KR20230083898A - 반도체 제조 장치용 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플레이트 형상의 가열기체(基體), 및 상기 가열기체의 하부면에, 축선 방향이 상기 하부면과 수직이 되도록 접합된, 중공 형상의 지지부재를 포함하며, 상기 가열기체는 내부에 상기 가열기체 상부면과 수평하게 배치된 제1 저항발열체층 및 상기 제1 저항발열체층과 수직방향 하부로 이격되어 배치된 제2 저항발열체층을 포함하며, 상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %인 반도체 제조 장치용 가열 장치를 제공한다.

Description

반도체 제조 장치용 가열 장치{Heating device for semiconductor manufacturing equipment}
본 발명은 반도체 제조 장치용 가열 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 반도체 제조 장치를 이용하여 웨이퍼 상에 산화막 등을 형성하기 위해 가열처리가 실시된다. 상기 반도체 제조 장치에 있어서 웨이퍼를 가열하기 위한 가열 장치로는 피가열물인 웨이퍼를 적재하여 가열하는 가열면을 갖는 플레이트형의 가열기체(基體) 및 상기 가열기체에 매설된 저항발열체를 포함하는 가열 장치가 사용된다. 이 가열 장치는 반도체 제조 프로세스에 사용되는 성막장치뿐만 아니라, 판형의 피가열재의 표면을 드라이 에칭하는 표면처리장치 등에도 사용된다.
일반적으로 전술한 가열 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열기체(1)의 가열면과 반대측 면(접합면)의 중앙부 근방에, 이 접합면에 대하여 수직으로 부착되는 원통 형상과 유사한 지지부재(2)를 구비하며, 이 지지부재(2)에 의해 가열기체(1)가 지지된다. 또한, 이 가열기체(10)의 내부에는 저항발열체(3), RF 전극(4) 등이 매설되며, 상기 지지부재(2)의 내측 공간(중공부)에는 상기 저항발열체(3), RF 전극(4) 등과 접속하는 급전부재가 배치된다.
상기 저항발열체(3)는 가열면까지 열 전달을 용이하게 하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열면에 가깝게 편측되게 배치된다. 그러나, 이와 같이 저항발열체(3)을 가열면에 가깝게 편측시키는 경우, 가열기체(1)의 상부면과 하부면의 온도차이에 따라 열팽창 양의 차이가 발생하며, 이에 따라, 가열기체에 휨 응력이 발생한다. 그리고, 이러한 응력은 가열기체에 크랙을 야기하는 원인으로 작용한다. 이러한 상황은 가열기체(1)가 열전도도가 낮은 소재로 제조되는 경우 더욱 심화된다.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2018-0035712호는, 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 가열장치를 개시하고 있다. 이러한 가열장치는 2층의 저항발열체(3-1, 3-2)을 포함하는 점에서, 상기 종래 기술과 차이가 있다.
그러나, 상기 저항발열체 중 가열면 근처에 형성된 저항발열체(3-1)는 지지부재(2)의 중공부로 빠져나가는 열 손실을 보상하여 가열면의 온도를 균일하게 하기 위한 구성으로서, 상기 중공부에 대응하는 영역에만 형성된다.
따라서, 이러한 구성에 의하더라도, 가열기체(1)의 상부면과 하부면의 온도차이에 따라 열팽창 양의 차이가 발생하고, 이에 따라, 가열기체에 휨 응력이 발생하며, 이러한 응력에 의해 가열기체에 크랙이 발생하는 문제는 해소될 수 없다. 이러한 문제는 가열기체(1)가 열전도도가 낮은 소재로 제조되는 경우 더욱 심화된다. 그러므로, 상기와 같은 문제를 해소할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
일본 공개특허 2017-85087호 대한민국 공개특허 제10-2018-0035712호
본 발명자들은 종래 기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가열기체의 가열시 피가열물이 위치하는 가열기체의 가열면과 배면의 온도를 균일하게 형성함으로써, 가열기체에 휨 응력이 발생하는 문제 및 이에 따라 가열기체에 크랙이 발생하는 문제를 효과적으로 해소할 수 있는 반도체 제조 장치용 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
플레이트 형상의 가열기체(基體), 및
상기 가열기체의 하부면에, 축선 방향이 상기 하부면과 수직이 되도록 접합된, 중공 형상의 지지부재를 포함하며,
상기 가열기체는 내부에 상기 가열기체 상부면과 수평하게 배치된 제1 저항발열체층 및 상기 제1 저항발열체층과 수직방향 하부로 이격되어 배치된 제2 저항발열체층을 포함하며,
상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %인 반도체 제조 장치용 가열 장치를 제공한다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 90 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 90 내지 98.5 %인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적과 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적의 면적비는 1 : 0.9~1.1일 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적과 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적의 면적비는 1 : 0.95~1.05인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층에 배치되는 제1 저항발열체와 상기 제2 저항발열체층에 배치되는 제2 저항발열체는 최대 발열량의 비가 1 : 0.9~1.1이 되도록 구비될 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층에 배치되는 제1 저항발열체와 상기 제2 저항발열체층에 배치되는 제2 저항발열체는 최대 발열량의 비가 1 : 0.95~1.05가 되도록 구비되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리; 및 상기 가열기체의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층까지의 거리;의 비는 1 : 0.8~1.2일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 0.9~1.1일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층과 상기 제2 저항발열체층 사이의 임의의 수평단면으로부터 상기 제1 저항발열체층까지의 거리와 상기 제2 저항발열체층까지의 거리를 더해서 2로 나눈 값은 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리의 0.8~1.2배이고, 상기 제2 저항발열체층으로부터 상기 가열기체의 하부면까지의 거리의 0.8~1.2배일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층과 상기 제2 저항발열체층 사이의 임의의 수평단면으로부터 상기 제1 저항발열체층까지의 거리와 상기 제2 저항발열체층까지의 거리를 더해서 2로 나눈 값은 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리의 0.9~1.1배이고, 상기 제2 저항발열체층으로부터 상기 가열기체의 하부면까지의 거리의 0.9~1.1배일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체 및 상기 제2 저항발열체는 동일한 한 쌍의 전극 단자에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체는 열전도도가 1 W/mk 내지 80 W/mk인 세라믹 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체는 열팽창 계수가 4 X 10-6/K 내지 10 X 10-6/K인 세라믹 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 반도체 제조 장치용 가열 장치는 가열기체의 2개의 층에 서로 균형을 이루는 저항발열체층을 형성함으로써, 가열기체의 가열시 피가열물이 위치하는 가열기체의 가열면과 배면의 온도를 균일하게 형성하여, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 효과적으로 해소하는 효과를 제공한다.
특히, 본 발명은 열전도가 낮은 소재 및/또는 열팽창 계수가 높은 소재로 제조된 가열기체에서 상기와 같은 문제를 효과적으로 방지하는 효과를 제공한다.
도 1 및 도 2는 종래 기술의 가열 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 가열 장치의 일 실시 형태를 도시한 단면도이다.
도 4는 종래의 가열기체와 본 발명의 가열기체를 비교하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 저항발열체의 배열 형태를 예시적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명에서 저항발열체층의 면적(H)의 정의를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 3은 본 발명의 반도체 제조 장치용 가열 장치(100)의 일실시 형태를 예시한 도면이다. 이하에서 도면을 참고하여 본 발명을 설명한다.
본 발명의 반도체 제조 장치용 가열 장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이,
플레이트 형상의 가열기체(基體)(10), 및
상기 가열기체의 하부면에, 축선 방향이 상기 하부면과 수직이 되도록 접합된, 중공 형상의 지지부재(20)를 포함하며,
상기 가열기체(10)는 내부에 상기 가열기체 상부면과 수평하게 배치된 제1 저항발열체층(30) 및 상기 제1 저항발열체층과 수직방향 하부로 이격되어 배치된 제2 저항발열체층(40)을 포함하며,
상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A)은 상기 가열기체 상부면의 면적(B) 대비 85 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적(C)은 상기 가열기체 상부면의 면적(B) 대비 85 내지 98.5 %인 특징을 갖는다.
상기와 같은 가열기체(10) 구조는 가열시 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성하여, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 효과적으로 해소할 수 있다.
특히, 상기 가열기체(10)의 구조는 열전도가 낮은 소재 및/또는 열팽창 계수가 높은 소재로 제조된 가열기체에서 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 효과적으로 해소할 수 있다.
상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A) 및 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적(C)이 상술한 범위를 충족시키지 못하는 경우, 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성하기 어려우며, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 방지하기 어렵다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A)은 상기 가열기체 상부면의 면적(B) 대비 90 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적(C)은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 90 내지 98.5 %인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 발명에서, 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A) 및 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적(C)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 저항발열체층에 구비된 저항발열체의 최외곽부를 연결한 외주부의 내부 면적(H)을 의미하는 것일 수 있다.
도 4는 종래의 가열기체((a) 및 (b))와 본 발명의 가열기체((c))를 비교하여 도시한 단면도이다.
도 4의 (a)와 같이, X-X 면에 저항발열체(35)가 배치되는 경우, 가열면(S1')이 가까우므로, 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있다. 그러나, 저항발열체(35)로부터 가열면(S1')까지의 거리 대비 배면(S2')까지의 거리가 크므로, 가열기체(10)의 가열시 가열면과 배면에 온도차가 크게 발생할 수 있으며, 이에 따라 가열기체(10)에 휨 응력이 발생하고, 상기 응력에 따라 크랙이 발생할 수 있다.
도 4의 (b)와 같이, X-X 면에 저항발열체(35)가 배치되는 경우, 저항발열체(35)로부터 가열면(S1')까지의 거리와 배면(S2')까지의 거리가 동일하므로, 가열기체(10)의 가열시 가열면과 배면에 온도차가 최소화될 수 있다. 그러나, 가열면(S1')까지의 거리가 크므로, 열전달이 효율적으로 이루어지기 어려운 단점을 갖는다. 이러한 단점은 가열기체(10)가 열전도도가 낮은 소재로 제조되는 경우 더욱 크게 발생할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같은 구조로 가열기체(10)를 형성하여, 이러한 문제들을 해소하는 특징을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체(10)는 원형의 플레이트 형태일 수 있으며, 상기 가열기체 내부에 형성된 제1 및 제2 저항발열체층(30, 40)도 원형으로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 가열기체(10)의 중심과 상기 제1 및 제2 저항발열체층(30, 40)의 중심은 일치할 수 있다.
상기 제1 및 제2 저항발열체층(30, 40)에 배치된 저항발열선(32, 44)은 도 5에 도시된 것과 유사한 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 형태가 제한없이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A)과 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적의 면적(C)비는 1 : 0.9~1.1일 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A)과 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적의 면적(C)비는 1 : 0.95~1.05인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
상기 제1 저항발열체층(30)의 수평방향 면적(A)과 상기 제2 저항발열체층(40)의 수평방향 면적의 면적(C)비가 상술한 범위를 벗어나는 경우, 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성하기 어려우며, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 방지하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층(30)에 배치되는 제1 저항발열체(32)와 상기 제2 저항발열체층(40)에 배치되는 제2 저항발열체(42)는 최대 발열량의 비가 1 : 0.9~1.1이 되도록 구비될 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 저항발열체층(30)에 배치되는 제1 저항발열체(32)와 상기 제2 저항발열체층(40)에 배치되는 제2 저항발열체(42)는 최대 발열량의 비가 1 : 0.95~1.05가 되도록 구비되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
상기 제1 저항발열체층(30)에 배치되는 제1 저항발열체(32)와 상기 제2 저항발열체층(40)에 배치되는 제2 저항발열체(42)는 최대 발열량의 비가 상술한 범위를 벗어나는 경우, 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성하기 어려우며, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 방지하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 도 3을 참조하면, 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D); 및 상기 가열기체(10)의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리(F);의 비는 1 : 0.8~1.2일 수 있다.
더 나아가서, 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D); 및 상기 가열기체(10)의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리(F);의 비는 1 : 0.9~1.1인 것이 더욱 바람직할 수 있으며, 1 : 0.95~1.05인 것이 더 더욱 바람직할 수 있으며, 상기 D와 F의 비는 1:1인 것이 가장 바람직할 수 있다.
상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D); 및 상기 가열기체(10)의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리(F);의 비가 상술한 범위를 벗어나는 경우, 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성하기 어려우며, 가열기체에 대한 휨 응력의 발생 및 이에 따르는 크랙의 발생을 방지하기 어렵다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 도 3을 참조하면, 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D); 상기 제1 저항발열체층(30)으로부터 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리(E); 및 상기 제2 저항발열체층(40)으로부터 상기 가열기체(10)의 하부면까지의 거리(F);의 비는 0.8~1.2 : 1.6~2.4 : 0.8~1.2일 수 있다.
더 나아가서, 상기에서 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D); 상기 제1 저항발열체층(30)으로부터 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리(E); 및 상기 제2 저항발열체층(40)으로부터 상기 가열기체(10)의 하부면까지의 거리(F);의 비는 0.9~1.1 : 1.8~2.2 : 0.9~1.1인 것이 더욱 바람직할 수 있다.
또한, 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리(D); 상기 제1 저항발열체층으로부터 상기 제2 저항발열체층까지의 거리(E); 및 상기 제2 저항발열체층으로부터 상기 가열기체의 하부면까지의 거리(F);의 비는 0.95~1.05 : 1.9~2.1 : 0.95~1.05인 것이 더 더욱 바람직할 수 있다.
상기와 같이 D, E 및 F의 거리가 형성되는 경우, 제1 저항발열체층(30)이 가열기체(10)의 상부면(가열면)에 가깝게 형성되므로, 가열면의 온도를 효과적으로 상승시킬 수 있으며, 상기 D 및 F의 거리가 동일하거나 유사하므로, 가열기체의 상부면(가열면)과 하부면(배면)의 온도를 균일하게 형성할 수 있어서 바람직하다.
또한, 상기 D 및 F의 거리가 상기 E의 거리의 1/2과 동일하거나 유사하므로 가열기체의 수평단면의 온도가 전체적으로 동일 또는 유사해지므로, 가열기체의 휨 응력이 발생하는 문제 및 이에 따라 가열기체에 크랙이 발생하는 문제를 효과적으로 해소할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체층(30)과 상기 제2 저항발열체층(40) 사이의 임의의 수평단면으로부터 상기 제1 저항발열체층(30)까지의 거리와 상기 제2 저항발열체층(40)까지의 거리를 더해서 2로 나눈 값(G)은 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D)의 0.8~1.2배이고, 상기 제2 저항발열체층(40)으로부터 상기 가열기체(10)의 하부면까지의 거리(F)의 0.8~1.2배일 수 있다. 있다.
더욱 바람직하게는 상기 G 값은 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D)의 0.9~1.1배이고, 상기 제2 저항발열체층(40)으로부터 상기 가열기체(10)의 하부면까지의 거리(F)의 0.9~1.1배일 수 있으며, 더 더욱 바람직하게는 상기 G 값은 상기 가열기체(10)의 상부면으로부터 제1 저항발열체층(30)까지의 거리(D)의 0.95~1.05배이고, 상기 제2 저항발열체층(40)으로부터 상기 가열기체(10)의 하부면까지의 거리(F)의 0.95~1.05배일 수 있다.
상기 기술적 특징에 의하면, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 저항발열체층과 수평한 임의의 단면(Z-Z)에서 제1 저항발열체 및 제2 저항발열체까지의 평균거리가 D 또는 F의 거리와 동일하거나 유사하게 형성되므로 바람직하다. 즉, 이와 같은 거리 관계가 형성되는 경우, 가열기체의 수평단면의 온도가 전체적으로 동일 또는 유사해지므로, 가열기체의 휨 응력이 발생하는 문제 및 이에 따라 가열기체에 크랙이 발생하는 문제를 효과적으로 해소할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 저항발열체(32) 및 상기 제2 저항발열체(42)는 동일한 한 쌍의 급전부재(50)에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 상기에서 한 쌍은 +극과 -극의 한 쌍을 의미한다.
상기와 같이, 한 쌍의 급전부재(50)에 제1 저항발열체(32) 및 제2 저항발열체(42)가 직렬 또는 병렬로 연결되는 경우, 동일한 전력이 공급되므로, 제1 저항발열체(32) 및 제2 저항발열체(42)의 발열량을 동일하게 유지할 수 있으므로 바람직하다. 예를 들어, 제1 저항발열체(32) 및 제2 저항발열체(42)가 각각 별도의 급전부재에 연결되는 경우, 이들에 공급되는 전력을 동일하게 조절해주는 것이 필요하므로, 상기와 같은 구성이 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체(10)는 열전도도가 1 W/mk 내지 80 W/mk인 세라믹 소재로 구성될 수 있으며, 또한, 1 W/mk 내지 50 W/mk인 세라믹 소재로 구성될 수 있다. 본 발명의 가열기체(10)의 구조는 상기와 같이 열전도도가 낮은 소재로 제조된 가열기체(10)에 적용되더라도 가열기체(10)의 상부면과 하부면의 온도를 균일하게 유지할 수 있으므로, 가열기체에 발생될 수 있는 휨 응력의 발생을 방지할 수 있으며, 이에 의한 크랙의 발생도 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가열기체(10)는 열팽창 계수가 4 X 10-6/K 내지 10 X 10-6/K인 세라믹 소재로 구성될 수 있으며, 또한, 4.6 X 10-6/K 내지 10 X 10-6/K인 세라믹 소재로 구성될 수 있으며, 또한, 7 X 10-6/K 내지 10 X 10-6/K인 세라믹 소재로 구성될 수 있다. 이와 같이, 열팽창 계수가 큰 소재의 가열기체(10)에서는 가열기체(10)의 상부면과 하부면의 온도차이에 따라 팽창량의 차이가 더 크게 발생한다. 그러므로, 이러한 소재로 제조된 가열기체(10)에는 본 발명의 가열기체(10) 구조가 더욱 유용하게 사용될 수 있다.
상기 세라믹 소재로는 알루미나(Al2O3)계 세라믹 소재, 산질화알루미늄(AlON)계 세라믹 소재 등이 사용될 수 있다. 그러나 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 알루미나(Al2O3)계 세라믹 소재로는 예를 들어, 알루미나(Al2O3) 90 내지 99.9 중량% 및 소결조제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 소재가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 소재가 제한 없이 사용될 수 있다.
또한, 상기 산질화알루미늄(AlON)계 세라믹 소재로는 예를 들어, 산질화알루미늄 80 내지 99.9 중량% 및 기타 다른 성분 0.01 내지 20 중량%를 포함하는 것이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 소재가 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 기타 다른 성분은 주석 0.01 내지 3 중량%, 텅스텐 카바이드는 0.01 내지 3 중량%, 탄소나노튜브는 0.01 내지 3 중량%, 붕화질소 0.01 내지 3 중량%, 이산화타이타늄 0.01 내지 3 중량%, 이산화규소 0.01 내지 3 중량%, 산화마그네슘 0.01 내지 3 중량%, 그래핀 0.01 내지 3 중량%, 및 희토류 금속 산화물 0.01 내지 3 중량%를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 개별적으로 한정된 기술적 특징들은 이러한 특징들이 서로 충돌되지 않는 경우 다양하게 조합되어 본 발명을 구성할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련되어 설명되었지만,
발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10: 가열기체 20: 지지부재
30: 제1 저항발열층 32: 제1 저항발열체
40: 제2 저항발열층 42: 제2 저항발열체
50: 급전부재 100: 반도체 제조 장치용 가열 장치
A: 제1 저항발열체층의 수평방향 면적
B: 가열기체 상부면의 면적
C: 제2 저항발열체층의 수평방향 면적
D: 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리
E: 제1 저항발열체층으로부터 상기 제2 저항발열체층까지의 거리
F: 가열기체의 하부면으로부터 제2 저항발열체층까지의 거리
H: 저항발열체층의 면적

Claims (13)

  1. 플레이트 형상의 가열기체(基體), 및
    상기 가열기체의 하부면에, 축선 방향이 상기 하부면과 수직이 되도록 접합된, 중공 형상의 지지부재를 포함하며,
    상기 가열기체는 내부에 상기 가열기체 상부면과 수평하게 배치된 제1 저항발열체층 및 상기 제1 저항발열체층과 수직방향 하부로 이격되어 배치된 제2 저항발열체층을 포함하며,
    상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 85 내지 98.5 %인 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 90 내지 98.5 %이며, 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적은 상기 가열기체 상부면의 면적 대비 90 내지 98.5 %인 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적과 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적의 면적비는 1 : 0.9~1.1인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층의 수평방향 면적과 상기 제2 저항발열체층의 수평방향 면적의 면적비는 1 : 0.95~1.05인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층에 배치되는 제1 저항발열체와 상기 제2 저항발열체층에 배치되는 제2 저항발열체는 최대 발열량의 비가 1 : 0.9~1.1이 되도록 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층에 배치되는 제1 저항발열체와 상기 제2 저항발열체층에 배치되는 제2 저항발열체는 최대 발열량의 비가 1 : 0.95~1.05가 되도록 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리; 및 상기 가열기체의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층까지의 거리;의 비는 1 : 0.8~1.2인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리; 및 상기 가열기체의 하부면으로부터 상기 제2 저항발열체층까지의 거리;의 비는 1 : 0.9~1.1인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층과 상기 제2 저항발열체층 사이의 임의의 수평단면으로부터 상기 제1 저항발열체층까지의 거리와 상기 제2 저항발열체층까지의 거리를 더해서 2로 나눈 값은 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리의 0.8~1.2배이고, 상기 제2 저항발열체층으로부터 상기 가열기체의 하부면까지의 거리의 0.8~1.2배인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체층과 상기 제2 저항발열체층 사이의 임의의 수평단면으로부터 상기 제1 저항발열체층까지의 거리와 상기 제
    2 저항발열체층까지의 거리를 더해서 2로 나눈 값은 상기 가열기체의 상부면으로부터 제1 저항발열체층까지의 거리의 0.9~1.1배이고, 상기 제2 저항발열체층으로부터 상기 가열기체의 하부면까지의 거리의 0.9~1.1배인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 저항발열체 및 상기 제2 저항발열체는 동일한 한 쌍의 전극 단자에 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가열기체는 열전도도가 1 W/mk 내지 80 W/mk인 세라믹 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가열기체는 열팽창 계수가 4 X 10-6/K 내지 10 X 10-6/K인 세라믹 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 가열 장치.
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