KR20180050677A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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에리크 안조르게
미르코 케어
크리스티안 뵘
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마이어 부르거 (저머니) 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 판형 기판 캐리어와, 기판 캐리어에 대해 평행하게 배치되는 적어도 하나의 판형 온도 조절 장치를 포함하는 기판의 처리를 위한 기판 처리 장치에 관한 것이며, 기판 캐리어는 적어도 하나의 평면 기판의 지지를 위한 기판 캐리어 전면과, 온도 조절 장치의 방향으로 향해 있는 기판 캐리어 후면을 포함한다. 그러므로 본 발명의 과제는, 기판 캐리어 내에 최대한 균일한 열 분포를 가능하게 하는 기판 처리 장치를 제안하는 것에 있다. 상기 과제는, 본 발명에 따라서, 기판 캐리어 후면 상에, 그리고/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 표면 상에 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 이격 간격을 형성하기 위한 적어도 하나의 이격 부재가 제공되는 것을 통해 해결된다.

Description

기판 처리 장치
본 발명은, 판형 기판 캐리어와, 기판 캐리어에 대해 평행하게 배치되는 적어도 하나의 판형 온도 조절 장치(plate-shaped temperature control device)를 포함하는 기판의 처리를 위한 기판 처리 장치에 관한 것이며, 기판 캐리어는 적어도 하나의 평면 기판의 지지를 위한 기판 캐리어 전면(substrate carrier front side)과, 온도 조절 장치의 방향으로 향해 있는 기판 캐리어 후면(substrate carrier back side)을 포함한다.
상기 유형의 기판 처리 장치는 예컨대 독일 공보 DE 10 2010 000 001 A1호로부터 공지되어 있다. 상기 독일 공보에서, 판형 기판 캐리어 상에서는, 예컨대 반도체 기판 상에 부동화층(passivation layer)을 증착하기 위해, 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 평면 반도체 기판이 가공 챔버를 통과하여 이동된다. 이를 위해, 반도체 기판은 기판 캐리어의 전면 상에 위치되고, 그에 반해 기판 캐리어의 후면의 방향으로 향해 적어도 하나의 판형 가열 및/또는 냉각 장치가 배치된다.
상기 유형의 기판 처리 장치들의 경우, 통상 기판 캐리어와, 예컨대 가열판일 수 있는 가열 및/또는 냉각 장치 간에 직접적인 표면 접촉이 존재한다. 그러나 이런 표면 접촉은 실제로는 결코 이상적으로 전체 표면에서 이루어지는 것이 아니라, 기판 캐리어 및 가열판의 표면들에서의 불균일성(irregularity)을 통해 실제로 평면 지지 대신 대부분 정확하게 결정할 수 없는 산재한 지지(patchy support)가 발생한다. 그러므로 보통 가열 장치의 경우 기판 캐리어 및 그에 따라 기판 캐리어 상에서 지지되는 기판의 가열은 이산된 위치들(discrete position)에 집중된다. 이는 기판 캐리어 내에서 불균질하고 불균일한 열 분포를 야기하며, 그럼으로써 기판 캐리어 내에 왜곡 및 응력이 형성될 수 있고, 그에 따라 기판 캐리어는 변형될 수 있다. 또한, 기판 캐리어 내의 불균일한 열 분포는 기판 캐리어 전면 상에 제공되는 하나 이상의 기판의 불균일한 온도 조절 역시도 야기한다.
그러므로 본 발명의 과제는 기판 캐리어 내에 최대한 균일한 열 분포를 가능하게 하는 기판 처리 장치를 제안하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라서, 기판 캐리어 후면 상에, 그리고/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 표면 상에 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 이격 간격의 형성을 위한 적어도 하나의 이격 부재(spacing element)가 제공되는 것을 통해 해결된다.
다시 말해, 본 발명에 따라서, 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에 적어도 하나의 이격 부재, 다시 말해 스페이서 부재(spacer element)가 배치되며, 그럼으로써 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 직접적인 접촉은 방지된다. 그에 따라, 기판 캐리어 내에서 충격 가열(shock heating), 이른바 핫스팟(hot-spot)을 통한 점형태의 고온 위치들은 방지된다. 예컨대 가공 공차를 통해 야기될 수 있는, 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간 이격 간격의 불균질성(inhomogeneity)은 적어도 하나의 이격 부재에 의해 보상될 수 있다. 예컨대 정확히 불균질성이 발생하는 위치들에서 그 불균질성을 보상하는 복수의 이격 부재의 래스터(raster)가 제공될 수 있다. 따라서 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에는 최대한 균질하고 균일한 이격 간격이 마련된다. 또한, 기판 캐리어의 두께 방향으로 가공 공차; 적어도 하나의 이격 부재의 두께 공차; 및 기판 캐리어의 두께 방향으로 기판 캐리어 및/또는 온도 조절 장치 상에서 적어도 하나의 이격 부재의 조립 공차;의 합은 이격 부재의 두께와 관련하여 비교적 적다. 바람직하게는 상기 합은 이격 부재의 두께의 10% 미만, 특히 바람직하게는 5% 미만이다. 그에 따라, 기판 캐리어의 가열 거동은, 종래 기술과 달리, 기판 캐리어 및 이격 부재의 전술한 국부적 공차(local tolerance)를 통해 더 이상 실질적인 영향을 받지 않을뿐더러, 가열 거동은 적어도 하나의 이격 부재의 두께를 통해 목표한 대로 설정될 수 있다.
따라서 온도 조절 장치와 기판 캐리어 사이의 열 전달은 각각 에워싸는 매체에 따라서 실질적으로 대류 또는 열 복사를 통해 수행될 수 있고, 소정의 비율에서는 적어도 하나의 이격 부재를 통한 열 전도를 통해서도 수행될 수 있다. 이는 기판 캐리어 내로 균일한 입열(heat input)을 보장하며, 그럼으로써 기판 캐리어 내에 균질한 열 분포가 달성될 수 있다. 따라서 기판 캐리어의 왜곡, 및 기판 캐리어 상에 위치한 기판의 불균일한 온도 조절은 방지될 수 있다.
또한, 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 열 전달은 제한된다. 다시 말해, 가열 과정의 경우에, 기판 캐리어의 지연 가열(delayed heating)이 발생하며, 특히 가열판 상에 기판 캐리어를 안착시키는 경우 이격 부재들을 통한 열 충격(thermal shock)은 방지된다.
본 발명에 따른 이격 부재는 다양한 기하구조들을 포함할 수 있다. 예컨대 이격 부재는 횡단면과 관련하여 원형, 원환형(circular ring), 다각형 또는 속이 중공인 다각형으로서 형성될 수 있다. 또한, 이격 부재는 리세스들 및/또는 관통구들을 포함할 수 있으며, 그럼으로써 이격 부재는 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에서 최대한 적은 위치들에 존재하고 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 열 전달은 더 이상 필요 이상으로 영향을 받지 않게 된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 이격 부재는 기판 캐리어 후면에 대해 평행한 연장 방향으로 1㎜ 내지 50㎜, 바람직하게는 5㎜ 내지 35㎜, 특히 바람직하게는 15㎜ 내지 25㎜의 폭 및/또는 길이를 보유한다. 이 경우, 폭 및/또는 길이는 이격 부재의 연속적인 영역과 관련되며, 다시 말해 특히 이격 부재의 단속부(interruption)를 통해, 또는 만곡된 에지들을 통해 범위 한정될 수 있다.
적어도 하나의 이격 부재는 기판 캐리어 후면 상에서뿐만 아니라 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 면(side) 상에서도 배치될 수 있다. 적어도 하나의 이격 부재는 예컨대 기판 캐리어 후면의 표면 내로, 그리고/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 면 내로 삽입될 수 있으며, 다시 말해 일체형 형성의 형태로 삽입될 수 있다. 그 대안으로, 적어도 하나의 이격 부재는 기판 캐리어 후면, 및/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 면 상에 나사 결합될 수 있거나, 또는 전술한 표면들과 다른 유형으로 고정 연결될 수 있다. 바람직하게는 기판 캐리어와 이격 부재(들) 간의 연결부를 분리 가능하게 형성하며, 그럼으로써 적어도 하나의 이격 부재는 교환될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 이격 부재가 기판 캐리어 후면 상에, 그리고/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 면의 표면 상에 자유 이동 가능하게 안착되는 실시형태 역시도 가능하다. 예컨대 온도 조절 장치 상에는 하나 이상의 이격 매트(spacing mat)가 이격 부재(들)로서 안착될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 특히 바람직한 실시형태에서, 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 이격 간격의 형성을 위한 복수의 이격 부재가 제공된다. 그에 따라, 복수의 소형 이격 부재가 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에 존재할 수 있으며, 그럼으로써 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 이격 간격은, 특히 기판 캐리어의 외부 영역에서도, 기판 캐리어의 중앙 영역에서와 정확히 동일한 크기로 유지될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는, 이격 부재들이 기판 캐리어 후면으로부터, 그리고/또는 기판 캐리어의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치의 면으로부터 돌출되는 이격 부재들의 높이는 동일하지만, 그러나 불균질성의 보상을 위해 상이할 수도 있다. 복수의 이격 부재의 이용을 통해, 온도 조절 장치에 대한 기판 캐리어의 열적 결합은 특히 균일하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 변형예에서, 적어도 하나의 이격 부재의 재료는 기판 캐리어의 재료보다 더 낮은 열 전도도를 보유한다. 그에 따라, 적어도 하나의 이격 부재를 통한 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 열 전달은 적게 유지될 수 있고 그에 따라 기판 캐리어 및/또는 기판의 점형태 가열은 최대한 가능한 정도로 방지될 수 있다. 이런 경우에, 기판 캐리어의 가열은, 기판의 처리가 예컨대 기체 환경에서, 실질적으로 온도 조절 장치와 기판 캐리어 사이에 기체 쿠션이 존재하는 상태에서 수행될 때 일어난다. 따라서 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 열 전달은 균일한 열 분포를 달성하는 대류를 통해 수행될 수 있다.
이격 부재는 예컨대 적어도 하나의 전기 절연 재료로 형성될 수 있고, 그리고/또는 적어도 하나의 전기 절연 재료로 코팅될 수 있다. 전기 절연 재료들은 대부분 낮은 열 전도도를 특징으로 한다. 이런 경우에, 이격 부재를 위한 재료로서, 예컨대 세라믹, 유리 및/또는 플라스틱이 고려되며, 예컨대 폴리에테르에테르케톤, 테플론, 폴리이미드 및/또는 실리콘이 고려된다. 그러나 본 발명의 경우, 원칙상, 적어도 하나의 이격 부재를 적어도 부분적으로 알루미늄, 다른 금속 재료 또는 탄소로 형성할 수도 있다.
이격 부재는, 바람직하게는, 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 적은 열 전도를 실현하기 위해, 편물로서, 또는 스펀지 유형으로 형성될 수 있다. 그 대안으로, 이격 부재 또는 그 부분들은 네트(net), 매트릭스 및/또는 매트로서 형성될 수 있다. 이격 부재는 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 전체 영역 또는 부분 영역들을 덮는 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대 이격 부재로서 유리 섬유 또는 실리콘 매트의 이용도 가능하다. 상기 유형의 매트들은 통상 가요성이고, 그리고/또는 압축될 수 있으며, 다시 말하면 기판 캐리어와 온도 조절 장치 간의 이격 간격 내 불균질성은 전체 표면에서 이격 부재의 압축성을 통해 보상될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 개선예에 따라서, 적어도 하나의 이격 부재는 기판 캐리어로부터, 그리고/또는 온도 조절 장치로부터 0.1㎜ 내지 1㎜의 높이만큼, 특히 바람직하게는 0.2㎜ 내지 0.5㎜, 특히 0.3㎜ 내지 0.4㎜의 높이만큼 돌출된다. 그에 따라 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간에 충분하면서도 그럼에도 적은 이격 간격이 형성되며, 그럼으로써 대류의 경우 열 전달은 기체 환경에서 효과적으로, 그리고 균일하게 수행된다. 이와 동시에, 상기 이격 간격은 예컨대 진공 조건에서 상이한 온도 조절 장치들 사이에서 기판 캐리어의 온도를 유지하는데, 그 이유는 열 전도를 통한 열 손실이 최소화되고 열 복사를 통해 단지 적은 열 손실만이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 이격 부재는 가변 높이를 보유한다. 다시 말해 이격 부재는 예컨대 텔레스코프(telescope)의 유형으로 수축 및 확장 가능하게 형성될 수 있다. 또한, 이격 부재는 온도 조절 장치로부터, 그리고/또는 기판 캐리어 후면으로부터 확장 및/또는 높이 조정 가능하게 형성될 수 있고, 그리고/또는 고정될 수 있다. 예컨대 온도 조절 장치는 적어도 하나의 구멍 또는 보어를 포함할 수 있고, 상기 구멍/보어로부터 이격 부재가 확장되며, 그리고 상기 구멍/보어 내로 이격 부재가 잠길 수 있다. 그에 따라, 우선 적어도 하나의 이격 부재를 통해 온도 조절 장치에 대해 멀리 이격된 방식으로, 다시 말해 예컨대 1㎜의 이격 간격에서 기판 캐리어를 지지할 수 있으며, 그럼으로써 맨 먼저 기판 캐리어의 제한식 온도 조절이 수행된다. 그런 다음, 적어도 하나의 이격 부재는 자신의 높이와 관련하여, 예컨대 약 0.3㎜로 감소될 수 있으며, 그럼으로써 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 열 전달은 그로 인해 상대적으로 더 작은 이격 간격을 기반으로 상대적으로 더 효과적으로 수행된다. 따라서, 우선 충격식 온도 조절은 방지되고, 그런 다음 효과적인 열 전달이 보장된다.
또한, 바람직하게는, 기판 캐리어는 적어도 하나의 전기 전도성 재료로 형성되고, 그리고/또는 적어도 하나의 전기 전도성 재료로 코팅된다. 따라서, 전기 전도성 재료의 대개 우수한 열 전도도를 통해, 온도 조절 장치의 온도는 바람직하게 기판 캐리어로 전달될 수 있다. 또한, 기판 캐리어의 전기 전도도는 기판 캐리어 내부에서 균질한 열 분포를 촉진하며, 그럼으로써 기판 캐리어의 내부에서 경우에 따라 발생하는 핫스팟은 열적으로 보상될 수 있고 그 결과로 기판 캐리어의 응력 및 변형은 방지된다.
또한, 기판 캐리어는, 전기 도체로서 형성되는 경우, 기판 처리 장치 내에서 예컨대 전극으로서 이용될 수 있다. 이는, 특히 적어도 하나의 처리 대상 기판이 특정한 전기 전위로 설정되어야 할 때 바람직하다. 재료로서는 예컨대 금속 또는 합금, 특히 알루미늄, 티타늄 또는 이 금속들의 합금이 고려된다.
또한, 다른 제안에 따라서, 온도 불균질성으로 인한 기판 캐리어가 융기(bulding)되는 가능성을 방지하도록, 기판 캐리어 전면과 기판 캐리어 후면 사이의 기판 캐리어의 두께는 가능한 높게 선택된다. 따라서, 한편으로, 기판 캐리어의 강성은 증대되며, 그럼으로써 기판 캐리어는 상대적으로 더 얇은 두께를 보유한 경우보다 열적으로 유도되는 응력에 더 적합하게 저항할 수 있게 된다. 다른 한편으로는, 그 결과, 기판 캐리어 내의 열 분포는 향상되고 촉진되며, 이는 기판 캐리어의 융기를 마찬가지로 저지한다. 그러나 기판 캐리어의 두께는 최대 두께를 상회하지 않아야 하는데, 그 이유는, 두께가 증가함에 따라 기판 캐리어의 열적 질량도 증가하므로, 기판 캐리어의 증가하는 두께가 기판 캐리어 상에서의 가열 및/또는 냉각 과정의 동적 거동에 불리하게 작용하기 때문이다. 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에서 적어도 하나의 이격 부재의 이용을 통해, 온도 불균질성 및 그 결과 유도되는 기계적 응력은 감소될 수 있고, 기판 캐리어의 두께 및 그에 따른 질량 및 열적 질량은 최솟값에서 유지될 수 있다. 다시 말해, 기판 캐리어의 두께는 이격 부재의 높이와 상호작용한다. 요컨대 이격 부재가 더 높아질수록, 기판 캐리어의 두께는 더 얇게 치수 설계될 수 있다. 또한, 기판 캐리어의 최소화된 질량은, 기판 캐리어의 이송을 위한 가능한 이송 메커니즘(transport mechanism)을 작게 치수 설계하는 방식으로 형성할 수 있게 한다.
바람직한 것으로서 확인된 점에 따르면, 기판 캐리어 전면과 기판 캐리어 후면 사이의 기판 캐리어는 8㎜ 내지 21㎜, 바람직하게는 10㎜ 내지 15㎜, 특히 바람직하게는 11㎜ 내지 13㎜의 두께를 보유한다. 다시 말해, 기판 캐리어의 폭이 120㎝ 내지 200㎝인 경우, 기판 캐리어의 두께와 폭의 종횡비는 약 0.4% 내지 1.8%가 된다. 다른 길이 및 폭을 갖는 기판 캐리어에서는 기판 캐리어의 또 다른 바람직한 두께들이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 특히 바람직한 실시형태에서, 기판 캐리어 후면은 표면 개질부 및/또는 표면 코팅층을 포함하며, 표면 개질부 및/또는 표면 코팅층은 기판 캐리어의 기본 재료보다 더 많은 열 복사를 흡수한다. 이는, 특히 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 열 전달이 실질적으로 열 복사를 통해 수행될 때 바람직하다. 기판 캐리어 또는 기판 캐리어의 표면이 금속, 예컨대 알루미늄 또는 금속 합금으로 구성된다면, 열 복사의 대부분이 반사되고 온도 조절 장치와 기판 캐리어 간의 효과적인 열 전달은 일어나지 않는다. 그러나 기판 캐리어 후면 상에서 표면이 열 복사를 잘 흡수할 수 있도록 기능화된다면, 열 복사를 통한 효과적인 열 전달도 가능해지며, 이는 특히 진공에서의 공정을 위해 중요하다.
또한, 그 대안으로, 기판 캐리어의 기본 재료보다 더 적은 열 복사를 방사하는 표면 코팅층 및/또는 표면 개질부를 기판 캐리어에 제공하는 점 역시도 가능하다. 따라서 열 복사를 통해 발생하는 기판 캐리어의 열 손실은 최소화될 수 있다. 예컨대 바람직한 것으로서 확인된 점에 따르면, 기판 캐리어 전면은 흑색 방출기(black emitter)에 상대적인 방출도(emission degree) 또는 0.2 미만의 흡수도를 보유하는 연마된 알루미늄 표면으로서 형성되고, 그에 반해 기판 캐리어 후면은 흑색으로 코팅된 알루미늄 표면일 수 있고, 특별한 경우에는 양극 산화(anodizing) 처리된 알루미늄 표면일 수 있다. 그에 따라, 기판 캐리어 후면은 분명히 0.5를 상회하는, 특히 바람직하게는 0.9보다 더 높은 방출도 또는 흡수도를 보유할 수 있다. 따라서 기판 캐리어 후면은 온도 조절 장치로부터 방출되는 열 복사를 효과적으로 흡수할 수 있고, 그에 반해 기판 캐리어 전면은 최대한 적은 열 복사를 방출한다.
바람직하게는, 기판 캐리어 상에, 가이드 레일의 수용을 위한 수용 모듈이 제공된다. 그에 따라, 기판 캐리어는 기판 처리 장치 내에서 적어도 하나의 방향을 따라서 변위 또는 이송될 수 있다. 이는, 기판 캐리어가 처리 대상 또는 가공 대상 기판들과 함께 연속적으로 기판 처리 챔버를 통과하여 이동되면서, 예컨대 기판 처리 장치의 연속적인 작동 방식을 가능하게 한다. 이 경우, 수용 모듈은, 기판 지지 영역의 외부에 배치되며, 다시 말해 기판 캐리어 후면 상에, 그리고/또는 기판 캐리어의 적어도 하나의 면 상에 배치된다. 또한, 수용 모듈들이 상이한 위치들에 제공될 수 있으며, 예컨대 수용 모듈들은 기판 캐리어의 적어도 하나의 측면 외부 영역 상에, 그리고/또는 기판 캐리어 후면 상의 중앙 영역에 제공될 수 있다.
특히 바람직한 것으로서 증명된 점에 따르면, 적어도 하나의 수용 모듈은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 기판 캐리어와 연결되며, 연결 부재는 기판 캐리어와 수용 모듈 간의 연결 방향으로 수용 모듈보다 더 작은 횡단면 및/또는 더 긴 길이를 보유한다. 연결 방향으로 작은 횡단면을 갖는 연결 모듈의 선택을 통해, 특히 기판 캐리어와 수용 모듈 간의 열 전도를 통한 열 전달은 기하학적으로 감소된다. 그에 따라, 적어도 하나의 수용 모듈의 장착 위치에서 히트 싱크(heat sink)의 형성은 최소화될 수 있으며, 이는 다시금 기판 캐리어 내에서 상이한 열 분포를 방지한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 마찬가지로 적합한 구현예에서, 적어도 하나의 수용 모듈 및/또는 연결 부재는 기판 캐리어의 재료보다 더 적은 열 전도도를 보유하는 재료 또는 재료 복합체로 형성된다. 이를 통해서도, 기판 캐리어와 수용 모듈 간의 열 전달은 효과적으로 감소되며, 그 결과로 기판 캐리어 내에서 최대한 균일한 열 분포가 달성된다. 다시 말해, 기판 캐리어 및 적어도 하나의 수용 모듈 및/또는 적어도 하나의 연결 부재를 위해 상이한 재료들이 제공되며, 그럼으로써 냉각 또는 가열 동안 기판 캐리어 및 적어도 하나의 수용 모듈 및/또는 적어도 하나의 연결 부재의 다양한 열 팽창 또는 수축이 발생하게 된다. 이에 대한 이유는, 기판 캐리어, 수용 모듈 및 연결 부재를 위한 재료들이 상이하게 선택된 경우, 기판 캐리어, 수용 모듈 및 연결 부재의 상이한 온도뿐만 아니라 상이한 열 팽창 계수에 있다. 그러므로 바람직한 것으로서 증명된 점에 따르면, 수용 모듈은 기판 캐리어로부터 기계적으로 최대한 가능한 정도로 분리된다. 이는, 기판 캐리어와 수용 모듈 사이에 위치하는 연결 부재(들)가 기판 캐리어, 연결 부재 자체 및 수용 모듈의 상이한 열 팽창을 서로 보상한다는 점을 의미한다. 적어도 하나의 수용 모듈이 예컨대 가이드 레일들의 형태로 형성된다면, 기판 캐리어는 적어도 하나의 이동 가능한 연결 부재에 의해 가이드 레일들로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태들, 그 구성, 기능 및 장점들은 하기에서 도면들에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1은, 기판 캐리어 후면 상에 제공되는 단일의 이격 부재를 포함하는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시형태에 따르는 기판 캐리어를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 2는 기판 캐리어 후면 상에 제공되는 복수의 이격 부재를 포함하는 본 발명에 따른 기판 캐리어의 또 다른 실시형태의 기판 캐리어를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 3은 기판 캐리어와, 온도 조절 장치와, 기판 캐리어와 온도 조절 장치 사이에 배치되는 이격 부재들을 포함하는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시형태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 1에는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시형태의 기판 캐리어(1)의 기판 캐리어 후면(5)이 개략적 상면도로 도시되어 있다. 본 실시형태에 따라서, 기판 캐리어 후면(5) 상에는, 도시된 예시에서 횡단면과 관련하여 3개의 단속부를 구비한 원환형으로서 형성되는 정확히 하나의 이격 부재(6)가 제공된다. 이격 부재(6)는 본 실시형태에서 기판 캐리어(1)의 측면 길이의 대략 2/3에 상응하는 외경을 보유한다. 바람직하게는, 이격 부재(6)의 폭을 나타내는, 이격 부재(6)의 외경과 내경의 차이는 1㎜ 내지 30㎜, 특히 바람직하게는 10㎜ 내지 25㎜의 범위이다.
도 1에 예시된 것처럼, 이격 부재(6)는 리세스들 및/또는 단속부들 역시도 포함할 수 있다. 이격 부재(6)는 온도 조절 장치(2) 또는 기판 캐리어(1)와 다른 열 팽창을 나타낼 수 있다. 이격 부재(들)(6)의 단속부들 및 적은 폭을 통해, 상이한 열 팽창으로 인해 변형이 발생하는 점이 방지된다. 또한, 하나의 이격 부재(6) 대신, 복수의 원환형 및/또는 원호형 이격 부재(6)가 서로 동심으로 기판 캐리어 후면(5) 상에 배치될 수 있다. 그에 따라, 이격 부재(들)(6)는 기판 캐리어(1)와 도 1에 미도시한 온도 조절 장치(2) 사이에서 균일한 이격 간격(C)을 형성할 수 있으며, 그럼으로써 기판 캐리어(1) 내에서 균일한 온도 분포가 가능해진다. 또한, 이격 부재(들)를 통해, 기판 캐리어(1)의 지연식 온도 조절(delayed temperature control)이 달성되며, 다시 말해 온도 조절 장치(2)와 기판 캐리어(1) 간의 열 전달은 이격 부재(들)를 통해 제한된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 기판 캐리어(1)의 2개의 대향하는 면 상에 각각 면마다 2개의 수용 모듈(7)이 배치되며, 이 수용 모듈들은 각각 연결 부재(8)를 통해 기판 캐리어(1)와 연결된다. 그 대안으로, 기판 캐리어(1)의 굽힘을 방지하기 위해, 기판 캐리어(1)의 길이를 따라서 2개보다 많은 수용 모듈(7)의 이용 역시도 가능하며, 예컨대 8개 내지 10개의 수용 모듈(7)이 기판 캐리어(1)의 길이를 따라서 배치될 수 있다. 연결 부재들(8)은, 기판 캐리어(1)와 상응하는 수용 모듈(7) 사이의 연결 방향(A)에서, 횡단면(b)을 갖는 수용 모듈(7)보다 더 작은 횡단면(B)을 보유하며, 다시 말해 예컨대 막대 또는 웨브 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도시된 예시에서, 연결 부재들(8)의 길이(L)는 관련된 수용 모듈(7)의 길이(l)보다 더 길다. 이런 연결 부재들(8)의 기하구조를 통해, 기판 캐리어(1)에서 수용 모듈(7)로 이루어지는 열 전달은 효과적으로 감소된다. 수용 모듈들(7) 내로는, 기판 캐리어(1)가 예컨대 기판 가공 챔버를 통과하여 이동될 수 있도록 하기 위해, 가이드 레일들 또는 또 다른 이송 메커니즘들이 맞물릴 수 있다.
도 2에는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 또 다른 실시형태가 기판 캐리어(1)의 기판 캐리어 후면(5)에 대한 상면도로 도시되어 있다. 기판 캐리어(1)와 도 2에 미도시한 온도 조절 장치(2) 간의 균일한 이격 간격(C)의 형성을 위해, 복수의 이격 부재(6')가 기판 캐리어 후면(5) 상에 배치된다. 여기서 이격 부재들(6')은 각각 원형 횡단면을 보유한다. 그 대안으로, 이격 부재들(6')을 위한 또 다른 횡단면 기하구조들, 예컨대 원환형, 직사각형, 삼각형, 팔각형 또는 다른 다각형, 타원형도 생각해볼 수 있지만, 그러나 이 경우 관통구들/리세스들을 포함한다. 또한, 수용 모듈들(7) 및 연결 부재들(8)에도, 도 1에 대해 설명한 것과 동일한 특성들 및 임무들이 부여된다.
도 2에 따른 실시형태는, 도 1에 따른 제1 실시형태에 비해, 기판 캐리어(1)의 테두리 영역 및 중앙 영역 모두에서 기판 캐리어(1)와 온도 조절 장치(2) 간의 균일한 이격 간격(C)이 형성될 수 있다는 장점을 갖는다. 도 1에 따른 실시형태에 따라서, 기판 캐리어(1)가 이격 부재들(6)로부터 이격된 전술한 영역들에서 온도 조절 방향(2)으로 굽혀짐으로써 온도 조절 장치와 기판 캐리어(1) 간의 이격 간격(C)이 모든 위치에서 동일해지지 않게 되는 점도 생각해 볼 수 있다. 이는, 도 2에 따른 실시형태에서, 이격 부재들(6')이 기판 캐리어 후면(5)에 걸쳐 균일하게 분포 배치됨으로써 기판 캐리어(1)의 테두리 영역들 및 중앙 영역 모두에서 온도 조절 장치(2)까지 균일한 이격 간격(C)이 형성될 수 있게 되면서 방지된다.
도 1 및 도 2의 실시형태들에 대한 대안으로, 이격 부재들(6, 6')이, 기판 캐리어 후면(5) 대신, 기판 캐리어(1)의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치(2)의 면 상에 배치되는 점 역시도 간단히 생각해볼 수 있으며, 그 때문에 별도로 도면으로 도시되어 있지 않다.
도 3에는, 도 2에 따른 제2 실시형태의 측면도가 도시되어 있다. 온도 조절 장치(2)와 기판 캐리어(1)의 기판 캐리어 후면(5) 사이에 균일하게 분포되는 방식으로 높이(h)를 보유하는 복수의 이격 부재(6')가 배치된다. 그 결과, 온도 조절 장치(2)와 기판 캐리어(1) 사이에 균일한 이격 간격(C)이 형성된다. 기판 캐리어(1)는 8㎜ 내지 21㎜, 바람직하게는 10㎜ 내지 15㎜, 특히 바람직하게는 11㎜ 내지 13㎜ 범위의 두께(D)를 보유하며, 이런 두께는 기판 캐리어(1)가 굽혀지지 않도록 하기에 충분한 기판 캐리어(1)의 강성을 달성한다. 기판 캐리어(1)의 상대적으로 더 두꺼운 두께(D), 다시 말해 21㎜보다 더 두꺼운 두께는 기판(4)의 신속한 온도 조절을 위해 불리한데, 그 이유는 그에 따라 기판 캐리어(1)의 많은 재료가 온도 조절되어야 하기 때문이다. 특정한 적용 사례들의 경우, 21㎜보다 더 두꺼운 기판 캐리어의 두께(D) 역시도 바람직할 수 있는데, 그 이유는 기판 캐리어(1)가 그로 인해 온도 조절이 차단된 후에도 8㎜ 내지 21㎜의 두께(D)를 보유한 얇은 기판 캐리어(1)보다, 특히 15㎜ 미만의 기판 캐리어(1)의 두께(D)에서보다 더 오래 설정된 온도를 유지할 수 있기 때문이다. 200㎝보다 더 긴 길이 및/또는 더 큰 폭을 보유하는 기판 캐리어(1)의 경우에서도, 21㎜보다 더 두꺼운 기판 캐리어(1)의 두께(D)가 바람직할 수 있다.
기판 캐리어(1)의 기판 캐리어 전면(3) 상에는 복수의 기판(4)이 배치된다. 기판들(4)은 기판 캐리어(1)와 열적으로 평형을 이뤄야 하며, 그럼으로써 기판들(4)은 온도 조절 장치(2)를 통해 간접적으로 가열되고, 그리고/또는 냉각될 수 있게 된다. 그에 따라, 기판들(4)은 기판 처리 공정에서 원하는 온도로 설정될 수 있다. 기판 캐리어(1) 상에는, 기판(들)으로서 예컨대 반도체 기판들, 예컨대 실리콘 웨이퍼가 안착될 수 있다.
연결 부재들(8)은 기판 캐리어 후면(5)으로부터 수용 모듈들(7)에 대해 측면으로 연장되면서 수용 모듈들을 기판 캐리어(1)와 연결한다. 그 대안으로, 연결 부재들(8)이 기판 캐리어(1) 상에서 측면으로 배치되거나, 또는 기판 캐리어(1)의 기판 지지 영역의 외부에 위치하는 다른 영역에 배치되는 점 역시도 생각해볼 수 있다. 연결 부재들(8)은, 도 3에 도시된 실시형태에서, 기판 캐리어(1)와 각각의 수용 모듈(7) 사이에서 각각 90°인 2개의 편향부를 포함한다. 그 결과, 연결 부재들(8)은, 연결 방향(A)을 따라 기판 캐리어(1)와 각각의 수용 모듈(7) 간의 직접적인 연결을 통해 가능할 수도 있는 경우보다 더 긴 길이(L)를 보유한다. 연결 부재들(8)의 증가하는 길이(L)를 통해, 연결 부재들(8)을 통한 열 전도는 감소되며, 그럼으로써 기판 캐리어(1)와 수용 모듈들(7) 간의 열 전달은 최소화된다. 그 결과, 연결 부재들(8)의 위치들에서 기판 캐리어(1) 내 히트 싱크의 형성은 방지된다.
1. 기판 캐리어 3. 기판 캐리어 전면
4. 기판 8. 연결 부재
5. 캐리어 후면 7. 수용 모듈

Claims (10)

  1. 판형 기판 캐리어(1)와, 기판 캐리어(1)에 대해 평행하게 배치되는 적어도 하나의 판형 온도 조절 장치(2)를 포함하는 기판의 처리를 위한 기판 처리 장치로서, 기판 캐리어(1)는 적어도 하나의 평면 기판(4)의 지지를 위한 기판 캐리어 전면(3)과, 온도 조절 장치(2)의 방향으로 향해 있는 기판 캐리어 후면(5)을 포함하며, 기판 캐리어 후면(5) 상에, 그리고/또는 기판 캐리어(1)의 방향으로 향해 있는 온도 조절 장치(2)의 표면 상에 기판 캐리어(1)와 온도 조절 장치(2) 간의 이격 간격(C)의 형성을 위한 적어도 하나의 이격 부재(6, 6')가 제공되는 것인, 상기 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판 캐리어(1) 상에 가이드 레일들의 수용을 위한 적어도 하나의 수용 모듈(7)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 캐리어(1)와 상기 온도 조절 장치(2) 간의 이격 간격(C)의 형성을 위한 복수의 이격 부재(6, 6')가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이격 부재(6, 6')의 재료는 상기 기판 캐리어(1)의 재료보다 더 낮은 열 전도도를 보유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이격 부재(6, 6')는 상기 기판 캐리어(1)로부터, 그리고/또는 상기 온도 조절 장치(2)로부터 0.1㎜ 내지 1㎜의 높이(H)만큼 돌출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이격 부재(6, 6')는 가변 높이(H)를 보유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 캐리어(1)는 적어도 하나의 전기 전도성 재료로 형성되고, 그리고/또는 적어도 하나의 전기 전도성 재료로 코팅되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 캐리어 전면(3)과 상기 기판 캐리어 후면(5) 사이의 상기 기판 캐리어(1)는 8㎜ 내지 21㎜의 두께(D)를 보유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 캐리어 후면(5)은 표면 개질부 및/또는 표면 코팅층을 포함하며, 상기 표면 개질부 및/또는 상기 표면 코팅층은 상기 기판 캐리어(1)의 기본 재료보다 더 많은 열 복사를 흡수하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수용 모듈(7)은 적어도 하나의 연결 부재(8)를 통해 상기 기판 캐리어(1)와 연결되며, 상기 연결 부재(8)는 상기 기판 캐리어(1)와 상기 수용 모듈(7) 사이의 연결 방향(A)으로 상기 수용 모듈(7)보다 더 작은 횡단면(B) 및/또는 더 긴 길이(L)를 보유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수용 모듈(7) 및/또는 상기 연결 부재(8)는 상기 기판 캐리어(1)의 재료보다 더 낮은 열 전도도를 보유하는 재료 또는 재료 복합체로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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