KR20220108498A - 히터 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 히터는 기판이 안착될 수 있는 안착면을 가지는 상부바디, 안착면과 반대쪽에 위치하도록 상부바디의 하부에 장착된 하부바디, 상부바디에 설치된 상부 발열부 및 하부바디의 내측영역에 위치하도록, 하부바디에 설치된 하부 발열부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 상부바디와 하부바디를 개별적으로 가열시킬 수 있다. 이에 히터의 온도를 영역별로 조절하기가 용이한 장점이 있다. 그리고, 상하로 분리되어 있는 발열부를 포함하는 히터의 제조가 용이하며, 히터의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판이 안착되는 히터의 안착면을 보다 세분화하여 별도로 가열할 수 있다. 따라서, 히터 주변 구성품들에 의한 열손실 정도에 따라 히터의 영역별 가열 조건을 다르게 조절할 수 있다. 이로 인해, 기판의 온도를 균일하게 할 수 있고, 온도 불균일에 의한 불량 발생을 방지할 수 있다.

Description

히터 및 기판 처리 장치{HEATER AND APPRATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 히터 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 처리 장치는 챔버, 챔버 내에 설치되어 공정을 진행할 기판을 상부에 안치시켜 기판을 가열하는 히터, 히터와 마주보게 설치되어 공정 원료를 기판으로 분사하는 분사부를 포함한다. 그리고 챔버에는 기판이 출입하는 게이트가 마련되어 있다.
히터는 일면에 기판이 지지되는 바디, 바디의 가장자리 영역을 따라 설치된 외측 발열부 및 가장자리 영역의 내측에 설치된 내측 발열부를 포함한다. 이러한 히터는 외측 발열부 및 내측 발열부 각각을 발열시켜 기판을 가열한다. 즉, 외측 발열부 및 내측 발열부 각각으로 전원을 인가하면, 상기 외측 발열부 및 내측 발열부가 발열되고, 이에 바디 및 이에 안착된 기판이 가열된다.
그런데, 기판의 온도가 균일하지 않은 문제가 발생될 수 있다. 이는 히터 중 상대적으로 게이트와 인접한 영역에서의 열 손실에 의한 것일 수 있다. 또한, 히터의 주변에 설치된 구성품 예컨대 분사부에 의한 열손실에 의해서도 발생될 수 있다.
기판의 온도가 불균일하게 되면, 기판 처리 공정에 불량이 발생된다. 즉, 기판에 박막을 증착하는 경우 기판의 두께가 불균일한 불량이 발생될 수 있고, 이는 제품의 불량을 야기시킨다.
한국등록특허 10-1463120
본 발명은 기판을 균일하게 가열할 수 있는 히터 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 히터의 본체를 상하방향 및 수평방향으로 개별적으로 가열시킬 수 있는 히터 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 내측영역을 복수의 영역으로 분할하여 개별적으로 가열시킬 수 있는 히터 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 히터는 기판이 안착될 수 있는 안착면을 가지는 상부바디; 상기 안착면과 반대쪽에 위치하도록 상기 상부바디의 하부에 장착된 하부바디; 상기 상부바디에 설치된 상부 발열부; 및 상기 하부바디의 내측영역에 위치하도록, 상기 하부바디에 설치된 하부 발열부;를 포함한다.
상기 하부바디의 내측영역은, 상기 하부바디의 폭 방향 중심부를 포함하는 제1영역; 상기 제1영역의 외측에 위치된 제2영역; 및 상기 하부바디의 가장자리 영역과 상기 제2영역 사이에 위치된 제3영역;을 포함하고, 상기 하부 발열부는 상기 제1영역에 설치된 제1발열부, 상기 제2영역에 설치된 제2발열부 및 상기 제3영역에 설치된 제3발열부를 포함한다.
상기 제2영역은 상기 하부바디의 둘레방향으로 나열된 복수의 존을 포함하고, 상기 제2영역의 복수의 존 각각에 상기 제2발열부가 설치된다.
상기 제3영역은 상기 하부바디의 둘레방향으로 나열된 복수의 존을 포함하고, 상기 제3영역의 복수의 존 각각에 상기 제3발열부가 설치된다.
상기 상부 발열부는, 상기 상부바디의 가장자리 영역에 설치된 가장자리 발열부; 및 상기 상부바디의 내측영역에 설치된 내측 발열부; 를 포함한다.
상기 하부바디 중 상기 상부바디를 향하는 면으로부터 상기 상부바디와 반대쪽으로부터 함몰되게 마련된 하부홈을 포함하고, 상기 하부홈은 상기 제1발열부와 제2발열부 사이 및 상기 제2발열부와 제3발열부 사이에 위치하도록 마련된다.
상기 하부홈은 상기 제2영역의 복수의 존 각각에 설치된 상기 제2발열부들 사이와, 상기 제3영역의 복수의 존 각각에 설치된 상기 제3발열부들 사이에 위치하도록 마련된다.
상기 상부바디 중 상기 하부바디를 향하는 면으로부터 상기 하부바디와 반대쪽으로 함몰되게 마련된 상부홈을 포함하고, 상기 상부홈은 상기 하부홈과 마주보게 마련된다.
상기 상부 발열부 및 하부 발열부 각각은 개별적으로 전원 공급부와 연결된다.
내부공간을 가지며, 일측에 기판이 출입할 수 있는 게이트가 마련된 챔버; 및 상기 챔버에 설치된 히터;를 포함한다.
상기 상부 발열부 및 하부 발열부 각각으로 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함한다.
상기 히터를 향해 공정 원료를 분사하도록 상기 히터와 마주보게 설치된 분사부를 포함한다.
상기 히터 주변을 둘러싸도록 설치된 쉴드 및 상기 히터를 지지하는 지지부 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 히터의 본체를 상부바디와 하부바디로 분리하여 구성하고, 각각의 내부에 발열부를 설치함으로써, 상부바디와 하부바디를 개별적으로 가열시킬 수 있다. 이에 히터의 온도를 영역별로 조절하기가 용이한 장점이 있다.
그리고, 상부바디와 하부바디를 별도로 마련하여 각각의 내부에 발열부를 설치한 후, 상부바디와 하부바디를 상호 결합시켜 히터를 제조한다. 이에, 상하로 분리되어 있는 발열부를 포함하는 히터의 제조가 용이하며, 히터의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본체의 가장자리 영역 및 내측영역을 개별적으로 가열할 수 있고, 상기 내측영역을 복수의 영역으로 나누어 개별적으로 가열할 수 있다. 이에 기판이 안착되는 히터의 안착면을 보다 세분화하여 별도로 가열할 수 있다. 따라서, 히터 주변 구성품들에 의한 열손실 정도에 따라 히터의 영역별 가열 조건을 다르게 조절할 수 있다. 이로 인해, 기판의 온도를 균일하게 할 수 있고, 온도 불균일에 의한 불량 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 히터의 평면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 A-A'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터 본체의 가장자리 영역 및 내측영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 상부바디에 내측 발열부, 가장자리 발열부 및 상부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 B-B'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 상부바디에 상부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 하부바디에 제1 내지 제3발열부, 하부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 C-C'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다.
도 5의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 하부바디에 하부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치를 이용하여 가열한 시험체 및 상기 시험체의 영역별 온도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 히터의 평면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 A-A'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터 본체의 가장자리 영역 및 내측영역을 설명하기 위한 평면도이다. 여기서, 도 3은 히터의 가장자리 영역 및 내측영역에 대한 설명의 편의를 위하여 발열부, 상부홈 및 하부홈을 도시하지 않고 나타내었다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)을 처리할 수 있는 내부공간을 가지는 챔버(1000) 및 챔버(1000) 내에 설치되어 기판(S)을 지지하고 가열하는 히터(2100)를 구비하는 가열장치(2000)를 포함한다. 또한, 기판 처리 장치는 히터(2100)와 마주보도록 챔버(1000) 내에 설치되어 기판(S)의 처리를 위한 원료를 분사하는 분사부(3000), 분사부(3000)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시키는 구동부(이하, 분사 구동부(4000))를 포함한다.
그리고 챔버(1000) 내부에서 히터(2100) 주변을 둘러싸도록 설치되어 공정 원료가 챔버(1000) 내벽에 증착되는 것을 방지하는 쉴드(shield)(5000) 및 챔버(1000) 내부에서 히터(2100)의 하측에 설치되어 상기 히터(2100)를 지지하는 보조 지지부(6000)를 더 포함할 수 있다.
기판(S)은 예컨대 반도체 장치 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)일 수 있고, 원형의 형상일 수 있다. 물론, 기판(S)은 웨이퍼에 한정되지 않으며, 평판 판넬 디스플레이(FPD), 액정디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display) 및 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 등을 제조 위한 유리(glass), 플라스틱(plastic), 필름(film) 등 다양하게 적용될 수 있다. 또한, 기판(S)의 형상은 원형에 한정되지 않으며, 삼각형 이상의 다각형, 타원형 등 다양하게 변경될 수 있다.
챔버(1000)는 내부공간을 가지는 통 형상으로서, 예컨대 사각형의 형태일 수 있다. 물론 챔버(1000)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 챔버(1000)의 일측에는 기판(S)이 반입 또는 반출되는 게이트(1100)가 마련되어 있다. 이 게이트(1100)는 특별히 한정되지는 않으나 예컨대 슬롯 포트로 불리우는 수단일 수 있다.
분사부(3000)는 히터(2100)에 지지된 기판(S)에 기판 처리 원료를 분사하는 수단으로서, 챔버(1000) 내부에서 히터(2100)와 마주보도록 설치된다. 이러한 분사부(3000)는 히터(2100)를 향하는 하부면에 기판 처리 원료가 토출 또는 분사되는 복수의 개구가 마련된 샤워헤드 형태일 수 있다. 분사부(3000)로부터 분사되는 기판 처리 원료는 예컨대 박막 증착을 위한 원료(이하, 증착원료) 또는 식각을 위한 원료(이하, 식각원료)일 수 있다.
분사 구동부(4000)는 분사부(3000)와 연결된 지지대(4100), 지지대(4100)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시키는 구동원(4200)을 포함한다. 이러한 분사 구동부(4000)는 공정 시 필요에 따라 상기 분사부(3000)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시킨다.
가열장치(2000)는 기판(S)을 지지하고 이를 가열하는 장치이다. 이러한 가열장치(2000)는 분사부(3000)와 마주보도록 챔버(1000) 내에 설치되어 기판(S)을 지지하고, 지지된 기판(S)을 가열하는 히터(2100), 히터(2100)가 가열되도록 상기 히터(2100)로 전원을 공급하는 전원 공급부(2200) 및 히터(2100)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시키는 구동부(이하, 히터 구동부(2300))를 포함한다.
히터 구동부(2300)는 히터(2100)와 연결된 지지대(2310), 지지대(2310)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시키는 구동원(2320)을 포함한다. 이러한 히터 구동부(2300)는 공정 시 필요에 따라 히터(2100)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시킨다.
히터(2100)는 기판(S)이 안착될 수 있는 안착면을 가지는 상부바디(2110a) 및 안착면과 반대쪽에 위치하도록 상부바디(2110a)의 하부에 장착된 하부바디(2110b)를 구비하는 본체(2110), 상부바디(2110a)에 설치된 상부 발열부(2120) 및 본체(2110)의 가장자리 영역(Ae)보다 안쪽 영역인 내측영역(Ai)에 위치하도록 하부바디(2110b)에 설치된 하부 발열부(2130)를 포함한다.
본체(2110)는 일면에 기판(S)이 지지될 수 있고, 소정의 두께를 가지는 판(plate) 형상일 수 있다. 그리고 본체(2110)는 기판(S)과 대응하는 또는 동일한 형상으로 마련될 수 있는데, 예컨대 횡단면의 형상이 원형인 형상으로 마련될 수 있다. 물론 본체(2110)의 형상은 상술한 예에 한정되지 않고 기판(S)의 형상에 따라 원형 외에 다양한 다각형으로 마련될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본체(2110)는 가장자리 영역(Ae) 및 상기 가장자리 영역(Ae)에 비해 안쪽에 위치하는 영역(이하, 내측영역(Ai))으로 분할 또는 나누어질 수 있다. 여기서 내측영역(Ai)은 본체의 중심(C) 또는 중심부를 포함하고, 상기 중심의 주변영역을 포함하는 영역으로 설명할 수 있다.
또한, 내측영역(Ai)은 그 폭 방향 중심을 포함하는 영역인 제1영역(A1), 제1영역(A1)의 외측에 해당하는 영역인 제2영역(A2), 제2영역(A2)과 가장자리 영역(Ae) 사이에 위치하는 영역인 제3영역(A3)으로 분할 또는 나누어질 수 있다.
그리고, 상부 발열부(2120)는 복수개로 마련되어, 가장자리 영역(Ae) 및 내측영역(Ai) 각각에 나누어 설치된다. 또한, 하부 발열부(2130)는 복수개로 마련되어, 내측영역(Ae)의 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3) 각각에 나누어 설치된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 본체의 가장자리 영역(Ae) 및 내측영역(Ai)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본체(2110)는 그 폭 방향을 기준으로 가장자리 영역(Ae) 및 상기 가장자리 영역(Ae)의 안쪽 영역인 내측영역(Ai)으로 분할 또는 나누어질 수 있다. 보다 구체적으로 설명을 위하여, 도 3과 같이 본체의 폭 방향 중심(C)으로부터 일측 방향으로 제1거리(L1)만큼 이격된 지점을 제1지점(P1), 폭 방향 중심(C)으로부터 타측 방향으로 제2거리(L2)만큼 이격된 지점을 제2지점(P2), 제1지점(P1)으로부터 일측 외측으로 제3거리(L3) 만큼 이격된 지점을 제3지점(P3), 제2지점(P2)으로부터 타측 외측으로 제4거리(L4) 만큼 이격된 지점을 제4지점(P4)으로 명명한다. 여기서, 제3 및 제4지점(P3, P4)은 본체의 최외곽 변의 지점일 수 있다.
이때, 제1거리(L1)와 제2거리가(L2) 동일하고, 제3거리(L3)와 제4거리(L4)가 동일하며, 제1 및 제2거리(L1, L2)가 제3 및 제4거리(L3, L4)에 비해 클 수 있다. 보다 구체적으로 제1거리(L1)와 제2거리(L2)의 합은 본체(2110)의 폭 방향 길이 전체 중 70% 이상 95% 이하일 수 있고, 나머지가 제3거리(L3)와 제4거리(L4)의 합이 되도록 마련될 수 있다.
이를 반영하여 다시 설명하면, 본체(2110)는 도 3에 도시된 바와 같이 폭 방향 중심(C)으로부터 제1 및 제2지점(P1, P2)까지의 영역인 내측영역(Ai)과, 제1 및 제2지점(P1, P2)으로부터 제3 및 제4지점(P3, P4)까지의 영역인 가장자리 영역(Ae)으로 나누어질 수 있다.
그리고 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae) 각각은 본체(2110)의 둘레방향으로 연장되어 소정의 면적을 가지는 영역이다. 이때, 상술한 바와 같이 제1 및 제2거리(L1, L2)가 제3 및 제4거리(L3, L4)에 비해 크므로, 내측영역(Ai)의 면적이 가장자리 영역의 면적에 비해 클 수 있다. 보다 구체적인 예로, 내측영역(Ai)의 면적이 본체(2110)의 전체 면적 중 70% 이상 95% 이하일 수 있고, 나머지가 가장자리 영역(Ae)의 면적이 되도록 마련될 수 있다.
본체(2110)의 내측영역(Ai)은 그 폭 방향을 기준으로 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)으로 구분 또는 분할될 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위하여, 도 3과 같이 본체의 폭 방향 중심(C)으로부터 일측 방향으로 제5거리(L5) 만큼 이격된 지점을 제5지점(P5), 폭 방향 중심(C)으로부터 타측 방향으로 제6거리(L6) 만큼 이격된 지점을 제6지점(P6), 제5지점(P5)으로부터 일측 외측으로 제7거리(L7) 만큼 이격된 지점을 제7지점(P7), 제6지점(P6)으로부터 타측 외측으로 제8거리(L8) 만큼 이격된 지점을 제8지점(P8)이라고 명명한다. 그리고, 제7지점(P7)으로부터 일측 외측으로 제9거리(L9) 만큼 이격된 지점이 제1지점(P1)이고, 제8지점(P8)으로부터 타측 외측으로 제10거리(L10) 만큼 이격된 지점이 제2지점(P2)일 수 있다. 이때, 제5거리(L5)와 제6거리가(L6) 동일하고, 제7거리(L7)와 제8거리(L8)가 동일하며, 제9거리(L9)와 제10거리(L10)가 동일할 수 있다.
이를 반영하여 다시 설명하면, 본체(2110)의 내측영역(Ai)은 도 3에 도시된 바와 같이, 폭 방향 중심(C)으로부터 제5 및 제6지점(P5, P6)까지의 영역인 제1영역(A1), 제5 및 제6지점(P5, P6)으로부터 제7 및 제8지점(P7, P8)까지의 영역인 제2영역(A2), 제7 및 제8지점(P7, P8)으로부터 제1 및 제2지점(P1, P2)까지의 영역인 제3영역(A3)으로 나누어질 수 있다. 이에 제1영역(A1)은 본체(2110)의 중앙영역이고, 제2영역(A2)은 제1영역(A1)과 제3영역(A3) 사이 또는 중간에 위치된 영역으로 설명될 수 있다.
제1 내지 제3영역(A1 내지 A3) 각각은 본체(2110)의 둘레방향으로 연장되어 소정의 면적을 가지는 영역이다.
또한, 제2 및 제3영역(A2, A3) 각각은 본체(2110)의 둘레방향으로 복수개의 영역(이하, 존)으로 나누어질 수 있다. 예를 들어 제2영역(A2)은 본체(2110)의 둘레방향으로 4개의 존(이하, 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4))으로 나누어질 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제2영역(A2)은 본체(2110)의 둘레방향으로 나열된 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4)을 포함할 수 있다.
마찬가지로 제3영역(A3)은 본체(2110)의 둘레방향으로 복수개로 나누어질 수 있으며, 예를 들어 제3영역(A3)은 둘레방향으로 4개의 존(이하, 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8))으로 나누어질 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제3영역(A3)은 본체(2110)의 둘레방향으로 나열된 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8)을 포함할 수 있다.
상기에서는 본체(2110)의 폭 방향을 기준으로 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae), 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)을 설명하였다. 이때 본체(2110)가 그 횡단면의 형상이 원형일 경우, 상기 폭 방향은 직경방향으로 설명될 수 있다. 그리고, 본체(2110)의 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae)은 본체(2110)의 직경방향을 기준으로 동일하게 정의될 수 있다.
또한, 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae)은 상술한 바와 같이 본체(2110)의 둘레방향으로 연장된 영역이다. 이에 내측영역(Ai)은 원형의 형상일 수 있고, 가장자리 영역(Ae)은 중공형 또는 링 형상일 수 있다.
그리고, 내측영역(Ai)을 구성하는 제1영역 내지 제3영역(A1 내지 A3) 각각은 본체(2110)의 둘레방향으로 연장된 영역이다. 이에, 제1영역(A1)은 원형의 형상일 수 있고, 제2 및 제3영역(A2, A3) 각각은 중공형 또는 링 형상일 수 있다. 또한, 제2 및 제3영역(A2, A3) 각각은 복수의 존(Z1 내지 Z8)으로 분할되므로, 복수의 존(Z1 내지 Z8) 각각은 예컨대 부채꼴의 형상일 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 히터(2100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 상부바디에 내측 발열부, 가장자리 발열부 및 상부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 B-B'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다. 도 4의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 상부바디에 상부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이다. 여기서, 도 4의 (c)는 상부홈에 대한 설명의 편의를 위하여 상부바디에 내측 발열부 및 가장자리 발열부를 도시하지 않고 도시한 것이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 하부바디에 제1 내지 제3발열부, 하부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 C-C'를 따라 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다. 도 5의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 본체의 하부바디에 하부홈이 마련된 상태를 도시한 평면도이다. 여기서, 도 5의 (c)는 하부홈에 대한 설명의 편의를 위하여 하부바디에 제1 내지 제3발열부를 도시하지 않고 도시한 것이다.
상술한 바와 같은 본체(2110)는 도 1, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 상부바디(2110a) 및 상부바디(2110a)의 하부에 연결된 하부바디(2110b)를 포함한다. 그리고 상부바디(2110a) 및 하부바디(2110b) 각각에 발열부가 설치된다.
먼저, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상부바디(2110a) 및 상부 발열부(2120)에 대해 설명한다.
상부바디(2110a)는 기판(S)과 대응하는 형상 예컨대 횡단면의 형상이 원형인 형상일 수 있다. 또한 상부바디(2110a)는 기판(S)과 동일한 면적 또는 기판에 비해 큰 면적을 가지도록 마련될 수 있다. 이러한 상부바디(2110a)는 예컨대 석영(SiO2), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 세라믹 재료를 포함하는 원료로 마련되거나, 금속으로 이루어진 몸체에 세라믹 재료를 포함하는 원료로 코팅되어 마련될 수 있다.
상부바디(2110a)는 본체(2110)의 구성이므로, 앞에서 설명한 본체(2110)와 동일한 방법으로 그 영역이 나누어질 수 있다. 즉, 상부바디(2110a)는 그 폭 방향을 기준으로 가장자리 영역(Ae) 및 상기 가장자리 영역(Ae)의 내측의 영역인 내측영역(Ai)으로 나누어질 수 있다. 즉, 상부바디(2110a)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 폭 방향 중심(C)으로부터 제1 및 제2지점(P1, P2)까지의 영역인 내측영역(Ai)과 제1 및 제2지점(P1, P2)으로부터 제3 및 제4지점(P3, P4)까지의 영역인 가장자리 영역(Ae)으로 나누어질 수 있다. 그리고 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae) 각각은 상부바디(2110a)의 둘레방향으로 연장되어 소정의 면적을 가지는 영역이다.
상기에서는 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae)을 상부바디(2110a)의 폭 방향을 기준으로 설명하였다. 이때 상부바디(2110a)가 원형의 형상일 경우, 상기 폭 방향은 직경방향으로 설명될 수 있다. 이에, 상부바디(2110a)의 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae)은 상부바디(2110a)의 직경방향을 기준으로 동일하게 정의될 수 있다.
그리고 상부바디(2110a)에는 도 2 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 하부바디(2110b)를 향하는 면(이하, 하부면)으로부터 그 반대쪽으로 함몰된 형상의 상부홈(2111a)이 마련된다. 이때, 상부홈(2111a)은 상부 발열부(2120)를 구성하는 발열부(2121, 2122)의 하측에 위치하도록 마련된다. 상부홈(2111a)에 대한 구체적인 설명은 이후 하부 발열부(2130) 및 하부홈(2111b)을 설명한 후에 다시 설명한다.
상부 발열부(2120)는 상부바디(2110a)의 내측영역(Ai)에 설치되는 발열부(이하, 내측 발열부(2121)) 및 상부바디(2110a)의 가장자리 영역(Ae)에 설치되는 발열부(이하, 가장자리 발열부(2122))를 포함한다. 또한, 상부 발열부(2120)는 내측 발열부(2121)와 전원 공급부(2200)를 연결하는 전원라인(이하, 내측 전원라인(2123)) 및 가장자리 발열부(2122)와 전원 공급부(2200)를 연결하는 전원라인(이하, 가장자리 전원라인(2124))을 포함한다.
가장자리 발열부(2122)는 상부바디(2110a)의 가장자리 영역(Ae)에 설치되는데, 상기 상부바디(2110a)의 둘레방향으로 연장되게 설치 또는 마련된다. 예컨대 상부바디(2110a)가 원형의 형상인 경우, 가장자리 발열부(2122)는 도 4의 (a)와 같이 상부바디(2110a)의 둘레를 따라 원형으로 연장되게 마련되어 설치될 수 있다.
가장자리 전원라인(2124)은 가장자리 발열부(2122)의 끝단과 전원 공급부(2200)를 연결하도록 설치된다. 즉, 가장자리 전원라인(2124)의 일단은 전원 공급부(2200)에 연결되고, 타단은 가장자리 발열부(2122)의 끝단에 연결될 수 있다. 또한, 가장자리 전원라인(2124)은 후술되는 히터 구동부(2300)의 지지대(2310) 내부를 통과한 후, 하부바디(2110b) 및 상부바디(2110a)의 제1영역(A1)을 두께방향으로 관통하도록 연장되어, 그 타단이 가장자리 발열부(2122)와 연결되게 설치될 수 있다. 보다 더 구체적으로 가장자리 전원라인(2124)은 하부바디(2110b) 및 상부바디(2110a)의 제1영역(A1)의 중앙영역을 두께방향으로 관통한 후, 상부바디(2110a)의 가장자리 영역(Ae)쪽으로 연장되어 가장자리 발열부(2122)와 연결될 수 있다.
내측 발열부(2121)는 상부바디(2110a)의 내측영역(Ai) 전체에 균일한 밀도로 분포되도록 설치될 수 있다. 이를 위해 내측 발열부(2121)는 도 4의 (a)와 같이 복수번 절곡되거나 휘어진 소정의 패턴을 가지도록 연장되게 설치될 수 있다. 예컨대 내측 발열부(2121)가 상부바디(2110a)의 내측영역(Ai)에 설치된 패턴의 형상은 상부바디(2110a)의 폭 방향 중심으로부터 가장자리 영역(Ae)쪽으로 부채꼴의 호와 같은 형상의 라인이 복수개 나열된 모양일 수 있다. 또한, 본체(2110) 또는 상부바디(2110a)의 폭 방향 중심을 지나가는 선을 중심선이라고 할 때, 내측 발열부(2121)는 상기 중심선을 기준으로 대칭되게 마련된 형상일 수 있다.
내측 발열부(2121)의 형상 또는 패턴은 상술한 예에 한정되지 않으며, 상부바디(2110a)의 내측영역에 균일하게 분포될 수 있는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
내측 전원라인(2123)은 내측 발열부(2121)의 끝단과 전원 공급부(2200)를 연결하도록 설치된다. 즉, 내측 전원라인(2123)의 일단은 전원 공급부(2200)에 연결되고, 타단은 내측 발열부(2121)의 끝단에 연결될 수 있다. 또한, 내측 전원라인(2123)은 후술되는 히터 구동부(2300)의 지지대(2310)를 내부를 통과한 후, 하부바디(2110b) 및 상부바디(2110a)의 제1영역을 두께방향으로 관통하도록 연장되어, 그 타단이 내측 발열부(2121)와 연결되게 설치될 수 있다. 보다 더 구체적으로 내측 전원라인(2123)은 하부바디(2110b) 및 상부바디(2110a) 제1영역(A1)의 중앙영역을 두께방향으로 관통한 후, 내측 발열부(2121)와 연결될 수 있다.
이하, 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하여, 하부바디(2110b) 및 하부 발열부(2130)에 대해 설명한다.
하부바디(2110b)는 상부바디(2110a)와 동일한 형상 예컨대 횡단면의 형상이 원형인 형상일 수 있다. 또한 하부바디(2110b)는 상부바디(2110a)와 동일한 면적을 가지도록 마련될 수 있고, 상부바디(2110a)와 동일한 재료로 마련될 수 있다. 즉, 하부바디(2110b)는 예컨대 석영(SiO2), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 세라믹 재료를 포함하는 원료로 마련되거나, 금속으로 이루어진 몸체에 세라믹 재료를 포함하는 원료로 코팅되어 마련될 수 있다.
하부바디(2110b)는 본체(2110)의 구성이므로, 앞에서 설명한 본체(2110)와 동일한 방법으로 그 영역이 나누어질 수 있다. 즉, 하부바디(2110b)는 그 폭 방향을 기준으로 가장자리 영역(Ae) 및 상기 가장자리 영역(Ae)의 내측의 영역인 내측영역(Ai)으로 나누어질 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 하부바디(2110b)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 폭 방향 중심(C)으로부터 제1 및 제2지점(P1, P2)까지의 영역인 내측영역(Ai)과 제1 및 제2지점(P1, P2)으로부터 제3 및 제4지점(P3, P4)까지의 영역인 가장자리 영역(Ae)으로 나누어질 수 있다. 여기서, 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae) 각각은 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 연장되어 소정의 면적을 가지는 영역이다.
그리고, 내측영역(Ai)은 도 3 및 도 5와 같이 폭 방향 중심(C)으로부터 제5 및 제6지점(P5, P6)까지의 영역인 제1영역(A1), 제5 및 제6지점(P5, P6)으로부터 제7 및 제8지점(P7, P8)까지의 영역인 제2영역(A2), 제7 및 제8지점(P7, P8)으로부터 제1 및 제2지점(P1, P2)까지의 영역인 제3영역(A3)으로 나누어질 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3) 각각은 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 연장되어 소정의 면적을 가지는 영역이다.
또한, 하부바디(2110b)의 제2영역(A2) 및 제3영역(A3) 각각은 도 3 및 도 5와 같이 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 나열된 복수의 존으로 나누어질 수 있다. 즉, 제2영역(A2)은 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 나열된 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4)을 포함할 수 있고, 제3영역(A3)은 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 나열된 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8)을 포함할 수 있다.
상기에서는 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)을 하부바디(2110b)의 폭 방향을 기준으로 설명하였다. 이때 하부바디(2110b)가 원형의 형상일 경우, 상기 폭 방향은 직경방향으로 설명될 수 있다. 이에, 하부바디(2110b)의 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)은 하부바디(2110b)의 직경방향을 기준으로 동일하게 정의될 수 있다.
하부 발열부(2130)는 하부바디(2110b)의 제1영역(A1)에 설치된 발열부(이하, 제1발열부(2131)), 제1발열부(2131)의 외측에 위치하도록 제2영역(A2)에 설치된 발열부(이하, 제2발열부(2132)), 제2발열부(2132)의 외측에 위치하도록 제3영역(A3)에 설치된 발열부(이하, 제3발열부(2133))를 포함한다. 또한, 하부 발열부(2130)는 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133) 각각과 전원 공급부(2200)를 연결하는 전원라인(이하, 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136))을 포함한다. 그리고, 하부바디(2110b)의 가장자리 영역에는 발열부가 설치되지 않는다.
제1발열부(2131)는 하부바디(2110b)의 제1영역(A1) 전체에 균일한 밀도로 분포되도록 설치될 수 있다. 이를 위해 제1발열부(2131)는 도 5의 (a)와 같이 복수번 절곡되거나 휘어진 소정의 패턴을 가지도록 연장되게 설치될 수 있다. 예컨대 제1발열부(2131)가 하부바디(2110b)의 내측영역(Ai)에 설치된 패턴의 형상은 하부바디(2110b)의 폭 방향 중심으로부터 제2영역(A2)쪽으로 부채꼴의 호와 같은 형상의 라인이 복수개 나열된 모양일 수 있다. 또한, 하부바디(2110b)의 폭 방향 중심을 지나가는 선을 중심선이라고 할 때, 제1발열부(2131)는 상기 중심선을 기준으로 대칭되게 마련된 형상일 수 있다.
제2발열부(2132)는 하부바디(2110b)의 제2영역(A2)에 설치된다. 제2영역(A2)이 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4)으로 분할되는 경우, 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 제2발열부(2132)가 설치된다. 이때, 제2발열부(2132) 각각은 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 균일하게 분포되도록 설치된다. 이를 위해, 제2발열부(2132)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 복수번 절곡되거나 휘어진 소정의 패턴을 가지도록 연장되게 설치될 수 있다. 예컨대 제2발열부(2132)가 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 설치된 패턴의 형상은 제3영역(A3)쪽으로 부채꼴의 호와 같은 형상의 라인이 복수개 나열된 모양일 수 있다.
제3발열부(2133)는 하부바디(2110b)의 제3영역(A3)에 설치된다. 이때, 제3영역(A3)이 하부바디(2110b)의 둘레방향으로 복수의 존 즉 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8)으로 분할되는 경우, 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 각각에 제3발열부(2133)가 설치된다. 제3발열부(2133)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 복수번 절곡되거나 휘어진 소정의 패턴을 가지도록 연장되게 설치될 수 있다. 예컨대 제3발열부(2133)가 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 각각에 설치된 패턴의 형상은 가장자리 영역(Ae)쪽으로 부채꼴의 호와 같은 형상의 라인이 복수개 나열된 모양일 수 있다.
제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133) 각각의 형상은 상술한 예에 한정되지 않으며, 제1 내지 제3영역(A1, A2, A3) 각각에 균일하게 분포할 수 있는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각의 일단은 전원 공급부(2200)에 연결되고, 타단은 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133)의 끝단에 연결된다. 이때, 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각은 히터 구동부(2300)의 지지대(2310)를 내부를 통과한 후, 하부바디(2110b)의 제1영역(A1)을 두께방향으로 관통하도록 연장되어, 그 타단이 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133)와 연결되게 설치될 수 있다. 보다 체적으로 설명하면, 제1전원라인(2134)은 하부바디(2110b) 제1영역(A1)의 중앙을 두께방향으로 관통한 후, 제1영역(A1)에 설치된 제1발열부(2131)에 연결된다. 또한, 제2전원라인(2135)은 하부바디(2110b) 제1영역(A1)의 중앙을 두께방향으로 관통하여 제2영역(A2)으로 연장된 후, 제2영역(A2)에 설치된 제2발열부(2132)와 연결된다. 그리고, 제3전원라인(2136)은 하부바디(2110b) 제1영역(A1)의 중앙을 두께방향으로 관통하여 제3영역(A3)으로 연장된 후, 제3영역(A3)에 설치된 제3발열부(2133)와 연결된다.
상술한 바와 같이 상부바디(2110a)에 내측 발열부(2121)와 가장자리 발열부(2122)를 나누어 설치함으로써 상부바디(2110a)의 내측영역(Ai)과 가장자리 영역(Ae)의 온도를 별도로 또는 개별적으로 제어할 수 있다. 이에, 기판(S)이 지지되는 본체(2110)의 내측영역(Ai)과 가장자리 영역(Ae)의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.
또한, 하부바디(2110b)의 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3) 각각에 발열부(2121, 2122)를 나누어 설치함으로써, 히터(2100)의 내측영역(Ai)을 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)으로 나누어 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, 내측영역(Ai)을 복수의 영역으로 나누어 개별적으로 가열할 수 있다.
따라서 실시예에 따른 히터(2100)에 의하면, 기판(S)이 안착되는 히터(2100)의 안착면을 보다 세분화하여 별도로 가열할 수 있다. 이에, 히터(2100) 주변 구성품들에 의한 열손실 정도에 따라 히터(2100)의 영역별 가열 조건을 다르게 조절할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 챔버(1000)에 설치된 게이트(1100) 및 챔버(1000) 내부에서 히터(2100) 주변에 설치된 분사부(3000), 쉴드(5000) 및 보조 지지부(6000) 등으로의 열손실에 대응하여 내측 발열부(2121), 가장자리 발열부(2122), 제1 내지 제3발열부(2131 내지 2133) 각각을 개별적으로 동작시킬 수 있어, 기판(S)의 온도 불균일을 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 상부바디(2110a)와 하부바디(2110b)를 별도로 마련하고, 각각의 내부에 발열부(2120, 2130)를 설치한다. 그리고 내부에 발열부(2120, 2130)가 설치된 상부바디(2110a)와 하부바디(2110b)를 접합 또는 결합시켜 히터(2100)를 제조한다. 이렇게 상부바디(2110a)와 하부바디(2110b)가 별도로 마련됨에 따라, 각각의 내부에 발열부를 설치하는 것이 용이하다. 즉, 본체(2110) 내부에 상하로 분리되도록 상부 발열부(2120)와 하부 발열부(2130)를 마련하는 것이 용이하다.
하부홈(2111b)은 도 2, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부바디(2110a)를 향하는 면(이하, 상부면)으로부터 그 반대쪽으로 함몰된 형상으로 마련된다. 이때, 하부홈(2111b)은 도 5의 (a) 내지 (c)와 같이 발열부들 사이에 위치하도록 마련된다. 즉, 제1발열부(2131)와 제2발열부(2132) 사이, 제2발열부(2132)와 제3발열부(2133) 사이 각각에 상부홈(2111a)이 마련된다. 또한, 제3발열부(2133)의 외측에 해당하는 가장자리 영역(Ae)에 하부홈(2111b)이 마련된다. 즉, 제1발열부(2131)와 제2발열부(2132) 사이, 제2발열부(2132)와 제3발열부(2133) 사이, 제3발열부(2133)의 외측에 해당하는 하부바디(2110b)의 가장자리 영역(Ae) 각각에 하부홈(2111b)이 마련된다. 또한, 제2영역(a)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 설치된 제2발열부(2132)들 사이와, 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z8 내지 Z8) 각각에 설치된 제3발열부(2133)들 사이에도 하부홈(2111b)이 마련될 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같은 복수의 위치에 마련된 하부홈(2111b)들은 도 5의 (c)와 같이 상호 연결된 형태일 수 있다. 이에, 하부바디(2110b)에 마련된 하부홈(2111b)의 전체적인 형상은 예컨대 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 그물망 형태일 수 있다.
이렇게 마련된 하부홈(2111b)은 제1 내지 제3발열부(2131 내지 2133) 각각을 발열시켜 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)을 개별적으로 가열할 때, 상호간의 열 간섭을 억제 또는 방지하는 역할을 한다. 즉, 하부홈(2111b)은 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 사이의 열 간섭과, 제2영역(A2)과 제3영역(A3) 사이의 열 간섭을 억제 또는 방지한다. 또한, 하부홈(2111b)은 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z3) 간의 열 간섭, 제3영역(A3)의 제5 내 제8존(Z1 내지 Z3) 간의 열 간섭을 억제 또는 방지한다.
상부홈(2111a)은 도 2의 (b) 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부바디(2110a)를 향하는 하부면으로부터 그 반대쪽으로 함몰된 형상으로 마련된다. 이때, 상부홈(2111a)은 도 2의 (b와 같이 하부바디(2110b)에 마련된 하부홈(2111b)과 동일한 위치 및 형태로 마련될 수 있다. 즉, 상부홈(2111a)은 하부홈(2111b)과 마주보도록 상부바디(2110a)에 마련될 수 있다. 따라서 상부홈(2111a)과 하부홈(2111b)은 도 4의 (c) 및 도 5의 (c)와 같이 동일한 형상일 수 있다.
이렇게 마련된 상부바디(2110a)에 상부홈(2111a)이 마련됨으로써, 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 사이의 열 간섭과, 제2영역(A2)과 제3영역(A3) 사이의 열 간섭, 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 간의 열 간섭, 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 간의 열 간섭을 보다 더 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
히터 구동부(2300)는 히터(2100)의 본체(2110)와 연결된 지지대(2310), 지지대(2310)를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시키는 구동원(2320)을 포함한다. 이러한 히터 구동부(2300)는 공정 시 필요에 따라 상기 히터를 승하강 및 회전 중 적어도 하나로 동작시킨다.
전원 공급부(2200)는 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각으로 전원을 공급한다. 이때, 전원 공급부로부터 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2136) 각각으로 공급되는 전원 또는 전류의 크기는 기판 처리 공정 전에 또는 새로운 종류의 기판에 대한 처리를 하기 전에 설정되는 값일 수 있다.
이하, 도 1, 도 2, 도 6 및 도 7을 참조하여 내측 전원라인, 가장자리 전원라인, 제1 내지 제3전원라인으로 공급할 설정 전류값을 결정하는 방법에 대해 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가열장치를 이용하여 가열한 시험체 및 상기 시험체의 영역별 온도를 나타낸 것이다. 여기서 도 6은 내측 발열부, 가장자리 발열부, 제1 내지 제3발열부 중 적어도 하나로 공급되는 전류값을 조절하기 전 상태에서 가열된 시험체이다. 도 7은 도 6의 시험체의 온도에 따라, 내측 발열부, 가장자리 발열부, 제1 내지 제3발열부 중 적어도 하나로 공급되는 전류값을 조절한 후 가열된 시험체이다.
먼저, 시험체(T)를 마련한다. 여기서 시험체(T)는 기판 처리 공정에 사용될 기판 또는 기판 처리 공정을 실시할 새로운 종류의 기판과 동일한 종류의 것일 수 있다. 또한 시험체(T)는 히터(2100)와 동일한 면적을 가지도록 마련된 것일 수 있다.
시험체(T)는 그 내부에 상기 시험체(T)의 온도를 측정할 수 있는 복수개의 센서가 설치된 것일 수 있다. 그리고 시험체(T)는 히터(2100)의 내측영역(Ai), 가장자리 영역(Ae)과 각기 대응되는 위치에 센서가 설치된 것일 수 있다. 또한, 시험체(T)는 히터(2100) 내측영역(Ai)의 제1 내지 제3영역(A1 내지 A3)과 각기 대응하는 위치에 센서가 설치되고, 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 및 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 각각에 대응하는 위치에 센서가 설치된 것일 수 있다. 이러한 센서들은 예컨대 열전대를 포함하는 것일 수 있다. 그리고 각 센서들로부터 측정된 온도는 상기 센서들과 연결된 별도의 모니터링부로 입력될 수 있다.
시험체(T)가 마련되면, 챔버(1000)의 게이트(1100)를 열어 챔버(1000) 내로 장입하고, 장입된 시험체(T)를 히터(2100)의 상부에 안착시킨다.
그리고, 전원 공급부(2200)에 시험체(T)를 가열하고자 하는 목표온도를 입력하고, 전원 공급부(2200)를 통해 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 각각으로 소정의 전류를 공급한다. 이때, 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 각각으로 공급되는 소정의 전류는 시험체의 목표온도에 따라 달라질 수 있고, 각각으로 공급되는 전류값은 예컨대 동일할 수 있다.
이렇게 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 각각으로 전류가 공급됨에 따라, 히터(2100)의 상부바디(2110a)에 마련된 내측 발열부(2121)와 가장자리 발열부(2122), 하부바디(2110b)에 마련된 제1 내지 제3발열부(2131 내지 2133)가 발열 즉, 가열된다. 이에, 상부바디(2110a) 및 하부바디(2110b)가 가열되고, 상부바디(2110a)에 안착된 시험체(T)가 가열된다.
이렇게 시험체(T)가 가열될 때, 시험체(T)의 내부에 설치된 복수의 센서들로부터 온도가 측정되며, 각 센서에서 측정된 온도는 예컨대 모니터링부로 출력되어 입력된다. 이때, 각 센서가 설치된 시험체(T)의 위치별 온도가 모니터링부에 입력된다.
다음으로, 각 센서에 측정된 시험체(T)의 위치별 온도를 비교하고, 온도 균일도를 판단한다. 위치별 온도가 불균일한 것으로 판단된 경우, 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 중 적어도 하나로 공급되는 전류값을 조절한다. 이때, 시험체(T)에 설치된 복수의 센서로부터 각기 측정되는 온도가 균일해질 때 까지 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 중 적어도 하나로 공급되는 전류값을 조절한다.
그리고, 복수의 센서로부터 각기 측정되는 온도가 균일해진 것으로 판단되었을 때, 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124) 및 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 각각으로 공급된 전류값을 기판 처리 공정을 위해 전원 공급부에 설정시킬 전류값(이하, 설정 전류값)으로 결정 한다.
이때 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134 내지 2136) 각각에 대한 설정 전류값들 중 적어도 하나는 나머지들과 다를 수 있다.
예컨대, 게이트(1100)와 상대적으로 인접하게 위치되는 가장자리 발열부(2122)와 연결된 가장자리 전원라인(2124) 용 설정 전류값은, 다른 나머지 발열부와 연결된 전원라인들 용 설정 전류값에 비해 높을 수 있다.
다른 예로, 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133) 중 상대적으로 게이트(1100)와 인접하게 위치되는 제3발열부(2133)와 연결된 제3전원라인(2136) 용 설정 전류값은, 제1 및 제2전원라인(2134, 2135) 용 설정 전류값에 비해 크고, 가장자리 전원라인(2124) 용 설정 전류값에 비해 작을 수 있다.
또 다른 예로, 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 중 상대적으로 게이트와 인접한 존 예컨대 제1존(Z1)에 설치된 제2발열부(2132)와 연결된 제2전원라인(2135) 용 설정 전류값은 나머지 제2 내지 제4존(Z2 내지 Z4)에 설치된 제2발열부(2132)와 연결된 제2전원라인(2135) 용 전류 설정값에 비해 클 수 있다.
또 다른 예로, 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 중 상대적으로 게이트와 인접한 존 예컨대 제5존(Z5)에 설치된 제3발열부(2133)와 연결된 제3전원라인(2136) 용 설정 전류값은 나머지 제6 내지 제8존(Z6 내지 Z8)에 설치된 제3발열부(2133)와 연결된 제3전원라인(2136) 용 전류 설정값에 비해 클 수 있다.
도 6 및 도 7을 예를 들어 설명하면 아래와 같다. 시험체에 설치된 각 센서에서 측정된 위치별 온도는 예컨대 도 6 및 표 1와 같을 수 있다. 즉, 시험체(T)에 있어서 히터(2100)의 제1영역(A1), 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z8), 제3영역(A3)의 제5존 내지 제8존(Z5 내지 Z8)에 해당하는 각 위치별 온도는 도 6 및 표 1과 같을 수 있다.

제1영역		 제1영역 제2영역
제1존 제2존 제3존 제4존 제5존 제6존 제7존 제8존
온도(℃) 350.5 351.7 355.7 356.4 357.4 348.4 357.2 358.1 356.9
최고온도(℃) 358.1
최저온도(℃) 348.4
최고온도도(℃)-
최저온도도(℃)		 9.7
평균온도(℃) 354.7
균일도(%) 1.36
도 6 및 표 1을 참조하면, 히터의 제1영역(A1)의 온도는 350.5℃, 제2영역(A2)의 제1존(Z1)의 온도는 351.7℃, 제2존(Z2)의 온도는 355.7℃, 제3존(Z3)의 온도는 356.4℃, 제4존(Z4)의 온도는 357.4℃이다. 그리고, 제3영역(A3)의 제5존(Z5)의 온도는 348.4℃, 제6존(Z6)의 온도는 357.2℃, 제7존(Z7)의 온도는 358.1℃, 제8존(Z8)의 온도는 356.9℃이다. 이때, 이와 같은 경우 최고온도는 358.1℃이고, 최저온도는 348.4℃이며, 최고온도와 최저온도의 차이는 9.7℃, 평균온도는 354.7℃이다. 도 6 및 표 1에 나타난 바와 같이, 최고온도와 최저온도의 차이가 9℃ 이상으로 크게 발생되고, 특히 게이트(1100)와 상대적으로 인접한 제5존의 온도가 340℃ 이하로 낮다.
균일도(uniformity)(%)는 아래 수식을 통해 산출하는데, 수식에 최고온도와 최저온도, 평균온도를 적용하면, 균일도가 1.36%가 산출된다.
산출되는 균일도의 값이 작을수록 시험체(T) 또는 이를 가열하는 히터(2100)의 위치별 온도가 균일한 것으로 판단할 수 있는데, 산출된 균일도는 1% 이상으로 높아, 균일도가 나쁜 것으로 판단할 수 있다.
[수식]
Figure pat00001
이렇게 균일도가 좋지 않은 것으로 판단되면, 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 중 적어도 하나로 공급되는 전류값을 조절한다. 예컨대, 제1영역(A1)에 설치된 제1발열부(2131), 제3영역(A3)의 제5존(Z5)에 설치된 제2발열부(2132)로 인가되는 전류값을 증가시키고, 제3영역(A3)의 제6존(Z6) 및 제7존(Z7) 각각에 설치된 제2발열부(2132)로 인가되는 전류값을 감소시켰다. 즉, 제1전원라인(2134) 및 제5존(Z5)에 설치된 제2발열부(2132)와 연결되는 제3전원라인(2136)으로 인가되는 전류값을 증가시키고, 제6존(Z6) 및 제7존(Z7) 각각에 설치된 제2발열부(2132)와 연결된 제2전원라인(2135)로 인가되는 전류값을 감소시켰다.
이후 시험체(T)에 설치된 각 센서에서 측정된 위치별 온도는 예컨대 도 7 및 표 2와 같을 수 있다. 즉, 시험체(T)에 있어서 히터(2100)의 제1영역(A1), 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4), 제3영역(A3)의 제5존 내지 제8존(Z5 내지 Z8)에 해당하는 각 위치별 온도는 도 7 및 표 2와 같을 수 있다.

제1영역		 제2영역 제2영역
제1존 제2존 제3존 제4존 제5존 제6존 제7존 제8존
온도(℃) 354.2 356.1 355.9 356.1 356.6 355.5 356.1 357.3 355.5
최고온도(℃) 357.3
최저온도(℃) 354.2
최고온도도(℃)-
최저온도도(℃)		 3.1
평균온도(℃) 355.9
균일도(%) 0.43
도 7 및 표 2를 참조하면, 히터(2100)의 제1영역(A1)의 온도는 354.2℃, 제2영역(A2)의 제1존(Z1)의 온도는 356.1℃, 제2존(Z2)의 온도는 355.9℃, 제3존(Z3)의 온도는 356.1℃, 제4존(Z4)의 온도는 356.6℃이다. 그리고, 제3영역(Z3)의 제5존(Z5)의 온도는 355.5℃, 제6존(Z6)의 온도는 356.1℃, 제7존(Z7)의 온도는 357.3℃, 제8존(Z8)의 온도는 355.5℃이다. 이때, 이와 같은 경우 최고온도는 357.3℃이고, 최저온도는 354.2℃이며, 최고온도와 최저온도의 차이는 3.1℃이고, 평균온도는 355.9℃이다.
도 6 및 표 1과 도 7 및 표 2를 비교하면, 제1영역(A1), 제5존(Z5)의 온도가 상승하였고, 제6 및 제7존(Z6, Z7)의 온도가 하강하였다. 또한 도 7 및 표 2에 나타난 바와 같이, 최고온도와 최저온도의 차이가 3℃ 이하로 작다. 그리고 최고온도, 최저온도 및 평균온도를 수식에 적용하면 균일도가 0.43%로 낮게 산출된다. 즉, 도 6 및 표 1의 경우에 비해 제1발열부(2131), 제5 내지 제7존(Z5 내지 Z7)에 각기 설치된 제3발열부(2133)로 인가되는 전류값을 조절한 도 7 및 표 2의 경우 균일도가 좋아졌음을 알 수 있다.
이후, 도 7 및 표 2와 같이 균일도가 0.43%로 산출될 때, 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각으로 인가된 전류값을 설정 전류값으로 결정하고, 이를 전원 공급부(2200)에 입력하여 설정한다.
상기에서는 내부에 온도를 측정할 수 있는 센서가 설치된 시험체(T)를 이용하여 설정 전류값을 결정하는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 시험체(T) 내부에 센서를 설치하지 않고, 시험체(T)의 온도를 위치별로 측정할 수 있는 수단 예컨대 열화상 카메라를 이용하여 상기 시험체의 온도를 측정할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작을 설명한다.
먼저 기판(S)을 마련한다. 여기서 기판(S)은 앞에서 설명한 시험체(T)와 동일하고, 센서가 마련되지 않은 웨이퍼일 수 있다. 기판(S)이 마련되면, 챔버(1000)의 게이트(1100)를 열어 챔버(1000) 내부로 장입한 후, 히터(2100) 상부에 안착시킨다.
그리고, 전원 공급부(2200)를 동작시켜 히터(2100) 및 이에 안착된 기판(S)을 공정에 필요한 온도로 가열한다. 이때, 전원 공급부(2200)는 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각에 전류를 공급하는데, 각각의 설정 전류값으로 공급한다.
그리고 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 제2발열부(2132)가 설치되고, 각 제2발열부(2132)에 제2전원라인(2135)이 연결되므로, 복수의 제2발열부(2132) 각각에 연결된 복수의 제2전원라인(2135)에 전류를 공급한다. 이때, 복수의 제2전원라인(2135) 각각의 설정 전류값은 적어도 하나가 상이하거나 동일할 수 있다.
마찬가지로 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 각각에 제3발열부(2133)가 설치되고, 각 제3발열부(2133)에 제3전원라인(2136)이 연결되므로, 복수의 제3발열부(2133) 각각에 연결된 복수의 제3전원라인(2136)에 전류를 공급한다. 이때, 복수의 제3전원라인(2136) 각각의 설정 전류값은 적어도 하나가 상이하거나 동일할 수 있다.
이와 같이 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각에 전류가 공급되면, 각각의 발열부가 발열된다. 즉, 상부바디(2110a)에 설치된 내측 발열부(2121) 및 가장자리 발열부(2122)가 발열되고, 하부바디(2110b)에 설치된 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133)가 발열된다. 제2 및 제3발열부(2132, 2133)가 발열되는데 있어서, 제2영역(A2)의 제1 내지 제4존(Z1 내지 Z4) 각각에 설치된 제2발열부(2132)가 발열되고, 제3영역(A3)의 제5 내지 제8존(Z5 내지 Z8) 각각에 설치된 제3발열부(2133)가 발열된다.
이에, 히터(2100)의 본체(2110) 즉, 상부바디(2110a)의 상부면 상에 안착된 기판(S)이 가열된다. 이때, 기판(S)의 위치 별 또는 영역 별 온도 차이가 작고, 균일도가 우수할 수 있다. 즉, 기판(S) 전체가 균일한 온도를 가지도록 가열될 수 있다.
보다 구체적인 예로, 도 7 및 표 2와 같은 영역 별 온도와 균일도를 가질 때 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각에 대한 설정 전류값을 상기 내측 전원라인(2123), 가장자리 전원라인(2124), 제1 내지 제3전원라인(2134, 2135, 2136) 각각에 공급하였으므로, 이때 기판(S)의 영역 별 또는 위치별 온도는 도 7 및 표 2와 같을 수 있고, 그 균일도는 0.4%로 우수할 수 있다. 즉, 기판(S)이 0.4%의 우수한 온도 균일도를 가지도록 가열될 수 있다.
기판(S)이 가열되면 분사부(3000)를 통해 기판 처리를 위한 원료 예컨대 증착원료를 분사한다. 분사부(3000)로부터 기판(S)을 향해 분사된 증착원료는 기판(S)의 상면으로 증착되며, 이에 기판(S) 상면에 소정 두께의 박막이 형성된다. 이때, 기판(S)의 온도가 균일함에 따라 기판(S) 상면에 균일한 두께 및 균일한 막질을 가지는 박막이 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가열장치(2000)에 의하면, 히터(2100)의 본체(2110)를 영역별로 가열할 수 있다. 즉, 상부바디(2110a)에 마련된 내측 발열부(2121), 가장자리 발열부(2122)와, 하부바디(2110b)에 마련된 제1 내지 제3발열부(2131, 2132, 2133) 각각을 개별적으로 동작시켜 본체(2110)를 가열할 수 있다. 이에, 본체(2110)의 내측영역(Ai) 및 가장자리 영역(Ae)뿐만 아니라, 상기 내측영역(Ai)을 복수의 영역으로 나누어 개별적으로 가열할 수 있다. 이로 인해, 기판(S)이 안착되는 본체(2110)의 안착면을 보다 세분화하여 별도로 가열할 수 있다. 따라서, 히터(2100) 주변 구성품들에 의한 열손실 정도에 따라 히터(2100)의 영역별 가열 조건을 다르게 조절할 수 있다. 이에, 기판(S)의 온도를 균일하게 할 수 있고, 온도 불균일에 의한 불량 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 상부바디(2110a) 및 하부바디(2110b) 각각에 마련된 홈(2111a, 2111b)에 의해 각 발열부(2121, 2122, 2131, 2132, 2133)에 의해 가열된 영역들 간의 간섭을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 기판(S)의 온도 균일도를 향상시키기 위해 각 별열부(2121, 2122, 2131, 2132, 2133)로 공급되는 전류를 제어하는 것이 보다 용이해질 수 있다.
2000: 가열장치 2100: 히터
2110: 본체 2110a: 상부바디
2111a: 상부홈 2110b: 하부바디
2111b: 하부홈 Ai: 내측영역
Ae: 가장자리 영역 A1: 제1영역
A2: 제2영역 A3: 제3영역
2121: 내측 발열부 2122: 가장자리 발열부
2131: 제1발열부 2132: 제2발열부
2133: 제3발열부 2200: 전원 공급부

Claims (13)

  1. 기판이 안착될 수 있는 안착면을 가지는 상부바디;
    상기 안착면과 반대쪽에 위치하도록 상기 상부바디의 하부에 장착된 하부바디;
    상기 상부바디에 설치된 상부 발열부; 및
    상기 하부바디의 내측영역에 위치하도록, 상기 하부바디에 설치된 하부 발열부;를 포함하는 히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부바디의 내측영역은,
    상기 하부바디의 폭 방향 중심부를 포함하는 제1영역;
    상기 제1영역의 외측에 위치된 제2영역; 및
    상기 하부바디의 가장자리 영역과 상기 제2영역 사이에 위치된 제3영역;을 포함하고,
    상기 하부 발열부는 상기 제1영역에 설치된 제1발열부, 상기 제2영역에 설치된 제2발열부 및 상기 제3영역에 설치된 제3발열부를 포함하는 히터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2영역은 상기 하부바디의 둘레방향으로 나열된 복수의 존을 포함하고, 상기 제2영역의 복수의 존 각각에 상기 제2발열부가 설치된 히터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3영역은 상기 하부바디의 둘레방향으로 나열된 복수의 존을 포함하고, 상기 제3영역의 복수의 존 각각에 상기 제3발열부가 설치된 히터.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 발열부는,
    상기 상부바디의 가장자리 영역에 설치된 가장자리 발열부; 및
    상기 상부바디의 내측영역에 설치된 내측 발열부; 를 포함하는 히터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 하부바디 중 상기 상부바디를 향하는 면으로부터 상기 상부바디와 반대쪽으로부터 함몰되게 마련된 하부홈을 포함하고,
    상기 하부홈은 상기 제1발열부와 제2발열부 사이 및 상기 제2발열부와 제3발열부 사이에 위치하도록 마련된 히터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부홈은 상기 제2영역의 복수의 존 각각에 설치된 상기 제2발열부들 사이와, 상기 제3영역의 복수의 존 각각에 설치된 상기 제3발열부들 사이에 위치하도록 마련된 히터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부바디 중 상기 하부바디를 향하는 면으로부터 상기 하부바디와 반대쪽으로 함몰되게 마련된 상부홈을 포함하고,
    상기 상부홈은 상기 하부홈과 마주보게 마련된 히터.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 발열부 및 하부 발열부 각각은 개별적으로 전원 공급부와 연결된 히터.
  10. 내부공간을 가지며, 일측에 기판이 출입할 수 있는 게이트가 마련된 챔버; 및
    상기 챔버에 설치되며, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 히터;를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부 발열부 및 하부 발열부 각각으로 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 히터를 향해 공정 원료를 분사하도록 상기 히터와 마주보게 설치된 분사부를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 히터 주변을 둘러싸도록 설치된 쉴드 및 상기 히터를 지지하는 지지부 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.









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