KR20200140540A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200140540A
KR20200140540A KR1020190067293A KR20190067293A KR20200140540A KR 20200140540 A KR20200140540 A KR 20200140540A KR 1020190067293 A KR1020190067293 A KR 1020190067293A KR 20190067293 A KR20190067293 A KR 20190067293A KR 20200140540 A KR20200140540 A KR 20200140540A
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Abstract

일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버부; 상기 챔버부의 외측에 위치되고, 열을 공급 또는 회수 가능한 열조절부; 및 열전도를 통하여 상기 처리 공간에 열을 공급하거나 상기 처리 공간으로부터 열을 회수 가능하도록, 일측이 상기 처리 공간에 위치되고 타측이 상기 열조절부에 연결되는 열전도부를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
아래의 실시 예는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체는 리소그래피, 증착 및 에칭 등과 같은 일련의 공정들이 반복적으로 수행되어 제조된다. 이러한 반도체를 구성하는 기판의 표면에는 반복적인 공정에 의해 각종 파티클, 금속 불순물 또는 유기물 등과 같은 오염물질들이 잔존하게 된다. 기판 상에 잔존하는 오염물질은 제조되는 반도체의 신뢰성을 저하시키므로, 이를 개선하기 위해 반도체 제조공정 중 기판을 세정 및 건조하는 공정이 요구된다.
최근에는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 채용되고 있다. 이러한 초임계 처리 공정은 초임계 유체의 조건을 만족시키기 위해 처리 공간 내부에 고온 및 고압이 형성되어야 한다. 처리 공간에 형성되는 고압을 견딜 수 있도록, 챔버는 일반적으로 sus 재질로 형성된다. 또한, 처리 공간에 고온을 형성하기 위하여, 챔버 외곽에 코일 히터나 실리콘 에칭 히터 등을 부착하여 승온하는 방식 또는 챔버에 홀을 구성하고 홀에 히터를 삽입하는 카트리지 히터 방식이 사용되었다. 다만, sus 재질은 그 특성상 열전도율이 낮으며, 특히 고압 공정을 위해 두껍게 설계되는 경우가 많아 내부의 온도를 공정 온도로 승온하기 위하여 많은 시간이 소요된다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 장치는 온도 하강을 위하여, 챔버 내부로 별도의 냉각 유체가 흐를 수 있도록 유로가 형성된 장치를 삽입하거나, PCW나 냉각 가스 등을 흘려 냉각하는 방법이 이용되었다. 다만, 이와 같은 장치는 냉각에 많은 시간이 소요되고, 장치 구조가 복잡해진다는 문제가 있었다. 따라서, 처리 공간 내부의 온도를 빠르게 올릴 수 있으면서, 동시에 쿨링 기능을 수행할 수 있는 기판 처리 장치가 요구되는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은, 처리 공간 내부 온도를 빠르게 승온 및 하강할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은, 히팅 및 쿨링 기능을 동시에 갖는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버부; 상기 챔버부의 외측에 위치되고, 열을 공급 또는 회수 가능한 열조절부; 및 열전도를 통하여 상기 처리 공간에 열을 공급하거나 상기 처리 공간으로부터 열을 회수 가능하도록, 일측이 상기 처리 공간에 위치되고 타측이 상기 열조절부에 연결되는 열전도부를 포함할 수 있다.
상기 열전도부는, 상기 처리 공간에 위치되는 플레이트부; 및 일측이 상기 플레이트부에 연결되고 타측이 상기 열조절부에 연결되도록, 상기 챔버부를 관통하는 관통부를 포함할 수 있다.
상기 관통부는, 제1관통부 및 상기 제1관통부와 이격 배치되는 제2관통부를 포함할 수 있다.
상기 열조절부는, 상기 제1관통부에 연결되는 히팅부; 및 상기 제2관통부에 연결되는 쿨링부를 포함할 수 있다.
상기 처리 공간의 내부 온도 상승을 위하여 상기 히팅부를 작동시키고, 상기 처리 공간의 내부 온도 하강을 위하여 상기 쿨링부를 작동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 처리 공간의 내부 온도를 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 측정값을 고려하여 상기 열조절부를 제어할 수 있다.
상기 열전도부는 상기 챔버부보다 열전도율이 높은 재질을 포함할 수 있다.
상기 열전도부는 열전도도가 200W/mk 이상인 재질을 포함할 수 있다.
상기 플레이트부의 일면에는 요철이 형성될 수 있다.
상기 플레이트부는 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다.
상기 열전도부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 챔버부 및 관통부의 사이를 실링하는 실링부를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버부는 제1바디 및 제2바디를 포함하고, 상기 제1바디 및 제2바디에는 상기 열조절부 및 열전도부가 각각 구비될 수 있다.
상기 플레이트부는, 제1플레이트부 및 상기 제1플레이트와 이격 배치되는 제2플레이트부를 포함하고, 상기 관통부는, 상기 제1플레이트부에 연결되는 제1관통부 및 상기 제2플레이트부에 연결되는 제2관통부를 포함할 수 있다.
상기 열조절부는, 상기 제1관통부에 연결되는 히팅부; 및 상기 제2관통부에 연결되는 쿨링부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 열전도율이 높은 열전도부를 통하여 처리 공간 내부 온도를 빠르게 승온 및 하강시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 히팅 및 쿨링 기능을 동시에 가짐으로써, 처리 공간 내부의 온도 변화를 일정하게 유지하여 공정의 안정성을 높일 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2는 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판에 대한 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(1)는 내부에 고온 및 고압을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(1)는 초임계 건조 장치일 수 있다.
일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)는 챔버부(10), 열조절부(11), 열전도부(12), 제어부(13) 및 센서부(14)를 포함할 수 있다.
챔버부(10) 내부에서는 기판에 대한 공정이 수행될 수 있다. 챔버부(10)는 내부에 처리 공간(S)이 형성될 수 있다. 처리 공간(S)에는 고온 및 고압이 형성될 수 있다. 챔버부(10)는 처리 공간(S)에 고압이 유지되도록 밀폐 구조를 가질 수 있다. 챔버부(10)의 내부에는 기판이 안착될 수 있다. 챔버부(10)에는 기판이 안착될 수 있도록, 기판 안착부가 위치될 수 있다. 챔버부(10)는 제1바디(101) 및 제2바디(102)를 포함할 수 있다. 제1바디(101) 및 제2바디(102)는 처리 공간(S)이 형성되도록 서로 결합 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1바디(101) 및 제2바디(102) 중 적어도 하나는 처리 공간(S)이 개폐되도록 승강 가능할 수 있다. 챔버부(10)는 sus 재질을 포함할 수 있다.
열조절부(11)는 열을 공급 또는 회수 가능하도록 구성될 수 있다. 열조절부(11)는 히팅부(111) 및 쿨링부(112)를 포함할 수 있다. 히팅부(111)는 열을 공급할 수 있다. 예를 들어, 히팅부(111)는 히터를 포함할 수 있다. 쿨링부(112)는 열을 회수할 수 있다. 예를 들어, 쿨링부(1112)는 쿨러를 포함할 수 있다. 열조절부(11)는 챔버부(10)의 외측에 위치될 수 있다. 한편, 열조절부(11)의 히팅부 및 쿨링부는 하나의 구성이고, 온도를 조절하여 히팅 및 쿨링 기능을 동시에 갖는 장치일 수도 있다.
열전도부(12)는 열전도를 통하여, 열조절부(11) 및 처리 공간(S) 간의 열교환을 수행할 수 있다. 즉, 열전도부(12)는 열전도를 통하여 처리 공간(S)에 열을 공급하거나, 처리 공간(S)으로부터 열을 회수할 수 있다. 이를 위하여, 열전도부(12)의 일측은 처리 공간(S)에 위치되고, 타측은 열조절부(11)에 연결될 수 있다. 열전도부(12)는 챔버부(10)보다 열전도율이 높은 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열전도부(12)는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열전도부(12)는 열전도도가 200W/mk 이상인 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 열전도부(12)는 챔버부(10)보다 열 전도에 유리할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 열조절부(11)에서 생성된 열은 열전도부(12)를 통해 처리 공간(S)으로 공급되고, 처리 공간(S)의 내부 온도가 승온될 수 있다. 또한, 메인터넌스를 위하여 쿨링이 필요한 경우, 처리 공간(S) 내부의 열은 열전도부(12)를 통해 열조절부(11)로 회수되고, 처리 공간(S)의 내부 온도가 하강될 수 있다. 한편, 열전도부(12)는 일체로 형성될 수 있다.
열전도부(12)는 플레이트부(121) 및 관통부(122)를 포함할 수 있다.
플레이트부(121)는 처리 공간(S)에 위치될 수 있다. 즉, 플레이트부(121)는 챔버부(10)의 내부에 위치될 수 있다. 플레이트부(121)는 처리 공간(S)의 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 플레이트부(121)는 챔버부(10)의 내부 상부면 또는 내부 하부면에 배치될 수 있다. 플레이트부(121)는 처리 공간(S)과 열교환을 수행할 수 있다. 플레이트부(121)는 열교환에 유리하도록 넓은 표면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 플레이트부(121)는 넓은 판 형상으로 형성될 수 있다. 플레이트부(121)의 적어도 일면에는 요철이 형성될 수 있다. 플레이트부(121)는 그물망 형상의 메쉬(mesh) 구조를 포함할 수 있다. 플레이트부(121)는 도선이 감겨진 코일 구조를 포함할 수 있다. 이과 같은 구조에 의하면, 플레이트부(121)와 처리 공간(S) 사이의 열 교환이 더욱 효율적으로 수행될 수 있다.
관통부(122)는 일측이 플레이트부(121)에 연결되고, 타측이 열조절부(11)에 연결될 수 있다. 관통부(122)는 챔버부(10)를 관통할 수 있다. 관통부(122)는 열조절부(11) 및 플레이트부(121) 간의 열교환을 수행할 수 있다. 즉, 관통부(122)는 열전도를 통하여 열조절부(11) 및 플레이트부(121) 사이에서 열을 전달할 수 있다. 관통부(122)는 복수 개 마련될 수 있다. 예를 들어, 관통부(122)는 제1관통부(122a) 및 제2관통부(122b)를 포함할 수 있다. 제1관통부(122a) 및 제2관통부(122b)는 서로 이격 배치될 수 있다. 제1관통부(122a)에는 히팅부(111)가 연결될 수 있다. 제2관통부(122b)에는 쿨링부(112)가 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 히팅 및 쿨링 기능을 동시에 가질 수 있다. 한편, 챔버부(10) 및 관통부(122)의 사이에는 실링부(미도시)가 적용될 수 있다. 처리 공간(S)에 고압이 유지되도록, 실링부는 챔버부(10) 및 관통부(122)의 사이를 실링할 수 있다.
한편, 챔버부(10)의 제1바디(101) 및 제2바디(102)에는 열조절부(11) 및 열전도부(12)가 각각 구비될 수 있다. 제1바디(101) 및 제2바디(102)에 각각 구비된 열조절부(11) 및 열전도부(12)는 서로 독립적으로 또는 서로 연동되어 제어될 수 있다.
제어부(13)는 열조절부(11)를 제어할 수 있다. 제어부(13)는 열조절부(11)를 제어하여, 처리 공간(S) 내부의 온도를 승온 또는 하강시킬 수 있다. 처리 공정 등을 위하여, 처리 공간(S)의 내부 온도 상승이 필요한 경우, 제어부(13)는 히팅부(111)를 작동시킬 수 있다. 히팅부(111)에서 발생된 열은 제1관통부(122a)를 통하여 플레이트부(121)로 전달될 수 있다. 플레이트부(121)로 전달된 열은 처리 공간(S) 내부로 전달됨으로써, 처리 공간(S)의 온도가 상승될 수 있다. 또한, 메인터넌스 등을 위하여, 처리 공간(S)의 내부 온도 하강이 필요한 경우, 제어부(13)는 쿨링부(112)를 작동시킬 수 있다. 처리 공간(S) 내부의 고온에 의하여 뜨거워진 플레이트부(121)의 열은 제2관통부(122b)를 통하여 차가운 쿨링부(112)로 회수될 수 있다. 따라서, 처리 공간(S) 내부의 열은 쿨링부(112)를 통해 지속적으로 회수되고, 그에 따라 처리 공간(S)의 내부 온도는 하강될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 열전도도가 높은 열전도부(12)를 직접 히팅 및 쿨링하여 처리 공간(S) 내부와 열교환을 수행할 수 있으므로, 히팅 및 쿨링 시간을 단축할 수 있다.
센서부(14)는 처리 공간(S)의 내부 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 센서부(14)는 온도 센서를 포함할 수 있다. 제어부(13)는 센서부(14)에서 측정된 측정값을 고려하여 열조절부(11)를 제어할 수 있다. 제어부(13)는 처리 공간(S)의 온도가 일정하게 유지되도록, 측정된 온도값을 이용하여 열조절부(11)를 피드백 제어할 수 있다. 예를 들어, 측정값이 목표값보다 높게 측정된 경우, 제어부(13)는 히팅부(111)의 강도를 낮추거나, 쿨링부(112)를 작동시킬 수 있다. 또는, 측정값이 목표값보다 낮게 측정된 경우, 제어부(13)는 히팅부(111)의 강도를 높일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 히팅 및 쿨링 기능을 동시에 수행할 수 있으므로, 처리 공간(S)의 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있고, 그에 따라 공정의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)의 플레이트부(121)는 제1플레이트부(121a) 및 제2플레이트부(121b)를 포함할 수 있다. 제1플레이트부(121a) 및 제2플레이트부(121b)는 서로 이격 배치될 수 있다. 관통부(122)는 제1관통부(122a) 및 제2관통부(122b)를 포함할 수 있다. 제1관통부(122a)는 제1플레이트부(121a)에 연결될 수 있다. 제2관통부(122b)는 제2플레이트부(121b)에 연결될 수 있다. 열조절부(11)는 히팅부(111) 및 쿨링부(112)를 포함할 수 있다. 제1관통부(122a)에는 히팅부(111)가 연결될 수 있다. 제2관통부(122b)에는 쿨링부(112)가 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1플레이트부(121a) 및 제2플레이트부(121b)는 서로 이격되어 있으므로, 히팅 및 쿨링을 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 기판 처리 장치
10: 챔버부
11: 열조절부
12: 열전도부
13: 제어부
14: 센서부

Claims (15)

  1. 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버부;
    상기 챔버부의 외측에 위치되고, 열을 공급 또는 회수 가능한 열조절부; 및
    열전도를 통하여 상기 처리 공간에 열을 공급하거나 상기 처리 공간으로부터 열을 회수 가능하도록, 일측이 상기 처리 공간에 위치되고 타측이 상기 열조절부에 연결되는 열전도부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도부는,
    상기 처리 공간에 위치되는 플레이트부; 및
    일측이 상기 플레이트부에 연결되고 타측이 상기 열조절부에 연결되도록, 상기 챔버부를 관통하는 관통부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통부는, 제1관통부 및 상기 제1관통부와 이격 배치되는 제2관통부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열조절부는,
    상기 제1관통부에 연결되는 히팅부; 및
    상기 제2관통부에 연결되는 쿨링부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 처리 공간의 내부 온도 상승을 위하여 상기 히팅부를 작동시키고, 상기 처리 공간의 내부 온도 하강을 위하여 상기 쿨링부를 작동시키는 제어부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리 공간의 내부 온도를 측정하는 센서부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 측정값을 고려하여 상기 열조절부를 제어하는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전도부는 상기 챔버부보다 열전도율이 높은 재질을 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전도부는 열전도도가 200W/mk 이상인 재질을 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트부의 일면에는 요철이 형성되는, 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트부는 메쉬(mesh) 구조로 형성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열전도부는 일체로 형성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 챔버부 및 관통부의 사이를 실링하는 실링부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버부는 제1바디 및 제2바디를 포함하고,
    상기 제1바디 및 제2바디에는 상기 열조절부 및 열전도부가 각각 구비되는, 기판 처리 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트부는, 제1플레이트부 및 상기 제1플레이트와 이격 배치되는 제2플레이트부를 포함하고,
    상기 관통부는, 상기 제1플레이트부에 연결되는 제1관통부 및 상기 제2플레이트부에 연결되는 제2관통부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열조절부는,
    상기 제1관통부에 연결되는 히팅부; 및
    상기 제2관통부에 연결되는 쿨링부를 포함하는, 기판 처리 장치.
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