KR102273562B1 - 반도체 히팅장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 히팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평면상에서 대상체가 안착되는 스테이지의 온도구배를 형성함으로써, 스테이지에 안착되는 대상체를 보다 정밀하게 히팅 할 수 있는 반도체 히팅장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 대상체가 안착되는 스테이지, 상기 스테이지의 내부에 구비되는 제1히터, 상기 스테이지의 내부에 구비되되, 상기 제1히터에서 소정 거리 이격되어 배치되는 제2히터 및 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 제1차열수단를 포함하되, 상기 제1차열수단은 수평 방향을 따라 소정 간격을 두고 다수 구비된다.

Description

반도체 히팅장치{SEMICONDUCTOR HEATING DEVICE}
본 발명은 반도체 히팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평면도를 기준으로 대상체가 안착되는 스테이지의 센터 부분과 보다 가장자리 부분의 온도구배를 달리함으로써, 스테이지지에 안착되는 대상체를 보다 정밀하게 히팅 할 수 있는 반도체 히팅장치에 관한 것이다.
본 발명은 히팅 대상인 대상체를 히팅 하는 장치에 관한 것으로서, 예시적으로 대상체는 웨이퍼 등일 수 있다.
일반적으로 웨이퍼는 반도체 장치들을 제조하기 위한 증착(deposition) 공정 등을 수행하는데, 이러한 공정들을 수행하기 위해 대상체(웨이퍼 등)를 스테이지에 안착시켜, 대상체를 히팅 하는 공정을 수행한다.
최근 반도체 패턴이 초미세화로 인하여 반도체 수율을 높이기 위해 주변 장치인 히터도 높은 수준의 컨트롤이 필요하게 되었다.
한편 종래의 기술인 공개특허 제10-2007-0025305호(이하 종래기술)는 전력이 조절되는 스테이지 히터를 갖는 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 공정 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼가 장착되는 스테이지; 상기 스테이지에 설치되며, 상기 스테이지에 장착되는 웨이퍼를 가열하는 스테이지 히터; 상기 스테이지 히터에 파워를 공급하는 온도 제어기; 및 상기 온도 제어기와 상기 스테이지 히터 사이에 연결되며, 상기 온도 제어기로부터 파워를 받아서 상기 스테이지 히터에 일정한 파워를 공급하는 이득 제어기를 구비함으로써, 스테이지 히터에 오버슈트 전압과 과전류가 공급되는 방지하여 스테이지 히터에 항상 일정한 파워가 공급되는 것을 특징으로 한다.
그러나 상술한 바와 같이, 이러한 종래기술은 대상체가 안착되는 스테이지의 온도구배를 형성하지 못하여, 대상체를 보다 정밀하게 가공(예시적으로 증착)하여 최근 패턴이 초미세화 되는 반도체 등으로 제조하기 위한 수요를 충족시키지 못한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대상체가 안착되는 스테이지의 온도구배를 형성하기 위한 반도체 히팅장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.
대상체가 안착되는 스테이지, 상기 스테이지의 내부에 구비되는 제1히터, 상기 스테이지의 내부에 구비되되, 상기 제1히터에서 소정 거리 이격되어 배치되는 제2히터 및 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 제1차열수단을 포함한다.
또한 상기 제1차열수단은 수평 방향을 따라 소정 간격으로 다수 구비되는 것을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다.
또한 상기 제1차열수단은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다.
또한 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 제2차열수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2차열수단은 수직 방향으로 배치되는 수직부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2차열수단은 상기 수직부의 하단에서 수평 방향으로 연결된 수평부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다.
또한 상기 제2차열수단은 상기 수직부가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다.
또한 상기 스테이지는 제1폭을 갖는 제1바디, 상기 제1바디의 하부에 구비되고 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 갖는 제2바디 및 상기 제1바디와 제2바디 간의 폭 차이에 의해 상기 제1바디의 하면에 형성된 단턱부를 포함하고, 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터보다 하부에 구비되고 상기 단턱부에서 상측으로 연장 구비된 제3차열수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 제3차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다.
또한 상기 제3차열수단은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다.
또한 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 세로부 및 상기 세로부의 하단에서 수평 방향으로 연결되고 상기 제1히터와 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 가로부를 포함하는 제4차열수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 제4차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다.
또한 상기 제4차열수단은 상기 세로부가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다.
또한 상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 세로부 및 상기 세로부의 하단에서 수평 방향으로 연결되고 상기 제1히터와 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 가로부를 포함하는 제4차열수단을 더 포함하고, 상기 세로부는 인접한 두 제1차열수단의 사이에 배치될 수 있다.
상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 대상체가 안착되는 스테이지에 온도구배를 형성함으로써, 대상체를 보다 효과적이고 정밀하게 히팅 할 수 있다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 종래의 스테이지 히터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 "연결"은 유체 등이 이동하는 "연통"을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 방향이나 위치와 관련된 용어 중 상측, 상부, 상단, 하측, 하부, 하단은 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설명한 것이다. 구체적으로, 상측(상부, 상단)은 도 1을 기준으로 상측(상부, 상단)을 의미할 수 있고, 하측은 도 1을 기준으로 하측(하부, 하단)을 의미할 수 있다. 연직 방향, 수직 방향은 도 1을 기준으로 상하 방향을 의미하고, 수평 방향은 도 1을 기준으로 좌우 방향을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 히팅장치(H)(반도체 히팅장치)를 설명의 편의상 '본 장치'라 칭하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 장치(히팅장치(H))(반도체 히팅장치)는 스테이지(1), 제1히터(2), 제2히터(3) 및 제1차열수단(4)을 포함한다.
본 장치는 예시적으로 반도체 제조 공정에서의 웨이퍼(대상체) 등을 가열하기 위한 것일 수 있다. 즉, 웨이퍼에 반도체 장치들을 제조하기 위해 증착(deposition) 공정 등을 수행할 때, 증착(예시적으로 이온 증착)이 원활히 수행되도록 웨이퍼(대상체)를 가열시키는 것이다.
여기에서 스테이지(1)는 상술한 공정 등을 수행하기 위해 가열이 필요한 대상인 대상체(예시적으로 웨이퍼)가 안착된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 본 장치의 제1히터(2)는 스테이지(1)의 내부에 구비된다. 또한 제2히터(3)는 스테이지(1)의 내부에 구비되되, 제1히터(2)에서 소정 거리 이격되어 배치된다. 예시적으로 제1히터(2) 및 제2히터(3)는 수평 방향(연직 방향에 직교하는 방향으로, 도 1을 기준으로 좌우방향을 의미하며, 이하에서 서술되는 수평 방향은 본원 명세서 전체에서 동일하게 적용되는 것으로 한다)을 따라 소정 간격을 두고 이격되어 배치되는 것일 수 있다.
제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각은 스테이지(1)의 둘레에서 내측(스테이지(1)의 둘레에서 내측 반경 방향)으로 이격되어 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 여기에서 둘레 방향은 둘레에서 소정거리 이격되어, 둘레와 소정거리를 유지하며 둘레를 따라 이동하는 방향일 수 있다.
예시적으로 제2히터(3)는 스테이지(1)에서 스테이지(1)의 둘레에 인접하여 형성될 수 있고, 제1히터(2)는 스테이지(1)에서 제2히터(3)보다 내측에 형성될 수 있다. 여기에서 내측은 스테이지(1)의 둘레에서 중심선(연직 방향의 길이를 갖는 중심선)을 향하는 방향일 수 있다. 또한 제1히터(2)는 스테이지(1)의 내측 반경 방향을 따라 소정 간격을 두고 다수 구비될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1차열수단(4)은 스테이지(1)보다 열전도율이 낮고, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이에 배치된다.
즉, 제1히터(2) 및 제2히터(3)가 배출되는 열량이 다른 경우(예시적으로 제1히터(2) 및 제2히터(3)는 전기저항체로서, 공급되는 전원이 증가함에 따라 발열량이 증가되는 것일 수 있다) 제1차열수단(4)에 의해 스테이지(1)의 표면(대상체가 안착되는 면)에 제1차열수단(4)을 기준으로 온도구배를 형성할 수 있다는 이점이 있다.
상술하였듯이, 대상체가 웨이퍼인 경우, 스테이지(1)가 온도구배를 형성함으로써 웨이퍼의 증착 공정 등을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 것이다.
이때 제1차열수단(4)은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다. 즉, 제1차열수단(4)이 에어캡인 경우 스테이지(1)는 공기보다 열전도율이 높은 재료로 형성되는 것이다. 따라서 별도로 고가의 단열재를 사용하지 않고도, 스테이지(1)의 온도구배를 형성할 수 있다.
제1차열수단(4)은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1차열수단(4)이 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이에 배치되되, 일단 및 타단이 이격되는 경우, 일단 및 타단의 이격 공간을 통해 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(이하 센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(이하 가장자리 부분)의 열 교환이 이루어져 스테이지(1)의 온도구배를 형성하기 어렵게 된다. 이때 제1차열수단(4)이 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감쌈으로써, 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분과 제2히터(3)가 구비된 부분의 열 교환을 억제하여 스테이지(1)의 온도구배를 보다 효과적으로 형성시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각은 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성된다고 하였는데, 마찬가지로 제1차열수단(4) 또한 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 본 장치는 스테이지(1)보다 열전도율이 낮고, 스테이지(1) 내부에서 제1히터(2) 및 제2히터(3)보다 하측에 배치되는 제2차열수단(5)을 포함할 수 있다. 또한 제2차열수단(5)은 스테이지(1) 내부에서 제1차열수단(4) 보다 하측에 구비될 수 있다.
즉, 제1실시예에 따른 본 장치가 제2차열수단(5)을 포함함으로써, 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(센터 부분)에서 제1히터(2)가 발생한 열이 수평 방향으로 이동되는 것만 억제하는 것이 아니라, 수직 방향 및 수평 방향을 따라 이동하여 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 여기에서 수직 방향은 연직 방향으로서, 도 1을 기준으로 상하 방향을 의미한다. 즉, 센터 부분과 가장자리 부분이 제2차열수단(5)에 의해 열의 이동이 보다 효과적으로 억제된다.
스테이지(1)에서 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)에서 제2히터(3)가 발생한 열이 제1히터(2)가 구비된 부분(센터 부분)으로 열이 이동되는 것 또한 제2차열수단(5)을 통해 억제되는 데 이것은 상술한 설명(제1히터(2)가 발생한 열이 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)으로 열이 이동되는 것을 억제하는 설명)으로 대체한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 제2차열수단(5)을 보다 구체적으로 설명하면, 제2차열수단(5)은 수직 방향으로 배치되는 수직부(51)를 포함할 수 있다. 수직부(51)는 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각에서 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이에 배치될 수 있다. 또한 수직부(51)는 제1히터(2) 및 제1차열수단(4) 각각에서 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이에 배치될 수 있다. 수직부(51)를 통해 상술한 제1차열수단(4)과의 이격 공간을 최소화 하고, 상기 가장자리 부분과 상기 센터 부분의 열이 하측으로 이동하여 수평 방향으로 이동하는 것을 최대한 억제할 수 있다.
또한 제2차열수단(5)은 수직부(51)의 하단에서 수평 방향으로 연결된 수평부(52)를 포함할 수 있다. 예시적으로 수평부(52)는 제1히터(2) 보다 하측에 구비될 수 있다. 수평부(52)는 수직부(51)의 하단에서 내측 방향으로 연장되어 제1히터(2) 보다 하측에 구비될 수 있다.
상술하였듯이, 제2차열수단(5)은 제1히터(2) 또는 제2히터(3)가 발생하는 열이 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향 및 수평 방향을 따라 제2히터(3)가 구비된 부분 또는 제1히터(2)가 구비된 부분으로 이동하는 것을 억제한다고 하였는데, 수평부(52)가 수직부(51)의 하단에서 내측으로 연장됨으로써, 수직 방향 및 수평 방향을 따라 열이 이동하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있는 것이다.
이때 제2차열수단(5) 보다 상측에 구비되는 제1차열수단(4)은 그 상단이 스테이지(1) 내부에서 대상체가 안착되는 표면(상면)에 인접하도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2차열수단(5)은 제1차열수단(4)과 마찬가지로 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다. 따라서 별도로 고가의 단열재를 사용하지 않고도, 스테이지(1)의 온도구배를 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2차열수단(5)은 수직부(51)가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감싸는 폐쇄형 구조로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2차열수단(5)의 수직부(51)는 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이(제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각의 연장선 사이)에 배치되되, 일단 및 타단이 이격되는 경우, 일단 및 타단의 이격 공간을 통해 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)의 열 교환이 이루어져 스테이지(1)의 온도구배를 형성하기 어렵게 된다. 이때 제2차열수단(5)이 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감쌈으로써, 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)의 열 교환을 억제하여 스테이지(1)의 온도구배를 보다 효과적으로 형성시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각은 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성된다고 하였는데, 마찬가지로 제2차열수단(5) 또한 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다.
이때 수평부(52)는 둘레 방향을 따라 형성되는 수직부(51)의 하단이 형성하는 내측 공간을 밀폐하도록 수직부(51)의 하단에서 내측으로 연장될 수 있다. 즉, 수평부(52)는 연직 방향의 길이를 갖는 스테이지(1)의 중심선에서 수직부(51) 하단까지의 직경을 갖는 것일 수 있다. 따라서 수평부(52)를 기준으로 스테이지(1)의 상부와 하부의 열 차단을 보다 효과적으로 수행할 수 있다는 이점이 있다.
도 2를 참조하면, 스테이지(1)는 제1폭을 갖는 제1바디(11), 제1바디(11)의 하부에 구비되고 제1폭보다 작은 제2폭을 갖는 제2바디(12)를 포함할 수 있다. 이때 제1바디(11)와 제2바디(12)는 연직 방향(도 1을 기준으로 상하 방향)의 길이를 갖는 중심선이 일치하도록 배치될 수 있다. 여기에서 폭은 제1바디(11) 및 제2바디(12) 각각의 직경일 수 있는데 도 1에서 좌우 방향 길이일 수 있다. 이때 상술한 제1히터(2), 제2히터(3) 및 제1차열수단(4)은 제1바디(11)의 내부에 구비될 수 있다.
스테이지(1)는 제1바디(11)와 제2바디(12) 간의 폭 차이에 의해 제1바디(11)의 하면에 형성된 단턱부(13)를 포함할 수 있다. 이때 제2히터(3)는 단턱부(13)에서 수직 방향을 따라 소정 거리 이격되어 단턱부(13)보다 상측에 구비될 수 있다.
이와 같이, 제2바디(12)를 포함함으로써 상면에 대상체가 안착되는 제1바디(11)에 강성을 부여하는 동시에, 제2바디(12)의 폭이 제1바디(11)의 폭보다 작음으로써, 가장자리 부분의 열(제2히터(3)가 발생한 열)이 하측으로 이동하여 공기 보다 열전도율이 큰 스테이지(1)를 통해 스테이지(1)의 내측(센터 부분)으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1실시예 따른 본 장치는 스테이지(1)보다 열전도율이 낮고, 제1히터(2) 및 제2히터(3)보다 하부에 구비되고 단턱부(13)에서 상측으로 연장 구비된 제3차열수단(6)을 포함할 수 있다. 제1차열수단(4), 제2차열수단(5)의 수직부(51) 및 제3차열수단(6)은 정단면도(도 2 참조)에서 봤을 때 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각에서 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이에 구비될 수 있다. 즉, 상기 가장자리 부분은 제3차열수단(6)을 기준으로 외측을 의미할 수 있고, 센터 부분은 상술한 제2차열수단(5)을 기준으로 내측을 의미할 수 있다.
이를 통해, 가장자리 부분이 열이 하측으로 이동하여 센터 부분으로 이동하는 것을 억제할 수 있고, 센터 부분의 열이 하측으로 이동하여 가장자리 부분으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.
제3차열수단(6)은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다. 즉, 제3차열수단(6)이 에어캡인 경우 스테이지(1)는 공기보다 열전도율이 높은 재료로 형성되는 것이다. 따라서 별도로 고가의 단열재를 사용하지 않고도, 스테이지(1)의 온도구배를 형성할 수 있다.
또한 제3차열수단(6)은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제3차열수단(6)이 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이(각각에서 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이)에 배치되되, 일단 및 타단이 이격되는 경우, 일단 및 타단의 이격 공간을 통해 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(이하 센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(이하 가장자리 부분)의 열 교환이 이루어져 스테이지(1)의 온도구배를 형성하기 어렵게 된다. 이때 제6차열수단(4)이 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감쌈으로써, 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분과 제2히터(3)가 구비된 부분의 열 교환을 억제하여 스테이지(1)의 온도구배를 보다 효과적으로 형성시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각은 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성된다고 하였는데, 마찬가지로 제6차열수단(6) 또한 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여 제1실시예에 따른 본 장치를 보다 구체적으로 설명하면, 제1바디(11)에 제1히터(2) 및 제2히터(3)가 구비되고, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각에서 수직 방향으로 연장된 연장선 사이에 제2차열수단(5)의 수직부(51)와 제3차열수단(6)이 구비되며, 제2차열수단(5)의 수직부(51) 및 제3차열수단(6) 각각의 연장선 사이에 구비되되, 제1히터(2) 및 제3히터(3) 사이에 제1차열수단(4)이 구비되고, 수평부(52)가 상기 수직부(51)의 하단에서 내측으로 연장될 수 있다. 상술하였듯이, 제2차열수단(5) 및 제3차열수단(6)은 제1히터(2) 및 제2히터(3) 보다 하측에 구비될 수 있다.
도 3은 종래의 스테이지 히터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 장치와 비교 대상인 종래의 스테이지 히터에 관한 것으로, 본 장치에서 제1바디(11'), 제2바디(12'), 단턱부(13')를 포함하는 스테이지(1')와 제1히터(2'), 제2히터(3')를 포함할 수 있다. 상기 스테이지 히터는 본 장치에서 제2차열수단(5)의 수평부(52)를 포함할 수 있다.
이러한 종래의 스테이지 히터에서 스테이지(1')를 상기 SUS 재질의 전기저항체인 제1히터(2') 및 제2히터(3') 각각에 800W, 1000W의 전력을 각각 인가하여, 센터 부분의 온도가 가장자리 부분의 온도보다 낮도록 할 경우(이하 제1실험 조건), 스테이지(1')의 중심(상기 센터 부분) 온도는 294.9℃이고, 상기 스테이지(1')의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 299.6℃ 로서(상기 스테이지(1')의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최고값) 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 4.9℃ 이었다(상기 측정된 온도는 스테이지(1') 표면(대상체가 안착되는 면)의 온도일 수 있다).
반면에, 제1실시예에 따른 본 장치(도 2 참조)는, 상술한 스테이지 히터의 제1실험 조건과 동일한 조건 하에서 스테이지(1) 온도(예시적으로 표면의 온도)를 측정하였을 때, 스테이지(1)의 중심(센터 부분) 온도는 293.8℃ 이었고, 스테이지(1)의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 302.2℃(상기 스테이지(1)의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최고값) 로서, 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 8.4℃ 이었다.
즉, 제1실시예에 따른 본 장치는 제2차열수단(5)의 수평부(52)만 구비한 종래의 스테이지 히터(도 3 참조)와 비교하여 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이가 더 크게 나타났기(3.7℃ 차이) 때문에 제1실시예에 따른 본 장치는 가장자리 부분과 센터 부분의 온도구배를 보다 용이하게 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2실시예에 따른 본 장치는 상술한 제1실시예에 다른 본 장치의 수평 방향을 따라 소정 간격으로 다수 구비되는 제1차열수단(4)을 포함할 수 있다. 예시적으로 제1차열수단(4)은 세 개 구비될 수 있다. 예시적으로 세 개의 제1차열수단(4) 중 내측에 구비되어 제1히터(2)와 인접한 것은 상술한 제2차열수단(5)의 수직부(51)에서 상측 방향을 따라 소정 거리 이격되어 구비되고, 세 개의 제1차열수단(4) 중 외측에 구비되어 제2히터(3)와 인접한 것은 상술한 제3차열수단(6)에서 상측 방향을 따라 소정 거리 이격되어 구비될 수 있다.
이를 통해 제2실시예에 따른 본 장치의 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분과 제2히터(3)가 구비된 부분의 열 교환을 보다 효과적으로 억제하여 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(가장자리 부분)의 온도 차이를 크게 형성하기 때문에 스테이지(1)의 온도구배를 보다 효과적으로 형성할 수 있다는 이점이 있다.
제2실시예에 따른 본 장치(도 4 참조)는, 상술한 스테이지 히터(도 3 참조)의 제1실험 조건과 동일한 조건 하에서 스테이지(1) 온도(예시적으로 표면의 온도)를 측정하였을 때, 스테이지(1)의 중심(센터 부분) 온도는 292.5℃ 이었고, 스테이지(1)의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 304.3℃(상기 스테이지(1)의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최고값)로서, 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 11.8℃ 이었다.
즉, 제3실시예에 따른 본 장치는 상술한 종래의 스테이지 히터와 비교하여 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이가 더 크게 나타났고(6.7 ℃ 차이), 제1실시예에 다른 본 장치와 비교하여 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이가 더 크게 나타난 것을 확인할 수 있다(3℃ 차이)
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제3실시예에 따른 본 장치는 제2실시예에 따른 본 장치에서 스테이지(1)보다 열전도율이 낮고 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이(제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각에서 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이)에 배치되는 세로부(71) 및 세로부(71)의 하단에서 수평 방향(내측 방향)으로 연결(연장)되고 제2히터(3)와 제2히터(3)보다 하측에 배치되는 가로부(72)를 포함하는 제4차열수단(7)을 포함할 수 있다.
세로부(71)는 그 상단이 상술한 제2실시예에 따른 제1차열수단(4)(제2차열수단(5)의 수직부(51) 및 제3차열수단(6) 각각에서 수직 방향으로 연장된 연장선 사이에 구비된 제1차열수단(4)의 하단에서 연장된 것일 수 있다.
스테이지(1)에서 제4차열수단(7)의 가로부(72)는 상술한 제2차열수단(5)의 수평부(52)보다 하측에 구비될 수 있다.
이를 통해, 센터 부분의 열이 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향(예시적으로 하측 방향)으로 이동하여 가장자리 부분으로 이동하는 것을 억제하며, 가장자리 부분의 열이 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로 이동하여 센터 부분으로 이동하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제4차열수단(7)은 내부에 중공이 형성된 에어캡일 수 있다. 따라서 별도로 고가의 단열재를 사용하지 않고도, 스테이지(1)의 온도구배를 형성할 수 있다. 즉, 제1차열수단(4)이 에어캡인 경우 스테이지(1)는 공기보다 열전도율이 높은 재료로 형성되는 것이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제4차열수단(7)은 세로부(71)가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감싸는 폐쇄형 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제4차열수단(7)이 제1히터(2) 및 제2히터(3) 사이에 배치되되, 일단 및 타단이 이격되는 경우, 일단 및 타단의 이격 공간을 통해 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분(이하 센터 부분)과 제2히터(3)가 구비된 부분(이하 가장자리 부분)의 열 교환이 이루어져 스테이지(1)의 온도구배를 형성하기 어렵게 된다. 이때 제4차열수단(7)이 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 제1히터(2)를 감쌈으로써, 스테이지(1)에서 제1히터(2)가 구비된 부분과 제2히터(3)가 구비된 부분의 열 교환을 억제하여 스테이지(1)의 온도구배를 보다 효과적으로 형성시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각은 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성된다고 하였는데, 마찬가지로 제4차열수단(7) 또한 스테이지(1)의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제3실시예에 따른 본 장치에서 세로부(71)는 인접한 제1차열수단(4) 사이에 배치될 수 있다. 제2실시예에 따른 본 장치에서 설명하였듯이(도 4 참조), 제1차열수단(4)은 수평 방향을 따라 소정 간격으로 다수 구비될 수 있다고 하였고, 예시적으로 제1차열수단(4)은 세 개 구비될 수 있다고 하였다.
이때 세로부(71)는 세 개의 제1차열수단(4)중 내측에 구비되어 제1히터(2)와 인접한 것과 외측에 구비되어 제2히터(3)와 구비된 것과 사이에 배치되는 제1차열수단(4)의 하단에서 하측으로 연장되어 제1히터(2) 및 제2히터(3) 각각의 수직 방향으로 연장되는 연장선 사이에 배치될 수 있다. 즉, 세로부(71)는 제2차열수단(5)의 수직부(51)와 제3차열수단(6)의 사이에 배치될 수 있다.
이를 통해, 센터 부분의 열이 제2차열수단(5)의 수직부(51)와 수직부(51)에서 상측 방향을 따라 소정 거리 이격되어 구비된 제1차열수단(4)(내측에 구비된 제1차열수단(4))이 이격 공간을 통해 이동하는 열이 차단됨은 물론, 센터 부분의 열이 하측 방향으로 이동하여도 수평부(52) 및 가로부(72)에 의해 가장자리 부분으로 이동하는 것이 억제된다는 이점이 있다.
가장자리 부분의 열이 제1차열수단(4) 내지 제4차열수단(7)에 의해 센터 부분으로 이동하는 것이 억제되는 것은 동일한 원리로 상술한 설명으로 대체한다.
제3실시예에 따른 본 장치의 스테이지(1)는 상술한 스테이지 히터의 제1실험 조건과 동일한 조건하에서 온도(예시적으로 표면의 온도)를 측정하였다. 스테이지(1)의 중심(센터 부분) 온도는 291.1℃ 이었고, 스테이지(1)의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 306.2℃(상기 스테이지(1)의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최고값)로서, 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 15.1℃ 이었다.
즉, 제3실시예에 따른 본 장치는 상술한 종래의 스테이지의 히터와 비교하여 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이가 더 크게 나타났기(10.2℃ 차이) 때문에 제3실시예에 따른 본 장치는 가장자리 부분과 센터 부분의 온도구배를 보다 용이하게 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한 제3실시예에 따른 본 장치의 온도 차이와 제2실시예에 따른 본 장치의 온도 차이를 비교하였을 때, 제3실시예에 따른 본 장치의 온도 차이가 제2실시예에 따른 본 장치의 온도 차이 보다 3.3℃ 더 큰 것을 확인할 수 있다.
도 3을 참조하면, 종래의 스테이지 히터에서 스테이지(1')를 SUS 재질의 전기저항체인 제1히터(2') 및 제2히터(3') 각각에 500W, 1300W의 전력을 각각 인가하여, 센터 부분의 온도가 가장자리 부분의 온도보다 높도록 할 경우(이하 제2실험 조건), 스테이지(1')의 중심(상기 센터 부분) 온도는 307.0℃이고, 상기 스테이지(1')의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 296.0℃ 로서(상기 스테이지(1')의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최소값) 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 11.0℃ 이었다(상기 측정된 온도는 스테이지(1') 표면(대상체가 안착되는 면)의 온도일 수 있다).
반면에 도 5를 참조하면, 제3실시예에 따른 본 장치는, 상술한 스테이지 히터의 제2실험 조건과 동일한 조건 하에서 스테이지(1) 온도(예시적으로 표면의 온도)를 측정하였을 때, 스테이지(1)의 중심(센터 부분) 온도는 309.0℃ 이었고, 스테이지(1)의 중심에서 140mm 이격된 지점(상기 가장자리 부분)의 온도는 294.5℃(상기 스테이지(1)의 중심에서 90ㅀ간격을 두고 각각 측정한 4개의 온도 중 최소값) 으로서, 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이는 14.5℃ 이었다.
즉, 제3실시예에 따른 본 장치는 제2차열수단(5)의 수평부(52)만 구비한 종래의 스테이지 히터와 비교하여 제1실험 조건뿐만 아니라 제2실험 조건에서도 가장자리 부분과 센터 부분의 온도 차이가 더 크게 나타났기(3.5℃ 차이) 때문에 제3실시예에 따른 본 장치는 가장자리 부분과 센터 부분의 온도구배를 보다 용이하게 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한 도 1을 참조하면, 본 장치는 스테이지(1) 내부에서 제2차열수단(5)의 수평부(52) 보다 하측에 구비되는 냉각수단(8)을 포함할 수 있다. 예시적으로 냉각수단(52)은 스테이지(1) 내부에서 상기 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다.
냉각수단(8)은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 장치는 냉각수단(8)을 포함함으로써, 제1히터(2) 및 제2히터(3)에 의한 스테이지(1)의 히팅 이후에 스테이지(1)를 냉각하여 본 장치(예시적으로 스테이지(1))의 사용 수명을 연장시킬 수 있다는 이점이 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
히팅장치: H 스테이지: 1
제1바디: 11 제2바디: 12
단턱부: 13 제1히터: 2
제2히터: 3 제1차열수단: 4
제2차열수단: 5 수직부: 51
수평부: 52 제3차열수단: 6
제4차열수단: 7 세로부: 71
가로부: 72

Claims (15)

  1. 대상체가 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지의 내부에 구비되는 제1히터;
    상기 스테이지의 내부에 구비되되, 상기 제1히터에서 소정 거리 이격되어 배치되는 제2히터; 및
    상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 제1차열수단;
    을 포함하되,
    상기 제1차열수단은 수평 방향을 따라 소정 간격을 두고 다수 구비되고,
    상기 제1차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡이고,
    상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 제2차열수단을 더 포함하는 히팅장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1차열수단은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2차열수단은 수직 방향으로 배치되는 수직부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2차열수단은 상기 수직부의 하단에서 수평 방향으로 연결된 수평부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡인 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2차열수단은 상기 수직부가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이지는 제1폭을 갖는 제1바디, 상기 제1바디의 하부에 구비되고 상기 제1폭보다 작은 제2폭을 갖는 제2바디 및 상기 제1바디와 제2바디 간의 폭 차이에 의해 상기 제1바디의 하면에 형성된 단턱부를 포함하고,
    상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터보다 하부에 구비되고 상기 단턱부에서 상측으로 연장 구비된 제3차열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡인 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3차열수단은 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 세로부 및 상기 세로부의 하단에서 수평 방향으로 연결되고 상기 제1히터와 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 가로부를 포함하는 제4차열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제4차열수단은 내부에 중공이 형성된 에어캡인 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제4차열수단은 상기 세로부가 일단과 타단이 서로 연결되어 평면도를 기준으로 상기 제1히터를 감싸는 폐쇄형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이지보다 열전도율이 낮고, 상기 제1히터 및 상기 제2히터 사이에 배치되는 세로부 및 상기 세로부의 하단에서 수평 방향으로 연결되고 상기 제1히터와 상기 제2히터보다 하측에 배치되는 가로부를 포함하는 제4차열수단을 더 포함하고,
    상기 세로부는 인접한 두 제1차열수단의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
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