KR20210106610A - 고속 가열냉각 플레이트 - Google Patents

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KR20210106610A
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KR1020200021015A
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박성호
정재학
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대진대학교 산학협력단
(주)씨엔원
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Abstract

반도체 기판에 대해 고속가열 및 고속냉각이 가능하도록 플레이트를 마련하여 유무기 하이브리드와 같은 복합소재의 증착 공정에 적용할 수 있는 고속 가열냉각 플레이트에 관한 것으로, 열전도 부재, 상기 열전도 부재 내에 마련된 가열 부재, 상기 열전도 부재 내에서 상기 가열 부재에 인접하여 마련된 냉각 부재를 포함하는 구성을 마련하여, 증착 온도가 상이한 물질의 극 박막을 생산성 있게 구현할 수 있다.

Description

고속 가열냉각 플레이트{High speed heating and cooling plate}
본 발명은 차세대 유무기 복합소재 증착을 위한 반도체 기판 플레이트를 고속으로 가열 및 냉각시키는 플레이트에 관한 것으로, 특히 반도체 기판에 대해 고속가열 및 고속냉각이 가능하도록 플레이트를 마련하여 유무기 하이브리드와 같은 복합소재의 증착 공정에 적용할 수 있는 고속 가열냉각 플레이트에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 포토리소그라피, 에칭 그리고 이온 주입 등과 같은 다양한 공정들이 수행된다. 기판에 회로 패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토리소그라피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.
한편, 각각의 공정이 수행되는 웨이퍼들은 예를 들어, 복수 매씩 그룹 지어진다. 동일한 그룹에 속하는 웨이퍼들은 동일한 공정 조건으로 공정이 수행되고, 상이한 그룹에 속하는 웨이퍼들은 서로 상이한 공정 조건으로 공정이 수행된다. 즉, 하나의 그룹에 속하는 웨이퍼들에 대해 공정이 완료된 후 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들에 공정을 수행되기 전에는, 가열 부재의 가열 온도가 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들의 가열 온도에 적합하도록 조절되어야 한다. 따라서, 다음 그룹의 웨이퍼들이 이전의 그룹의 웨이퍼들의 공정 온도보다 낮은 온도로 가열되는 것이 요구되는 경우에는 가열 부재인 가열 플레이트의 온도를 강제 냉각시켜야 한다.
이러한 가열 플레이트의 강제 냉각은 자연 냉각 방식에 의해 이루어지므로 많은 시간이 소요된다. 자연 냉각 방식에 의해 가열 플레이트를 냉각할 경우, 온도를 1℃ 낮추는 데 약 1분이 소요된다. 그룹들 간 가열 온도의 차이가 약 50℃라면, 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들은 가열 플레이트가 냉각되기까지 약 50분 정도 대기한다. 따라서 설비의 가동률이 크게 저하된다.
또한, 유무기 하이브리드와 같은 복합소재를 증착하기 위해서는 유기물과 무기물을 각각 다른 증착 온도에서 증착한다. 분자 단위의 유기-무기 하이브리드 박막 증착 방법으로는 자기조립 다층 분자막(SAMs: Self-Assembled Monolayers)과 분자층 증착법(MLD: Molecular Layer Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition), 단일 혹은 다수 소스의 열 진공 증착법, 스퍼터링 증착법, 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 등이 제안되었다. 이 밖에 위의 박막 형성 방법 중 적어도 두 개 이상의 방법을 함께 이용하는 유기-무기 박막 형성 방법이 제안되었다.
예를 들어, iCVD 공정기술을 이용하여 유기물을 증착하는 경우, 증착 온도는 50℃ 이하의 저온에서 나노수준의 유기 극 박막을 구현할 수 있다. 반면 무기물은 ALD 공정을 통해 나노 극 박막을 구현할 수 있으며, 증착 온도는 일반적으로 250~300℃ 정도 된다. 이처럼 나노 극 박막을 적층구조로 증착하여 유기물의 신축성과 탄성을 이용하고 무기물의 광학과 전기적 성질을 융합시켜 새로운 개념의 유무기 하이브리드 복합 신소재를 개발하게 된다.
이를 위해 기판이 안착 되는 플레이트를 강제 냉각시키는 기술에 개발되고 있다.
이러한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 기판을 가열하는 가열 플레이트, 상기 가열 플레이트의 상부면으로 냉각용 에어를 공급하는 제1 냉각 부재, 상부면에 상기 가열 플레이트가 제공되는 하부 챔버, 상기 하부 챔버와 결합되어 베이크 공정을 처리하는 내부 공간을 형성하는 상부 챔버, 상기 상부 챔버의 내측 상부면에 설치되고, 상기 내부 공간으로 에어를 공급하여 단열 처리하는 커버, 상기 가열 플레이트와 상기 하부 챔버 사이에 배치되어 상기 가열 플레이트를 고정시키는 베이스를 포함하는 베이크 장치에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 기판을 가열하는 가열 플레이트, 상기 가열 플레이트 상에 놓여 상기 가열 플레이트를 냉각하는 온도 조절판, 상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하는 반송 메커니즘, 기판을 냉각하는 냉각 플레이트를 포함하고, 상기 반송 메커니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이동시키는 베이크 유닛에 대해 개시되어 있다.
한편, 하기 특허문헌 3에는 기판을 가열, 처리 및 냉각하는 열처리 방법으로서, 가열 단계 동안에는 프로세스 챔버 덮개와 프로세스 챔버 바닥 간의 거리인 프로세스 챔버 높이가 최댓값을 취함으로써, 결과적으로 가열된 서셉터로부터 냉각된 프로세스 챔버 덮개로의 열 흐름은 최소로 되며, 냉각 단계 동안에는 프로세스 챔버 높이가 최솟값을 취함으로써, 결과적으로 상기 냉각되는 서셉터로부터 상기 냉각된 프로세스 챔버 덮개로의 열 흐름은 최대로 되며, 이때 상기 프로세스 챔버 덮개로 흐르는 열이 냉각 장치에 의해서 방출되며, 냉각 단계 동안에는 수소가 공정 가스로서 가스 유입 부재를 통해서 상기 프로세스 챔버 안으로 유입되는 열처리 방법에 대해 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1109080호(2012.01.17 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0637717호(2006.10.17 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1832980호(2018.02.21 등록)
상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 복수 개의 냉각 부재를 이용하여 가열 플레이트를 냉각하여 가열 플레이트의 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있지만, 가열 플레이트의 상부 및 하부에서 제1 및 제2 냉각 부재의 냉각용 에어를 가열 플레이트로 분사하여 강제 냉각시키는 구조이므로, 고속으로 플레이트를 냉각시킬 수 없다는 문제가 있었다.
또 상기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 반송 메커니즘이 냉각 플레이트와 가열 플레이트 사이로 온도 조절판을 이동시키는 구조이므로, 반송 메커니즘의 구조가 복잡하게 되고, 고속으로 플레이트를 냉각시킬 수 없다는 문제도 있었다.
한편, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 냉각 단계 동안 수소가 공정 가스로서 가스 유입 부재를 통해서 프로세스 챔버 안으로 유입되는 구조로서, 증착 온도가 다른 유무기 복합소재 증착을 반도체 구조에는 적용할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 증착 온도가 다른 극 박막의 적층구조를 하나의 챔버에서 구현하기 위해 고속 가열과 고속 냉각이 가능한 기판 플레이트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조립 또는 주물 방식으로 간단하게 제조할 수 있는 고속 가열냉각 플레이트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유무기 하이브리드와 같은 복합소재를 고속으로 제조할 수 있는 고속 가열냉각 플레이트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트는 반도체 기판 플레이트를 고속으로 가열 및 냉각시키는 플레이트로서, 열전도 부재, 상기 열전도 부재 내에 마련된 가열 부재, 상기 열전도 부재 내에서 상기 가열 부재에 인접하여 마련된 냉각 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재 및 냉각 부재는 상기 열전도 부재에 매립되고, 상기 가열 부재 및 냉각 부재는 고속으로 열교환이 실행되도록 상호 접촉면적이 최대로 형성되게 마련되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재 및 냉각 부재는 상기 열전도 부재의 상부에 매립되고, 상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 표면 사이의 거리는 상기 플레이트의 전제적인 열평형 이전에 상기 열전도 부재의 상부의 표면이 빠르게 목표 온도에 도달하도록, 상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 양 측면 사이의 거리와 상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 이면 사이의 거리보다 짧게 마련되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서,
상기 가열 부재는 다수의 가열선을 구비하고, 상기 냉각 부재는 다수의 냉각선을 구비하며,
상기 다수의 가열선과 다수의 냉각선은 순차적으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재 및 냉각 부재는 조립 방식 또는 주물 방식으로 상기 열전도 부재의 상부에 매립되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재는 제1 가열선과 상기 제1 가열선에서 분기된 다수의 제2 가열선을 구비하고, 상기 냉각 부재는 한 쌍의 제1 냉각선과 상기 한 쌍의 제1 냉각선에서 각각 분기된 다수의 제2 냉각선을 구비하고, 상기 제2 가열선과 상기 다수의 제2 냉각선은 순차적으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재는 다수의 가열선을 구비하고, 상기 냉각 부재는 다수의 제1 냉각선과 상기 다수의 제1 냉각선에서 분기된 다수의 제2 냉각선을 구비하고, 상기 냉각 부재는 상기 다수의 가열선 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서, 상기 가열 부재는 전원에 의해 발열하는 저항체로 이루어지고, 상기 냉각 부재는 냉각로를 구비하고, 상기 냉각로에 유체를 공급하여 상기 열전도 부재를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에 의하면, 가열 부재에 인접하여 냉각 부재를 마련하는 것에 의해 열평형까지 기다리지 않고 기판 플레이트의 표면을 원하는 온도에 빠르게 도달할 수 있으므로, 증착 온도가 상이한 물질의 극박막을 생산성 있게 구현할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에 의하면, 플레이트를 조립 또는 주물에 의해 간단하게 제조할 수 있으므로, 저렴한 비용으로 고속 가열냉각 플레이트를 제조할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 고속 가열냉각 플레이트의 일부분을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 다른 예를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 또 다른 예를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 작동 구조를 나타내는 도면.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명은 반도체 기판 플레이트를 이른 시간에 가열하여 고온 증착을 진행한 후, 상이한 낮은 증착 온도로 빠르게 냉각시켜 저온 증착이 가능하도록 하는 고속 가열냉각 플레이트의 구조를 마련한 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "가열선"은 전원 공급에 의해 전기에너지를 열로 전환할 수 있는 기능을 구비한 발열 기능을 구비한 것을 의미하며, "냉각선"은 냉각로로 이루어지고, 이 냉각로에 유체를 공급하는 것에 의해 열전도 부재를 냉각할 수 있는 기능을 구비한 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 개념도로서, 도 1의 (a)는 평면도이고, 도 1의 (b)는 단면도이다.
본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판 플레이트(10)를 고속으로 가열 및 냉각시키는 플레이트로서, 열전도 부재(100), 상기 열전도 부재(100) 내에 마련된 가열 부재(200), 상기 열전도 부재(100) 내에서 상기 가열 부재(200)에 인접하여 마련된 냉각 부재(300)를 포함한다.
상기 반도체 기판 플레이트(10)는 하나의 챔버에서 나노 극 박막으로 유무기 복합소재를 증착하여 제조하기 위해, 예를 들어 50℃ 이하의 저온에서 반도체 기판에 iCVD 공정 기술로 유기물을 증착하고, 250~300℃ 정도에서 반도체 기판에 ALD 공정 기술로 무기물을 증착하기 위해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 고속 가열냉각 플레이트 상에 마련된다.
상기 열전도 부재(100)는 특정 물질에 한정되는 것은 아니고, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)에서의 가열 또는 냉각의 기능을 실현할 수 있는 것이면 충분하다. 상기 열전도 부재(100)는 예를 들어, 열전도율이 높은 구리 또는 구리 합금 등으로 마련될 수 있다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)는 상기 열전도 부재(100) 내에 매립되고, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)는 고속으로 열교환이 실행되도록 상호 접촉, 예를 들어 면 접촉되도록 마련된다. 즉, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 열전도 부재(100)의 상부에 매립된다.
또한, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)와 상기 열전도 부재(100)의 표면(110) 사이의 거리는 상기 플레이트의 전제적인 열평형 이전에 상기 열전도 부재(100)의 상부의 표면이 빠르게 목표 온도에 도달하도록, 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)와 상기 열전도 부재(100)의 양 측면(120) 사이의 거리와 상기 가열 부재(200) 및 냉각 부재(300)와 상기 열전도 부재(100)의 이면(130) 사이의 거리보다 짧게 마련된다. 즉 열전도 부재(100)의 측면(120)과 이면(130)은 열전도성의 물질로 둘러쌓아 열전도 흐름을 유도하여 균일한 표면온도를 구현하며, 표면(110)은 얇게 하여 표면온도조절을 위한 열용량을 최소화할 수 있다. 또, 이면(130)은 열전도체의 두께를 두껍게 하여 엔트로피 효과로 전달된 열량을 잘 흡수 및 방출할 수 있도록 한다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 두꺼운 이면(130) 덕분에 열평형이 이루어지기 전에 반도체 기판 플레이트(10)의 표면온도를 빠르게 조절할 수 있게 된다.
상기 가열 부재(200)는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 다수의 가열선(210)을 구비하고, 상기 냉각 부재(300)는 다수의 냉각선(310)을 구비하며, 상기 다수의 가열선(210)과 다수의 냉각선(310)은 상호 면 접촉이 가능하도록 순차적으로 나란히 배열되게 마련될 수 있다.
따라서, 반도체 기판의 고온 증착 시 가열선(210)을 작동시켜 열전도 부재(100)의 표면(110)을 짧은 시간에 가열하므로, 반도체 기판 플레이트(10)를 통해 반도체 기판에 증착 공정을 진행할 수 있다. 반도체 기판에 대해 고온 증착이 완료되면 가열선(210)에 대한 전원 공급을 차단하고, 냉각선(310)에 냉각류를 흘려 인접한 가열선(210)과 열전도 부재(100)의 표면(110)만을 더욱 빠르게 냉각시키며, 열전도 부재(100)의 표면(110)에 위치한 온도 감지 센서로 원하는 온도를 확인되면 반도체 기판에 대해 저온 공정을 진행하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트에서는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 가열선(210)과 냉각선(310)을 순차적으로 배열하여 온도변경 시 변화에 필요한 열용량을 최소화하여 빠르게 반도체 기판 플레이트(10)의 표면온도를 원하는 온도에 도달하도록 마련된다.
상기 가열선(210)은 일반적인 저항이 있는 저항체로 전원 공급에 의해 전기에너지를 열로 전환할 수 있는 전도체로 열전도성이 좋은 부도체로 일차적으로 코팅되어 있는 저항체를 적용할 수 있다. 원하는 발열량에 따라 상용의 제품을 적용할 수 있다.
상기 냉각선(310)은 냉각로를 따라 유체를 공급하여 냉각시키는 방식을 사용할 수 있다. 일반적인 냉각수인 물은 고온에 바로 사용할 수 없으므로, 질소로 일차 냉각시킨 후 100℃ 근처에서 냉각수로 주입하여 사용할 수 있다. 또한, 더 높은 온도에서 냉각 속도를 높이기 위해서는 고온용 오일을 순환시켜 냉각수로 사용할 수도 있다.
다음에 도 1에 도시된 바와 같은 고속 가열냉각 플레이트를 제조하기 위한 구조의 일 예를 도 2에 따라 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 고속 가열냉각 플레이트의 일부분을 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 조립 방식에 의해 제조되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 2의 (b)는 주물 방식으로 제조된 것을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 제작을 간단한 방식으로 실행하기 위해 가열선(210)이 열전도 부재(100) 내에 열선으로 매립되고, 열전도 부재(100)의 상부에 냉각류가 흐를 수 있도록 냉각로를 형성하고, 하부에 냉각용 기체 또는 유체의 공급 부재(320)를 결합시켜 가열선(210)과 냉각선(310)이 배열되도록 조립될 수 있다. 상기 공급 부재(320)는 냉각로를 밀폐하도록 조립될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 열전도 부재(100)의 내부에 가열선(310)과 냉각로를 주물 방식으로 하여 일체로 제작될 수도 있다.
다음에 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 다른 구조를 도 3 및 도 4에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 다른 예를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 또 다른 예를 나타내는 단면도 이다.
도 3 및 도 4에서는 가열선(210)과 냉각선(310)의 접촉면적을 극대화하기 위해 가열선(210)과 냉각선(310)의 접촉면적을 넓게 하여 이른 시간에 열교환이 가능하도록 하고, 열전도 부재(100)의 표면(110) 쪽의 온도를 빠르게 조절하고, 이면(130) 쪽으로 엔트로피로 인한 열교환이 되도록 하여 열전도 부재(100)의 표면(110)은 빠르게 원하는 온도에 도달하고, 열평형은 열전도 부재(100) 이면을 통해서 천천히 진행될 수 있다.
도 3에 도시된 고속 가열냉각 플레이트는 조립 방식으로 마련되며, 가열 부재(200)가 제1 가열선(210)과 상기 제1 가열선(210)에서 분기된 다수의 제2 가열선(220)을 구비하고, 냉각 부재(300)가 한 쌍의 제1 냉각선(310)과 상기 한 쌍의 제1 냉각선(310)에서 각각 분기된 다수의 제2 냉각선(330)을 구비하고, 상기 제2 가열선(220)과 상기 다수의 제2 냉각선(330)이 순차적으로 나란히 배열되는 구조로 마련된 것이다.
즉 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 부재(200)가 중앙에 마련되고, 이 가열 부재(200)의 양측에 냉각 부재(300)가 마련되며, 제1 가열선(210)과 제1 냉각선(310)의 접촉 면적을 극대화하기 위해, 제1 가열선(210)을 기준으로 하여 양측에 "E"자 형상으로 제2 가열선(220)이 마련되고, 제1 냉각선(310)을 기준으로 하여 양측에 "E"자 형상으로 제2 냉각선(330)이 마련되며, 상술한 "E"자 형상이 끼워 맞추는 구조로 마련된다. 또 "E"자 형상이 끼워 맞추는 구조에서는 접촉면적을 극대화 하기 위해 제2 가열선(220)과 제2 냉각선(330)의 핀이 얇게 교차되도록 마련될 수 있다.
또 도 4에 도시된 고속 가열냉각 플레이트는 주물 방식으로 마련되며, 상기 가열 부재(200)가 다수의 가열선(210)을 구비하고, 상기 냉각 부재(300)가 다수의 제1 냉각선(310)과 상기 다수의 제1 냉각선(310)에서 분기된 다수의 제2 냉각선(320)을 구비하고, 상기 냉각 부재(300)는 상기 다수의 가열선(210) 사이에 배치되는 구조로 마련된 것이다.
즉 도 4에 도시된 바와 같이, 가열 부재(200)와 냉각 부재(300)가 순차적으로 나란히 배열되는 구조로 마련되고, 제1 냉각선(310)과 제2 냉각선(320)이 "王"자 형상으로 마련된다. 또 "王"자 구조에서는 접촉면적을 극대화 하기 위해 제2 냉각선(330)의 핀이 얇게 마련될 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는 고속 가열냉각 플레이트가 사각 형상으로 이루어진 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 다각형이나 원형으로 형성될 수도 있다.
다음에 도 4에 도시된 바와 같은 고속 가열냉각 플레이트와 외부 장치의 연결 구조에 대해 도 5에 따라 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트의 작동 구조를 나타내는 도면으로서, 도 5의 (a)는 고속 가열냉각 플레이트에 외부 장치가 결합된 구조의 단면도이고, 도 5의 (b)는 고속 가열냉각 플레이트에 외부 장치가 결합된 구조의 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 가열선(210)은 전원(250)에 서로 병렬로 연결되어 다수의 가열선(210)이 동시에 발열체로서 기능하며, "王"자 형상으로 마련된 제1 냉각선(310)과 제2 냉각선(320)은 냉각용 기체(예를 들어, 질소) 또는 유체의 공급 유로(350)에 병렬로 연결된다.
따라서, 반도체 기판의 고온 증착 시 전원(250)에서 전원을 공급하여 가열선(210)의 발열에 의해 열전도 부재(100)의 표면(110)이 짧은 시간에 가열되어 반도체 기판 플레이트(10)를 통해 반도체 기판에 증착 공정을 진행하고, 고온 증착이 완료되면 가열선(210)에 대한 전원(250)의 공급을 차단하고, 냉각선(310)에 냉각류를 흘려 인접한 가열선(210)과 열전도 부재(100)의 표면(110)만을 더욱 빠르게 냉각시켜 반도체 기판에 대해 저온 공정을 진행할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 고속 가열냉각 플레이트를 사용하는 것에 의해 증착 온도가 상이한 물질의 극박막을 생산성 있게 구현할 수 있다.
100 : 열전도 부재
200 : 가열 부재
300 : 냉각 부재

Claims (8)

  1. 반도체 기판 플레이트를 고속으로 가열 및 냉각시키는 플레이트로서,
    열전도 부재,
    상기 열전도 부재 내에 마련된 가열 부재,
    상기 열전도 부재 내에서 상기 가열 부재에 인접하여 마련된 냉각 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  2. 제1항에서,
    상기 가열 부재 및 냉각 부재는 상기 열전도 부재에 매립되고,
    상기 가열 부재 및 냉각 부재는 고속으로 열교환이 실행되도록 상호 접촉면적이 최대로 형성되게 마련되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  3. 제2항에서,
    상기 가열 부재 및 냉각 부재는 상기 열전도 부재의 상부에 매립되고,
    상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 표면 사이의 거리는 상기 플레이트의 전제적인 열평형 이전에 상기 열전도 부재의 상부의 표면이 빠르게 목표 온도에 도달하도록, 상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 양 측면 사이의 거리와 상기 가열 부재 및 냉각 부재와 상기 열전도 부재의 이면 사이의 거리 보다 짧게 마련되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  4. 제1항에서,
    상기 가열 부재는 다수의 가열선을 구비하고, 상기 냉각 부재는 다수의 냉각선을 구비하며,
    상기 다수의 가열선과 다수의 냉각선은 순차적으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  5. 제1항에서,
    상기 가열 부재 및 냉각 부재는 조립 방식 또는 주물 방식으로 상기 열전도 부재의 상부에 매립되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  6. 제1항에서,
    상기 가열 부재는 제1 가열선과 상기 제1 가열선에서 분기된 다수의 제2 가열선을 구비하고,
    상기 냉각 부재는 한 쌍의 제1 냉각선과 상기 한 쌍의 제1 냉각선에서 각각 분기된 다수의 제2 냉각선을 구비하고,
    상기 제2 가열선과 상기 다수의 제2 냉각선은 순차적으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  7. 제1항에서,
    상기 가열 부재는 다수의 가열선을 구비하고,
    상기 냉각 부재는 다수의 제1 냉각선과 상기 다수의 제1 냉각선에서 분기된 다수의 제2 냉각선을 구비하고,
    상기 냉각 부재는 상기 다수의 가열선 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.
  8. 제1항에서,
    상기 가열 부재는 전원에 의해 발열하는 저항체로 이루어지고,
    상기 냉각 부재는 냉각로를 구비하고, 상기 냉각로에 유체를 공급하여 상기 열전도 부재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 고속 가열냉각 플레이트.

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Citations (3)

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KR100637717B1 (ko) 2005-09-28 2006-10-25 세메스 주식회사 베이크 유닛, 상기 베이크 유닛에 사용되는 가열플레이트를 냉각하는 방법, 그리고 상기 베이크 유닛을포함하는 기판 처리 장치 및 방법
KR101109080B1 (ko) 2009-12-01 2012-02-06 세메스 주식회사 베이크 장치 및 그의 가열 플레이트 냉각 방법
KR101832980B1 (ko) 2010-04-16 2018-02-28 아익스트론 에스이 가열 단계, 처리 단계 및 냉각 단계를 갖는 열 처리 방법

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