KR20150115014A - 기판 지지 장치 - Google Patents

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다이스케 하시모토
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닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼를 가열 처리할 때에 히터 플레이트를 균열화하고, 히터 플레이트에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 발생하는 것을 방지함과 더불어, 웨이퍼의 온도 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 지지 장치를 제공하는 것이다. [해결 수단] 본 발명의 기판 지지 장치는, 내부에 발열체를 갖는 히터 플레이트와, 히터 플레이트의 하면에 배치되어 제1 유로를 갖는 제1 냉각판과, 히터 플레이트의 상면에 배치되어 제2 유로를 갖는 제2 냉각판을, 구비한 플레이트부와, 발열체에 접속되어 발열체에 전류를 공급하는 배선과, 제1 유로 및 제2 유로에 냉매를 공급하는 배관을 내부에 갖고, 플레이트부를 지지하는 샤프트부를 구비하고, 제1 유로는 제1 냉각판의 중앙부에서 외연부를 향해 제1 방향으로 회전하는 나선형의 유로를 포함하고, 제2 유로는 제2 냉각판의 중앙부에서 외연부를 향해 제1 방향과는 반대 방향의 2 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 지지 장치{SUBSTRATE SUPPORT DEVICE}
본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 기판 지지 장치에 관한 것이다. 특히 발열체를 내장한 기판 지지 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서, 화학 기상 증착(CVD), 표면 개질 등의 처리 공정에서 반도체 기판인 웨이퍼를 지지하는 기판 지지 장치를 구비한 반도체 제조 장치가 사용되고 있다. 또한, 웨이퍼에 대한 열처리를 할 경우는, 발열체를 내장한 기판 지지 장치가 사용되고 있다.
이러한 기판 지지 장치는 금속이나 세라믹으로 형성된 플레이트를 샤프트로 지지하는 구조를 구비한다. 플레이트의 내부에 플라즈마 전극이나 발열체를 배치하고, 샤프트의 내부에 배치된 배선을 통해 발열체에 전류가 흐르면, 발열체가 발열하고, 이 발열체에서 발생한 열에 의해 웨이퍼가 가열되는 구조이다.
이와 같이 플레이트 상에 재치(載置)된 웨이퍼는 원하는 온도보다도 고온이 될 수 있다. 그래서 종래의 기판 지지 장치에는, 웨이퍼를 보지(保持)하는 웨이퍼 보지체(保持體)에 유로를 형성하여, 유로에 유체를 흘림으로써 웨이퍼 보지체를 냉각하고, 웨이퍼 온도를 조절하려는 것에 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본 특허 공개 공보 2007-43042호
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기판 지지 장치에는, 냉각용의 유로가 플레이트의 한쪽 면밖에 배치되지 않기 때문에 플레이트를 균열화(均熱化)하는 것이 어렵고, 플레이트 자체에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 생겨, 기판 지지 장치의 고장의 원인이 되는 것이 있었다. 또한, 플레이트 상에 재치(載置)된 웨이퍼는 면 내의 온도에 편차가 생기는 경우도 있었다. 웨이퍼의 면 내에서 온도 분포에 편차가 생기면, 웨이퍼에 휘어짐 등의 불량이 발생하여, 반도체 소자의 수율을 저하시킬 우려가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하려고 하는 것이며, 웨이퍼를 가열 처리할 때에 히터 플레이트를 균열화하고, 히터 플레이트에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 생기는 것을 방지함과 더불어, 웨이퍼 온도 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 지지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 내부에 발열체를 갖는 히터 플레이트와, 상기 히터 플레이트의 하면에 배치되어 제1 유로를 갖는 제1 냉각판과, 상기 히터 플레이트의 상면에 배치되어 제2 유로를 갖는 제2 냉각판을 구비한 플레이트부와, 상기 발열체에 접속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 배선과, 상기 제1 냉각판 및 상기 제2 냉각판에 냉매를 공급하는 배관을 내부에 갖고, 상기 플레이트부를 지지하는 샤프트부를 구비하고, 상기 제1 유로는, 상기 제1 냉각판의 중앙부에서 외연(外緣)부를 향해 제1 방향으로 주회(周回)하는 나선형(vortex)의 유로를 포함하고, 상기 제2 유로는 상기 제2 냉각판의 중앙부에서 외연부를 향해 상기 제1 방향과는 반대 방향의 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치가 제공된다.
상기 기판 지지 장치에 있어서, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 상기 제1 유로에서 상기 제2 유로로 상기 냉매를 공급하는 제1 연결관을 추가 구비하고, 상기 제1 유로는 상기 제1 연결관에 연결된 부분에서, 제1 각도인 수평 방향으로 휘어진 부분을 포함해도 무방하다.
상기 기판 지지 장치에 있어서, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 상기 제2 유로에서 상기 제1 유로로 상기 냉매를 공급하는 제2 연결관을 추가 구비하고, 상기 제1 유로는 상기 제2 연결관에 연결된 부분에서 제2 각도인 수평 방향으로 휘어진 부분을 포함해도 무방하다.
상기 기판 지지 장치에 있어서, 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는 90도이어도 무방하다.
상기 기판 지지 장치에 있어서, 상기 제1 유로는 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로에 상기 외연부에서 연결되어 상기 외연부로부터 상기 중앙부를 향해 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 추가 포함하고, 상기 제2 유로는 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로에 상기 외연부에서 연결되어 상기 외연부로부터 상기 중앙부를 향해 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 추가 포함하고, 상기 제1 유로의 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형 유로와, 상기 제2 유로의 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로와는 적어도 일부가 중첩하여 배치되고, 상기 제1 유로의 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로와, 상기 제2 유로의 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형 유로와는 적어도 일부가 중첩하여 배치되어도 무방하다.
상기 기판 지지 장치에 있어서, 상기 제2 유로의 유로 단면적은 상기 제1 유로의 유로 단면적보다도 큰 것이어도 무방하다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼를 가열 처리할 때에 히터 플레이트를 균열화하고, 히터 플레이트에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 생기는 것을 방지함과 더불어, 웨이퍼의 온도 균일성을 향상시켜 웨이퍼에 휘어짐 등의 불량이 생기는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 기판 지지 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 제1 냉각판을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 제2 냉각판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 플레이트부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 플레이트부(300)의 개략적인 구성을 나타내는 A-A'선의 단면도이다.
이하에 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명의 기판 지지 장치의 일례이며, 본 발명의 기판 지지 장치는 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
(기판 지지 장치의 구성)
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 개략 구성에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 4에 나타낸 A-A'선의 단면도이며, 플레이트부(300)의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 지지 장치는 플레이트부(300) 및 샤프트부(400)를 구비한다. 플레이트부(300)는 내부에 발열체(310, 도 5 참조)를 갖는 히터 플레이트(301)와, 히터 플레이트(301)의 하면에 배치된 제1 냉각판(100)과, 히터 플레이트(301)의 상면에 배치된 제2 냉각판(200)과, 제1 냉각판(100)의 하면에 배치된 제3 기재(302)를 구비한다. 또한 도시하지 않았지만, 플레이트부(300)의 웨이퍼를 지지하는 면 및 플레이트부(300)의 측면에는 절연막이 형성되고, 웨이퍼를 지지하는 면에는 오목부가 형성되어 있어도 무방하다.
샤프트부(400)는 웨이퍼가 재치(載置)되는 측과는 반대측의 플레이트부(300)의 중앙부에 접속되어, 플레이트부(300)를 지지한다. 또한, 샤프트부(400)는, 도시하고 있지 않지만, 대략 원통형으로 내부에 중공(中空) 구조를 가지며, 중공 구조 내에는 발열체(310)에 접속하여 외부의 제어 장치에 접속하는 배선이 배치되어, 발열체(310)에 전류를 공급한다. 또한 샤프트부(400)는 도 4에 도시한 바와 같이, 냉매를 제1 냉각판(100) 및 제2 냉각판(200)에 공급하는 연결관(20A) 및 냉매를 제1 냉각판(100) 및 제2 냉각판(200)에서 배출하는 연결관(20B)이 내부에 배치되어도 무방하다.
본 실시 형태에 따른 플레이트부(300) 및 샤프트부(400)는, 예를 들면, 금속을 사용하여 형성된다. 사용 가능한 금속으로는 기판 지지 장치의 제조에 사용되는 공지의 재료로 선택 가능하며, 예를 들면, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 니켈, 티타늄 등을 들 수 있다. 또한, 플레이트부(300) 및 샤프트부(400)는 금속에 한정하지 않고, 예를 들면, 세라믹 등을 사용하여 형성되어 무방하다.
플레이트부(300)는 납땜이나 용접에 의해, 제2 냉각판(200)과 히터 플레이트(301)가 접합되고, 히터 플레이트(301)와 제1 냉각판(100)이 접합되고, 제1 냉각판(100)과 제3 기재(302)가 접합된 구성을 구비한다. 제1 냉각판(100) 및 제2 냉각판(200)에는 유로가 되는 구(溝)가 형성되어 있고, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 냉각판(100)과 제3 기재(302)와의 접합에 의해 제1 유로(110)가 형성되고, 제2 냉각판(200)과 히터 플레이트(301)와의 접합에 의해 제2 유로(210)가 형성된다. 또한, 제1 유로(110) 및 제2 유로(210)의 단면 형상은 도 5에 도시한 사각형에 한정하지 않고, 원형, 삼각형 등을 가져도 무방하다.
제1 유로(110) 및 제2 유로(210)는 냉매를 환류시킴으로써, 제1 냉각판(100) 및 제2 냉각판(200) 사이에 배치된 히터 플레이트(301)의 온도 조절을 도모하는 기구이다. 냉매에는 질소 등의 불활성 가스를 사용한다. 또한, 이에 한정되지 않고, 냉매는 공기 등의 기체 또는 오일, 에틸렌글리콜 수용액, 물 등의 액체를 사용해도 무방하다.
도 4 및 도 5에는 냉매의 유입 방향을 화살표(30A)로 도시하고, 냉매의 유출 방향을 화살표(30B)로 도시하고 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 냉매는 제1 유로(110)와 연결된 연결관(20A)을 통해서 제1 냉각판(100)에 공급되고, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)를 연결하는 연결관(21A)을 통해서 제2 냉각판(200)에 공급된다. 제2 유로(210)를 환류한 냉매는 제1 유로(110)와 제2 유로(210)를 연결하는 연결관(21B)을 통과 한 후, 제1 유로(110)를 환류한 냉매와 같이, 제1 유로(110)와 연결된 연결관(20B)을 통해 배출된다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 냉매는 샤프트부(400) 및 제3 기재(302)의 내부에 배치된 연결관(20A)을 통해서 제1 냉각판(100)에 공급된 후, 제1 냉각판(100) 및 히터 플레이트(301)의 내부에 배치된 연결관(21A)을 통해서 제2 냉각판(200)에 공급된다. 또한, 제2 냉각판(200)의 제2 유로(210)를 환류한 냉매는 제1 냉각판(100) 및 히터 플레이트(301)의 내부에 배치된 연결관(21B)을 통해, 제1 냉각판(100)의 제1 유로(110)를 환류한 냉매와 제1 유로(110)에서 합류하여, 샤프트부(400) 및 제3 기재(302)의 내부에 배치된 연결관(20B)을 통해서 배출된다. 도시하고 있지 않지만, 연결관(20A) 및 연결관(20B)은 냉매 공급 장치 및 냉매 회수 장치에 각각 연결되어도 무방하다.
(플레이트부(300)의 구성)
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 플레이트부(300)의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 제1 냉각판(100)을 나타내는 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 제2 냉각판(200)을 나타내는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치의 플레이트부(300)를 나타내는 분해 사시도이다.
(제1 냉각판(100)의 구성)
도 1 및 도 3을 참조하여 플레이트부(300) 중에서, 제1 냉각판(100)의 구성에 대해 설명한다. 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 냉각판(100)은 대략 원주(圓柱) 형상을 구비하는 제1 기재(101)의 표면에 제1 유로(110)가 구(溝)형으로 형성된 구성을 구비한다. 제1 기재(101) 제1 유로(110)의 형성된 면이 제3 기재(302)에 접합되어, 제3 기재(302)와 접합된 면과 대향(對向)하는 면이 히터 플레이트(301)에 접합된다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 유로(110)는 냉매가 공급되는 연결관(20A)과 접속되는 부분인 연결부(11A)와, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)를 연결하는 연결관(21A)과 접속되는 부분인 연결부(11B)와, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)를 연결하는 연결관(21B)과 연결되는 부분인 연결부(13A)와, 냉매가 배출되는 연결관(20B)과 연결되는 부분인 연결부(13B)를 포함한다. 연결부(11A)는 연결관(20A)을 통과한 냉매가 제1 유로(110)로 유입되는 냉매 입구이며, 제1 기재(101)의 대략 원 형태의 표면에서 대략 중앙부에 배치된다. 또한 연결부(13B)는 제1 유로(110)를 환류한 냉매가 제1 유로(110)로부터 배출되는 냉매 출구이며, 제1 기재(101) 표면의 대략 중앙부인 연결부(11A)에 인접한 위치에 배치된다.
제1 유로(110)는 도 1에 도시한 바와 같이, 연결부(11A)에서 연결부(11B)까지 대략 직선형으로 이어져, 연결부(11B)에서 수평 방향으로 X 각도로 휘어진 후, 시계 반대 방향인 나선형으로 제1 기재(101)의 외연부(Za)까지 주회하고, 외연부(Za)에서 시계 방향인 나선형으로, 시계 반대 방향인 나선형의 외주 (外周)를 따르듯이 연결부(13A)까지 주회하고, 연결부(13A)에서 수평 방향으로 Y 각도로 휘어진 후, 연결부(13B)까지 이어진 형상을 갖는다. 따라서, 냉매는 냉매 입구인 연결부(11A)에서 시계 반대 방향으로 대략 나선형의 제1 유로(110)를 흐른 후, 제1 기재(101)의 외연부(Za)에서는 시계 방향으로 대략 나선형의 제1 유로(110)를 흘러, 냉매 출구인 연결부(13B)로 유출된다.
또한, 연결부(11A)에서 유입되는 냉매의 유로는 연결부(11B)에서, 도 3에 나타내는 수평 방향의 제1 유로(110)와, 상방향의 연결관(21A)에 분기되는 구성을 구비한다. 냉매는 제1 유로(110)의 연결부(13B)에서 연결관(21A)을 통해, 제2 냉각판(200)의 제2 유로(210)로 유입한다. 제2 유로(210)에 연결되어 있는 연결관(21A)은 제1 유로(110)의 연결부(11B)에서, 제1 유로(110)에 대해 약 90도 각도로 수직 방향으로 접속되어 있다. 따라서, 연결부(11B)에 대한 제1 유로(110)의 수평 방향의 휨 각도 X에 대해서도 약 90도로 함으로써, 수직 방향과 수평 방향으로 압력 차가 발생하지 않도록 구성할 수 있기 때문에, 냉매의 유량을 연결관(21A)과 제1 유로(110)에서 과도한 치우침이 없도록 등배(等配)에 가까운 상태로 분배할 수 있게 된다.
또한, 제1 유로(110)는 연결부(13A)에서도, 수평 방향으로 각도 Y만큼 휘어진 구성을 가진다. 연결부(13A)는, 제2 냉각판(200)의 제2 유로(210)를 환류한 냉매가 연결관(21B)을 통해서, 제1 유로(110)를 환류한 냉매와 합류하는 지점이다. 이 때, 연결부(13A)에서 제1 유로(110)의 수평 방향의 휨 각도 Y에 대해서도 약 90도로 함으로써, 제1 유로(110)를 환류한 냉매와, 연결관(21B)을 통해 수직 방향으로 제1 유로(110)에 흘러든 제2 유로(210)를 환류한 냉매로, 연결부(13A)에서 연결부(13B) 쪽으로 흐를 때에 압력 차이가 발생하지 않도록 구성할 수 있다. 따라서, 연결부(13A)에서도, 제2 유로(210)를 환류한 냉매와 제1 유로(110)를 환류한 냉매가, 냉매 출구인 연결부(13B) 쪽으로 흐르는 유량에 과도한 치우침이 없도록 구성할 수 있다.
그러나, 제1 유로(110)의 연결부(11B)에 대한 수평 방향의 휨 각도 X 및 연결부(13B)의 수평 방향의 휨 각도 Y는, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)에서 냉매의 유량을 원하는 유량으로 조절할 수 있다면, 90도에 한정하지 않고, 사양에 따라 적절하게 조절된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치에 있어서, 플레이트부(300)에서 상측에 배치되는 제2 냉각판(200)의 제2 유로(210)의 유로 단면적을 하측에 배치되는 제1 냉각판(100)의 제1 유로(110)의 유로 단면적보다 크게 함으로써, 제2 냉각판(200)에 냉매가 더 많이 공급되도록 구성해도 무방하다. 즉, 제2 유로(210)의 단면적을 제1 유로(110)의 단면적보다 크게 함으로써, 제2 유로(210)에 냉매가 흘러 들기 쉬워져, 제2 냉각판(200)에 공급되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)를 접속하는 연결관(21A)의 유로 단면적을 제1 유로(110)의 유로 단면적보다 크게 함으로써, 제2 유로(210)에 냉매가 흘러 들기 쉽도록 구성해도 무방하다.
또한, 제2 냉각판(200)의 제2 유로(210)의 유로 길이를 제1 냉각판(100)의 제1 유로(110)의 유로 길이보다 길게 구성함으로써, 제2 냉각판(200)에 공급되는 냉매의 유량을 증가하도록 구성해도 무방하다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치는 제1 유로(110), 제2 유로(210) 및 연결관(20A, 20B, 21A, 21B)의 각각에 대해, 유로 단면적 및 유로 길이를 적절히 조절함으로써, 제1 냉각판(100)과 제2 냉각판(200)에 공급되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.
(제2 냉각판(200)의 구성)
도 2 및 도 3을 참조하여 플레이트부(300) 중에서, 제2 냉각판(200)의 구성에 대해 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 냉각판(200)은 대략 원주 형상을 구비한 제2 기재(201)의 표면에 제2 유로(210)가 구(溝)형으로 형성된 구성을 구비한다. 제2 기재(201)의 제2 유로(210)가 형성된 면이 히터 플레이트(301)에 접합되어, 히터 플레이트(301)와 접합된 면과 대향하는 면 위에 웨이퍼가 재치(載置)된다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 유로(210)는 냉매가 공급되는 연결관(21A)과 접속되는 부분인 연결부(12A)와, 냉매가 배출되는 연결관(21B)과 접속되는 부분인 연결부(12B)를 포함한다. 연결부(12A)는, 연결관(21A)을 통과한 냉매가 제2 유로(210)로 유입되는 냉매 입구이며, 제2 기재(201)의 대략 원 형태의 표면에서 대략 중앙부에 배치된다. 또한, 연결부(12B)는 제2 유로(210)를 환류한 냉매가 제2 유로(210)로부터 배출되는 냉매 출구이며, 제2 기재(201) 표면의 대략 중앙부인 연결부(12A)에 인접한 위치에 배치된다. 또한, 제2 유로(210)의 연결부(12A) 및 연결부(12B)는, 각각 연결관(21A) 및 연결관(21B)을 통해 제1 유로(110)의 연결부(11B) 및 연결부(13A)에 접속되는 위치에 배치된다.
제2 유로(210)는 도 2에 도시한 바와 같이, 연결부(12A)에서 시계 방향인 나선형으로 제2 기재(201)의 외연부(Zb)까지 주회하고, 외연부(Zb)에서 시계 반대 방향인 나선형으로 시계 방향의 나선형의 내주를 따르듯이 연결부(12B)까지 주회하는 형상을 갖는다. 따라서, 냉매는 냉매 입구인 연결부(12A)에서 시계 방향인 대략 나선형의 제2 유로(210)를 흐른 후, 제2 기재(201)의 외연부(Zb)에서는 시계 반대 방향인 대략 나선형의 제2 유로(210)를 흘러, 냉매 출구인 연결부(12B)에서 유출된다.
이와 같이, 제2 유로(210)는, 냉매 입구인 연결부(12A)에서 외연부(Zb)까지 시계 방향으로 냉매가 흐르는 나선형 부분이, 외연부(Zb)에서 냉매 출구인 연결부(12B)까지 시계 반대 방향으로 냉매가 흐르는 나선형 부분의 외주 측을 따라 위치하도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에 도시하고 상술한 제1 유로(110)는 외연부(Za)에서 냉매 출구인 연결부(13B)까지 시계 방향으로 냉매가 흐르는 나선형 부분이, 냉매 입구인 연결부(11A)에서 외연부(Za)까지 시계 반대 방향으로 냉매가 흐르는 나선형 부분의 외주 측을 따라 위치하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)는 온도가 낮은 냉매가 흐르는 제1 유로(110) 상에는, 온도가 높은 냉매가 흐르는 제2 유로(210)가 배치되고, 온도가 높은 냉매가 흐르는 제1 유로(110) 상에는, 온도가 낮은 냉매가 흐르는 제2 유로(210)가 배치되도록 구성된다.
즉, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)는 냉매 입구인 연결부(11A) 및 연결부(12A) 부근에서는 각각 냉매의 온도가 낮아지고, 냉매 출구인 연결부(13B) 및 연결부(12B) 부근에서는 냉매가 유로를 환류함으로써 각각 냉매의 온도가 높아지는 구성이다. 따라서, 제2 유로(210)의 냉매 입구인 연결부(12A)에서 외연부(Zb)까지의 비교적 온도가 낮은 냉매가 시계 방향으로 흐르는 나선형 부분과, 제1 유로(110)의 외연부(Za)에서 냉매 출구인 연결부(13B)까지의 비교적 온도가 높은 냉매가 시계 방향으로 흐르는 나선형 부분이 각각 상하로 중첩하는 위치에 배치됨으로써, 저온 부분과 고온 부분과의 온도차를 없애어 합치는 것이 가능하다. 또한 마찬가지로, 제1 유로(110)의 냉매 입구인 연결부(11A)에서 외연부(Za)까지의 비교적 온도가 낮은 냉매가 시계 반대 방향으로 흐르는 나선형 부분과, 제2 유로(210)의 외연부(Zb)에서 냉매 출구인 연결부(12B)까지의 비교적 온도가 높은 냉매가 시계 반대 방향으로 흐르는 나선형 부분이, 각각 상하로 중첩하는 위치에 배치됨으로써, 저온 부분과 고온 부분과의 온도차를 없애어 합치는 것이 가능하다.
또한, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)는 연결부(11B)와 연결부(12A)가 각각 제1 기재(101)와 제2 기재(201)에 대응하는 거의 동일한 위치에 배치되고, 연결부(13A)와 연결부(12B)가 각각 제1 기재(101)와 제2 기재(201)와의 대응하는 거의 동일한 위치에 배치되는 구성을 구비한다. 따라서, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)에 냉매를 유입시켰을 때, 제1 유로(110)에서는 냉매 입구에서 외연부(Za)까지 시계 반대 방향으로 냉매가 흐르고, 제2 유로(210)에서는 냉매 입구에서 외연부(Zb)까지 시계 방향으로 냉매가 흐름으로써, 상하로 배치된 제1 냉각판(100)과 제2 냉각판(200)에서 대향류를 형성할 수 있다. 또한 마찬가지로, 제1 유로(110)에서는 외연부(Za)에서 냉매 출구까지 시계 방향으로 냉매가 흐르고, 제2 유로(210)에서는 외연부(Zb)에서 냉매 출구까지 시계 반대 방향으로 냉매가 흐름으로써, 상하에 배치 제1 냉각판(100)과 제2 냉각판(200)에서 대향류를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)에서 발열체(310)를 구비한 히터 플레이트(301)의 상하로 역방향의 냉매 흐름을 형성함으로써, 히터 플레이트(301)를 균열화(均熱化) 할 수 있어, 히터 플레이트(301)에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 발생하지 않도록 구성할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 플레이트부(300) 전체의 온도차를 감소시킬 수 있기 때문에, 플레이트부(300) 표면에 재치(載置)되는 웨이퍼에 대한 열 영향을 줄이고, 웨이퍼의 면 내에서의 온도 분포를 균일화 할 수 있다.
이와 같이, 히터 플레이트(301)를 사이에 끼워 상하로 배치되는 제1 냉각판(100) 및 제2 냉각판(200)에서, 제1 유로(110) 및 제2 유로(210)를 냉매의 저온 부분과 고온 부분이 상하로 중첩하도록 구성하고, 또한, 제1 유로(110)를 흐르는 냉매와 제2 유로(210)를 흐르는 냉매가 대향류가 되도록 구성함으로써 히터 플레이트(301)를 균열화 할 수 있게 된다. 또한, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)와는 각각 냉매 입구에 가까운 부분일수록 냉매의 온도가 낮고, 냉매 입구에서 먼 부분일수록 냉매의 온도가 높아지기 때문에, 플레이트부(300)의 표면 상의 온도 분포에 치우침이 발생할 우려가 있었지만, 상술한 바와 같이, 제1 유로(110)와 제2 유로(210)에서 온도차를 없애어 합치는 구성을 구비함으로써, 플레이트부(300)의 웨이퍼가 재치(載置)되는 표면의 온도 분포를 균일화하는 것이 가능해 진다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 지지 장치에 의해, 웨이퍼를 가열 처리할 때에, 히터 플레이트(301)를 균열화하고 히터 플레이트(301)에 열 변형에 의한 변형 등의 불량이 생기는 것을 막으면서 동시에, 플레이트부(300)의 표면 상에 재치(載置)되는 웨이퍼의 온도 균일성을 향상시켜 웨이퍼에 휘어짐 등의 불량이 생기는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
100 제1 냉각판
101 제1 기재
110 제1 유로
200 제2 냉각판
201 제2 기재
210 제2 유로
300 플레이트부
301 히터 플레이트
310 발열체
400 샤프트부
20A, 20B, 21A, 21B 연결관

Claims (6)

  1. 내부에 발열체를 갖는 히터 플레이트와, 상기 히터 플레이트의 하면에 배치되어 제1 유로를 갖는 제1 냉각판과, 상기 히터 플레이트의 상면에 배치되어 제2 유로를 갖는 제2 냉각판을 구비한 플레이트부와,
    상기 발열체에 접속되어 상기 발열체에 전류를 공급하는 배선과, 상기 제1 냉각판 및 상기 제2 냉각판에 냉매를 공급하는 배관을 내부에 갖고, 상기 플레이트부를 지지하는 샤프트부를 구비하고,
    상기 제1 유로는, 상기 제1 냉각판의 중앙부에서 외연(外緣)부를 향해 제1 방향으로 주회(周回)하는 나선형의 유로를 포함하고,
    상기 제2 유로는, 상기 제2 냉각판의 중앙부에서 외연부를 향해 상기 제1 방향과는 반대 방향의 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 상기 제1 유로에서 상기 제2 유로에 상기 냉매를 공급하는 제1 연결관을 추가로 구비하고,
    상기 제1 유로는, 상기 제1 연결관에 연결된 부분에서, 제1 각도로 수평 방향으로 휘어진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 상기 제2 유로에서 상기 제1 유로에 상기 냉매를 공급하는 제2 연결관을 추가로 구비하고,
    상기 제1 유로는, 상기 제2 연결관에 연결된 부분에서, 제2 각도로 수평 방향으로 휘어진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는, 90도인 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로에 상기 외연부에 연결되어 상기 외연부에서 상기 중앙부를 향해 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 추가로 포함하고,
    상기 제2 유로는, 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로에 상기 외연부에 연결되어 상기 외연부에서 상기 중앙부를 향해 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로를 추가로 포함하고,
    상기 제1 유로의 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로와, 상기 제2 유로의 상기 제1 방향으로 주회하는 나선형의 유로는 적어도 일부가 중첩하여 배치되고,
    상기 제1 유로의 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로와, 상기 제2 유로의 상기 제2 방향으로 주회하는 나선형의 유로는 적어도 일부가 중첩하여 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유로의 유로 단면적은, 상기 제1 유로의 유로 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 지지 장치.
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