KR20230089944A - 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치 - Google Patents

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박성민
장희섭
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판처리를 위하여 기판을 가열하는 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 각각 독립된 온도제어가 가능한 복수의 히팅영역들(210, 220, 230) 각각에 배치되는 복수의 발열체(212, 222, 232)들을 포함하는 평판히터(200)로서, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로의 설치높이가 상이하게 위치된 것을 특징으로 하는 평판히터를 개시한다.

Description

평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치 {heating plate, and substrate processing equipment having the same}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판처리를 위하여 기판을 가열하는 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는, 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조를 위한 기판에 대하여 식각, 증착, 열처리 등 소정의 기판처리를 수행하는 장치로서, 기판처리의 종류에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
도 1은, 종래의 히터의 일예를 보여주는 평면도이고, 도 2는, 도 1의 히터의 일부를 구성하는 평판히터를 보여주는 평면도이다.
예로서, 종래의 기판처리장치는, 상측에 가스분사부가 설치되고 하측에 기판이 안착되는 기판지지대가 설치되는 공정챔버를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 공정챔버는, 서로 탈착가능하게 결합되며 하나 이상의 게이트가 형성된 챔버본체 및 챔버본체와 탈착가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간을 형성하는 상부리드를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 기판지지대는, 안착되는 기판가열을 위한 히터(10), 기판의 흡착고정을 위한 정전척 등으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 히터(10)는, 처리대상인 기판이 대면적화되면서 히터(10) 또한 대면적화되면서, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 평판히터(20)들에 의하여 조립되는 구조를 이룸이 일반적이다.
그리고 각 평판히터(20)는, 특허문헌 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판에 대한 영역별 발열량 제어를 위하여 복수의 히팅영역(21, 22, 23)으로 설정되며, 각 히팅영역(21, 22, 23)은 세라믹부재(21a, 22a, 23a) 상에 독립적으로 제어되는 발열체(21b, 22b, 23b)이 설치된다.
도 2에서 설명되지 않은 도면부호, 21c, 21d, 22c, 22d, 23c, 및 23d는 각 발열체(21b, 22b, 23b)에 전원을 인가하기 위한 단자부를 가리킨다.
한편, 상기와 같은 구조를 가지는 평판히터(20)는, 복수의 히팅영역(21, 22, 23) 상에 발열체(21b, 22b, 23b)이 설치됨에 따라 인접한 히팅영역에 대한 발열체와의 간섭 방지 등을 위하여 어느 정도 간격(경계선 부분)을 요하게 된다.
그런데 상기와 같은 구조를 가지는 종래의 평판히터(20)는, 인접한 발열체와의 간격을 좁히는데 한계가 있어, 도 9a와 같이 주변에 비하여 상대적으로 매우 낮은 온도영역이 존재하게 된다.
따라서 복수의 히팅영역들의 경계선 부근에서의 낮은 온도영역의 존재, 즉 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간이 형성되면, 기판의 표면에서 부분적으로 주변에 비하여 온도편차가 크게 되어 균일한 기판처리가 어려운 문제점을 야기하게 된다.
(특허문헌 1) KR 10-1660968 B1
(특허문헌 2) KR 10-1975939 B1
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 독립적으로 제어되는 복수의 발열체를 구비하는 평판히터를 구성함에 있어서, 서로 인접하는 발열체의 설치높이를 달리하여 배치함으로써 복수의 히팅영역 사이의 경계부근에서 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지하여, 균일한 기판처리를 수행할 수 있는 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 각각 독립된 온도제어가 가능한 복수의 히팅영역들(210, 220, 230) 각각에 배치되는 복수의 발열체(212, 222, 232)들을 포함하는 평판히터(200)로서, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로의 설치높이가 상이하게 위치된 것을 특징으로 하는 평판히터를 개시한다.
상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 부도체 재질의 성형체 내에 매립된 상태로 소결에 의하여 형성될 수 있다.
상기 두께방향으로 적층되는 복수의 플레이트들을 포함하며, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들은, 그 설치높이를 달리하기 위하여, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들 각각의 설치를 위한 해당 플레이트의 상면 및 저면 중 어느 하나에 설치될 수 있다.
상기 복수의 플레이트들은, 상기 평판히터의 하부를 이루는 하부플레이트(251)와; 상기 평판히터의 상부를 이루는 상부플레이트(252)와; 상기 하부플레이트(251) 및 상기 상부플레이트(252) 사이에 상기 두께방향으로 적층되는 하나 이상의 중간플레이트(253)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 플레이트들 중 상기 발열체(212, 222, 232)가 설치되는 플레이트는, 해당 발열체(212, 222, 232)의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성될 수 있다.
상기 요홈(218, 228, 238)은, 음각가공에 의하여 형성될 수 있다.
상기 요홈(218, 228, 238)은, 해당 발열체(212, 222, 232)가 설치되는 플레이트의 표면에 스크린프린팅에 의해 격벽(219, 229, 239)이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 플레이트의 표면에 미리 설정된 열선패턴으로 형성되며, 상기 발열체(212, 222, 232)를 형성하기 위한 발열판재(290)가 해당 플레이트의 표면에 부착된 후 에칭에 의하여 상기 열선패턴으로 형성할 수 있다.
상기 발열체(212, 222, 232)가 상기 열선패턴으로 형성된 해당 플레이트는 인접한 플레이트와 접착되어 결합될 수 있다.
상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들은, 제1히팅영역(210), 제2히팅영역(220) 및 제3히팅영역(230)을 포함하며, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)는, 상기 제1히팅영역(210)에서 제1설치높이(H1)에 위치된 제1발열체(212)와, 상기 제2히팅영역(220)에서 제2설치높이(H2)에 위치된 제2발열체(222)와, 상기 제3히팅영역(230)에서 제3설치높이(H3)에 위치된 제3발열체(232)를 포함하며, 상기 제1높이(H1) 내지 제3높이(H3)는, 모두 다르거나, 하나만 나머지와 서로 다르게 설정될 수 있다.
본 발명은 또한 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 상하로 간격을 두고 설치되며 상측에 안착된 기판을 가열하는 복수의 히터(10)들을 포함하며, 상기 히터(10)는, 상기와 같은 구성을 가지는 평판히터(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 히터(10)는, 평면 형상이 직사각형 형상을 이루는 복수의 평판히터(200)들에 의하여 복수로 설치되어 직사각형 평면 형상을 이루며, 상기 히터(10)의 가장자리를 따라서 배치되는 상기 평판히터(200)에 설정된 복수의 히팅영역(210, 220, 230)들은, 상기 히터(10)의 가장자리를 따라서 배치되는 하나 이상의 가장자리히팅영역(210, 230)과, 상기 히터(10)의 가장자리 내측에 배치된 하나 이상의 내측히팅영역(220)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치는, 독립적으로 제어되는 복수의 발열체를 구비하는 평판히터를 구성함에 있어서, 서로 인접하는 발열체의 설치높이를 달리하여 배치함으로써 복수의 히팅영역 사이에서 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지하여 안정적인 기판처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치는, 서로 인접하는 발열체의 설치높이를 달리하여 배치함으로써 요구되는 온도분포에 따라서 인접한 히팅영역 사이의 간격의 제어가 가능하여 히팅영역들 사이의 경계영역에서의 급격한 온도변화를 방지함과 아울러, 온도 편차를 최소화함으로써 균일한 기판처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 종래의 히터를 보여주는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 히터를 이루는 평판히터의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 평판히터의 일예를 보여주는 평면도이다.
도 4는, 도 3의 평판히터에 설치되는 제1발열체 내지 제3발열체의 공간적 배치를 보여주는 사시도이다.
도 5a는, 도 4의 평판히터가 조립된 상태에서 제1발열체 내지 제3발열체의 층간 위치를 보여주는 단면도이고,
도 5b는, 도 5a에 도시된 평판히터에 대하여 수직을 이루는 방향의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은, 본 발명에 따른 평판히터의 실시예들을 보여주는 분해사시도이다.
도 9a는, 도 2에 도시된 구조의 평판히터의 열해석을 그래프이며, 도 9b는, 도 6에 도시된 평판히터의 열해석 그래프이고, 도 9c는, 도 7에 도시된 평판히터의 열해석 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c는, 도 3 내지 도 8에 도시된 평판히터의 제조과정의 일부를 보여주는 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는, 도 3 내지 도 8에 도시된 평판히터의 다른 제조과정의 일부를 보여주는 단면도들이다.
이하 본 발명에 따른 평판히터 및 그를 가지는 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 후술하는 평판히터가 사용되는 장치로서, 기판처리의 종류, 처리대상기판의 종류에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
특히 본 발명에 따른 기판처리장치는, 특허문헌 2의 도 1에 도시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 상하로 간격을 두고 설치되며 상측에 안착된 기판을 가열하는 복수의 히터(10)들을 포함할 수 있다.
이때 상기 기판은, 상기 히터(10)의 상측에는 복수의 서포터들에 의하여 지지될 수 있다.
그리고 상기 히터(10)는, 서포터에 지지된 기판을 가열하기 위한 평판히터로서, 본 발명에 따른 평판히터(200)가 사용될 수 있다.
상기 히터(10)는, 어닐링, 열처리, 증착, 식각 등의 기판처리 수행을 위하여 안착된 기판을 가열을 수행하는 구성으로서, 안정적인 기판처리를 위하여 상면에서 보았을 때 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지하여야 한다.
한편, 처리대상인 기판이 대면적화되면서 상기 히터(10) 또한 대면적화 됨에 따라 온도편차를 줄이기 위하여, 독립적으로 발열량이 제어되는 복수의 온도영역의 설정된 하나 이상의 평판히터(200)로 구성될 수 있다.
상기 평판히터(200)는, 독립적으로 발열량이 제어되는 복수의 온도영역의 설정되어 열을 발생시키는 히터로서 발열체, 즉 발열체의 배치, 발열방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 복수의 온도영역이 형성된 평판히터(200)를 구성함에 있어서, 특허문헌 1과 같이 구성되는 경우, 인접한 발열체와의 간격을 좁히는데 한계가 있어, 도 9a와 같이 주변에 비하여 상대적으로 매우 낮은 온도영역이 존재, 즉 국부적으로 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간이 존재하게 된다.
특히 특허문헌 1과 같은 종래의 평판히터의 경우 복수의 히팅영역들의 경계선 부근에서의 낮은 온도영역의 존재는, 기판의 표면 내에서 주변에 비하여 지나치게 낮은 온도구간이 형성되면 안정적인 기판처리가 어려운 문제점을 야기하게 된다.
이에 기판의 표면 내에서 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지하도록 구성될 필요가 있으며, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 독립된 온도제어가 가능한 복수의 히팅영역들(210, 220, 230) 각각에 배치되는 복수의 발열체(212, 222, 232)들을 포함할 수 있다.
여기서 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)은, 균일한 기판처리를 위하여 평판히터(200) 상에서 발열체의 설치를 위하여 설정된 영역으로서, 기판의 크기, 발열량 제어, 온도 분포 등에서 다양하게 설정될 수 있다.
즉, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)은, 평판히터(200) 상에서 발열체가 설치되는 영역으로 정의된다. 이때 상기 발열체의 설치 구조는, 얇은 두께의 플레이트 발열체, 코일 구조의 발열체 등 히터를 구성하는 발열체구조이면 어떠한 구조도 가능하다.
상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)의 설정 예로서, 도 1 및 도 2에 도시된 구조와 같이, 복수로 설치되어 사각형, 예컨대 직사각형 평면 형상을 하나의 히터(10)를 이루며, 평면 형상이 직사각형 형상을 이룰 때, 상기 히터(10)의 가장자리를 따라서 배치되는 상기 평판히터(200)에 설정된 복수의 히팅영역(210, 220, 230)들은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히터(10)의 가장자리를 따라서 배치되는 하나 이상의 가장자리히팅영역(210, 230)과, 상기 히터(10)의 가장자리 내측에 배치된 하나 이상의 내측히팅영역(220)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)는, 평판히터(200)를 상측에서 보았을 때 그 숫자, 배치, 크기 등을 달리하는 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)는, 평면 크기, 즉 면적을 달리하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)의 두께방향 배치에 있어서, 면적이 가장 큰 히팅영역(220)이 최하측에 위치되고 상대적으로 면적이 제일 작은 히티영역(230)이 최상측에 위치될 수 있다.
이는, 본 발명에 따른 평판히터(200)가 균일한 온도에서 장시간 열처리를 진행하는 설비에 사용되는 경우, 상대적으로 큰 면적을 차지하는 히팅영역의 발열체가 평판히터(200)의 상면으로부터 가장 멀리 위치, 예를 들면 상측으로 플레이트의 두께가 두꺼우면 온도분포를 균일하게 할 수 있어, 상대적으로 큰 면적의 히팅영역에 설치된 발열체에 의한 가열온도 균일성을 개선할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로의 설치높이(H1, H2, H3)가 상이하게 위치된 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 평판히터(200) 전체 형상에서 각 히팅영역(210, 220, 230)에 설치되는 각 발열체(212, 222, 232)는, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로의 설치높이를 달리함에 특징이 있다.
상기와 같이, 서로 인접한 히팅영역(210, 220, 230)들의 각 발열체(212, 222, 232)의 설치높이를 달리하는 경우, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)에 대한 간격조절-종래기술은 모든 발열체들이 동일 층, 즉 설치높이가 동일하여 가공의 한계, 발열체들 간의 최소 간격 제한 등으로 인하여 발열체들 사이의 간격조절에 한계가 있었다-이 자유로워 평판히터(200)의 상에서의 기판 표면에서 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지할 수 있는 구조를 구현할 수 있다.
이를 고려하여, 다른 예로서, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기와 같이, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)들이 상하방향, 즉 두께방향으로 일부가 중첩되는 경우 인접한 히팅영역(210, 220, 230)들 간의 경계선 부근에서의 온도저하를 방지하여 평판히터(200)의 상면 내에서 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간의 형성을 방지할 수 있다.
즉, 종래의 평판히터의 구조에 적용할 수 없으나, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 히팅영역의 경계부분에만 다른 설치높이, 예를 들면 다른 층에 발열체를 설치함으로써, 원하는 온도 확보 및 제어를 위한 발열체, 예를 들면 열선의 길이/저항값을 실질적으로 확보할 수 있는 최선의 구조를 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들의 상호 간섭을 배제하기 위하여, 설치높이를 달리하는바, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 히팅영역(210, 220, 230)들 중 서로 인접되지 않은 다른 히팅영역과는 동일한 층에 배치, 즉 동일한 높이에 설치될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들에 대하여 설치높이를 다르게, 예를 들면 층을 달리하여 배치하고, 인접되지 않는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들에 대하여 동일한 설치높이, 예를 들면 동일한 층에 배치할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하면, 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들 중 일부만 설치높이를 달리하여 배치함으로써 평판히터(200)의 상하높이, 즉 두께를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들에 대하여 층을 설치높이, 예를 들면 층을 달리하여 설치함에 특징이 있으며, 히터의 최종 제조과정에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 인접한 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)들에 대하여 설치높이, 예를 들면 층을 달리하여 설치한 상태에서, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 매립된 상태로 일체로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 세라믹과 같은 부도체 재질의 성형체 내에 매립된 상태에서, 고압/고온 분위기 하에서 소결되어 일체로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 세라믹 등 전기적으로 절연재질의 복수의 플레이트들이 두께방향으로 적층되고, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 그 설치높이를 달리하기 위하여, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들 각각의 설치를 위한 해당 플레이트의 상면 및 저면 중 어느 하나에 설치될 수 있다.
복수의 플레이트들을 포함하는 구체적인 예로서, 본 발명에 따른 평판히터(200)는, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 플레이트들은, 상기 평판히터의 하부를 이루는 하부플레이트(251)와; 상기 평판히터의 상부를 이루는 상부플레이트(252)와; 상기 하부플레이트(251) 및 상기 상부플레이트(252) 사이에 상기 두께방향으로 적층되는 하나 이상의 중간플레이트(253)를 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(252)는, 상기 하부플레이트(251) 및 중간플레이트(253)와 함께 적층되어 평판히터(200)의 상부, 즉 상면을 형성하는 플레이트로서, 세라믹 등 전기적으로 절연재질을 가질 수 있다.
상기 하부플레이트(251)는, 평판히터(200)의 하부, 즉 저면을 형성하는 플레이트로서, 세라믹 등 전기적으로 절연재질을 가질 수 있다.
상기 중간플레이트(253)는, 상기 상부플레이트(252) 및 상기 하부플레이트(251) 사이에서 두께방향으로 적층되며, 각 히팅영역들(210, 220, 230)에 대응되는 발열체(212, 222, 232)을 설치하기 위한 복수의 층을 형성하는 플레이트로서, 세라믹 등 전기적으로 절연재질을 가질 수 있다.
그리고 상기 중간플레이트(253)의 설치 숫자, 두께 등은, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 발열체(212, 222, 232)가 설치될 층의 숫자, 평판히터(200)의 두께 등을 고려하여 선택될 수 있다.
또한, 상기 중간플레이트(253)는, 2개 이상 설치될 수 있다.
그리고 상기 2개 이상의 상기 중간플레이트(253) 중 적어도 하나는, 상면 및 저면 중 적어도 하나에 상기 발열체(212, 222, 232)의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성될 수 있다.
한편, 히팅영역별로 목표 온도가 상이함과 아울러 최종적으로 기판으로 전달되는 온도의 균일성을 확보하기 위하여, 발열체가 설치되지 않은 상기 중간플레이트(253)가 추가로 설치될 수 있다.
정리하면, 상기 상부플레이트(252), 상기 하부플레이트(251), 중간플레이트(253)는, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 두께방향으로 순차적으로 적층됨으로써, 각 히팅영역들(210, 220, 230)에 대응되는 발열체(212, 222, 232)를 설치하기 위한 복수의 층을 형성할 수 있다.
이때, 상기 상부플레이트(252)의 저면, 상기 하부플레이트(251)의 상면, 및 상기 중간플레이트(253)의 상면 및 저면 중 적어도 하나는, 상기 발열체(212, 222, 232)의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성될 수 있다.
상기 요홈(218, 228, 238)은, 발열체(212, 222, 232)가 삽입되어 설치되는 홈으로서, 발열체(212, 222, 232)의 형상에 따라서 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 발열체(212, 222, 232)는, 전기인가에 의하여 발열하는 발열부재로서, 시스히터, 플레이트 히터 등 발열구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 발열체(212, 222, 232)는, 외부 전원과의 연결을 위한 단부들(211, 213, 221, 223, 231, 233)을 가지며, 각 히팅영역들(210, 220, 230)에서 미리 설정된 발열량을 가지도록 지그재그 형상을 가지는 등 다양한 구성이 가능하다.
보다 구체적인 예로서, 상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들은, 제1히팅영역(210), 제2히팅영역(220) 및 제3히팅영역(230)을 포함할 때, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1히팅영역(210)에서 제1설치높이(H1)에 위치된 제1발열체(212)와, 상기 제2히팅영역(220)에서 제2설치높이(H2)에 위치된 제2발열체(222)와, 상기 제3히팅영역(230)에서 제3설치높이(H3)에 위치된 제3발열체(232)를 포함할 수 있다.
특히 상기 제1높이(H1) 내지 제3높이(H3)는, 도 5a 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 모두 다르거나, 도 8에 도시된 바와 같이, 하나만 나머지와 서로 다르게 설정될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는, 상부플레이트(252), 상기 하부플레이트(251), 중간플레이트(253)가 적층되는 층들에 각 히팅영역들(210, 220, 230)에 대응되는 발열체(212, 222, 232)들이 설치되는 예를 도시한 것으로서, 편의상 발열체(212, 222, 232)들의 수평위치 관계를 무시하고 도시하였다.
한편, 상기와 같은 구성을 가지는 평판히터(200)는, 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.
예로서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 평판히터(200)는, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 세라믹과 같은 부도체 재질의 플레이트의 표면에 기계가공-음각가공-에 의하여 발열체의 설치를 위한 요홈이 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 평판히터(200)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 세라믹과 같은 부도체 재질의 성형체 내에 매립된 상태에서, 고압/고온 분위기 하에서 소결되어 일체로 형성될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 평판히터(200)는, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 세라믹과 같은 부도체 재질의 플레이트의 표면에 해당 발열체(212, 222, 232)가 설치되는 플레이트의 표면에 스크린프린팅에 의해 격벽(219, 229, 239)이 적층되어 발열체의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 10a에 도시된 바와 같이, 세라믹과 같은 부도체 재질의 플레이트의 표면에 스크린프린팅에 의해 격벽(219, 229, 239)이 적층됨으로써, 발열체의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성될 수 있다.
여기서 상기 격벽(219, 229, 239)은, 스크린프린팅에 의하여 형성될 수 있다.
특히 상기 발열체(212, 222, 232)를 설치하기 위한 격벽(219, 229, 239)을 스크린프린팅에 의하여 형성하는 경우, 기계가공의 경우 발생될 수 있는 크랙(crack) 및/또는 치핑(chipping)이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있고, 제작속도를 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 격벽(219, 229, 239)에 의하여 형성된 요홈(218, 228, 238)에 해당 발열체(212, 222, 232)의 설치 및 다른 플레이트에 의하여 복개될 수 있다.
한편, 상기와 같이 요홈 형성, 발열체 설치 및 플레이트 접착과정은, 평판히터(200)에서의 발열체의 숫자 및 적층되는 플레이트의 숫자에 따라서 반복됨으로써 본 발명에 따른 평판히터(200)가 제조될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 평판히터(200)는, 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 발열체(212, 222, 232)가 해당 플레이트의 표면에 미리 설정된 열선패턴으로 형성되며, 상기 발열체(212, 222, 232)를 형성하기 위한 발열판재(290)가 해당 플레이트의 표면에 부착된 후 에칭에 의하여 상기 열선패턴으로 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 발열체(212, 222, 232)를 형성하기 위한 발열판재(290)는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 해당 플레이트의 표면에 부착된다.
상기 발열판재(290)가 해당 플레이트의 표면에 부착된 후, 상기 발열판재(290)는, 도 11b에 도시된 바와 같이, 에칭에 의하여 상기 열선패턴으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 발열체(212, 222, 232)가 미리 설정된 열선패턴으로 해당 플레이트의 표면에 형성된 후, 도 11c에 도시된 바와 같이, 접착제에 의하여 다른 플레이트에 의하여 결합된다.
이때 다른 플레이트의 결합시 접착제는, 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 발열체(212, 222, 232)은 접착제에 의하여 매립되게 된다.
상기 발열체(212, 222, 232)를 상기와 같이 접착/에칭 방식으로 형성하는 경우, 기계가공의 경우 발생될 수 있는 크랙(crack) 및/또는 치핑(chipping)이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있고, 발열체 설치를 위한 가공 및 위치정밀도 등 제작 난이도를 낮출 수 있으며, 제작속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기와 같이 요홈 형성, 발열체 설치 및 플레이트 접착과정은, 평판히터(200)에서의 발열체의 숫자 및 적층되는 플레이트의 숫자에 따라서 반복됨으로써 본 발명에 따른 평판히터(200)가 제조될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c에서 도면부호 254는, 접착층을 가리킨다.
한편, 도 9b는, 도 4 내지 도 7에 도시된 구조의 평판히터의 열해석 그래프이고, 도 9c는, 도 8에 도시된 구조의 평판히터의 열해석 그래프로서, 종래의 평판히터의 열해석 그래프인 도 9a에 존재하는 주변에 비하여 상대적으로 지나치게 낮은 온도구간이 개선됨을 확인할 수 있다.
구체적으로, 도 9b 및 도 9c의 열해석 그래프를 참조하면, 그런데 가열영역들 사이의 경계, 즉 경계선에서 주변에 비하여 온도가 지나치게 낮아지는 현상이 크게 개선됨을 확인할 수 있다.
또한, 실험에 따르면 평균온도를 526℃로 하였을 때, 본 발명의 실시예 중 하나인 도 6의 구조는, 도 9b의 열해석 그래프와 같이 온도 편차가 143℃이며, 본 발명의 실시예 중 다른 하나인 도 7의 구조는, 도 9c의 열해석 그래프와 같이 온도 편차가 79℃로 온도편차가 크게 개선되었음을 확인하였다.
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 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 기판 20, 200 : 평판히터 30 : 히터
210, 220, 230 : 히팅영역
212, 222, 232 : 발열체

Claims (12)

  1. 각각 독립된 온도제어가 가능한 복수의 히팅영역들(210, 220, 230) 각각에 배치되는 복수의 발열체(212, 222, 232)들을 포함하는 평판히터(200)로서,
    상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로의 설치높이가 상이하게 위치된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들 중 적어도 하나에 배치된 상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 히팅영역(210, 220, 230)에 인접하는 히팅영역(210, 220, 230)의 발열체(212, 222, 232)와 두께방향으로 일부가 중첩되도록 배치된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들이 부도체 재질의 성형체 내에 매립된 상태로 소결에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 두께방향으로 적층되는 복수의 플레이트들을 포함하며,
    상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들은, 그 설치높이를 달리하기 위하여, 상기 복수의 발열체(212, 222, 232)들 각각의 설치를 위한 해당 플레이트의 상면 및 저면 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 평판히터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 플레이트들은,
    상기 평판히터의 하부를 이루는 하부플레이트(251)와;
    상기 평판히터의 상부를 이루는 상부플레이트(252)와;
    상기 하부플레이트(251) 및 상기 상부플레이트(252) 사이에 상기 두께방향으로 적층되는 하나 이상의 중간플레이트(253)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판히터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 플레이트들 중 상기 발열체(212, 222, 232)가 설치되는 플레이트는,
    해당 발열체(212, 222, 232)의 설치를 위한 요홈(218, 228, 238)이 형성된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 요홈(218, 228, 238)은, 음각가공에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 요홈(218, 228, 238)은, 해당 발열체(212, 222, 232)가 설치되는 플레이트의 표면에 스크린프린팅에 의해 격벽(219, 229, 239)이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 평판히터.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 발열체(212, 222, 232)는, 해당 플레이트의 표면에 미리 설정된 열선패턴으로 형성되며,
    상기 발열체(212, 222, 232)를 형성하기 위한 발열판재(290)가 해당 플레이트의 표면에 부착된 후 에칭에 의하여 상기 열선패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 평판히터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 발열체(212, 222, 232)가 상기 열선패턴으로 형성된 해당 플레이트는 인접한 플레이트와 접착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 평판히터.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 히팅영역들(210, 220, 230)들은, 제1히팅영역(210), 제2히팅영역(220) 및 제3히팅영역(230)을 포함하며,
    상기 복수의 발열체(212, 222, 232)는, 상기 제1히팅영역(210)에서 제1설치높이(H1)에 위치된 제1발열체(212)와, 상기 제2히팅영역(220)에서 제2설치높이(H2)에 위치된 제2발열체(222)와, 상기 제3히팅영역(230)에서 제3설치높이(H3)에 위치된 제3발열체(232)를 포함하며,
    상기 제1높이(H1) 내지 제3높이(H3)는, 모두 다르거나, 하나만 나머지와 서로 다른 것을 특징으로 하는 평판히터.
  12. 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와;
    상기 공정챔버에 상하로 간격을 두고 설치되며 상측에 안착된 기판을 가열하는 복수의 히터(10)들을 포함하며,
    상기 히터(10)는, 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 따른 평판히터(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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