 히터수용공간에 설치되어, 기판을 가열하는 제 1 히터플레이트가 구비된 제 1 히터부; 및 제 1 히터부로부터 일정간격 이격되어 제 1 히터부를 둘러싸도록 히터수용공간에 설치되어, 기판의 가장자리를 가열하는 제 2 히터플레이트가 구비된 제 2 히터부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 히터플레이트는 기판보다 작은 직경을 가진 원판 형상을 가지고, 기판의 하부에 위치되어 기판의 중앙부분을 가열하고, 제 2 히터플레이트는 내경이 제 1 히터플레이트의 직경보다 크고, 외경이 기판의 직경보다 큰 직경을 가지는 도넛형상의 구조를 가지며, 제 1 히터플레이트와의 사이에 이격공간을 형성토록 히터수용공간에 설치되어, 기판의 가장자리부분을 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 히터플레이트의 상부면에는, 복수의 제 1 열선들이 제 1 히터플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 2 히터플레이트의 상부면에는, 복수 개의 제 2 열선이 제 2 히터플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 제 1 열선들 각각에는 개별적인 전류가 인가되어, 기판으로 제공되는 열의 세기가 개별적으로 조정되고, 복수의 제 2 열선들 각각에는 각각 개별적인 전류가 인가되어, 기판의 가장자리로 제공되는 열의 세기를 개별적으로 조정하여, 이격공간에서의 열손실 및 챔버의 내부공간으로의 열손실을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 제 1 열선들은 제 1 히터플레이트의 중앙부분보다 제 1 히터플레이트의 가장자리부분에서 조밀하게 배선되고, 복수의 제 2 열선들은 제 2 히터플레이트의 가장자리부분보다 제 2 히터플레이트의 내측부분에서 조밀하게 배선되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 히터플레이트를 상하로 구동시키는 제 1 구동부; 및 제 1 히터플레이트를 상하로 구동시키는 제 2 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 히터플레이트는 제 1 구동부에 의해, 제 1 히터플레이트에 대해 단차지게 또는 동일한 평면 상에 위치되도록 높이조정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 1 구동부는, 제 2 히터플레이트의 하부에 연결된 제 2 샤프트와 나란하게 설치된 제 1 가이드; 및 일단이 제 2 샤프트를 지지하고, 타단이 제 1 가이드에 연결되어 제 1 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 1 구동지지바를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 구동부는, 제 1 히터플레이트의 하부에 연결된 제 1 샤프트와 나란하게 설치된 제 2 가이드; 및 일단이 제 1 샤프트를 지지하고, 타단이 제 2 가이드에 연결되어 제 2 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 2 구동지지바를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 구동부는 제 1 구동부의 제 1 구동지지바에 연결되어 제 1 구동부와 함께 상하로 구동되며, 제 2 구동부는 제 2 가이드를 따라 제 2 구동지지바가 제 1 구동부와 별개로 구동될 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 제 1 히터부를 통해 기판의 중앙부분으로 열을 제공하고, 제 2 히터부를 통해 기판의 가장자리부분을 열을 제공함과 동시에 서로 분리된 각각의 히터부의 온도차를 크게 조정할 수 있으므로, 종래기술에서와 같이 하나의 히터를 멀티 존으로 구획하여 히터의 온도조정을 한 경우에 온도차이를 크게 할 수 없고 큰 온도차이에 의해 히터에 휨이 발생하거나 히터 재질에 따라서 히터가 파손되는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 제 1 구동부를 통해 제 2 히터부를 레벨링하여 제 2 히터플레이트와 기판 사이의 제 2 히터이격간격을 조정할 수 있고, 제 2 구동부를 통해 제 1 히터부를 레벨링하여 제 1 히터플레이트와 기판 사이의 제 1 히터이격간격을 조정함으로써, 제 1 히터부와 제 2 히터부에서 기판으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정할 수 있고, 이로 인해, 반응가스의 기판에 대한 막질을 균일하게 함으로써, 양질의 기판을 생산할 수 있다.

아울러, 본 발명은 제 1 히터부에 멀티 존으로 구획된 복수의 제 1 열선을 구비하고, 제 2 히터부에 멀티 존으로 구획된 복수의 제 2 열선을 구비하여, 제 1 열선과 제 2 열선으로 제공되는 전류의 세기를 조정하여 제 1 히터부와 제 2 히터부 사이의 이격공간에서 발생되는 열손실을 방지할 수 있어, 제 1 히터부와 제 2 히터부에 의해 기판으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정할 수 있다.

한편, 본 발명은 제 1 히터부에 연결된 제 1 벨로우즈와, 제 2 히터부에 연결된 제 2 벨로우즈에 퍼지가스를 제공하여, 제 1 히터부와 제 2 히터부 사이의 이격공간에서 발생한 이물질과 히터수용공간에 생긴 이물질을 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치의 제 2 히터부의 구동상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치의 제 1 히터부의 구동상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치의 기판회전부의 구동상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 히터부와 제 2 히터부의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 가열 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 챔버(110), 기판지지부(120), 제 1 히터부(130), 제 2 히터부(140), 제 1 구동부(150), 제 2 구동부(160)와 기판회전부(170)를 포함한다.

상기 챔버(110)는 내부에 기판(115)이 안착되는 기판안착공간(111)이 마련된 구조를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버(110)에는 기판(115)으로 공정가스를 분사하는 샤워헤드(117)가 설치된다. 샤워헤드(117)의 하부에는 기판지지부(120)가 설치된다.

상기 기판지지부(120)는 챔버(110)의 기판안착공간(111)에 설치되어, 기판(115)을 지지하는 부재이다. 기판지지부(120)의 상부에는 기판(115)이 안착되는 기판안착턱(121)이 마련된다.

기판지지부(120)는 내부에 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)가 수용되는 히터수용공간(125)이 마련된 구조를 가진다. 여기서, 히터수용공간(125)은 기판안착공간(111)과 연통되는 구조를 가진 것이 바람직하다.

기판지지부(120)는 기판안착턱(121)이 마련된 상부가 기판안착공간(111)에 위치되고, 하부는 챔버(110)의 외부에 위치된다. 기판지지부(120)의 하부에는 기판회전부(170)가 연결된다.

상기 기판회전부(170)는 기판지지부(120)에 회전력을 제공하는 부재로서, 회전력제공부재(171)와 회전력전달부재(173)를 구비한다. 회전력제공부재(171)는 챔버(110)의 외부에서 위치되고 회전력제공부재(171)에는 회전력전달부재(173)가 연결된다.

회전력제공부재(171)는 회전력전달부재(173)로 회전력을 제공하는 부재로서, 구동모터가 사용될 수 있고, 상기 회전력전달부재는 예를 들면 풀리 등을 예로 들 수 있다. 다만 본 명세서에서, 회전력제공부재(171)는 회전력전달부재(173)로 회전력을 제공할 수 있는 부재라면, 종류에 상관없이 당업자의 입장에서 자명한 범위 내에서 다양하게 가변될 수 있고, 특별히 한정하지 않기로 한다.

회전력전달부재(173)는 회전력제공부재(171)와 기판지지부(120)의 하부를 연결하는 부재이다. 여기서, 회전력전달부재(173)는 회전력제공부재(171)에서 제공된 회전력을 기판지지부(120)로 전달하는 부재이다.

한편, 회전력전달부재(173)는 기판지지부(120)를 회전시킬 수 있는 구조라면 족하며, 회전력전달부재(173)의 종류에 대해 특별하게 한정하지 않기로 한다.

기판회전부(170)는 후술할 제 1 구동부(150)와 제 2 구동부(160)에 의해 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)의 위치가 레벨링된 후, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)가 발열되는 과정에서 회전구동되는 것이 바람직하다.

기판회전부(170)의 구동시, 기판지지부(120)에 안착된 기판(115)은 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)의 상부에서 회전되면서, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에서 제공된 열을 기판(115) 전면적에 걸쳐 고르게 제공받는다.

이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 히터부(130)는 기판지지부(120)의 내부공간인 히터수용공간(125)에 설치되어, 기판(115)으로 열을 제공하는 부재이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 히터부(130)는 기판(115)의 하부에 위치된 것이 바람직하다.

상기 제 1 히터부(130)는 제 1 히터플레이트(131)와 제 1 샤프트(133)를 포함한다. 제 1 히터플레이트(131)는 기판(115)의 하부에 위치되어 기판(115)의 중앙부분으로 열을 제공하는 부재이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 히터플레이트(131)는 기판(115)보다 작은 직경을 가진 원판형 구조를 가진다.

제 1 히터플레이트(131)의 상부면에는, 도 5(b)와 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제 1 열선들(132a, 132b)이 제 1 히터플레이트(131)의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된다. 여기서, 복수의 제 1 열선들(132a, 132b)에 대해서는 후술할 복수의 제 2 열선들(142a, 142b)와 함께 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 히터플레이트(131)의 하부면에는 제 1 샤프트(133)가 연결된다. 제 1 샤프트(133)는 일단이 제 1 히터플레이트(131)에 연결되고, 타단이 제 2 구동부(160)에 연결된 부재이다. 제 1 샤프트(133)의 일단은 기판안착공간(111)에 위치되고, 제 1 샤프트(133)의 타단은 챔버(110)의 외부에 위치된다. 여기서, 제 1 샤프트(133)의 타단에는 제 2 구동부(160)의 제 2 구동지지바(165)가 연결된다. 제 2 구동부(160)에 대해서는 후술하기로 한다.

한편, 제 2 히터부(140)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 히터부(130)로부터 일정 간격 이격되어 분리된 상태에서 상기 제 1 히터부를 둘러싸는 구조로 히터수용공간(125)에 설치된다. 상기 제 2 히터부(140)는 기판(115)의 가장자리로 열을 제공하는 부재이다.

제 2 히터부(140)는 제 2 히터플레이트(141)와 제 2 샤프트(143)를 포함한다. 상기 제 2 히터플레이트(141)는 기판(115)의 하부에 위치되고, 제 1 히터플레이트(131)와 기판지지부(120) 사이에서, 제 1 히터플레이트(131)를 둘러싸는 구조로 히터수용공간(125)에 설치된다. 제 2 히터플레이트(141)는 제 1 히터플레이트(131)와의 사이에 이격공간(129)을 형성토록 히터수용공간(125)에 설치된 것이 바람직하다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제 2 히터플레이트(141)는 내경이 제 1 히터플레이트(131)의 직경보다 크고, 외경이 기판(115)플레이트의 직경보다 큰 직경을 가지는 도넛형상을 구조를 가진 것이 바람직하다.

제 2 히터플레이트(141)의 상부면에는, 도 5(b)와 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제 2 열선들(142a, 142b)이 제 2 히터플레이트(141)의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된다. 여기서, 복수의 제 2 열선들(142a, 142b)에 대해서는 후술하기로 한다.

제 2 히터플레이트(141)의 하부에는 제 2 샤프트(143)가 설치된다. 여기서, 제 2 샤프트(143)는 제 1 샤프트(133)와 소정의 간격만큼 이격된 상태로, 구체적으로, 제 1 샤프트(133)를 둘러싼 구조로 제 2 히터플레이트(141)의 하단에 연결된 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 2 샤프트(143)는 제 2 히터플레이트(141)와 제 1 구동부(150)를 연결한다. 구체적으로, 제 2 샤프트(143)는 일단이 제 2 히터플레이트(141)에 연결되고, 타단이 제 1 구동부(150)의 제 1 구동지지바(155)에 연결된 것이 바람직하다. 제 1 구동부(150)에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 상기 제 2 히터부(140)를 상기 제 1 히터부(130)와 서로 분리된 상태로 일정 간격 이격되도록 설치함으로써, 서로 분리된 각각의 히터부의 온도차를 크게 조정할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 히터부(130)와 상기 제 2 히터부(140)는 대략 10℃이상의 온도차이를 갖도록 가열될 수 있다.

종래기술에서와 같이 하나의 히터를 멀티 존으로 구획하여 히터의 온도조정을 한 경우에는 멀티 존 사이에 온도차이를 설정하더라도 동일한 히터 내에서 온도차이를 설정하는 것이기 때문에 10℃ 이상으로 온도차이를 크게 하기 어려울 뿐만 아니라, 온도차이를 크게 조정할 경우에는 큰 온도차이에 의해 히터에 휨이 발생하거나 히터 재질에 따라서 히터가 파손되는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 상기 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)는 서로 분리된 상태로 일정 간격 이격되어 배치되는 구조이므로, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)가 서로 영향을 받지 않기 때문에 온도차이를 크게 조정하더라도 제 1 히터부(130) 또는 제 2 히터부(140)에 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에 복수의 제 1 열선(132a, 132b)와 제 2 열선(142a, 142b)에 의해 서로 상이한 온도로 발열되는 멀티 존을 마련하여, 기판안착공간과 이격공간(129)으로의 열손실이 보상된 상태로 기판(115)으로 열을 제공할 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

다만, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 도 5(b)와 도 5(c)를 참조하여, 제 1 히터플레이트(131)에 마련된 멀티 존에 대해, 어느 하나의 제 1 열선(132a)에 의해 제 1 히터플레이트(131)의 중앙부분에서 동일한 간격으로 동심원을 이루도록 배선되어 형성된 부분을 "1ZONEo"이라 지칭하고, 어느 다른 하나의 제 1 열선(132b)에 의해 제 1 히터플레이트(131)의 가장자리부분에서 동일한 간격으로 동심원을 이루도록 배선되어 형성된 부분을 "1ZONEe "이라 지칭하기로 한다.

그리고, 제 2 히터플레이트(141)에 마련된 멀티 존에 대해, 어느 하나의 제 2 열선(142a)에 의해 제 2 히터플레이트(141)의 내측부분에서 동일한 간격으로 동심원을 이루도록 배선되어 형성된 부분을 "2ZONEo"이라 지칭하고, 어느 다른 하나의 제 2 열선(142b)에 의해 제 2 히터플레이트(141)의 가장자리부분에서 동일한 간격으로 동심원을 이루도록 배선되어 형성된 부분을 "2ZONEe "이라 지칭하기로 한다.

기판 가열 장치(100)는 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 히터플레이트(131)에 배선된 열선의 배치간격이나 열선의 밀도를 상이하게 구성하여, 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 정밀하게 조정할 수 있다. 이때, 복수의 제 1 열선들(132a, 132b)과 복수의 제 2 열선들(142a, 142b)에 각각 동일한 전류가 인가된다. 다만, 제 2 히터부(140)는 기판안착공간(111)으로의 열손실을 감안하여 제 1 히터부(130)보다 높은 온도를 발열될 수 있으므로, 제 1 히터부(130)로 인가되는 전류의 세기와 제 2 히터부(140)로 인가되는 전류의 세기는 상이할 수 있다.

구체적으로, 제 1 히터플레이트(131)의 가장자리부분(1ZONEe)에 배치된 제 1 열선(132b)의 밀도를 제 1 히터플레이트(131)의 중앙부분(1ZONEo)에 배치된 제 1 열선(132a)의 밀도보다 조밀하게 배선하고, 제 2 히터플레이트(141)의 내측부분(2ZONEo)에 배치된 제 2 열선(142)의 밀도를 제 2 히터플레이트(141)의 가장자리부분(2ZONEe)에 배치된 제 2 열선(142b)의 밀도보다 조밀하게 배선하여, 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 정밀하게 조정할 수 있다.

즉, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)는 제 1 히터플레이트(131)의 가장자리부분(1ZONEe)과 제 2 히터플레이트(141)의 내측부분(2ZONEo)의 발열온도가, 제 1 히터플레이트(131)의 중앙부분(1ZONEo)과 제 2 히터플레이트(141)의 가장자리부분(2ZONEe)의 발열온도보다 높게 발열된다. 이때, 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141)에서 기판(115)으로 제공된 열은 이격공간(129)에서의 열손실이 보상된 상태로 기판(115)의 전면적에 걸쳐 고르게 열이 전달될 수 있다.

한편, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 열선들은 열선의 배치간격이나 열선의 밀도를 동일하게 구성하고, 복수의 제 1 열선들(132a, 132b)과 복수의 제 2 열선들(142a, 142b) 각각에는 각각 독립적인 전원이 연결되어, 인가되는 전류의 세기를 조정함으로써, 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 정밀하게 조정할 수 있다.

이때, 제 1 히터플레이트(131)의 가장자리부분(1ZONEe)에 배치된 제 1 열선(132b)으로 인가되는 전류의 세기는 제 1 히터플레이트(131)의 중앙부분(1ZONEo)에 배치된 제 1 열선(132a)의 전류의 세기보다 크다.

그리고, 제 2 히터플레이트(141)의 내측부분(2ZONEo)에 배치된 제 2 열선(142)의 전류의 세기는 제 2 히터플레이트(141)의 가장자리부분(2ZONEe)에 배치된 제 2 열선(142b)의 전류의 세기보다 크다.

이에 따라, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)는 제 1 히터플레이트(131)의 가장자리부분(1ZONEe)과 제 2 히터플레이트(141)의 내측부분(2ZONEo)의 발열온도를 제 1 히터플레이트(131)의 중앙부분(1ZONEo)과 제 2 히터플레이트(141)의 가장자리부분(2ZONEe)의 발열온도보다 발열온도보다 높게 발열된다. 이때, 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141)에서 기판(115)으로 제공된 열은 이격공간(129)에서의 열손실이 보상된 상태로 기판(115)의 전면적에 걸쳐 고르게 열이 전달될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 복수의 제 1 열선들(132a, 132b)와 복수의 제 2 열선들(142a, 142b)의 설치 개수는 각각 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141)의 크기 및 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 어느 정도로 미세하게 조정하는지 여부에 따라 다양하게 가변될 수 있으며, 본 명세서에 도시된 것에 의해 특별히 한정되지 않는다.

본 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)를 멀티 존(1ZONEo, 1ZONEe, 2ZONEo, 2ZONEe)으로 구분하여, 기판안착공간(111)과 이격공간(129)으로의 열손실을 고려하여, 각각의 존(1ZONEo, 1ZONEe, 2ZONEo, 2ZONEe)에서 발열되는 발열온도를 상이하게 함으로써, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에서 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정하여, 기판(115)의 하부에서 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141) 사이에 생긴 이격공간(129)에서의 열 손실을 보상할 수 있고, 이로 인해, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에서 제공된 열이 손실되지 않은 상태로 기판(115)으로 제공되게 할 수 있다.

본 발명에서는 상기 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)가 서로 분리된 상태로 일정 간격 이격되어 배치되는 구조이므로, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)가 서로 영향을 받지 않기 때문에 온도차이를 크게 조정하더라도 온도차이에 의한 열팽창에 따른 제 1 히터부(130) 또는 제 2 히터부(140)의 손상을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에 설치되는 제 1 벨로우즈(135), 제 2 벨로우즈(145)와 가스공급부(180)를 구비하여, 제 1 벨로우즈(135)와 제 2 벨로우즈(145)로 퍼지가스를 제공하여 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)에서 생긴 이물질을 제거할 수 있다.

제 1 벨로우즈(135)는 제 1 샤프트(133)의 외주와의 사이에 제 1 가스충진공간(137)을 형성토록, 제 1 샤프트(133)의 외주를 둘러싸도록 제 1 구동부(150)와 제 2 구동부(160) 사이에 설치된다.

제 1 벨로우즈(135)는 제 1 가스공급라인(181)에 의해 가스공급부(180)가 연결된다. 여기서, 가스공급부(180)는 제 1 가스공급라인(181)을 통해 제 1 가스충진공간(137)으로 퍼지가스와 같은 가스를 제공할 수 있다.

가스공급부(180)에서 제 1 가스충진공간(137)으로 공급된 가스는 이격공간(129)을 경유하여 기판안착공간(111)으로 유동되면서, 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141) 사이에 생긴 이물질을 제거할 수 있다.

제 2 벨로우즈(145)는 제 2 샤프트(143)와 기판지지부(120) 사이에 위치된다. 제 2 벨로우즈(145)는 제 2 샤프트(143)의 외주와의 사이에 제 2 가스충진공간(147)을 형성토록, 제 2 샤프트(143)를 둘러싸는 구조로 제 2 샤프트(143)에 연결된 것이 바람직하다.

제 2 벨로우즈(145)와 기판지지부(120) 사이에는 밀봉부재(127)가 더 설치된다. 밀봉부재(127)는 제 2 벨로우즈(145)와 기판지지부(120) 사이공간을 밀봉하여, 히터수용공간(125)과 기판안착공간(111)을 밀폐하는 부재이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 밀봉부재(127)에 의해 히터수용공간(125)과 기판안착공간(111)이 챔버(110)에 대해 밀폐된 구조를 가짐으로써, 챔버(110) 내부로 진공압력이 제공될 때, 히터수용공간(125)과 기판안착공간(111)은 진공상태를 유지할 수 있다.

제 2 벨로우즈(145)는 제 2 가스공급라인(182)에 의해 가스공급부(180)가 연결된다. 여기서, 가스공급부(180)는 제 2 가스공급라인(182)을 통해 제 2 가스충진공간(147)으로 퍼지가스와 같은 가스를 제공할 수 있다.

가스공급부(180)에서 제 2 가스충진공간(147)으로 유입된 가스는 히터수용공간(125)으로 제공되어, 제 2 히터플레이트(141)와 기판지지부(120) 사이에 생긴 이물질을 제거할 수 있다.

이하에서는 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)의 위치를 승강구동시키는 제 1 구동부(150)와 제 2 구동부(160)에 대해 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 구동부(150)는 제 2 히터부(140)에 연결되어, 제 2 히터플레이트(141)를 상하로 이동시켜 기판(115)과 제 2 히터플레이트(141) 사이의 제 2 히터이격간격(D2)을 조정하는 부재이다. 제 1 구동부(150)는, 제 1 구동본체프레임(151), 제 1 가이드(153)와 제 1 구동지지바(155)를 포함한다.

제 1 구동본체프레임(151)은 챔버(110)의 외부에서 챔버(110)에 연결된 부재이다. 제 1 구동본체프레임(151)에는 제 1 가이드(153)가 설치된다.

여기서, 제 1 가이드(153)는 제 2 샤프트(143)와 나란하게 제 1 구동본체프레임(151)에 설치된 것이 바람직하다. 제 1 가이드(153)에는 제 1 구동지지바(155)가 연결된다.

상기 제 1 구동지지바(155)는 일단이 제 2 샤프트(143)의 하단에 연결되고, 타단이 제 1 가이드(153)에 연결된 부재이다. 제 1 구동지지바(155)에는 별도의 구동부재(미도시)가 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서, 제 1 구동지지바(155)에는 제 2 구동부(160)가 연결된다.

제 1 구동지지바(155)는 구동부재의 구동시 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 가이드(153)의 길이방향을 따라 상하로 이동되면서, 제 2 히터플레이트(141)의 기판(115)에 대한 제 2 히터이격간격(D2)을 조정할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 1 구동부(150)에 의해 제 2 히터플레이트(141)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 구동부(160)는 제 1 히터부(130)와 제 1 구동부(150) 사이에 연결되어, 제 1 히터플레이트(131)를 상하로 이동시켜 기판(115)과 제 1 히터플레이트(131) 사이의 제 1 히터이격간격(D1)을 조정하는 부재이다. 제 2 구동부(160)는, 제 2 구동본체프레임(161), 제 2 가이드(163)와 제 2 구동지지바(165)를 포함한다.

상기 제 2 구동본체프레임(161)은 제 1 구동지지바(155)에 결합된다. 제 2 구동본체프레임(161)은 제 1 구동지지바(155)의 하부에서 제 1 구동지지바(155)에 볼팅결합된다. 제 2 구동본체프레임(161)에는 제 2 가이드(163)가 설치된다.

여기서, 제 2 가이드(163)는 제 1 샤프트(133)와 제 1 가이드(153)의 사이에서, 제 1 샤프트(133)와 제 1 가이드(153)와 나란하게 제 2 구동본체프레임(161)에 설치된 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서, 제 2 가이드(163)에는 제 2 구동지지바(165)가 연결된다.

제 2 구동지지바(165)는 일단이 제 1 샤프트(133)의 하단에 연결되고, 타단이 제 2 가이드(163)에 연결된 부재이다. 제 2 구동지지바(165)에는 별도의 구동부재(미도시)가 연결된다.

제 2 구동지지바(165)는 제 2 구동지지바(165)에 연결된 구동부재(미도시)의 구동시 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 가이드(163)의 길이방향을 따라 상하로 이동되면서, 제 1 히터플레이트(131)의 기판(115)에 대한 제 1 히터이격간격(D1)을 조정할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 2 구동부(160)에 의해 제 1 히터플레이트(131)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 구동부(150)를 통해 제 2 히터부(140)를 상하로 이동시키면서 제 2 히터이격간격(D2)을 조정하고, 및 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 구동부(160)를 통해 제1 히터부를 상하로 이동시키면서 제 1 히터이격간격(D1)을 개별적으로 조정하면서, 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141)가 상호간에 수평하게 위치될 수 있도록, 또는 제 1 히터플레이트(131)가 상기 제 2 히터플레이트(141)에 대해 단차지게 위치될 수 있도록 구동되어, 제 1 히터부(130)와 제 2 히터부(140)를 통해 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열 장치(100)는 제 1 히터플레이트(131)와 제 2 히터플레이트(141)의 기판(115)에 대한 위치조정, 제 1 히터플레이트(131)에 마련된 복수의 제 1 열선들(132a, 132b)에 인가되는 전류의 세기와 제 2 히터플레이트(141)에 마련된 복수의 제 2 열선들(142a, 142b)에 인가되는 전류의 세기를 미세하게 조정하여, 기판(115)으로 제공되는 열의 세기를 미세하게 조절함으로써, 기판(115)에 형성된 막을 균일하게 생산할 수 있고, 이로 인해 기판(115)의 불균일한 막질 형성으로 인한 불량품 생산을 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100: 기판 가열 장치 110: 챔버
111: 기판안착공간 115: 기판
117: 샤워헤드 120: 기판지지부
121: 기판안착턱 125: 히터수용공간
127: 밀봉부재 129: 이격공간
130: 제 1 히터부 131: 제 1 히터플레이트
133: 제 1 샤프트 135: 제 1 벨로우즈
137: 제 1 가스충진공간 140: 제 2 히터부 141: 제 2 히터플레이트 143: 제 2 샤프트 145: 제 2 벨로우즈 147: 제 2 가스충진공간
150: 제 1 구동부 151: 제 1 구동본체프레임
153: 제 1 가이드 155: 제 1 구동지지바
160: 제 2 구동부 161: 제 2 구동본체프레임
163: 제 2 가이드 165: 제 2 구동지지바
170: 기판회전부 171: 회전력제공부재
173: 회전력전달부재 180: 가스공급부
181: 제 1 가스공급라인 182: 제 2 가스공급라인

Claims (11)

1. 챔버;
   기판이 안착되며 내부에 히터수용공간이 마련된 기판지지부;
   상기 히터수용공간에 설치되어, 상기 기판을 가열하는 제 1 히터플레이트가 구비된 제 1 히터부; 및
   상기 제 1 히터부로부터 일정간격 이격되어 상기 제 1 히터부를 둘러싸도록 상기 히터수용공간에 설치되어, 상기 기판의 가장자리를 가열하는 제 2 히터플레이트가 구비된 제 2 히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 히터플레이트는 상기 기판보다 작은 직경을 가진 원판 형상을 가지고, 상기 기판의 하부에 위치되어 상기 기판의 중앙부분을 가열하고,
   상기 제 2 히터플레이트는 내경이 상기 제 1 히터플레이트의 직경보다 크고, 외경이 상기 기판의 직경보다 큰 직경을 가지는 도넛형상의 구조를 가지며, 상기 제 1 히터플레이트와의 사이에 이격공간을 형성토록 상기 히터수용공간에 설치되어, 상기 기판의 가장자리부분을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 히터플레이트의 상부면에는, 복수의 제 1 열선들이 상기 제 1 히터플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 2 히터플레이트의 상부면에는, 복수 개의 제 2 열선이 상기 제 2 히터플레이트의 중심을 기준으로 동심원을 가지도록 배선되어 멀티 존으로 구획된 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 제 1 열선들 각각에는 개별적인 전류가 인가되어, 상기 기판으로 제공되는 열의 세기가 개별적으로 조정되고,
   상기 복수의 제 2 열선들 각각에는 각각 개별적인 전류가 인가되어, 상기 기판의 가장자리로 제공되는 열의 세기를 개별적으로 조정하여, 이격공간에서의 열손실 및 상기 챔버의 내부공간으로의 열손실을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 제 1 열선들은 제 1 히터플레이트의 중앙부분보다 상기 제 1 히터플레이트의 가장자리부분에서 조밀하게 배선되고,
   상기 복수의 제 2 열선들은 상기 제 2 히터플레이트의 가장자리부분보다 상기 제 2 히터플레이트의 내측부분에서 조밀하게 배선되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 히터플레이트를 상하로 구동시키는 제 1 구동부; 및
   상기 제 1 히터플레이트를 상하로 구동시키는 제 2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 2 히터플레이트는 상기 제 1 구동부에 의해, 상기 제 1 히터플레이트에 대해 단차지게 또는 동일한 평면 상에 위치되도록 높이조정되는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 구동부는,
   상기 제 2 히터플레이트의 하부에 연결된 제 2 샤프트와 나란하게 설치된 제 1 가이드; 및
   일단이 상기 제 2 샤프트를 지지하고, 타단이 상기 제 1 가이드에 연결되어 상기 제 1 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 1 구동지지바를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
   
10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 구동부는,
    상기 제 1 히터플레이트의 하부에 연결된 제 1 샤프트와 나란하게 설치된 제 2 가이드; 및
    일단이 상기 제 1 샤프트를 지지하고, 타단이 상기 제 2 가이드에 연결되어 상기 제 2 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 2 구동지지바를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 구동부는 상기 제 1 구동부의 제 1 구동지지바에 연결되어 상기 제 1 구동부와 함께 상하로 구동되며,
    상기 제 2 구동부는 상기 제 2 가이드를 따라 상기 제 2 구동지지바가 제 1 구동부와 별개로 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 가열 장치.

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