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KR20240042855A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20240042855A
KR20240042855A KR1020220121648A KR20220121648A KR20240042855A KR 20240042855 A KR20240042855 A KR 20240042855A KR 1020220121648 A KR1020220121648 A KR 1020220121648A KR 20220121648 A KR20220121648 A KR 20220121648A KR 20240042855 A KR20240042855 A KR 20240042855A
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KR
South Korea
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cooling
heating plate
chamber
nozzle member
lower chamber
Prior art date
Application number
KR1020220121648A
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English (en)
Inventor
방제오
이종근
김재하
이승환
Original Assignee
세메스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 기판처리장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 하부 챔버; 상기 하부 챔버와 개폐 가능하게 결합되며 기판을 열처리하는 처리공간을 구성하는 상부 챔버; 상기 하부 챔버의 상부에 배치되며, 상부에 안착되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트; 상기 상부 챔버에 배치되며 상기 처리공간으로 상기 가열 플레이트의 상부로 냉각액을 공급하는 제1 냉각부; 및 상기 하부 챔버에 배치되며 상기 가열 플레이트의 하부로 냉각 기체를 공급하는 제2 냉각부를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 제2 냉각부를 통해 가열 플레이트의 하부로 냉각 기체를 공급하는 동시에 제1 냉각부를 통해 가열 플레이트의 상부로 냉각액을 공급하여 냉각액의 기화 및 흡열반응을 이용하여 가열 플레이트의 상부 및 하부를 신속하게 냉각시킬 수 있으므로, 냉각성능을 효율적으로 향상시킬 수 있다.

Description

기판처리장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 포토 공정은 기판 상에 감광액 등을 도포하여 액막을 형성하는 공정을 포함한다. 포토 공정에서 이러한 액막을 형성한 후에는 히터 등이 구비된 가열수단을 이용하여 기판을 가열하는 베이크 공정이 진행되는데, 이러한 베이크 공정에서 기판에 따라 각각 필요로 하는 온도로 가열처리를 진행하기 때문에 베이크 공정에 적용된 가열수단의 온도를 냉각시키는 냉각수단이 필요하다.
종래에는 베이크 공정에서 가열수단의 온도를 냉각시키기 위해, 냉각판을 가열수단의 상부에 닿거나 접근하는 방식으로 가열수단을 냉각시키는 기술이 적용되고 있다. 그러나, 이러한 냉각판을 사용 시, 냉각판의 냉기가 가열수단으로 효율적으로 하강하지 못하는 동시에 부력효과로 가열수단의 상승열이 냉각판의 하부의 냉기와 닿는데 일정 시간이 소요되어 전반적으로 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 10-0637717 (2006.10.17)
본 발명은 냉각성능을 향상시킬 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 챔버; 및 상기 하부 챔버와 개폐 가능하게 결합되며 상기 기판을 열처리하는 처리공간을 구성하는 상부 챔버; 상기 하부 챔버의 상부에 배치되며, 상부에 안착되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트; 상기 상부 챔버에 배치되며 상기 처리공간으로 상기 가열 플레이트의 상부로 냉각액을 공급하는 제1 냉각부; 및 상기 하부 챔버에 배치되며 상기 가열 플레이트의 하부로 냉각 기체를 공급하는 제2 냉각부를 포함하는, 기판처리장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1 냉각부는 상기 상부 챔버의 내측 상부면에 배치되는 제1 노즐부재 및 상기 제1 노즐부재에 연결되어 냉각액을 공급하는 제1 공급라인을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제1 노즐부재는 상기 가열 플레이트의 상부의 중심영역을 향해 상기 냉각액을 분사하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 노즐부재는 상기 가열 플레이트의 중심을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되는 복수 개의 제1 노즐을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 제1 공급라인은 상기 상부 챔버의 내부에서 상기 가열 플레이트이 중심을 기준으로 나선형태로 연장되며 각각의 상기 제1 노즐에 연결되는 제1 유로 및 상기 제1 유로에 연결되며 상기 상부 챔버의 가장자리로 연장되어 상기 상부 챔버 외부의 냉각액을 공급하는 공급배관에 연결되는 제2 유로를 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 상기 제1 공급라인은 상기 상부 챔버의 상단에 결합되며 각각의 상기 제1 노즐에 연결되는 복수 개의 제1 연결배관 및 각각의 상기 제1 연결배관을 서로 연결하며 상기 제1 연결배관으로 상기 냉각액을 공급하는 합류관을 포함할 수 있다.
이 경우, 기판처리장치는 일측에 상기 합류관의 상류단이 연결되는 매리폴드 및 상기 매리폴드의 타측에 각각 연결되어 상기 냉각액을 공급하는 냉각액 공급원에 연결되는 냉각액 공급관 및 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되는 공정가스 공급관을 더 포함하고, 상기 냉각액 공급관 및 상기 공정가스 공급관은 개폐 밸브에 의해 선택적으로 상기 합류관으로 상기 냉각액 또는 상기 공정가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 하부 챔버는 상기 가열 플레이트의 하부에 냉각기체 유동공간이 형성되고, 상기 제2 냉각부는 상기 하부 챔버의 저면에 배치되어 상기 냉각기체 유동공간 내에서 상기 가열 플레이트의 하부를 향해 상기 냉각기체를 분사하는 제2 노즐부재 및 상기 제2 노즐부재에 연결되어 상기 냉각기체를 공급하는 냉각기체 공급라인을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상부가 개방되며 내부에 냉각기체 유동공간이 형성되는 하부 챔버; 상기 하부 챔버와 개폐 가능하게 결합되며 기판을 열처리하는 처리공간을 구성하는 상부 챔버; 상기 하부 챔버의 상부에 배치되며, 상부에 안착되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트; 상기 상부 챔버의 내측 상부면에 배치되며 상기 처리공간으로 상기 가열 플레이트의 상부의 중심영역을 향해 냉각액을 분사하는 제1 노즐부재를 포함하 제1 냉각부; 및 상기 하부 챔버의 저면에 배치되며 상기 냉각 기체 유동공간 내에서 상기 가열 플레이트의 하부를 향해 상기 냉각 기체를 분사하는 제2 노즐부재를 포함하는 제2 냉각부;를 포함하는, 기판처리장치를 더 제공한다.
여기서, 상기 제1 노즐부재는 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되어 선택적으로 상기 냉각액 또는 상기 공정가스를 상기 처리공간으로 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치에 따르면, 제2 냉각부를 통해 가열 플레이트의 하부로 냉각 기체를 공급하는 동시에 제1 냉각부를 통해 가열 플레이트의 상부로 냉각액을 공급하여 냉각액의 기화 및 흡열반응을 이용하여 가열 플레이트의 상부 및 하부를 신속하게 냉각시킬 수 있으므로, 냉각성능을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 기판처리장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 제2 냉각부가 배치된 하부 챔버의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1의 제1 노즐부재의 배치구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 기판처리장치의 하부 챔버 및 제2 냉각부의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 6에서 제1 냉각부의 제1 공급라인에 추가로 공정가스 공급관을 연결하는 구조를 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '저면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이고, '저면', '중심', '내측', '외측' 등의 용어는 해당 구성요소의 '저면', '중심', '내측', '외측' 등을 기준으로 한 것이며, 실제로는 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 기판을 가열하는 장치로서 예로 반도체 제조공정 중 포토 공정의 베이크 공정에 적용되는 베이크 장치로 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판에 대해 가열이 필요한 다양한 장치에 적용될 수 있음은 물론이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 기판처리장치는 기판을 가열하는 가열수단을 냉각할 수 있는 장치로서, 식각공정, 포토공정, 세정공정 등 다양한 공정에 사용될 수 있으며, 기판처리장치의 가열 수단을 통해 기판에 대해 가열처리 완료한 후 상기 가열수단을 후속 공정에 사용될 수 있도록 가열수단을 필요한 온도로 냉각시킬 수 있다.
아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 기판처리장치를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 하부 챔버(200), 상부 챔버(300), 가열 플레이트(400), 제1 냉각부(500) 및 제2 냉각부(600)를 포함한다.
하부 챔버(200)에는 가열 플레이트(400) 및 제2 냉각부(600)가 배치된다. 상부 챔버(300)는 하부 챔버(200)에 개폐 가능하게 결합되며 기판을 열처리하는 처리공간(S)을 구성할 수 있다. 즉, 하부 챔버(200)와 상부 챔버(300)는 분리 가능한 구조로서 하부 챔버(200)와 상부 챔버(300)가 결합되어 내부에 처리공간(S)을 함께 구성할 수 있으며, 기판이 처리공간(S)에 수용되며 후술될 가열 플레이트(400)의 상부에 안착되어 가열 플레이트(W)를 통해 기판에 대한 열처리를 진행할 수 있다. 상부 챔버(300)에는 제1 냉각부(500)가 배치된다. 또한, 상부 챔버(300)에는 처리공간(S)으로 공정가스가 유입되는 유입구(310) 및 공정가스가 배출되는 유출구(320)를 구비할 수 있다. 도 1에서는 유출구(320)가 상부 챔버(300)의 중심부에 배치되고, 유입구(310)는 상부 챔버(300)에서 유출구(320)를 둘러싸여 복수 개로 배치된 구조로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 일 예로서, 유입구는 상부 챔버의 중심부에 배치될 수 있고, 유출구는 상부 챔버에서 유입구를 둘러싸여 복수 개로 배치된 구조로 구현될 수 있다.
가열 플레이트(400)는 기판을 가열하는 가열수단으로서, 하부 챔버(200)의 상부에 배치되며, 가열 플레이트(400)의 상부에 기판이 안착되어 기판을 가열할 수 있다. 가열 플레이트(400)는 베이스 플레이트 및 상기 베이스 플레이트에 배치되어 기판을 가열하는 가열수단(미도시)을 포함할 수 있다. 베이스 플레이트는 일 예로 AlN, SiC 등 세라믹 소재로 이루어질 수 있다. 가열수단은 히터 등일 수 있다.
제1 냉각부(500) 및 제2 냉각부(600)는 가열 플레이트(400)를 냉각하는 냉각수단으로서, 제1 냉각부(500)는 주로 가열 플레이트(400)의 상부를 냉각하고, 제2 냉각부(600)는 가열 플레이트(400)의 하부를 냉각하는 작용을 한다.
구체적으로, 제1 냉각부(500)는 상기 상부 챔버(300)에 배치되며 처리공간(S)으로 가열 플레이트(400)의 상부로 냉각액을 공급하도록 구성된다. 여기서, 제1 냉각부(500)의 냉각액으로서 에탄올, 메탄올 또는 탈이온수 등을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 실제 필요에 따라 적절한 냉각 액체를 사용할 수 있음은 물론이다.
이러한 제1 냉각부(500)를 통해 가열 플레이트(400)의 상부로 냉각액을 공급함으로써, 가열 플레이트(400)의 상면에 기화 및 흡열반응을 일으켜 냉각액의 증발을 이용하여 가열 플레이트(400)의 상부를 신속하게 냉각시킬 수 있다.
제2 냉각부(600)는 하부 챔버(200)에 배치되며 가열 플레이트(400)의 하부로 냉각 기체를 공급하도록 구성된다. 제2 냉각부(600)의 냉각 기체로서 에어 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 제2 냉각부가 배치된 하부 챔버의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 구체적으로 상기 하부 챔버(200)는 상기 가열 플레이트(400)의 하부에 냉각기체가 유동할 수 있는 냉각기체 유동공간(210)이 형성될 수 있다. 이러한 냉각기체 유동공간(210)은 냉각기체와의 접촉면적을 확대하여 가열 플레이트(400)의 하부를 신속하게 냉각시키기 위해 요철부, 냉각돌기 등 구성을 저면에 배치시킬 수 있다. 상기 제2 냉각부(600)는 냉각기체 유동공간(210)에서 유동하는 냉각기체를 분사하는 제2 노즐부재(610) 및 냉각기체 공급라인(620)을 포함할 수 있다. 이러한 제2 노즐부재(610)는 제2 하부 챔버(200)의 저면에 배치되어 상기 냉각기체 유동공간(210) 내에서 상기 가열 플레이트(400)의 하부를 향해 상기 냉각기체를 분사할 수 있다. 냉각기체 공급라인(620)은 제2 노즐부재(610)에 연결되어 외부로부터 냉각기체를 공급받아 제2 노즐부재(610)로 냉각기체를 공급할 수 있다.
이러한 제2 노즐부재(610)는 가열 플레이트(400)의 중심 또는 하부 챔버(200)의 중심을 기준으로 동심원형태로 이격 배치되는 복수 개의 냉각기체 분사노즐(611)을 포함할 수 있다. 이 경우, 냉각기체 공급라인(620)은 하부 챔버(200) 내부에 형성되는 제1 냉각기체 공급유로(621) 및 제2 냉각기체 공급유로(622)를 포함할 수 있다. 냉각기체 공급라인(620)의 제1 냉각기체 공급유로(621)는 하부 챔버(200)의 내부에서 가열 플레이트(400)의 중심 또는 하부 챔버(200)의 중심을 기준으로 링형 형태로 배치되며 각각의 냉각기체 분사노즐(611) 및 제2 냉각기체 공급유로(622)에 연결될 수 있다. 냉각기체 공급라인(620)의 제2 냉각기체 공급유로(622)는 하부 챔버(200)의 내부에서 제1 냉각기체 공급유로(621)에 연결되며 하부 챔버(200)의 일측, 예로 하부로 연장되어 하부 챔버(200) 외부의 냉각기체를 공급하는 냉각기체 공급배관(P1)에 연결될 수 있다. 또한, 하부 챔버(200)의 하부에는 추가로 공정가스를 배출하는 배출배관(P2)이 연결될 수 있다. 이러한 제2 노즐부재(610) 및 냉각기체 공급라인(620)을 구비한 제2 냉각부(600)를 통해 가열 플레이트(400)의 하부를 균일하게 냉각시켜 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 제2 냉각부(600)를 통해 가열 플레이트(400)의 하부로 냉각 유체를 직접 공급하는 공냉방식으로 가열 플에이트의 하면을 강제 냉각시킬 수 있다.
본 발명에서, 제2 냉각부(600)를 통해 냉각 기체를 가열 플레이트(400)로 공급하여 공냉 방식으로 가열 플레이트(400)를 냉각 시 냉각성능 한계에 도달할 수 있다. 이에 본 발명에서 제1 냉각부(500) 및 제2 냉각부(600)를 동시에 가열 플레이트(400)의 상부 및 하부로 냉각액과 냉각 기체를 공급하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 제2 냉각부(600)를 통해 가열 플레이트(400)의 하부로 냉각 기체를 공급하는 동시에 제1 냉각부(500)를 통해 가열 플레이트(400)의 상부로 냉각액을 공급하여 냉각액의 기화 및 흡열반응을 이용하여 가열 플레이트(400)의 상부 및 하부를 신속하게 냉각시킬 수 있으므로, 냉각성능을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 제1 냉각부(500)는 제1 노즐부재(510) 및 제1 공급라인(520)을 포함할 수 있다. 제1 노즐부재(510)는 상부 챔버(300)의 내측 상부면에 배치될 수 있다. 제1 공급라인(520)은 상기 제1 노즐부재(510)에 연결되어 외부로부터 냉각액을 공급받아 상기 제1 노즐부재(510)로 냉각액을 공급할 수 있다. 여기서, 제1 냉각부(500)의 제1 노즐부재(510) 및 제1 공급라인(520)은 다양한 배치구조로 구현될 수 있다. 제1 공급라인(520)은 필요에 따라 상부 챔버(300)의 내부에 일체로 구성될 수 있거나 상부 챔버(300)와 별도의 구성으로 상부 챔버(300)에 장착되어 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4는 제1 냉각부의 제1 공급라인은 일부가 상부 챔버의 내부에 일체로 구성된 구조를 나타낸 도면으로서, 도 3은 도 1의 제1 노즐부재의 배치구조를 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 예시도이다.
일 예로, 도 1 및 도 3에 도시된 바, 제1 공급라인(520)은 상부 챔버(300)의 내부에 형성될 수 있다. 제1 노즐부재(510)는 상기 가열 플레이트(400)의 상부의 중심영역을 향해 상기 냉각액을 분사하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 노즐부재(510)는 상기 가열 플레이트(400)의 중심을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되는 복수 개의 제1 노즐(511)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 공급라인(520)은 상부 챔버(300) 내부에 형성되는 제1 유로(521) 및 제2 유로(522)를 포함할 수 있다. 제1 공급라인(520)의 제1 유로(521)는 상부 챔버(300)의 내부에서 가열 플레이트(400)의 중심을 기준으로 나선형태로 연장되며 각각의 제1 노즐(511) 및 제2 유로(522)에 연결될 수 있다. 제1 공급라인(520)의 제2 유로(522)는 상부 챔버(300)의 내부에서 제1 유로(521)에 연결되며 상부 챔버(300)의 가장자리로 연장되어 상부 챔버(300) 외부의 냉각액을 공급하는 공급배관(P3)에 연결될 수 있다. 이러한 가열 플레이트(400)의 상부의 중심영역을 향해 냉각액을 분사하는 제1 노즐부재(510) 및 제1 공급라인(520)을 구비한 제1 냉각부(500)를 통해, 가열 플레이트(400)의 상부의 중심영역으로 냉각액을 분사하여 가열 플레이트(400)의 상면의 중심영역에서 동심원 방향 즉 방사방향으로 열전달이 이루어져 흡열반응을 일으킴으로 가열 플레이트(400)의 상부의 전체면적을 신속하게 냉각시킴에 따라 냉각효율을 극대화시킬 수 있다. 나아가, 제1 공급라인(520)을 상부 챔버(300) 내부에 직접 형성시킴으로써 기판처리장치(100)의 구조를 단순화시킬 수 있으며 또한 필요에 따라 다양한 형태의 유로를 갖는 제1 공급라인(520)을 상부 챔버(300) 내부에 형성할 수 있으므로 제1 냉각부의 배치구조의 다양화를 구현할 수 있다.
그러나, 본 발명에서 제1 냉각부(500)의 배치구조는 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
다른 일 예로, 도 4에 도시된 바, 제1 냉각부(500a)의 제1 노즐부재(510a)는 가열 플레이트(미도시)의 상부의 중심(또는 상부 챔버(300)의 중심)을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되는 복수 개의 제1 노즐(511a) 및 상기 가열 플레이트의 상부의 중심을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되며 상기 제1 노즐(511a)의 외측 둘레를 감싸도록 배치되는 복수 개의 제2 노즐(512a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 공급라인(520a)은 상부 챔버(300) 내부에 형성되는 제1 유로(521a), 제2 유로(522a) 및 제3 유로(523a)를 포함할 수 있다. 제1 공급라인(520a)의 제1 유로(521a)는 상부 챔버(300)의 내부에서 가열 플레이트의 중심(또는 상부 챔버(300)의 중심)을 기준으로 나선형태로 연장되며 각각의 제1 노즐(511a) 및 제2 유로(522a)에 연결될 수 있다. 제1 공급라인(520a)의 제2 유로(522a)는 상부 챔버(300)의 내부에서 제1 유로(521a)에 연결되며 상기 제1 유로(521a)의 외측으로 가열 플레이트의 중심(또는 상부 챔버(300)의 중심)을 기준으로 나선형태로 연장되며 각각의 제2 노즐(512a) 및 제3 유로(523a)에 연결될 수 있다. 제1 공급라인(520a)의 제3 유로(523a)는 상부 챔버(300)의 내부에서 제2 유로(522a)에 연결되며 상부 챔버(300)의 가장자리로 연장되어 상부 챔버(300) 외부의 냉각액을 공급하는 공급배관(P3)에 연결될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 제1 공급라인(520a)을 상부 챔버(300) 내부에 직접 형성시킴으로써 기판처리장치의 구조를 단순화시킬 수 있으며 또한 필요에 따라 다양한 형태의 유로를 갖는 제1 공급라인을 상부 챔버(300) 내부에 형성할 수 있으므로 제1 냉각부의 배치구조의 다양화를 구현할 수 있다.
여기서, 본 발명은 이상의 제1 냉각부의 제1 공급라인 및 제1 노즐부재의 배치구조에 대해 한정되는 것이 아니며, 실제 필요에 따라 다양한 배치구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
또 다른 일 예로, 제1 공급라인은 상부 챔버와 별도의 구성으로 상부 챔버에 장착되어 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 제1 공급라인은 상부 챔버와 별도의 구성으로 상부 챔버에 장착되어 구성된 구조를 나타낸 도면으로서, 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치를 나타낸 예시도이며, 도 6은 본 발명의 기판처리장치의 하부 챔버 및 제2 냉각부의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 기판처리장치(100b)에서, 제1 냉각부(500b)는 제1 노즐부재(510b) 및 제1 공급라인(520b)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 노즐부재(510b)는 기판 지지 플레이트(400)의 중심을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되는 복수 개의 제1 노즐(511b)을 포함할 수 있다. 도 5에서는 4개의 제1 노즐(511b)이 배치된 구조로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라 1 개, 2 개, 3 개, 5개 및 이상으로 구비될 수 있다. 제1 냉각부(500b)의 상기 제1 공급라인(520b)은 복수 개의 제1 연결배관(521b) 및 복수 개의 제1 연결배관(521b)을 서로 연결하는 합류관(522b)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제1 연결배관(521b)은 상부 챔버(300b)의 상단에 결합되며 일단이 각각의 상기 제1 노즐(511b)에 연결되고 각각의 타단이 합류관(522b)에 연결될 수 있다. 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)은 각각의 상기 제1 연결배관(521b)을 서로 연결하며 외부의 냉각액 공급관(미도시)에 연결되어 상기 제1 연결배관(521b)으로 냉각액을 공급할 수 있다.
이 경우, 제1 공급라인(520b)의 제1 노즐부재(510b)는 추가로 하부 챔버(200) 및 상부 챔버(300b)의 처리공간(S)으로 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되어 선택적으로 냉각액 또는 공정가스를 처리공간(S)으로 공급할 수 있으며, 이에 대해 아래에서 설명한다.
도 7은 도 6에서 제1 냉각부의 제1 공급라인에 추가로 공정가스 공급관을 연결하는 구조를 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 기판처리장치(100b)는 제1 냉각부(500b)를 이용하여 가열 플레이트(400)의 상부를 냉각하는 역할을 작용하는 것 외에 추가로 공적가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되어 공정가스를 하부 챔버(200) 및 상부 챔버(300b)의 처리공간(S)으로 공급하는 역할을 겸용하여 작용할 수 있도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 기판처리장치(100b)는 제1 공급라인(520b)에 연결되는 매리폴드(700), 냉각액 공급관(800) 및 공정가스 공급관(900)을 더 포함할 수 있다. 매리폴드(700)는 일측에 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)의 상류단이 연결될 수 있고, 타측에는 각각 냉각액 공급관(800) 및 공정가스 공급관(900)이 연결될 수 있다. 이러한 냉각액 공급관(800)은 냉각액을 공급하는 냉각액 공급원(미도시)에 연결되고, 공정가스 공급관(900)은 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원(미도시)에 연결된다. 여기서, 냉각액 공급관(800) 및 공정가스 공급관(900)은 개폐 밸브(V)에 의해 선택적으로 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)으로 상기 냉각액 또는 공정가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 개폐 밸브(V) 및 매리폴드(700)의 간단한 배치구조를 통해 제1 냉각부(500b)의 제1 공급라인(520b) 및 제1 노즐부재(510b)를 통해 공정가스 및 냉각액이 동시에 토출되지 않도록 구성될 수 있다. 여기서, 공정가스 공급관(900)은 상기 상부 챔버(300b)의 유입구(310)를 통해 유입되는 공정가스가 공급되는 공급관에 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상부 챔버(300b)가 하부 챔버(200)와 결합된 밀페상태일 경우, 상부 챔버(300b)와 하부 챔버(200)의 처리공간(S)으로 공정가스를 공급하여 기판을 가열 처리할 때, 개폐 밸브(V)에 의해 냉각액 공급관(800)이 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)과의 연결이 차단되고 공정가스 공급관(900)이 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)에 연결됨으로써, 상부 챔버(300b)와 하부 챔버(200)의 상기 처리공간(S)로 상부 챔버(300b)의 유입구(310)를 통해 공정가스를 처리공간(S)으로 공급되는 과정에서, 공정가스 공급원으로부터 공급된 공정가스가 공정가스 공급관(900), 매리폴드(700), 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b), 제1 연결배관(521b) 및 제1 노즐부재(510b)를 통해 처리공간(S)으로 공급되어 처리공간(S) 내의 공정환경조건을 안정적 및 효율적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 상부 챔버(300b)가 하부 챔버(200)와 분리된 개방상태일 경우, 개폐 밸브(V)에 의해 공정가스 공급관(900)이 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)과의 연결이 차단되고 냉각액 공급관(800)이 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b)에 연결됨으로써, 냉각액 공급원으로부터 공급된 냉각액이 냉각액 공급관(800), 매리폴드(700), 제1 공급라인(520b)의 합류관(522b), 제1 연결배관(521b) 및 제1 노즐부재(510b)를 통해 가열 플레이트(400)의 상부로 공급되어 냉각액의 기화 및 흡열반응에 의해 가열 플레이트(400)의 상부를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 이와 동시에 냉각기체 공급원으로부터 공급된 냉각기체가 냉각기체 공급배관(P1), 제2 냉각부(600)의 냉각기체 공급라인(620)의 제2 냉각기체 공급유로(622), 제1 냉각기체 공급유로(621) 및 냉각기체 분사노즐(611)을 통해 가열 플레이트(400)의 하부로 냉각기체를 공급되어 가열 플레이트(400)의 하부를 신속하게 냉각시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 제1 냉각부(500) 및 제2 냉각부(600)를 포함한 기판처리장치(100)의 구성에 따르면, 제2 냉각부(600)를 통해 가열 플레이트(400)의 하부로 냉각 기체를 공급하는 동시에 제1 냉각부(500)를 통해 가열 플레이트(400)의 상부로 냉각액을 공급하여 냉각액의 기화 및 흡열반응을 이용하여 가열 플레이트(400)의 상부 및 하부를 신속하게 냉각시킬 수 있으므로, 냉각성능을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
이상에서는 제1 냉각부의 제1 노즐부재의 복수 개의 노즐 및 제2 냉각부의 제2 노즐부재의 복수 개의 노즐에 대해 하나의 유로 또는 배관을 통해 일괄로 냉각액 및 냉각기체를 공급하는 형태로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 제1 냉각부의 제1 노즐부재의 각각의 노즐을 서로 독립적으로 제어하여 각각의 유로 또는 배관을 통해 냉각액을 공급하도록 구성될 수 있으며, 마찬가지로, 제2 냉각부의 제2 노즐부재의 각각의 노즐을 서로 독립적으로 제어하여 각각의 유로 또는 배관을 통해 냉각기체를 공급하도록 구성될 수 있으며, 이러한 실시형태는 필요에 따라 가열 플레이트로의 각각의 영역에 대해 기설정된 냉각압력이나 냉각액 또는 냉각기체의 유량을 공급할 수 있다. 이 또한, 본 발명의 범위에 속할 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100, 100b 기판처리장치 200 하부 챔버
210 냉각기체 유동공간 300, 300b 상부 챔버
310 유입구 320 유출구
400 가열 플레이트 500, 500a, 500b 제1 냉각부
510, 510a, 510b 제1 노즐부재 511, 511a, 511b 제1 노즐
512a 제2 노즐 520, 520a, 520b 제1 공급라인
521, 521a 제1 유로 521b 제1 연결배관
522b 합류관 522, 522a 제2 유로
523a 제3 유로 600 제2 냉각부
610 제2 노즐부재 611 냉각기체 분사노즐
620 냉각기체 공급라인 621 제1 냉각기체 공급유로
622 제2 냉각기체 공급유로 700 매리폴드
800 냉각액 공급관 900 공정가스 공급관
P1 냉각기체 공급배관 P2 배출배관
P3 공급배관 S 처리공간
V 개폐 밸브

Claims (10)

  1. 하부 챔버;
    상기 하부 챔버와 개폐 가능하게 결합되며 기판을 열처리하는 처리공간을 구성하는 상부 챔버;
    상기 하부 챔버의 상부에 배치되며, 상부에 안착되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트;
    상기 상부 챔버에 배치되며 상기 처리공간으로 상기 가열 플레이트의 상부로 냉각액을 공급하는 제1 냉각부; 및
    상기 하부 챔버에 배치되며 상기 가열 플레이트의 하부로 냉각 기체를 공급하는 제2 냉각부를 포함하는, 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 냉각부는 상기 상부 챔버의 내측 상부면에 배치되는 제1 노즐부재 및 상기 제1 노즐부재에 연결되어 냉각액을 공급하는 제1 공급라인을 포함하는, 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 노즐부재는 상기 가열 플레이트의 상부의 중심영역을 향해 상기 냉각액을 분사하도록 구성된, 기판처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 노즐부재는 상기 가열 플레이트의 중심을 기준으로 동심원 형태로 이격 배치되는 복수 개의 제1 노즐을 포함하는, 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공급라인은 상기 상부 챔버의 내부에서 상기 가열 플레이트이 중심을 기준으로 나선형태로 연장되며 각각의 상기 제1 노즐에 연결되는 제1 유로 및 상기 제1 유로에 연결되며 상기 상부 챔버의 가장자리로 연장되어 상기 상부 챔버 외부의 냉각액을 공급하는 공급배관에 연결되는 제2 유로를 포함하는, 기판처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공급라인은 상기 상부 챔버의 상단에 결합되며 각각의 상기 제1 노즐에 연결되는 복수 개의 제1 연결배관 및 각각의 상기 제1 연결배관을 서로 연결하며 상기 제1 연결배관으로 상기 냉각액을 공급하는 합류관을 포함하는, 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    일측에 상기 합류관의 상류단이 연결되는 매리폴드 및 상기 매리폴드의 타측에 각각 연결되어 상기 냉각액을 공급하는 냉각액 공급원에 연결되는 냉각액 공급관 및 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되는 공정가스 공급관을 더 포함하고, 상기 냉각액 공급관 및 상기 공정가스 공급관은 개폐 밸브에 의해 선택적으로 상기 합류관으로 상기 냉각액 또는 상기 공정가스를 공급하는, 기판처리장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하부 챔버는 상기 가열 플레이트의 하부에 냉각기체 유동공간이 형성되고, 상기 제2 냉각부는 상기 하부 챔버의 저면에 배치되어 상기 냉각기체 유동공간 내에서 상기 가열 플레이트의 하부를 향해 상기 냉각기체를 분사하는 제2 노즐부재 및 상기 제2 노즐부재에 연결되어 상기 냉각기체를 공급하는 냉각기체 공급라인을 포함하는, 기판처리장치.
  9. 상부가 개방되며 내부에 냉각기체 유동공간이 형성되는 하부 챔버;
    상기 하부 챔버와 개폐 가능하게 결합되며 기판을 열처리하는 처리공간을 구성하는 상부 챔버;
    상기 하부 챔버의 상부에 배치되며, 상부에 안착되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트;
    상기 상부 챔버의 내측 상부면에 배치되며 상기 처리공간으로 상기 가열 플레이트의 상부의 중심영역을 향해 냉각액을 분사하는 제1 노즐부재를 포함하 제1 냉각부; 및
    상기 하부 챔버의 저면에 배치되며 상기 냉각 기체 유동공간 내에서 상기 가열 플레이트의 하부를 향해 상기 냉각 기체를 분사하는 제2 노즐부재를 포함하는 제2 냉각부;를 포함하는, 기판처리장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 노즐부재는 공정가스를 공급하는 공정가스 공급원에 연결되어 선택적으로 상기 냉각액 또는 상기 공정가스를 상기 처리공간으로 공급하도록 구성된, 기판처리장치.
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