KR20230155326A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230155326A
KR20230155326A KR1020220060948A KR20220060948A KR20230155326A KR 20230155326 A KR20230155326 A KR 20230155326A KR 1020220060948 A KR1020220060948 A KR 1020220060948A KR 20220060948 A KR20220060948 A KR 20220060948A KR 20230155326 A KR20230155326 A KR 20230155326A
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박준석
전종준
정철호
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세메스 주식회사
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Abstract

예시적인 실시예들에 따르면 기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하도록 구성된 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트 하에 배치된 베이스 플레이트; 상기 지지 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 사이에 배치된 단열층; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 단열층을 접합시키도록 구성된 본더(bonder)를 포함하고, 상기 단열층은 단열 유체가 보관되도록 구성된 단열 유체 수용부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 기술적 사상은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 신뢰성이 향상된 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
반도체 소자는 일반적으로 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 증착 공정 등의 다양한 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 반도체 제조 설비 중 다양한 공정에서 기판을 지지하도록 구성된 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 미세 패터닝의 중요성이 증가하였다. 기판 처리 과정에서 기판의 온도가 불균일한 경우, 즉, 기판의 위치에 따른 온도 분포가 일정하지 않은 경우 미세 패턴 형성이 어려울 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 향상된 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트 하에 배치된 베이스 플레이트; 상기 지지 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 사이에 배치된 단열층; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 단열층을 접합시키도록 구성된 본더(Bonder)를 포함하고, 상기 단열층은 단열 유체가 보관되도록 구성된 단열 유체 수용부를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 단열층은 상기 단열 유체 수용부를 수평적으로 둘러싼 댐(dam) 및 상기 기판 처리 장치의 평탄성을 유지하도록 구성된 수직 구조물을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 단열 유체 수용부의 수평 방향 단면도에서, 상기 수직 구조물은 도트(dot) 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 단열 유체 수용부의 수평 방향 단면도에서, 상기 수직 구조물은 동심원 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 단열 유체 수용부는 상기 단열층의 최상부에 배치되고, 상기 지지 플레이트의 하면 및 상기 단열층의 상면에 의해 밀폐될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 수직 구조물의 수직 방향 높이는 10μm 내지 140μm 일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 단열 유체 수용부의 열전도도는 상기 단열 유체의 압력을 변경함으로써 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 지지 플레이트는 기판을 고정하도록 구성된 처킹 전극 및 상기 기판을 가열하도록 구성된 히팅 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따르면, 지지 플레이트 하부로 전달되는 열이 감소될 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치의 열적 내구성이 향상될 수 있고, 반도체 제조 공정의 수율이 향상될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 개시의 예시적인 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적인 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 예시적인 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4은 예시적인 다른 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 단면도를 갖는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 절단선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
도 6는 도 3 및 도 4의 단면도를 갖는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 절단선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1)를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 지지 플레이트(100), 단열층(200), 본더(300), 베이스 플레이트(400)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 베이스 플레이트(400)는 기판(S)을 지지하도록 구성된 지지 플레이트(100)의 하에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 지지 플레이트(100)는 기판(S)을 지지하고 고정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 플레이트(100)는 내부에 처킹(chucking) 전극(112)을 포함할 수 있다. 처킹 전극(112)은 기판(S) 및 지지 플레이트(100) 사이에 정전기적 인력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 처킹 전극(112)은 지지 플레이트(100) 내부에서 수평적으로 배치될 수 있고, 서로 이격되어 대칭적으로 배치된 제1 전극(미도시) 및 제2 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극은 각각 양극 및 음극으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 지지 플레이트(100)에서 상기 처킹 전극(112)을 둘러싸는 부분은 유전성(dielectric) 물질일 수 있다. 기판(S)은 제1 전극의 양전하 및 제2 전극의 음전하에 의해 발생한 정전기적 인력에 의해 지지 플레이트(100)에 고정될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 처킹 전극(112)은 제1 도선(114)에 의해 제1 전원 공급부(116)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 도선(114)은 절연 물질에 둘러싸여 지지 플레이트(100), 단열 층(200), 본더(300) 및 베이스 플레이트(400)를 관통하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 전원 공급부(116)는 직류 전원(DC)을 생성하여 처킹 전극(112)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 플레이트(100)는 내부에 히팅(heating) 전극(122)을 포함할 수 있다. 히팅 전극(122)은 기판(S)에 수평적으로 균일하게 열을 가하도록 구성될 수 있다. 히팅 전극(122)은 지지 플레이트(100)의 내부에서 수평적으로 배치될 수 있다. 비제한적인 예시로서, 히팅 전극(122)은 지지 플레이트(100)의 중심 축을 기준으로 방사상 대칭인 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 히팅 전극(122)은 기판(S)의 수평적 위치에 관계없이 균일하게 열을 가할 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니며, 히팅 전극(122)은 일방향으로 연장되며 인접한 히팅 전극(122)의 다른 부분과 일정 간격으로 이격된 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 히팅 전극(122)은 제2 도선(124)에 의해 제2 전원 공급부(126)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 도선(124)은 절연 물질에 둘러싸여 지지 플레이트(100), 단열 층(200), 본더(300) 및 베이스 플레이트(400)를 관통하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 전원 공급부(126)는 직류 전원(DC)을 생성하여 히팅 전극(122)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 플레이트(100)는 일정 높이로 돌출된 요철부(138)를 상면에 포함할 수 있다. 요철부(138)는 볼록부(133) 및 볼록부(133) 사이의 공간으로 정의되는 홈부(132)를 포함할 수 있다. 기판(S)이 지지 플레이트(100) 상에 지지된 경우, 기판(S)의 저면은 볼록부(133)와 접촉할 수 있고, 홈부(132)는 기판(S) 및 지지 플레이트(100) 사이의 이격된 공간으로서 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 홈부(132)는 냉각 유체가 흐르는 유로로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 냉각 유체는 제1 수송관(134)을 통해 홈부(132)에 유입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 수송관(134)은 절연 물질에 둘러 싸여 지지 플레이트(100), 단열 층(200), 본더(300) 및 베이스 플레이트(400)를 관통하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 제어부(136)는 제1 수송관(134)을 통해 홈부(132)에 공급되는 냉각 유체의 순환을 조절하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 냉각 유체가 기판(S)의 직접 저면에 접촉할 수 있고, 기판(S)이 신속하게 냉각될 수 있다. 비제한적인 예시로서, 볼록부(133)는 지지 플레이트(100)의 중심 축을 기준으로 방사상 대칭적으로 배치될 수 있다. 요철부(138)는 개별적인 복수의 볼록부들(133)을 포함할 수 있고, 수평적으로 연장된 하나의 볼록부(133)를 포함할 수도 있다. 복수의 볼록부들(133)은 수평적으로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(S)이 더욱 균일하게 냉각될 수 있다. 냉각 유체는, 예를 들면, 헬륨(He)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 처킹 전극(112) 및 히팅 전극(122)은 지지 플레이트(100) 내에서 수직적으로 서로 다른 높이에 매립될 수 있다. 예를 들면, 처킹 전극(112)은 히팅 전극(122)보다 수직적으로 높은 위치에서 수평적으로 배치될 수 있고, 반대로 히팅 전극(122)이 처킹 전극(122) 보다 수직적으로 높은 위치에서 수평적으로 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유전성 물질은 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 비제한적 예시로서, 상기 세라믹 재료는 질화알루미늄(AlN, aluminium nitride), 산화알루미늄(Al2O3), 질화티타늄(TiN), 산화티타늄(TiO) 및 탄화규소(SiC)를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(400)는 기판 처리 장치(1)의 기본 골격을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 베이스 플레이트(400)는 냉각 통로(412)를 포함할 수 있다. 냉각 통로(412)는 냉각 유체가 순환하는 공간을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 냉각 통로(412)는 베이스 플레이트(400) 내부에 배치될 수 있고, 방사상 대칭적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 수송관(414)는 절연 물질에 둘러 싸여 베이스 플레이트(400)를 관통하도록 구성될 수 있고, 냉각 유체는 제2 수송관(414)을 통해 냉각 통로(412)에 유입될 수 있으며, 제2 제어부(416)는 냉각 유체의 순환을 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 냉각 유체는 헬륨(He)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 베이스 플레이트(400)는 기판 처리 장치(1)의 다른 부재와 비교할 때, 열전도도가 상대적으로 높은 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 베이스 플레이트(400)는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 이에 따라, 베이스 플레이트(400)는 기판 처리 장치(1)의 하부를 신속하게 냉각하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열층(200)이 지지 플레이트(100) 및 베이스 플레이트(400)의 사이에 배치될 수 있고, 본더(300)는 베이스 플레이트(400) 및 단열층(200)을 접합하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본더(300)는 층(layer) 형상으로 단열층(200) 저면에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 본더(300)는 베이스 플레이트(400)의 직접 상면에 배치될 수 있고, 냉각 통로(412)로 유입된 냉각 유체는 본더(300)의 온도를 감소시키거나 일정 온도로 유지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본더(300)는 유기 본더를 포함할 수 있다. 유기 본더는 실리콘 본더를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 지지 플레이트(100) 및 단열층(200)은 접착 물질 또는 브레이징(brazing)에 의해 접착 또는 접합될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열층(200)은 적층체 형상을 갖는 기판 처리 장치(1)의 중간에 배치되어, 기판 처리 장치(1)의 상부 및 하부 사이의 열 교환을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 단열층(200)은 지지 플레이트(100)에서 발생한 열의 본더(300)로의 전달을 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단열층(200)은 지지 플레이트(100) 및 베이스 플레이트(400) 보다 상대적으로 낮은 열전도도를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 단열층(200)은 코디어라이트(cordierite)로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열층(200)은 단열 유체가 보관되고 저장되도록 구성된 단열 유체 수용부(212)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 단열층(200)은 단열 유체 수용부(212)를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 단열층(200)은 내부에 단열 유체 수용부(212)를 포함할 수 있고, 단열 유체 수용부(212)는 단열층(200)의 상부, 하부 및 측방향 둘레에 의해 밀폐될 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)의 상면(218) 및 하면(219)은 각각 단열층(200)의 내부 표면 중 일부일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제3 수송관(214)은 절연 물질에 둘러 싸여 단열층(200), 본더(300) 및 베이스 플레이트(400)을 관통하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단열 유체는 제3 수송관(214)에 의해 단열 유체 수용부(212)에 유입될 수 있고, 제3 제어부(216)는 단열 유체 수용부(212)로 유입되는 단열 유체의 압력을 조절하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 단열 유체 수용부(212)에 수용된 단열 유체의 열전도도가 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 단열 유체 수용부(212)에 수용된 단열 유체의 열전도도는 단열 유체 수용부(212)를 둘러싼 단열층(200) 또는 지지 플레이트(100)의 재료보다 더 낮을 수 있다. 이에 따라, 단열층(200)의 단열 효과가 증대되어 유기 본더(300)의 온도가 낮게 유지될 수 있다. 단열 유체는, 예를 들면, 헬륨(He)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열 유체 수용부(212) 내에 수용된 단열 유체의 열전도도가 0.01W/m·K 내지 0.2W/m·K일 수 있다. 일반적으로 기체의 열전도도는 온도와 압력에 따라 변화한다. 상기 단열 유체의 압력은 상기 단열 유체가 0.01W/m·K 내지 0.2W/m·K의 열전도도를 갖도록 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단열 유체 수용부(212)을 포함하는 단열층(200)의 열전도도(overall thermal conductivity)는 1W/m·K 내지 5W/m·K일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 단열 유체 수용부(212)는 공정에서 단열 유체가 단열 유체 수용부(212)의 내부에서 외부로, 또는 단열 유체 수용부(212)의 외부에서 내부로 순환되지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 일단 단열 유체 수용부(212)에 유입된 단열 유체는 단열층(200)의 내부 공간에서 밀폐되어 보관될 수 있다. 예를 들면, 제3 제어부(216)는 제3 수송관(214)의 개폐를 통해 단열 유체의 유입 및 유출을 조절할 수 있고, 기판(S)을 처리하기 위한 공정의 수행 전 유입된 단열 유체는 공정 수행 동안 단열 유체 수용부(212)에 보관 및 저장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열층(200)은 단열 유체 수용부(212)를 수평적으로 둘러싼 댐(dam)(222)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 댐(222)은 단열층(200) 구조의 일부로서, 단열 유체 수용부(212)를 측방향에서 밀폐하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서 단열 유체 수용부(212)는 층(layer) 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 단열 유체 수용부(212)의 수직 방향 길이는 단열 유체 수용부(212)의 수평적 위치에 관계없이 실질적으로 동일할 수 있고, 댐(222)의 수직 방향 길이와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1a)를 측면에서 바라본 단면도이다. 도 2와 도1의 차이점은, 기판 처리 장치(1a)가 하우징(500)을 포함하는지 여부이다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판 처리 장치(1a)는 제1 도선(114), 제2 도선(124), 제1 수송관(134), 제2 수송관(414) 및 제3 수송관(214)을 수용하는 하우징(500)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 도선(114) 및 제2 도선(124)은 전기적으로 절연되어 하우징(500) 내에 수용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하우징(500)은 기판 처리 장치(1a)를 수직 방향으로 일부 관통하여 기판 처리 장치(1a) 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 하우징(500)은 단열 층(200), 본더(300) 및 베이스 플레이트(400)을 관통하도록 구성될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1b)를 측면에서 바라본 단면도이다. 도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 도 3의 기판 처리 장치(1b)를 절단선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
도 5 및 도 6에서, 하우징(500) 내에 수용된 제1 도선(114), 제2 도선(124), 제1 수송관(134) 및 제3 수송관(214)은 생략되었다.
도 3과 도 2의 차이점은, 단열 유체 수용부(212)가 후술하는 수직 구조물(224)을 포함하는지 여부이다. 이하에서는 상기 차이점을 중심으로 서술한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 단열층(200)은 기판 처리 장치(1b)의 평탄성을 유지하도록 구성된 수직 구조물(224)을 포함할 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)는 수직 구조물(224)에 의하여 한정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 수직 구조물(224)은 단열 유체 수용부(212)의 상면(218) 및 하면(219)에 접하도록 수직방향으로 연장될 수 있다. 예를 들면, 댐(222)의 수직 방향 길이 및 수직 구조물(224)의 수직 방향 길이는 실질적으로 동일할 수 있다. 단열 유체는 단열 유체 수용부(212)를 둘러싼 댐(222) 내에, 수직 구조물(224) 사이의 공간에 수용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 수직 구조물(224)은 단열층(200) 구조의 일부로서 단열 유체 수용부(212)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 수직 구조물(224)은 기판 처리 장치(1b)를 구성하는 각 부재들(100,200,300,400)의 열팽창, 하중 등으로 인해 단열 유체 수용부(212)에 수직 방향으로 가해지는 응력을 수평 방향으로 분산시키도록 구성될 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)의 상면(218) 또는 하면(219)이 볼록해지거나 기판 처리 장치(1b)가 휘는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치(1b)의 평탄성이 유지될 수 있고, 지지 플레이트(100)에서 발생한 열이 수평적으로 균일하게 하부로 전달되는 바, 기판 처리 장치(1b)의 측방향 온도 분포가 균일하게 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 단열 유체 수용부(212)는 복수의 수직 구조물들(224)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 수직 구조물들(224)은 단열 유체 수용부(212)의 중심축을 기준으로 방사상 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 수직 구조물들(224)은 서로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 인접한 복수의 수직 구조물들(224) 사이의 거리 및 인접한 수직 구조물(224) 및 댐(222) 사이의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 단열 유체 수용부(212)의 구조적 안정성이 향상될 수 있고, 기판 처리 장치(1b)의 국부적 가열 및 냉각이 감소될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 수직 구조물(224)은 기둥 형상을 가질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 수직 구조물(224)을 수평 방향으로 자른 단면은 속이 찬 원형을 가질 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 단면은 속이 찬 사각형, 속이 찬 타원 등의 형상을 가질 수 있다.
댐(222)에 의해 수평적으로 둘러싸인 공간 내에 수직 구조물(224)의 체적이 증가할 경우, 단열 유체 수용부(212)의 체적은 감소할 수 있다. 단열 유체 수용부(212)의 체적이 지나치게 감소할 경우, 단열 유체 수용부(212)의 단열 기능이 저하될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열 유체 수용부(212)를 수평 방향으로 자른 단면도에서, 수직 구조물(224)은 도트(dot) 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단열 유체 수용부(212)는 기둥 형상을 갖는 복수의 수직 구조물들(224)을 포함할 수 있고, 단열 유체 수용부(212)의 수평 방향 단면도에서 복수의 수직 구조물들(224)은 복수의 도트들로서 댐(222)에 의해 둘러싸인 형상을 가질 수 있으며, 복수의 수직 구조물들(224) 및 댐(222)은 서로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)의 단위 두께(예컨대, 수직방향 높이)당 수용될 수 있는 단열 유체의 양이 증가할 수 있고, 이와 동시에 기판 처리 장치(1b)의 구조적 안정성이 유지될 수 있다.
도 3 및 도 6를 참조하면, 단열 유체 수용부(212)의 수평 방향 단면도에서 수직 구조물(224)은 수평 방향으로 연장한 벽(wall) 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 수직 구조물(224)은 원주방향으로 연장되는 벽의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 수직 구조물(224)은 속이 빈 원기둥 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 단열 유체 수용부(212)의 수평 방향 단면도에서, 수직 구조물(224)은 동심원 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 중심 축이 동일하고 반지름이 서로 다른 복수 개의 속이 빈 원기둥 형상의 수직 구조물들(224)이, 동일한 중심축을 가지며 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 단열 유체 수용부(212)의 평탄성이 향상될 수 있고, 기판 처리 장치(1b)의 기계적 안정성이 향상될 수 있다.
하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 단열 유체 수용부는 복수의 속이 찬 기둥 형상의 수직 구조물들(224) 및 복수의 벽 형상의 수직 구조물들(224)을 함께 포함할 수 있고, 서로 다른 형상의 수직 구조물들(224) 단열 유체 수용부(212)의 중심축을 기준으로 방사상 대칭적으로 배치될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1c)를 측면에서 바라본 단면도이다. 도 5 및 도 6는 예시적인 실시예들에 따른 도 4의 기판 처리 장치(1c)를 절단선 A-A'을 따라 취한 단면도이다.
도 4, 도 5 및 도 6에서, 하우징(500) 내에 수용된 제1 도선(114), 제2 도선(124), 제1 수송관(134) 및 제3 수송관(214)은 생략되었다.
도 4와 도 3의 차이점은, 단열 유체 수용부(212)가 단열층(200)의 최상부에 배치되는지 여부이다. 이하에서는 상기 차이점을 중심으로 서술한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 단열 유체 수용부(212)는 단열층(200)의 최상부에 배치될 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)는 단열층(200)의 내부에 배치되는 것이 아닌, 지지 플레이트(100)와 단열층(200)의 경계에 배치될 수 있다. 예를 들면, 단열 유체 수용부(212)는 지지 플레이트(100)의 하면 및 단열층(200)의 상면에 의해 밀폐될 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)의 상면(218)은 지지 플레이트(100)의 하면일 수 있고, 단열 유체 수용부(212)의 하면(219)은 단열층(200)의 상면일 수 있다. 이에 따라, 단열 유체 수용부(212)는 발열부에 해당하는 지지 플레이트(100)의 직접 하면에서 열에너지의 수직방향 전달을 감소시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 댐(222) 및 복수의 수직 구조물들(224)이 단열층(200)의 최상부에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 수직 구조물들(224) 및 댐(222)은 단열층(200) 구조의 일부로서 지지 플레이트(100) 하면과 직접 접촉할 수 있다. 예를 들면, 단열층(200)은 상부에 엠보스(emboss) 형상을 갖는 복수의 수직 구조물들(224)을 포함할 수 있고, 상기 복수의 수직 구조물들(224)의 상면이 지지 플레이트(100)의 하면과 접촉할 수 있다. 예를 들면, 단열층(200)의 상면은 단열 유체 수용부(212)의 하면으로서, 복수의 수직 구조물들(224)의 상면보다 수직적으로 낮은 위치에 배치되고, 지지 플레이트(100)의 하면은 단열 유체 수용부(212)의 상면으로서, 복수의 수직 구조물들(224)의 상면과 접할 수 있다. 이 경우, 단열 유체 수용부(212)는 단열층(200)의 상면, 지지 플레이트(100)의 하면 및 댐(222)에 의해 밀폐된 공간으로 정의될 수 있고, 수직 구조물들(224)에 의해 한정될 수 있다.
단열 유체 수용부(212)에 수용된 단열 유체의 열전도도가 단열층(200)을 이루는 재료의 열전도도보다 낮을 수 있다. 지지 플레이트(100) 하면과 접하는, 복수의 수직 구조물들(224)의 상면 및 댐(222)의 상면의 면적이 증가할 경우, 단열층(200) 하부로의 열 전달량이 증가하는 바, 기판(S)을 가열하도록 구성된 지지 플레이트(100)의 열 손실이 발생할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 속이 찬 기둥 형상을 갖는 복수의 수직 구조물들(224)이 단열층(200)의 최상부에 배치될 수 있고, 복수의 수직 구조물들(224)은 중심 축으로부터 방사상 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트(100)의 하면과 접촉하는 복수의 수직 구조물들(224) 상면의 면적이 감소할 수 있다. 이에 따라, 단열 유체 수용부(212)의 평탄성이 유지됨과 동시에, 기판 처리 장치(1c)의 하부로의 열 전달이 감소하여 본더(300)의 열적 내구성이 향상될 수 있다.
댐(222) 및 수직 구조물(224)의 수직 방향 높이가 증가함에 따라, 단열 유체 수용부에 수용될 수 있는 단열 유체의 체적이 증가할 수 있다. 단열 유체 수용부(212)에 수용된 단열 유체의 체적이 지나치게 증가할 경우, 가열에 따른 팽창 범위도 증가하여 기판 처리 장치(1c)의 기계적 안정성이 저하될 수 있다.
예시적인 실시예도들에 따르면, 댐(222) 및 수직 구조물(224)의 수직 방향 높이는 10μm 내지 140μm 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 단열 유체 수용부(212)가 수용할 수 있는 단열 유체의 체적이 증가할 수 있고, 기판 처리 장치(1c)의 기계적 안정성이 유지될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 기판 처리 장치 100: 지지 플레이트
200: 단열층 212: 단열 유체 수용부
222: 댐 224: 수직 구조물
300: 본더 400: 베이스 플레이트

Claims (8)

  1. 기판을 지지하도록 구성된 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트 하에 배치된 베이스 플레이트;
    상기 지지 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 사이에 배치된 단열층; 및
    상기 베이스 플레이트 및 상기 단열층을 접합시키도록 구성된 본더(bonder)를 포함하고,
    상기 단열층은 단열 유체가 보관되도록 구성된 단열 유체 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열층은 상기 단열 유체 수용부를 수평적으로 둘러싼 댐(dam) 및 상기 기판 처리 장치의 평탄성을 유지하도록 구성된 수직 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단열 유체 수용부의 수평 방향 단면도에서, 상기 수직 구조물은 도트(dot) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단열 유체 수용부의 수평 방향 단면도에서, 상기 수직 구조물은 동심원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열 유체 수용부는 상기 단열층의 최상부에 배치되고,
    상기 지지 플레이트의 하면 및 상기 단열층의 상면에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 수직 구조물의 수직 방향 높이는 10μm 내지 140μm 인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열 유체 수용부의 열전도도는 상기 단열 유체의 압력을 변경함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 상기 기판을 고정하도록 구성된 처킹 전극 및 상기 기판을 가열하도록 구성된 히팅 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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