KR20100028844A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20100028844A
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Abstract

나본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 반응 공간을 갖는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 안치하는 기판 안치부와, 상기 기판 안치부를 유도 가열을 통해 가열하는 유도 가열 수단 및 상기 유도 가열 수단과 상기 기판 안치부 사이에 마련된 적어도 하나의 단열부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이와 같이 본 발명은 기판 안치부와 유도 가열 수단 사이에 단열부를 배치하여 기판 안치부의 열 손실을 방지할 수 있어, 낮은 유도 가열 전력으로도 기판 안치부를 고온으로 가열할 수 있어 유도 가열 수단의 전력 손실을 줄일 수 있다.
기판, 챔버, 유도 가열, 단열, 기판 안치부

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 진공 챔버 내부의 기판을 가열하는 유도 가열 수단의 전력 손실을 줄일 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 및 유기 소자 그리고, 솔라셀 소자는 복수의 박막을 증착하고, 식각하여 원하는 특성의 소자를 제작한다. 이러한 박막을 증착하거나 식각하기 위한 기판 처리 장치의 경우, 고온(약 300도 이상)에서 공정이 진행된다. 이때, 박막이 증착되는 기판의 온도가 박막 증착 공정에서 매우 중요한 요인으로 작용한다. 즉, 기판의 온도가 일정하지 못할 경우에는 박막의 증착율이 떨어진다. 또한, 증착 온도가 낮거나, 박막 증착 공정 중 기판의 온도를 일정하게 유지하지 못하는 경우에는 박막의 특성이 변화하거나 막질이 나빠지는 문제도 발생한다.
따라서, 종래의 기판 처리 장치의 경우 진공 챔버 내에서 기판을 안치하는 기판 안치부를 가열하여 기판을 가열하였다. 이러한 가열 수단으로는 기판 안치부와 일체로 제작된 전기식 히터와, 챔버 외측에서 복사열을 이용하여 챔버 내측의 기판 안치부를 가열하는 광학식 히터 사용하였다.
더욱이 최근에는 진공 챔버 내측에 고주파 유도 가열 수단을 두어 기판 안치부를 고온(약 400도 이상)으로 가열하였다. 이때, 유도 가열 수단은 가열된 기판 안치부 하측에 위치한다. 따라서, 고온으로 가열된 기판 안치부의 열을 유도 가열 수단이 빼앗아 가는 작용을 하게 된다. 즉, 유도 가열 수단이 기판 안치부의 열 손실의 주요 원인으로 작용하는 단점이 있다. 그리고, 열손실을 보상하기 위해서는 더 많은 전력을 사용하여야 하는 문제가 있다.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 기판 안치부와 유도 가열 수단 사이에 별도의 단열 수단을 두어 기판 안치부의 열손실을 방지하고, 유도 가열 수단의 전력 손실을 줄여 기판 가열 효율을 극대화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 반응 공간을 갖는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 안치하는 기판 안치부와, 상기 기판 안치부를 유도 가열을 통해 가열하는 유도 가열 수단 및 상기 유도 가열 수단과 상기 기판 안치부 사이에 마련된 적어도 하나의 단열부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 단열부는 상기 반응 공간 내에 위치하고, 상기 단열부로 복사열을 차단하고, 유도 가열 현상에 영향을 주지 않는 오파크 쿼츠(Opaque Quartz), SiC 및 세라믹 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단열부는 상기 기판 안치부의 하측면에 대응하는 판 형상의 단열 몸체와, 상기 기판 안치부의 측벽면에 대응하는 돌출 몸체를 포함하는 것이 효과적이다.
상기 단열부는 상기 기판 안치부의 하측면에 대응하는 판 형상의 단열 몸체와, 상기 유도 가열 수단의 측면을 커버하는 연장 몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단열부는 중심 영역 또는 가장자리 영역 중 하나의 두께가 다른 영역의 두께보다 더 두껍거나, 상기 중심 영역에서 상기 가장자리 영역으로 갈수록 그 두께가 증가하는 것이 가능하다.
상기 유도 가열 수단은 상기 챔버 내측에 마련되고, 상기 유도 가열 수단 상측에 마련된 윈도우부를 포함하고, 상기 윈도우부 상측에 상기 단열부가 배치될 수 있다.
상기 윈도우부와 상기 단열부 사이에 마련된 복수의 지지축을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 유도 가열 수단은 상기 단열부의 하측에 마련된 유도 코일과, 상기 유도 코일에 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 것이 효과적이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판 안치부와 유도 가열 수단 사이에 단열부를 배치하여 기판 안치부의 열 손실을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 안치부의 열 손실을 방지하여 낮은 유도 가열 전력으로도 기판 안치부를 고온으로 가열할 수 있어 유도 가열 수단의 전력 손실을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 안치부의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 단열부와 윈도우부의 개념 사시 단면도이다. 도 3은 일 실시예의 단열부의 평면 개념도이다. 도 4는 일 실시예의 변형예에 따른 유도 가열 수단의 평면 개념도이다. 도 5 내지 도 9는 일 실시예의 변형예에 따른 단열부의 형상을 설명하기 위한 단면 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부 반응 공간을 갖는 챔버(100)와, 챔버(100) 내에서 기판(10)을 안치하는 기판 안치부(200)와, 상기 기판 안치부(200)를 고주파 유도 가열을 통해 가열하는 유도 가열 수단(300)과, 상기 기판 안치부(200)와 유도 가열 수단(300) 사이에 마련된 단열부(400)를 포함한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 유도 가열 수단(300) 상에 마련된 윈도우부(500)와, 상기 가열된 기판(10) 상에 공정 가스를 분사하는 가스 분사부(600)를 더 구비한다. 그리고 도시되지 않았지만, 상기 챔버(100) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절 수단과, 챔버(100) 내부를 배기하는 배기 수단을 더 구비할 수도 있다.
상기 챔버(100)는 대략 내부 공간을 갖는 통 형상으로 제작된다. 이때, 원통 또는 다각통 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 그리고, 챔버(100)는 도시되지 않았지만, 착탈 가능하도록 결합된 챔버 몸체와 챔버 리드를 구비할 수 있다.
상기 챔버(100)의 반응 공간에는 기판(10)이 위치한다. 이때, 반응 공간 상에 기판(10)을 안치하기 위해 기판 안치부(200)가 제공된다. 본 실시예에서는 고주파 전류의 전자기 유도 원리를 이용하여 고주파 전자기장 속에서 상기 기판 안치부(200)를 가열하여 기판 안치부(200) 상의 기판(10)을 공정 온도까지 가열한다.
이때, 기판 안치부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 기판(10)이 안치되는 메인 디스크(210)와, 메인 디스크(210)의 중심에 접속된 구동축(220)과, 상기 구동축(220)을 통해 메인 디스크(210)를 이동시키는 구동부(230)를 포함한다.
메인 디스크(210)는 기판(10)과 동일한 판 형상으로 제작된다. 메인 디스크(210)에는 적어도 하나의 기판을 안치하는 안치 영역이 구비되는 것이 효과적이다. 메인 디스크(210)는 또한 고주파 유도 가열(즉, 고주파 전류의 전자기 유도에 의해)에 의해 적어도 300도 이상 가열될 수 있는 물질을 사용한다. 물론 최대 1400 도의 온도까지 가열될 수 있는 물질로 제작하는 것이 바람직하다.
상기 구동축(220)은 반응 공간 내의 메인 디스크(210)에 접속되어 챔버(100) 외측으로 연장된다. 이때, 구동축(220)은 챔버(100)의 바닥판을 관통하여 구동부(230)에 접속된다. 따라서, 챔버(100)의 바닥판에는 관통홈이 형성될 수 있다. 그리고, 도시되지 않았지만 상기 관통홈 주위에는 챔버(100) 내부를 밀봉하기 위한 밀봉 수단(예를 들어, 밸로우즈)이 마련될 수 있다. 여기서, 구동축(220)은 열전도율이 낮은 물질로 제작한다. 이는 구동축(220)의 일단이 가열된 메인 디스크(210)에 접속되어 있기 때문이다. 따라서, 구동축(220)의 열 전도율이 높게 되면 메인 디스크(210)의 열 손실이 커지기 때문이다.
이때, 구동부(230)의 승하강력 또는 회전력을 상기 구동축(220)에 제공하고, 이를 통해 메인 디스크(210)를 승하강시키거나 회전시킬 수 있다. 상기 구동부(240)로 복수의 모터를 구비하는 스테이지를 사용할 수 있다.
그리고, 도시되지 않았지만, 기판 안치부(200)는 기판의 로딩과 언로딩을 돕기 위한 복수의 리프트 핀을 더 구비할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 기판 안치부(200)의 메인 디스크(210)의 하측에 마련되어 상기 메인 디스크(210)를 고주파 유도 가열을 통해 가열하는 유도 가열 수단(300)을 구비한다. 앞서 언급한 바와 같이 유도 가열 수단(300)은 고주파 전류의 전자기 유도 원리를 이용하여 상기 메인 디스크(210)를 가열한다.
유도 가열 수단(300)은 고주파 전류가 흐르는 유도 코일(310)과, 상기 유도 코일(310)에 고주파 전원을 제공하는 고주파 전원 공급부(320) 그리고, 상기 유도 코일(310)을 냉각시키는 냉각 수단(330)을 구비한다.
유도 코일(310)은 도 3에 도시된 바와 같이 나선형으로 배치된다. 이를 통해 기판 안치부(200)에 균일한 고주파 자기장을 형성할 수 있다. 이때, 선회하는 유도 코일(310)들 간의 간격 및/또는 유도 코일(310)과 기판 안치부(200)의 메인 디스크(210) 사이의 이격 거리에 따라 메인 디스크(210)의 표면 온도가 변화될 수 있다. 도 3에서는 선회하는 유도 코일(310) 들간의 간격이 동일함을 도시하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 중심 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 그 간격이 감소할 수 있다. 이를 통해 기판 안치부(200)의 중심 영역으로 열이 집중하는 현상을 방지할 수도 있다.
또한, 도 1에서는 선회하는 나선형의 유도 코일(310)이 메인 디스크(210)의 하측 표면에 대하여 평행한 면 상에 배치됨이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 기판 안치부(200)의 중심 영역에서의 유도 코일(310)과 기판 안치부(200) 간의 이격 거리가 기판 안치부(200) 가장자리 영역에서의 유도 코일(310)과 기판 안치부(200)의 이격 거리보다 더 길 수도 있다. 이를 통해 기판 안치부(200) 상측 표면의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.
고주파 전원 공급부(320)는 유도 코일(310)에 고주파 전원을 제공한다. 이때, 고주파 전원으로 10KHz 내지 1MHz 범위의 주파수와, 10kW 내지 400kW 범위 내의 전력을 사용한다. 상기 고주파 전원의 주파수와 전력에 따라 상기 유도 코일(310)에 의한 고주파 자기장이 변화하게 된다. 이에 따라 기판 안치부(200)의 가열 온도 또한 다양하게 변화될 수 있다.
본 실시예의 고주파 전원 공급부(320)는 챔버(100) 외측에 위치하고, 별도의 배선을 통해 상기 유도 코일(310)에 전기적으로 접속되는 것이 효과적이다.
그리고, 본 실시예의 유도 가열 수단(300)은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 특히, 유도 코일(310)을 다양하게 배치시킬 수 있다. 즉, 유도 가열 수단(300)은 도 4의 변형예에서와 같이 동심을 갖고, 각기 그 직경이 다른 원형 링 형태의 다수의 유도 코일(310a 내지 310d)을 구비할 수 있다. 또한, 다수의 유도 코일(310a 내지 310d)은 각기 동작할 수도 있다. 이를 위해 도 4에서와 같이 다수의 유도 코일(310a 내지 310d)에 각기 접속되어 각기 독립적으로 고주파 전원을 제공하는 다수의 고주파 전원 공급부(320)를 더 구비할 수 있다. 따라서, 필요에 따라 인가되는 고주파 전원의 주파수와 전력을 다르게 하여 기판 안치부(200)를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 기판 안치부(200)를 복수의 영역으로 분리하고, 각 영역의 하측에 각기 독립적으로 동작하는 복수의 유도 코일(310)을 배치할 수도 있다. 이를 통해 분리된 기판 안치부(200) 영역 별로 그 온도를 조절할 수도 있다.
여기서, 유도 코일(310)은 고주파 유도 가열에 의해 고온으로 가열되는 기판 안치부(200) 하측에 인접 배치된다. 따라서, 기판 안치부(200)의 열이 유도 코일(310)에 전도될 수 있다. 이때, 유도 코일(310)은 전기 전도도가 우수한 구리와 같은 금속성의 물질을 사용한다. 하지만, 상기의 구리와 같은 금속성의 물질의 경우 열에 의해 쉽게 변형되는 물질이다. 이에 본 실시예에서는 상기 유도 코일(310)의 내측 또는 외측 중 어느 한 영역에 냉각 유체를 이용하여 상기 유도 코일(310) 을 냉각시키는 냉각 수단(330)을 더 구비한다. 즉, 냉각 수단(330)은 냉각 유체를 유도 코일(310) 내부 공간에 주입하여 유도 코일(310)을 냉각시킬 수 있다. 또는 냉각 수단(330)은 도시되지 않았지만, 유도 코일(310)을 감싸는 별도의 커버몸체를 구비하고, 상기 커버 몸체와 유도 코일(310) 사이에 냉각 유체를 주입하여 유도 코일(310)을 냉각시킬 수 있다.
여기서, 냉각 수단(330)에 의해 유도 코일(310)이 냉각되지만, 기판 안치부(200) 또한, 냉각 수단(330)에 의해 열을 빼앗기게 된다. 또한, 기판 안치부(200)의 열은 추가로 선회하는 유도 코일(310) 사이 공간을 통해 챔버(100)의 바닥면으로 빼앗기게 되는 단점이 있다. 이로인해 기판 안치부(200)를 목표로 하는 온도로 가열하기 위해서는 상기 열 손실이 반영된 전력을 인가해주어야 한다. 따라서, 소비 전력이 증가하게 되는 문제가 발생한다.
하지만, 본 실시예에서는 이와 같은 기판 안치부(200)의 열 손실을 막기 위해 기판 안치부(200)와 유도 가열 수단(300) 사이에 단열부(400)를 마련한다. 그리고, 본 실시예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 단열부(400)와 유도 가열 수단(300) 사이에 챔버(100)에 제공된 공정 가스에 의한 유도 가열 수단(300)의 오염을 방지하기 위한 윈도우부(500)를 배치한다.
본 실시예에서는 상기 윈도우부(500) 상측 즉, 기판 안치부(200)의 바로 아래 영역에 단열부(400)를 배치시킨다. 이를 통해 기판 안치부(200) 하측 영역으로의 열 손실을 차단할 수 있다. 이를 통해 유도 가열 수단(300)의 소비 전력을 낮출 수 있다.
먼저, 윈도우부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 중심에 관통홀을 갖고, 기판 안치부(200)와 유사한 판 형상으로 제작한다. 이때, 윈도우부(500)는 원형 판 형상으로 제작된다. 윈도우부(500)로 전자기력을 투과시키는 물질로 제작한다. 즉, 윈도우부(500)는 고주파 유도에 의해 가열되지 않는 물질을 사용한다. 이를 통해 유도 가열 수단(300)의 고주파 유도 가열 현상에 영향을 받지 않을 수 있다. 또한, 고주파 자기장의 변형 또는 차단을 최소화할 수 있다.
또한, 윈도우부(500)는 챔버(100) 내부에서 파티클을 생성시키지 않는 물질로 제작하는 것이 효과적이다. 즉, 윈도우부(500)가 챔버(100)의 반응 공간 내에 위치하기 때문이다. 윈도우부(500)로 쿼츠(Quartz)를 사용하는 것이 효과적이다.
윈도우부(500)는 유도 가열 수단(300)의 선회하는 유도 코일(310)의 전체 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다. 이는 윈도우부(500)가 유도 가열 수단(300)의 유도 코일(310) 상측에 위치하여 반응 공간의 공정 부산물들이 유도 코일(310)에 부착되는 것을 방지하기 때문이다.
이어서, 상기 윈도우부(500) 상측에는 단열부(400)가 마련된다.
상기 단열부(400)는 열 전도성이 낮은 물질로 제작한다. 열전도율이 10W/mk이하인 것이 효과적이다. 이를 통해 고온으로 가열된 기판 안치부(200)의 열 손실을 감소시킬 수 있다. 그리고, 단열부(400)로 복사열(즉, 적외선)을 차단(투과율이 낮은)할 수 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 복사열을 차단하여 유도 가열 수단(300) 또는 챔버(100) 바닥면이 복사열에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 단열부(400)는 유도 가열 수단(300)의 유도 가열 현상에 의해 가열되지 않는 물질로 제작되는 것이 효과적이다. 그리고, 고주파 자기장에 영향을 주지 않는 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 이를 통해 기판 안치부(200)에 제공되는 유도 가열을 방해하지 않을 수 있다.
또한, 단열부(400)는 챔버(100) 내에서 파티클을 생성하지 않는 물질로 제작한다. 즉, 단열부(400)가 챔버(100)의 반응 공간 내측에 위치한다. 따라서, 챔버(100) 내에 제공되는 공정 가스에 의해 단열부(400)가 반응하여 파티클 소스원으로 작용할 수 있기 때문이다.
이에 본 실시예에서는 상술한 단열부(400)로 오파크 쿼츠(Opaque Quartz), SiC 및 세라믹 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 단열부(400)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 중심에 관통홀을 갖는 판 형상으로 제작된다. 즉, 단열부(400)는 기판 안치부(300)와 유사한 원형 판 형상으로 제작될 수 있다.
그리고, 단열부(400)는 도시된 바와 같이 제작의 편의를 위해 복수의 몸체가 결합되어 제작될 수도 있다. 즉, 도 3에서와 같이 4개의 부채꼴 형태의 단열 몸체가 결합하여 단열부(400)를 제작한다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 단열 몸체의 개수는 4개보다 적거나 많을 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 단열부(400)의 각 단열 몸체는 복수의 지지축(501)에 의해 상기 윈도우부(500)에 고정된다. 이때, 단열부(400)는 지지축(501)에 의해 윈도우부(500)와 이격되어 있다. 이와 같이 단열부(400)와 윈도우 부(500)를 이격시켜 단열부(400)의 단열 효과를 상승시킬 수 있다. 이때, 상기 복수의 지지축(501)으로 봉 형상의 쿼츠를 사용하는 것이 효과적이다. 이때, 상기 지지축(501)이 고정 수단으로 작용할 수 있다. 물론 필요에 따라 상기 지지축(501)과 단열부(400) 및 윈도우부(500)를 고정하는 고정 부재가 더 구비될 수도 있다.
또한, 단열부(400)의 직경은 도 1에 도시된 바와 같이 기판 안치부(300)의 메인 디스크(210)의 하측면의 직경과 유사한 것이 효과적이다. 또한, 단열부(400)의 직경은 유도 가열 수단(300)의 선회하는 유도 코일(310)의 최대 직경보다 더 큰 것이 효과적이다. 이와 같이 기판 안치부(300)의 하측면 전체를 커버하여 기판 안치부(300)의 하측면을 통한 열 손실을 차단할 수 있다.
물론 본 발명에 따른 단열부(400)는 상술한 형상에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 하기에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 단열부의 변형에 따른 기판 처리 장치의 변경 가능 예를 설명한다.
먼저, 도 5의 변형예에서와 같이 단열부(400)는 기판 안치부(300)의 하측면에 대응하는 판 형상의 단열 몸체부(410)와, 기판 안치부(300)의 측벽면에 대응하도록 단열 몸체부(410)의 가장자리 영역에서 상측으로 돌출된 돌출 몸체부(420)를 구비한다. 이와 같이 돌출 몸체부(420)를 통해 기판 안치부(300)의 측벽면을 커버함으로 인해 기판 안치부(300)의 측벽면을 통한 열 손실을 방지할 수 있다. 이는 기판 안치부(300)의 측벽면은 챔버(100)의 내측벽과 인접 배치되어 있다. 따라서, 챔버(100)의 내측벽에 의한 기판 안치부(300)의 열 손실이 발생할 수 있다. 이에 도 5의 변형예에서와 같이 단열 특성을 갖는 돌출 몸체부(420)를 기판 안치부(300) 의 측벽면에 배치시킴으로 인해 이러한 열 손실을 방지할 수 있다. 물론 상기 변형예에서는 단열 몸체부(410)와 돌출 몸체부(420)가 단일의 몸체를 갖는 형상으로 제작되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고 단열 몸체부(410)와 돌출 몸체부(420)가 분리 제작될 수도 있다.
또한, 도 5의 변형예에서와 같이 기판 안치부(200) 상에 복수의 기판(10)이 안치될 수 있다. 또한, 상기 단열부(400)의 하측면에 윈도우부(500)가 부착될 수도 있다. 그리고, 윈도우부(500)의 바닥면에는 홈이 형성되고, 그 홈 내측으로 유도 가열 수단(300)의 유도 코일(310)이 인입될 수 있다. 이를 통해 유도 코일(310)의 오염을 방지할 수 있다.
그리고, 도 6의 변형예에서와 같이 단열부(300)는 단열 몸체부(410)와 단열 몸체부(410)의 가장자리 영역에서 하측 방향으로 연장된 연장 몸체부(430)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 연장 몸체부(430)와 단열 몸체부(410)의 내측 공간에 유도 가열 수단(300)을 둠으로 인해 유도 가열 수단(300)의 유도 코일(310)의 오염을 방지할 수 있다. 이를 통해 앞선 실시예에서 언급한 윈도우부(500)를 생략할 수 있다. 즉, 유도 코일(310)은 단열 몸체부(410)의 하측에 배치되어 고온의 기판 안치부(200)와 열적으로 차단된다. 그리고, 유도 코일(310)의 측면 방향으로 연장 몸체부(430)가 마련되어 있기 때문에 유도 코일(310)의 측면 방향으로 유입되는 반응 부산물 또는 미반응 가스의 유입을 차단할 수 있다.
또한, 도 7의 변형예에 도시된 바와 같이 상기 단열부(400)는 그 중심 영역의 두께를 가장자리 영역보다 더 두껍게 제작할 수 있다. 이는 기판 안치부(200) 중심 영역에서의 열 손실이 더 많을 경우 사용할 수 있다. 즉, 단열부(400)의 중심 영역의 두께를 더 두껍게 하여 단열부(400) 중심 영역에서의 단열 효과를 상승시킬 수 있다.
그리고, 도 7에서는 상기 단열부(400)와 상기 윈도우부(500)를 기판 안치부(200)의 구동축(220)에 고정시킨다. 이를 통해 기판 안치부(200)의 승하강시 단열부(400)와 윈도우부(500)가 동시에 승하강할 수 있다. 또한, 이를 통해 기판 안치부(200)와 단열부(400) 간의 이격 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 단열부(400)와 윈도우부(500)는 별도의 고정 수단을 통해 챔버(100)의 바닥면에 고정될 수도 있다.
또한, 도 8의 변형예에 도시된 바와 같이 단열부(400)는 가장자리 영역의 두께가 중심 영역보다 더 두껍게 제작할 수 있다. 이는 기판 안치부(200)의 가장자리 영역에서의 열 손실이 큰 경우 사용될 수 있다. 즉, 이와 같이 기판 안치부(200) 하측면 가장자리 영역의 단열부(400) 두께를 두껍게하여 기판 안치부(200)의 가장자리 영역에서의 열 손실을 줄일 수 있다. 또한, 도 9의 변형예에 도시된 바와 같이 단열부(400)는 중심 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 그 두께가 증가하도록 제작할 수도 있다.
또한, 상술한 설명에 한정되지 않고, 복수의 단열부(400)를 구비할 수 있다. 즉, 상술한 설명에서는 한층의 단열부(400)가 마련됨을 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 복수층의 단열부(400)가 사용되어 단열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
하기에서는 단열부(400)를 사용하지 않은 비교예와, 단열부(400)로 오파크 쿼츠를 사용한 제 1 실시예 그리고, 단열부(400)로 세라믹을 사용한 제 2 실시예에 따른 실험결과를 설명한다.
하기에서는 기판 안치부(200)의 메인 디스크(210)의 가열 온도를 800도까지 올리기 위해 유도 가열 수단(300)에 제공되는 전력 값을 측정한 결과를 하기 표 1로 정리하였다.
Power 단열효과
비교예 66kW 1배
제 1 실시예 42kW 1.57배
제 2 실시예 38kW 1.74배
상기 표 1에서와 같이 단열부(400)를 사용하지 않는 비교예의 경우 기판 안치부(200)의 메인 디스크(210)를 800도의 온도로 가열하기 위해서는 66kW의 전력이 필요로 하였다. 하지만, 단열부(400)로 오파크 쿼츠를 사용한 제 1 실시예에서는 42kW의 전력이 필요하였고, 세라믹을 사용한 제 2 실시예에서는 38kW의 전력이 필요하였다. 이와 같이 단열부(400)를 사용하는 경우가 사용하지 않는 경우에 비하여 그 소비 전력이 더 낮음을 알 수 있다. 이와 같이 단열부(400)를 사용함으로 인해 전력의 효율을 증대시킬 수 있다. 이는 더 낮은 전력을 사용하여서 기판 안치부(200)를 원하는 온도로 가열시킬 수 있음을 의미한다.
이와 같이 유도 가열 수단(300)에 의해 기판 안치부(200)가 가열된다. 그리고, 가열된 기판 안치부(200) 상에 기판(10)이 놓임으로 인해 기판(10) 또한 고온으로 가열된다.
이와 같이 챔버(100) 내에서 가열된 기판(10) 상에 가스 분사부(600)를 통해 공정 가스를 분사하여 박막을 형성한다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도.
도 2는 일 실시예에 따른 단열부와 윈도우부의 개념 사시 단면도.
도 3은 일 실시예의 단열부의 평면 개념도.
도 4는 일 실시예의 변형예에 따른 유도 가열 수단의 평면 개념도.
도 5 내지 도 9는 일 실시예의 변형예에 따른 단열부의 형상을 설명하기 위한 단면 개념도.
<도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 챔버 200 : 기판 안치부
300 : 유도 가열 수단 400 : 단열부
500 : 윈도우부

Claims (8)

  1. 반응 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에서 기판을 안치하는 기판 안치부;
    상기 기판 안치부를 유도 가열을 통해 가열하는 유도 가열 수단; 및
    상기 유도 가열 수단과 상기 기판 안치부 사이에 마련된 적어도 하나의 단열부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단열부는 상기 반응 공간 내에 위치하고,
    상기 단열부로 복사열을 차단하고, 유도 가열 현상에 영향을 주지 않는 오파크 쿼츠(Opaque Quartz), SiC 및 세라믹 중 적어도 어느 하나를 사용하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단열부는 상기 기판 안치부의 하측면에 대응하는 판 형상의 단열 몸체와, 상기 기판 안치부의 측벽면에 대응하는 돌출 몸체를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단열부는 상기 기판 안치부의 하측면에 대응하는 판 형상의 단열 몸체 와, 상기 유도 가열 수단의 측면을 커버하는 연장 몸체를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 단열부는 중심 영역 또는 가장자리 영역 중 하나의 두께가 다른 영역의 두께보다 더 두껍거나, 상기 중심 영역에서 상기 가장자리 영역으로 갈수록 그 두께가 증가하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 가열 수단은 상기 챔버 내측에 마련되고, 상기 유도 가열 수단 상측에 마련된 윈도우부를 포함하고, 상기 윈도우부 상측에 상기 단열부가 배치된 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 윈도우부와 상기 단열부 사이에 마련된 복수의 지지축을 구비하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 가열 수단은 상기 단열부의 하측에 마련된 유도 코일과, 상기 유도 코일에 고주파 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
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