KR20230073773A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20230073773A
KR20230073773A KR1020210160507A KR20210160507A KR20230073773A KR 20230073773 A KR20230073773 A KR 20230073773A KR 1020210160507 A KR1020210160507 A KR 1020210160507A KR 20210160507 A KR20210160507 A KR 20210160507A KR 20230073773 A KR20230073773 A KR 20230073773A
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gas
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heater
processing apparatus
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최우용
박대선
전재윤
최동욱
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 열처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 가스배기부(400)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)을 가열하는 히터부(500)를 포함하며, 상기 히터부(500)는, 상기 공정가스 기류에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 열처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판이 처리되는 처리공간을 구비하는 기판처리장치에서 공정간 발생된 다양한 부산물들을 기판처리장치 외부로 배출하기 위해, 처리공간으로 다량의 공정가스를 주입하여 처리공간 내부의 부산물들을 외부로 배출한다.
특히, 기판처리장치 내에 열을 공급하여 기판처리를 수행하는 경우, 공정과정에서 발생하는 각종 흄(fume)에 따른 영향을 방지하기 위하여 다량의 공정가스를 이용하여 처리공간 내부에 기류를 형성하여 각종 흄을 외부로 배출한다.
또한, 기판처리장치 내 기판처리 분위기를 형성하기 위한 처리가스 농도 조절의 한 방법으로 다량의 공정가스를 내부로 공급한다.
한편, 최근 들어 기판 대형화에 따라 기판처리장치의 처리공간 부피가 증가함으로써, 생산성 향상, 파티클 개선의 이유로 처리공간으로 공급되는 가스량이 증가하는 추세이다.
이 경우, 다량의 공정가스를 일측면에서 공급하고 타측면에서 공급된 가스를 배기하는 기판처리장치의 구조로 인해 공정가스의 기류 방향을 따라 기판 위치별로 온도 편차가 발생하는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 기판처리장치의 내부 온도 대비 공급되는 공급되는 공정가스의 온도가 상대적으로 낮기 때문에 가스공급단 측에 인접한 기판 측의 온도가 가스배기단 측에 인접한 기판 측의 온도보다 상대적으로 낮은 문제점이 있다.
한편, 이러한 문제점은 기판처리장치가 대형화됨에 따라 공급되는 가스량이 증가할수록 심화되어 기판 내 온도 불균형이 심화되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 종래 기판처리장치 내 개별적으로 제어가능한 복수의 히터부 또는 열선을 설치하여, 위치 및 구간별 개별 온도제어 방식을 적용하였다.
그러나 이 경우, 필연적으로 히터부 사이즈가 커져 다수의 기판을 수직방향으로 배치하여 처리하는 기판처리장치 구조 상 기판 사이의 간격이 증가하고 처리되는 기판 수가 줄어들어 공정효율이 저하되는 문제점 있다.
또한, 히터부 사이즈가 커짐에 따라 기판을 이송하는 이송로봇을 상하 이동을 고려한 기판들 사이의 간격이 증가하는 바, 장치 크기가 급격히 증가하는 문제점이 있다.
한편, 히터부 사이즈가 커짐에도 불구하고, 기판들 사이의 간격을 종래 간격으로 유지할 경우, 안정성 저하 및 유지보수 주기가 짧아지는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 공급되는 가스의 기류 방향을 따라 기판 위치별로 온도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 가스배기부(400)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)을 가열하는 히터부(500)를 포함하며, 상기 히터부(500)는, 상기 공정가스 기류에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 히터부(500)는, 상기 공정챔버(100)의 일측면에서 타측면을 가로질러 설치되는 히터튜브(510)와, 상기 히터튜브(510) 내부에 삽입되며 코일 형태로 권선되어 발열하는 히터열선(530)을 포함할 수 있다.
상기 히터부(500)는, 상기 가스분사부(300) 측에 인접한 제1발열영역(S1)과, 상기 가스배기부(400) 측에 인접하며 상기 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제2발열영역(S2)을 포함할 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 상기 제1발열영역(S1)에서의 권선피치인 제1피치(P1)가 상기 제2발열영역(S2)에서의 권선피치인 제2피치(P2)보다 작을 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 상기 제1발열영역(S1)에서의 권선직경인 제1직경(D1)이 상기 제2발열영역(S2)에서의 권선직경인 제2직경(D2)보다 클 수 있다,
상기 히터열선(530)은, 상기 제1발열영역(S1)에서의 선폭인 제1두께(W1)가 제2발열영역(S2)에서의 선폭인 제2두께(W2)보다 작을 수 있다.
상기 히터부(500)는, 상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 발열온도가 낮아질 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 권선직경이 감소할 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 권선피치가 증가할 수 있다.
상기 히터부(500)는, 상기 가스분사부(300)로부터 분사되는 상기 공정가스의 상기 기판(1) 측 낙하지점을 경계로 상기 제1발열영역(S1) 보다 상기 가스분사부(300) 측에 더 인접하여 형성되며, 상기 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제3발열영역(S3)을 포함할 수 있다.
상기 제3발열영역(S3)은, 상기 제2발열영역(S2)의 발열온도와 같거나, 또는 더 높은 발열온도를 갖을 수 있다.
상기 히터부(500)는, 외부 전원 인가에 따라 발열하는 단일의 히터열선(530)을 포함하며, 상기 기판(1)의 온도 편차 및 상기 공정가스 공급유량 중 적어도 하나에 기초하여 인가되는 전원 조절을 통해 길이방향에 대한 서로 다른 발열온도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은, 복수의 기판(1)을 수직방향으로 상호 이격배치하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서, 상기 기판(1)들이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 수직방향으로 설치되어 상기 기판(1)들을 각각 지지하는 복수의 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 각각 분사하는 복수의 가스분사부(300)와; 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 복수의 가스배기부(400)와; 상기 처리공간(S)에 수직방향으로 복수개 설치되며, 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)들을 각각 가열하는 복수의 히터부를 포함하며, 상기 히터부들 중 하측에 배치되는 히터부(500)는, 상기 공정가스에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열하는 기판처리장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 단일 히터부의 물리적 차이를 통해 발열온도를 영역별로 조절가능한 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 영역별로 상이한 발열온도를 통해 처리공간의 내부 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도의 공정가스가 유입됨에 따라 발생하는 기판 내 온도 편차를 보상하여 균일한 온도의 기판처리가 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 종래와 동일한 크기의 히터부를 통해 기판에 발생하는 온도 편차를 보상하여 균일한 기판처리를 수행할 수 있는 바 기판처리장치의 크기를 유지하면서도 효과적으로 기판 내 온도 편차를 개선할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 공정가스 유량에 따라 히터부의 발열온도를 조절하여 공정가스 유량에 따른 기판 내 온도 편차 차이를 효과적으로 보상할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 설치모습 및 제1실시예를 보여주는 단면도이다.
도 3은, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 제2실시예를 보여주는 단면도이다.
도 4는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 제3실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 제4실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6은, 도 1에 따른 기판처리장치 중 히터부의 설치위치 및 제5실시예를 보여주는 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 가스배기부(400)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)을 가열하는 히터부(500)를 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 공정가스는, 기판처리를 위한 공정에서 사용되는 가스를 총칭하며, 보다 구체적으로는, 공정 과정 중 발생할 수 있는 각종 흄(fume) 및 흄을 통해 발생하는 각종 부산물을 배출하기 위한 퍼지가스를 지칭할 수 있다.
본 발명에 따른 처리대상인 기판(1)은, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 반도체 기판, 태양전지 기판 등의 모든 기판을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 특히, 플렉서블 표시장치에 사용되는 플렉서블 기판을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판처리공정은 증착공정, 식각공정, 열처리공정 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 특히 논플렉서블 기판 상에 플렉서블 기판 형성, 플렉서블 기판 상에 패턴 형성, 플렉서블 기판 분리 등의 일련의 공정, 플렉서블 기판을 열처리하여 건조하는 공정 등을 포함할 수 있다.
상기 공정챔버(100)는, 전방에 기판(1)이 도입 및 배출되는 게이트(미도시)가 형성되고, 내부에 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공정챔버(100)는, 내부에 상기 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체와; 상기 챔버본체의 내측면으로부터 일정간격 이격되어 구비되는 단열부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 챔버본체의 내측면과 단열부 사이에 구비되어, 단열효과를 증대시키는 반사판을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 기판(1)을 도입 및 배출하기 위하여 게이트를 개폐하는 개폐도어를 추가로 포함할 수 있다.
상기 공정챔버(100)는, 내부에 처리공간(S)을 형성하고, 전방에 기판(1)이 도입 및 배출되기 위한 게이트가 형성되는 구성으로서, 게이트(미도시)를 통해 개방 또는 폐쇄되어 기판(1)이 내부로 반입 및 반출될 수 있다.
한편, 상기 공정챔버(100)는, 복수의 기판(1) 처리를 위하여 수직방향으로 길게 형성될 수 있으며, 육면체를 가지고 기판(1)이 도입 및 반출되는 전방측 면을 기준으로 후면, 일측면 및 타측면, 상면 및 하면을 형성할 수 있다.
복수의 기판(1)들을 수직방향으로 배치하여 처리하는 구성에 대하여는 후술한다.
상기 기판지지부(200)는, 처리공간(S)에 설치되며, 기판(1)의 가장자리와 공정챔버(100)의 내측면 사이에 이격공간(S2)이 형성되도록 기판(1)을 지지하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 기판지지부(200)는, 후술하는 가스분사부(300) 및 가스배기부(400)가 각각 설치되는 일측면 및 타측면을 가로지르도록 설치되는 지지바(210)와, 지지바(210)의 상측으로 돌출 형성되어 기판(1)의 저면을 접촉지지하는 돌출지지부(220)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 기판지지부(200)는, 챔버본체(110)의 일측면 및 타측면을 가로질러 설치되는 지지바(210)가 설치되고, 지지바(210)의 상면 중 기판(1)의 가장자리에 대응되는 위치 또는 꼭지점에 대응되는 위치에 돌출지지부(220)가 구비되어 기판(1)을 지지할 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 기판지지부(200)는, 챔버본체(110)의 전방 및 후방에 인접한 위치에서 각각 일측면 및 타측면을 가로지르도록 지지바(210) 2개가 설치되고, 2개의 지지바(210) 사이에 복수개의 지지부재(미도시)가 설치된 상태에서, 지지부재(미도시)의 상측에 돌출지지부(220)가 구비될 수 있다.
상기 가스분사부(300)는, 공정챔버(100) 일측면에서 처리공간(S)과 연통되어, 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사할 수 있다.
상기 가스분사부(300)는, 공정챔버(100)의 일측면에 구비되어, 기판(1)의 상면을 향해 공정가스를 분사하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 가스분사부(300)는, 공정챔버(100)의 외측면에 구비되어 외부로부터 공정가스를 전달받는 가스공급배관으로부터 공정가스를 전달받아 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사할 수 있다.
이때, 상기 가스분사부(300)는, 후술하는 가스배기부(400)에 대향되어 수평방향으로 공정가스를 분사할 수 있으며, 다른 예로서 기판(1) 측을 향하여 경사진 방향으로 공정가스를 분사할 수도 있다.
상기 가스분사부(300)는, 공정가스를 전달하는 가스공급배관으로부터 공정챔버(100) 내측면을 향하여 돌출되어 형성될 수 있으며, 공정챔버(100)를 관통하여 처리공간(S)과 연통되어 공정가스를 분사할 수 있다.
상기 가스배기부(400)는, 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 구성일 수 있다.
즉, 상기 가스배기부(400)는, 가스분사부(300)에 대향되도록 설치되어, 공정가스를 흡인함으로써 가스분사부(300)에서 분사되는 공정가스의 기판(1) 상면에서의 수평흐름을 유도할 수 있다.
예를 들면, 상기 가스배기부(400)는, 공정챔버(100)의 외측면에 구비되어 배출되는 공정가스를 외부로 전달하는 가스배기배관에 구비되어 공정챔버(100)를 관통하여 공정가스를 흡입할 수 있다.
이때, 상기 가스배기부(400)는, 공정챔버(100) 외부에서 배기되는 공정가스를 외부로 전달하는 가스배기배관으로부터 공정챔버(100)의 내측면을 향하여 돌출되어 형성될 수 있으며, 공정챔버(100)를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 히터부(500)는, 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 기판(1)을 가열하는 구성일 수 있다.
이때, 상기 히터부(500)는, 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 설치되며, 보다 구체적으로는 기판지지부(200) 하측에 구비되어 기판지지부(200)에 지지되는 기판(1)을 가열할 수 있다.
또한, 상기 히터부(500)는, 동일 수평면 상에 복수개 구비되어 기판(1) 전체 면적을 가열할 수 있다.
한편 가스분사부(300)로부터 기판(1) 상측에 수평방향으로 분사되는 공정가스는 처리공간(S)의 온도(또는 분위기 온도)에 비해 상대적으로 낮은 온도로 분사되는 바, 기판(1) 상면을 따라서 이동하는 공정가스에 의해 기판(1) 온도가 상대적으로 낮은 문제점이 있다.
또한, 기판(1) 상면을 따라서 수평방향으로 이동하는 공정가스에 의해 가스배기부(400) 측 기판(1)은 상대적으로 온도가 높게 유지되며, 이에 따라 기판(1) 위치에 따라 온도 편차가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 상기 히터부(500)는, 공정가스 기류에 따른 기판(1) 내 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 기판(1)을 가열한다.
예를 들면, 상기 히터부(500)는, 공정챔버(100)의 일측면에서 타측면을 가로질러 설치되는 히터튜브(510)와, 히터튜브(510) 내부에 히터튜브(510)와 동심으로 설치되는 이너튜브(520)와, 이너튜브(520)에 권선되어 발열하는 히터열선(530)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 히터부(500)에서 이너튜브(520)는 생략될 수 있으며, 이 경우 히터튜브(510) 내부에 코일 형태로 권선되어 발열하는 히터열선(530)이 삽입된 형태일 수 있다.
또한, 상기 히터부(500)는, 공정챔버(100)를 관통하여 설치되어 외부로부터 히터열선(530)에 전원을 공급하기 위한 단자부(540)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 히터부(500)는, 봉 형상의 히터로서, 내부에 삽입된 히터열선(530)이 코일 형태로 권선된 상태에서 단자부(540)를 통해 외부 전원을 인가받아 발열하여 기판(1)을 가열할 수 있다.
상기 히터튜브(510) 및 상기 이너튜브(520)는, 동심원의 원기둥 형태로서, 다양한 구성 및 재질로 이루어질 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 외부로부터 전원을 인가받아 발열하는 발열체로서, 이너튜브(520)에 다양한 형태 및 방법으로 권선되어 발열할 수 있다.
즉, 상기 히터부(500)는, 히터열선(530) 및 이너튜브(520)의 다양한 형상 및 권선 방법을 통해 전술한 공정가스의 영향에 따른 기판(1)의 온도 편차를 보상할 수 있으며, 이를 위해 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도를 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 히터부(500)에 대한 제1실시예에 대하여 설명한다.
상기 히터부(500)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스분사부(300) 측에 인접한 제1발열영역(S1)과, 가스배기부(400) 측에 인접하며 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제2발열영역(S2)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 히터부(500)는, 길이방향에 대하여 가스분사부(300) 측에 인접한 영역을 제1발열영역(S1)으로, 가스배기부(400) 측에 인접한 영역을 제2발열영역(S2)으로 구분할 수 있다.
이때, 상기 제1발열영역(S1) 및 상기 제2발열영역(S2)은, 미리 설정된 경계선 또는 영역으로 구분될 수 있으며, 일예로서, 히터부(500) 중심을 기준으로 가스분사부(300) 측은 제1발열영역(S1)으로, 가스배기부(400) 측은 제2발열영역(S2)으로 구분될 수 있다.
제1발열영역(S1) 내 기판(1)은 분사되는 공정가스의 영향으로 상대적으로 낮은 온도를 갖는 바, 제2발열영역(S2)보다 상대적으로 높은 발열온도를 형성할 수 있으며, 제2발열영역(S2) 내 기판(1)은 수평흐름에 따라 이동한 공정가스의 영향으로 상대적으로 높은 온도를 갖는 바, 제1발열영역(S2)보다 상대적으로 낮은 발열온도를 형성할 수 있다.
이 경우, 제1발열영역(S1)과 제2발열영역(S2) 사이의 온도 차이는 대략 1℃ 내지 50℃ 사이 범위를 가질 수 있으며, 특정 경계를 기준으로 구분된 상태에서도 구분되는 경계에서 발생하는 처리공간(S) 내 공정가스 등의 대류에 의해 실제 기판(1)에 전달되는 온도는 리니어한 형태로 변화할 수 있다.
이에 따라, 결과적으로 기판(1)은 균일한 온도로 가열될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 제1발열영역(S1)에서의 권선피치인 제1피치(P1)가 제2발열영역(S2)에서의 권선피치인 제2피치(P2)보다 작을 수 있다.
이때, 권선피치는, 이너튜브(520)에 권선되는 히터열선(530)의 권선간격으로서, 권선피치가 큰 경우 단위면적당 발열량이 줄어드는 바, 상대적으로 발열온도를 낮출 수 있다.
따라서, 제1발열영역(S1)에서의 권선피치인 제1피치(P1)가 제2발열영역(S2)에서의 권선피치인 제2피치(P2)보다 작게 권선될 수 있다.
한편, 제2실시예로서, 상기 히터부(500)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 히터열선(530)이 단열선으로서, 제1발열영역(S1)에서의 권선직경인 제1직경(D1)이 제2발열영역(S2)에서의 권선직경인 제2직경(D2)보다 클 수 있다.
이 경우, 상기 히터열선(530)은, 권선직경이 클수록 단위면적 내 길이가 길어져 발열량이 커지므로, 이너튜브(520)의 길이방향에 대하여 제1발열영역(S1)에서의 권선직경인 제1직경(D1)이 제2발열영역(S2)에서의 권선직경인 제2직경(D2)보다 클 수 있다.
즉, 상기 히터열선(530)의 권선직경을 제1발열영역(S1)에서 제2발열영역(S2)에 비해 크게 함으로써, 제1발열영역(S1)에서의 발열온도를 증가시킬 수 있다.
또한, 다른 예로서, 상기 히터열선(530)의 권선직경을 달리하도록, 상기 이너튜브(520)는, 제1발열영역(S1)에서의 직경이 제2발열영역(S2)에서의 직경보다 클 수 있으며, 이로써 이너튜브(520)에 권선되는 히터열선(530)의 권선직경이 제1발열영역(S1)에서 더 크도록 유도할 수 있다.
한편, 본 발명의 히터부(500)는, 제3실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히터열선(530)이 제1발열영역(S1)에서의 선폭인 제1두께(W1)가 제2발열영역(S2)에서의 선폭인 제2두께(W2)보다 작을 수 있다.
상기 히터열선(530)은, 선폭이 작을수록 저항이 증가하여 발열량이 증가하는 구조이므로, 제1발열영역(S1)에 권선되는 히터열선(530)의 선폭인 제1두께(W1)가 제2발열영역(S2)에서의 선폭인 제2두께(W2)보다 작게 형성될 수 있다.
이 경우, 서로 다른 선폭을 가지는 히터열선(530)을 구분 영역의 경계선에서 연결하여 구현할 수 있다.
한편, 상기 히터부(500)는, 제4실시예로서, 가스분사부(300) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 발열온도가 낮아질 수 있다.
즉, 상기 히터부(500)는, 전술한 실시예와는 달리, 길이방향에 대하여 리니어한 발열온도 변화를 유도할 수 있으며, 이로써 가스분사부(300) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 발열온도가 점차 낮아질 수 있다.
이를 위하여, 상기 히터부(500)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이너튜브(520)가 가스분사부(300) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 직경이 감소할 수 있다.
즉, 상기 이너튜브(520)가 가스분사부(300) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 수직단면 직경이 작아지도록 테이퍼 형태를 가질 수 있으며, 히터열선(530)을 외경에 권선함으로써, 자연스럽게 히터열선(530)의 직경을 점진적으로 감소시켜 발열온도를 점진적으로 낮출 수 있다.
한편, 다른 예로서, 상기 히터열선(530)은, 단일선이며, 가스분사부(300) 측에서 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 권선피치가 증가하도록 권선될 수 있다.
또한, 상기 히터부(500)는, 도 5실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 가스분사부(300)로부터 분사되는 공정가스의 기판(1) 측 낙하지점을 경계로 제1발열영역(S1) 보다 가스분사부(300) 측에 인접하여 형성되며, 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제3발열영역(S3)을 추가로 포함할 수 있다.
즉, 상기 히터부(500)는, 가스분사부(300)로부터 분사되는 공정가스가 기판(1) 가장자리에 낙하하는 것이 아닌 기판(1) 가장자리로부터 일정간격 내측위치에 낙하하는 바, 가장자리부터 낙하지점 사이 영역에서는 온도저하가 일어나지 않을 수 있다.
이러한 현상에 따라 기판(1) 가스분사부(3000 측 가장자리에서의 과도한 온도상승을 방지하고자, 제1발열영역(S1)보다 가스분사부(300) 측에 인접하여 형성되며, 제1발열영역(S1)과 공정가스 낙하지점을 경계로 구분되는 제3발열영역(S3)을 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 제3발열영역(S3)은, 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 가질 수 있으며, 이로써 가스분사부(300)로부터 분사되는 공정가스의 낙하지점에 따른 기판(1) 온도 편차를 개선할 수 있다.
이때, 상기 제3발열영역(S3)은, 제2발열영역(S2)보다 같거나 높은 발열온도를 갖을 수 있다.
즉, 상기 제3발열영역(S3)은, 가열된 공정가스에 따른 영향을 받는 제2발열영역(S2) 내 기판(1) 부분보다 공정가스에 따른 영향을 작게 받는 바, 제2발열영역(S2)보다 같거나 높은 발열온도를 갖을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(1)을 수직방향으로 상호 이격배치하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서, 상기 기판(1)들이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)에 수직방향으로 설치되어 상기 기판(1)들을 각각 지지하는 복수의 기판지지부(200)와; 상기 공정챔버(100) 일측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 각각 분사하는 복수의 가스분사부(300)와; 상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 복수의 가스배기부(400)와; 상기 처리공간(S)에 수직방향으로 복수개 설치되며, 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)들을 각각 가열하는 복수의 히터부를 포함하며, 상기 히터부들 중 최하측에 배치되는 히터부(500)는, 상기 공정가스에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열한다.
이하에서는 전술한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 다수의 기판(1)들을 수직방향으로 상호 이격배치하여 기판처리가 수행하기 위한 구성과 히터부(500)에 대하여 설명한다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전방 측 전면에 다수의 기판(1)들이 상하방향으로 배치될 수 있으며, 다른 예로서, 다수의 기판(1)들이 상하방향으로 서로 이격되어 도입 및 반출되는 것에 대응되어 상하방향으로 다수의 슬롯(미도시) 또는 게이트가 형성되는 구성일 수 있다.
즉, 상기 공정챔버(100)는, 전방 측에 형성되는 하나의 게이트가 포함되는 실시예뿐만 아니라, 각 기판(1)에 대응되는 상하방향의 다수의 슬롯들이 형성되는 형태일 수 있다.
상기 기판지지부(200)는, 처리공간(S) 내에서 복수의 기판(1)에 대한 기판처리 수행이 가능하도록, 복수의 기판(1)들이 수직방향으로 상호 이격배치되도록, 상하방향으로 복수개 구비될 수 있다.
즉, 상기 기판지지부(200)는, 처리공간(S) 내에서 상하방향으로 서로 이격되어 복수개가 구비될 수 있으며, 하나의 기판지지부(200)에 하나의 기판(1)이 안착 및 지지되고, 이에 대응되어 가스분사부(300) 및 가스배기부(400)가 각각 구비됨으로써, 기판처리를 위한 하나의 단위영역을 형성할 수 있다.
결과적으로, 기판(1), 기판지지부(200), 가스분사부(300) 및 가스배기부(400)를 하나의 단위영역으로 하여 공정챔버(100) 내에 상하방향으로 복수개가 형성되어 다수의 기판(1)을 동시에 처리할 수 있다.
상기 가스분사부(300)는, 처리공간(S) 내에 다수의 기판(1) 처리를 위한 단위영역 각각에 공정가스를 분사할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 가스분사부(300)는, 각 기판(1)의 수에 대응되어 복수개로 구비될 수 있으며, 높이 또한 기판(1)의 상면에 공정가스가 분사되도록, 대응되는 기판(1)의 상면보다 높은위치에 구비될 수 있다.
한편, 상기 복수의 가스분사부(300)는, 수직방향으로 일정간격으로 이격되어 형성될 수 있으며, 전체적으로 좌우방향으로도 일정간격으로 이격되어 공정가스가 공급되도록 할 수 있다.
상기 복수의 가스배기부(400)는, 처리공간(S) 내에 수직방향으로 복수개 이격 배치되어 다수의 기판(1) 처리를 위한 단위영역 각각에 공정가스를 배기할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 가스배기부(400)는, 각 기판(1)의 수에 대응되어 복수개로 구비될 수 있으며, 높이 또한 기판(1)의 상면을 따라서 이동한 공정가스가 흡입되도록, 대응되는 기판(1)의 상면보다 높은위치에 구비될 수 있다.
한편 상하방향으로 다수의 기판처리를 위한 단위영역들이 형성된 상태에서도, 처리영역(S)은 서로 연통되어 있는 바, 가스분사부(300)에서 분사되는 공정가스 중 일부는 자중에 의해 하측으로 이동할 수 있다.
이와 같은 공정가스의 상하 이동은 열 전달의 요소가 되는 바, 특히 하측에 배치되는 단위영역들에 대한 기판(1) 온도 편차가 심화되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 히터부들 중 최하측에 배치되는 히터부(500)는, 공정가스에 따른 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 기판(1)을 가열할 수 있다.
즉, 전술한 다수의 실시예들에 따른 히터부(500)는 수직방향으로 다수의 기판(1)들을 처리하기 위하여 복수의 단위영역들이 배치되는 기판처리장치 중 최하측 단위영역에 구비될 수 있다.
또한, 다른 예로서 예로서 미리 설정된 높이 이하에서 선택적으로 적용될 수도 있다.
예를 들어, 전술한 다수의 실시예들에 따른 히터부(500)는 복수의 단위영역들 중 하단부에 위치하는 단위영역들에만 적용될 수 있다.
구체적으로, 복수의 단위영역들 중 하단부에 위치하는 10% 내지 30% 범위의 단위영역들에만 적용될 수 있으며, 그 외, 나머지 단위영역들에는 길이방향에 대해 동일한 발열온도를 갖는 히터부가 배치될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명한 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1: 기판 100: 공정챔버
200: 기판지지부 300: 가스공급부
400: 가스배기부 500: 히터부

Claims (13)

  1. 기판(1)이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)에 설치되어 상기 기판(1)을 지지하는 기판지지부(200)와;
    상기 공정챔버(100) 일측면에서 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와;
    상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 처리공간(S)과 연통되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 가스배기부(400)와;
    상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)을 가열하는 히터부(500)를 포함하며,
    상기 히터부(500)는,
    상기 공정가스 기류에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터부(500)는,
    상기 공정챔버(100)의 일측면에서 타측면을 가로질러 설치되는 히터튜브(510)와, 상기 히터튜브(510) 내부에 삽입되며 코일 형태로 권선되어 발열하는 히터열선(530)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부(500)는,
    상기 가스분사부(300) 측에 인접한 제1발열영역(S1)과, 상기 가스배기부(400) 측에 인접하며 상기 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제2발열영역(S2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 히터열선(530)은, 단일선이며,
    상기 제1발열영역(S1)에서의 권선피치인 제1피치(P1)가 상기 제2발열영역(S2)에서의 권선피치인 제2피치(P2)보다 작은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 히터열선(530)은, 단일선이며,
    상기 제1발열영역(S1)에서의 권선직경인 제1직경(D1)이 상기 제2발열영역(S2)에서의 권선직경인 제2직경(D2)보다 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 히터열선(530)은,
    상기 제1발열영역(S1)에서의 선폭인 제1두께(W1)가 제2발열영역(S2)에서의 선폭인 제2두께(W2)보다 작은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부(500)는,
    상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 발열온도가 낮아지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 히터열선(530)은, 단일선이며,
    상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 권선직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 히터열선(530)은, 단일선이며,
    상기 가스분사부(300) 측에서 상기 가스배기부(400) 측으로 갈수록 점진적으로 권선피치가 증가하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부(500)는,
    상기 가스분사부(300)로부터 분사되는 상기 공정가스의 상기 기판(1) 측 낙하지점을 경계로 상기 제1발열영역(S1) 보다 상기 가스분사부(300) 측에 더 인접하여 형성되며, 상기 제1발열영역(S1)보다 낮은 발열온도를 갖는 제3발열영역(S3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3발열영역(S3)은,
    상기 제2발열영역(S2)의 발열온도와 같거나, 또는 더 높은 발열온도를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 히터부(500)는,
    외부 전원 인가에 따라 발열하는 단일의 히터열선(530)을 포함하며, 상기 기판(1)의 온도 편차 및 상기 공정가스 공급유량 중 적어도 하나에 기초하여 인가되는 전원 조절을 통해 길이방향에 대한 서로 다른 발열온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 복수의 기판(1)을 수직방향으로 상호 이격배치하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치로서,
    상기 기판(1)들이 처리되는 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)에 수직방향으로 설치되어 상기 기판(1)들을 각각 지지하는 복수의 기판지지부(200)와;
    상기 공정챔버(100) 일측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부 측 수평방향으로 공정가스를 각각 분사하는 복수의 가스분사부(300)와;
    상기 공정챔버(100) 타측면에 상기 기판(1)들에 각각 대응되어, 상기 기판(1) 상부에서 수평방향으로 이동하는 상기 공정가스를 배기하는 복수의 가스배기부(400)와;
    상기 처리공간(S)에 수직방향으로 복수개 설치되며, 상기 공정챔버(100) 일측면에서 타측면으로 연장되어 상기 기판(1)들을 각각 가열하는 복수의 히터부를 포함하며,
    상기 히터부들 중 하측에 배치되는 히터부(500)는,
    상기 공정가스에 따른 상기 기판(1) 온도 편차를 보상하도록, 길이방향에 대하여 서로 다른 발열온도로 상기 기판(1)을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.

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