KR100580960B1

KR100580960B1 - 반도체 히팅 플레이트

Info

Publication number: KR100580960B1
Application number: KR1020040068602A
Authority: KR
Inventors: 이영원
Original assignee: 주식회사 좋은기술
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-05-17
Also published as: KR20060019904A

Abstract

본 발명은 열용량을 줄일 수 있게 하는 반도체 히팅 플레이트에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼에 열을 인가하는 반도체 히팅 플레이트를 구성함에 있어서, 상면에 안착된 웨이퍼에 열을 전달하도록 웨이퍼와 근접되게 설치되고, 열전도성 재질로 제작되며, 하면에 소정 깊이의 홈이 형성되는 상판; 상기 상판의 홈에 삽입되는 전열재질의 열선; 및 상기 상판의 홈과 열선이 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 코팅층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 상판의 두께를 줄일 수 있는 동시에 하판을 제거하여 열용량을 크게 줄임으로써 고속 가열이나 고속 냉각을 용이하게 하며, 조립 및 가공 공정을 줄이고, 부품의 부피 및 무게를 줄여 재료비를 줄일 수 있는 등 생산성이 크게 향상시키며, 제품의 단가를 절감할 수 있고, 다수개의 멀티존으로 구획하기가 용이하며, 구조적으로 히팅시 열제어를 용이하게 할 수 있고, 열선의 설치 및 웨이퍼의 온도를 감지를 용이하게 하는 효과를 갖는다.

Description

반도체 히팅 플레이트{Semiconductor heating plate}

도 1은 종래의 반도체 히팅 플레이트를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 히팅 플레이트를 나타내는 단면도이다.

도 3은 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 반도체 히팅 플레이트를 나타내는 저면도이다.

본 발명은 반도체 히팅 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열용량을 줄일 수 있게 하는 반도체 히팅 플레이트에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조된다. 이러한 공정들 중에서, 원하는 패턴을 형성하기 위한 사진공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.

이러한, 사진공정은 이온주입이 될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위해 마스크나 레티클의 패턴을 소자 위에 만드는 것으로 크게, 소자 상에 포토레지스트를 떨어뜨린 후 고속으로 회전시켜 소자 위에 원하는 두께로 입히는 도포 공정, 포토레지스트가 도포된 소자와 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 상기 마스크를 통하여 소자 상의 포토레지스트에 조사되도록 하여 마스크 또는 레티클의 패턴을 소자에 옮기는 노광공정 및 상기 노광공정이 완료된 소자의 포토레지스트를 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.

또한, 상기 사진공정에는 반도체 소자를 소정 온도하에서 굽는 베이크 공정이 포함된다. 즉, 상기 베이크 공정은 포토레지스트를 도포하기 전에 소자에 흡착된 수분을 제거하기 위한 베이크, 소정의 유기용제 및 포토레지스트의 도포 후에 소프트 베이크, 노광시 자외선의 산란으로 인한 노광 부위의 화학적 구조의 불안정을 회복시키기 위한 노광 후 베이크 등이 있다.

상기와 같이, 반도체 소자를 베이킹하기 위해서는 실질적으로 베이크 챔버 내에서 웨이퍼의 베이크 공정을 진행하는 반도체 제조공정 설비의 한 형태인 반도체 히팅 플레이트를 사용한다.

이러한, 종래의 반도체 히팅 플레이트는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼에 열을 인가하는 것으로서, 크게 상판(1)과, 히터(2) 및 하판(3)으로 이루어지는 구성이다.

즉, 상기 상판(1)은, 상면에 안착된 웨이퍼(도시하지 않음)에 열을 전달하도록 웨이퍼와 근접되게 설치되고, 알루미늄이나 구리 등 열전도성이 우수한 금속 재질로 제작되는 것으로서, 소정 두께를 갖는 상면과 하면이 모두 평평한 판형상인 것이다.

또한, 상기 히터(2)는, 상기 상판(1)의 평평한 하면에 부착되어 상기 상판(1)을 가열하는 것으로서, 필름형태의 마이카(Mica) 또는 캡톤(Kapton) , 실리콘 러버(Rubber) 등의 단열재질로 둘러싸인 전열재질로 이루어지는 얇은 판형상인 것이다. 또한, 상기 하판(3)은, 상기 상판(1)과 마찬가지로 알루미늄이나 구리 등 열전도성이 우수한 금속 재질로 제작되는 것으로서, 소정 두께를 갖는 판형상인 것이다.

그러나, 이러한 종래의 반도체 히팅 플레이트는, 첫째로, 고속으로 가열되거나 고속으로 냉각될 수 있는 장비의 필요성이 증대되는 추세에 따라 이를 위하여 열용량이 작게 하고 단열성을 줄여야 하나, 열용량을 작게 하기 위하여 평평한 형상의 상판(1) 두께를 줄이려고 하면 기존의 평평한 상판(1) 구조로는 두께가 줄어들면 평평도가 떨어지거나 열휨 현상이 발생하는 등의 구조적 한계가 있고, 하판(3)의 두께까지 열용량을 크게 하기 때문에 구조적으로 더 이상 열용량을 줄일 수 없어서 고속 가열이나 고속 냉각을 어렵게 하는 문제점이 있었다.

둘째로 종래의 반도체 히팅 플레이트는, 상판(1)에 히터(2)를 부착시키고, 다시 히터(2)에 하판(3)을 부착시키며, 다시 상판(1)과 하판(3)을 고정구로 조립하는 등의 조립 및 가공 공정이 번거롭고, 부품의 부피 및 무게가 많이 나가서 재료비가 증대되는 등 생산성이 크게 떨어지고, 제품의 단가가 증가하는 문제점이 있었다.

셋째로, 종래의 반도체 히팅 플레이트는, 히터(2)의 형태가 평평한 판형상이기 때문에 상판의 다수개의 멀티존으로 구획하기가 어렵고, 전체적으로 균일하게 또는 일부분만 국부 가열하기 위하여 예를 들어 열선을 조밀하게 할 수 있는 구조가 아니기 때문에 멀티존 구획에 적합하지 못하고, 구조적으로 히팅시 열제어를 어렵게 하는 문제점이 있었다.

넷째로, 종래의 반도체 히팅 플레이트는, 전원선(4)이 중앙으로 들어오고, 센서(5)가 상판(1)의 테두리부에 설치되는 등 구조적으로 돌출되는 전원선(4)의 설치가 번거롭고, 온도 감지의 위치가 중앙으로부터 멀어서 정확한 상판(1) 및 웨이퍼의 온도를 감지하기가 어려웠던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 상판의 하면에 홈을 형성하고, 그 홈에 열선을 삽입하는 방식으로 상판의 두께를 줄일 수 있는 동시에 구조적으로 표면에 형성된 홈으로 인하여 강성이 증대되어 상판 상면의 평평도를 유지하면서 열휨 현상을 줄일 수 있는 동시에 하판을 제거하여 열용량을 크게 줄임으로써 고속 가열이나 고속 냉각을 용이하게 할 수 있는 반도체 히팅 플레이트를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상판의 홈에 열선을 삽입하고 코팅하는 매우 간단한 작업으로 제작을 완료할 수 있어서, 조립 및 가공 공정을 줄이고, 부품의 부피 및 무게를 줄여 재료비를 줄일 수 있는 등 생산성이 크게 향상시키고, 제품의 단가를 절감할 수 있게 하는 반도체 히팅 플레이트를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 판형상인 히터를 구부리기 용이한 열선으로 대치하여 상판에 다수개의 멀티존으로 구획하기가 용이하고, 열선의 간격이나 조밀도 등을 조절하여 전체적으로 균일하게 또는 일부분만 국부 가열할 수 있는 등 멀티존 구획에 적합하며, 구조적으로 히팅시 열제어를 용이하게 할 수 있는 반도체 히팅 플레이트를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 전원선을 원하는 위치에서 외부로 인출시키는 것이 용이하고, 센서를 상판의 중앙에 설치할 수 있는 등 열선의 설치 및 웨이퍼의 온도를 감지를 용이하게 할 수 있는 반도체 히팅 플레이트를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 히팅 플레이트는, 반도체 웨이퍼에 열을 인가하는 반도체 히팅 플레이트를 구성함에 있어서, 상면에 안착된 웨이퍼에 열을 전달하도록 웨이퍼와 근접되게 설치되고, 열전도성 재질로 제작되며, 하면에 소정 깊이의 홈이 형성되는 상판; 상기 상판의 홈에 삽입되는 전열재질의 열선; 및 상기 상판의 홈과 열선이 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 코팅층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판은 금속재질이고, 상기 열선은 니크롬선이나 칸탈선이며, 상기 코팅층은 세라믹계열 코팅층인 것이 바람직하고, 상기 상판의 홈은, 상기 열선과의 절연을 위하여 하드 아노다이징(Hard anodizing) 가공되거나, 상기 열선과의 절연을 위하여 세라믹 코팅되는 것이 가능하다.

또한, 상기 상판은 세라믹계열(예를 들어, 알루미나(AL₂O₃), 알루미늄 나이 트라이드(ALN), 탄화규소(SiC), 베릴리아(BeO) 등)의 재질이고, 상기 상판의 홈은, 상기 세라믹재질의 상판 하면에 직접 홈 가공될 수 있다.

한편, 상기 열선은, 상기 상판의 하면에 각각 다수개 존의 개별 가열이 가능한 멀티존을 형성하도록 다수개로 블록화되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 반도체 히팅 플레이트를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 히팅 플레이트는, 반도체 웨이퍼에 열을 인가하는 것으로서, 크게 상판(10), 열선(20) 및 코팅층(30)을 포함하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 상판(10)은, 상면에 안착된 웨이퍼에 열을 전달하도록 웨이퍼와 근접되게 설치되고, 열전도성 재질로 제작되며, 하면에 소정 깊이의 홈(40)이 형성되는 것으로서, 이러한 홈(40)이 형성됨으로써 그 두께를 줄이더라도 표면에 형성된 홈(40)으로 인하여 강성이 증대되어 상판(10) 상면의 평평도를 유지하면서 열휨 현상을 줄일 수 있기 때문에 열용량을 크게 줄임으로써 고속 가열이나 고속 냉각을 용이하게 할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 상판(10)의 홈(40)은, 반드시 그 단면이 도면에 도시된 사각 홈인 것 이외에도 그 단면이 둥근 홈인 것 등 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 열선(20)은, 상기 상판(10)의 홈(40)에 삽입되는 전열재질인 것으로서, 니크롬선이나 칸탈선 등이 사용될 수 있으며, 이러한 열선(20)은 상기 홈 (40)에 내삽되어 웨이퍼 방향으로 더욱 근접할 수 있기 때문에 고속 가열을 용이하게 할 수 있는 구성이다.

또한, 상기 코팅층(30)은, 상기 상판(10)의 홈(40)과 열선(20)이 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 것으로서, 세라믹 재질의 용재가 도포되는 세라믹코팅층인 것이 바람직하다.

따라서, 상판(10)의 두께를 줄일 수 있는 동시에 종래의 하판을 세라믹 코팅층(30)으로 대신하여 열용량을 크게 줄임으로써 고속 가열이나 고속 냉각을 더욱 용이하게 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 상판(10)을 알루미늄 계열의 금속으로 제작하는 경우, 상기 상판(10)의 후면이나 상판의 홈(40)은, 상기 열선(20)과의 절연을 위하여 하드 아노다이징(Hard anodizing) 가공되거나, 세라믹 코팅되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상판(10)을 세라믹계열(알루미늄 나이트라이드, 탄화규소 등)의 재질로 제작하는 경우에는, 별도의 절연 가공이나 세라믹 코팅작업이 불필요하여 상기 상판(10)의 홈(40)은, 상기 세라믹재질의 상판 하면에 직접 홈 가공되는 것이 가능하다.

그러므로, 상판에 직접 홈 가공을 하고, 그 홈(40)에 열선(20)을 삽입하며 세라믹 코팅하는 등 매우 간단한 작업으로 제작을 완료할 수 있기 때문에 조립 및 가공 공정을 줄이고, 부품의 부피 및 무게를 줄여 재료비를 줄일 수 있는 등 생산성이 크게 향상시키고, 제품의 단가를 절감할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 반도체 히팅 플레이트는, 열선(20) 자체가 전원선을 담당하 여 열선의 외부 인출이 용이하고, 상기 상판(10)의 중앙에 설치되는 센서(50)를 더 포함하여 센서(50)를 상판(10)의 중앙에 설치할 수 있는 등 열선(20)의 설치 및 웨이퍼의 온도를 감지를 용이하게 할 수 있는 것이다.

한편, 이러한 본 발명의 상기 열선(20)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원판형상의 상판(10)의 홈(40)에 삽입되는 것으로서, 상기 상판(10)의 하면에 각각 다수개 존(Zone)(예를 들어, 도 3의 중앙 원형 존과 링형 테두리 존, 도 4의 중앙 원형 존과 각 테두리 존의 부채꼴 형상의 등각 분할 존 등)의 개별 가열이 가능한 멀티존을 형성하도록 다수개로 블록화될 수 있다.

또한, 이러한 본 발명의 상기 열선(20)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 사각판형상의 상판(10)의 홈(40)에 삽입되는 것으로서, 상기 상판(10)의 하면에 각각 다수개 존(Zone)(예를 들어, 도 5의 중앙 사각 존과 다수개의 사각 테두리 존, 도 6의 중앙 마름모 존과 각 삼각 테두리 존 등)의 개별 가열이 가능한 멀티존을 형성하도록 다수개로 블록화될 수 있다.

특히, 본 발명의 상기 열선(20)은, 구부리기 용이한 열선으로 대치하여 상판(10)에 다수개의 멀티존으로 구획하기가 용이한 것은 물론, 열선(20)의 간격이나 조밀도 등을 조절하여 전체적으로 균일하게 또는 일부분만 국부 가열할 수 있는 등 멀티존 구획에 적합하며, 구조적으로 히팅시 열제어를 용이하게 할 수 있는 것이다.

이외에도 상기 열선(20)은 매우 다양한 형상의 상판(10) 홈(40)에 삽입되어 매우 다양한 형상의 존으로 멀티존을 형성하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 반도체 히팅 플레이트에 의하면, 상판의 두께를 줄일 수 있는 동시에 하판을 제거하여 열용량을 크게 줄임으로써 고속 가열이나 고속 냉각을 용이하게 하며, 조립 및 가공 공정을 줄이고, 부품의 부피 및 무게를 줄여 재료비를 줄일 수 있는 등 생산성이 크게 향상시키며, 제품의 단가를 절감할 수 있고, 다수개의 멀티존으로 구획하기가 용이하며, 구조적으로 히팅시 열제어를 용이하게 할 수 있고, 열선의 설치 및 웨이퍼의 온도를 감지를 용이하게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims

반도체 웨이퍼에 열을 인가하는 반도체 히팅 플레이트를 구성함에 있어서,

상면에 안착된 웨이퍼에 열을 전달하도록 웨이퍼와 근접되게 설치되고, 열전도성 재질로 제작되며, 하면에 소정 깊이의 홈이 형성되는 상판;

상기 상판의 홈에 삽입되는 전열재질의 열선; 및

상기 상판의 홈과 열선이 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 코팅층;

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.
제 1항에 있어서,

상기 상판은 금속재질이고, 상기 열선은 니크롬선이나 칸탈선이며, 상기 코팅층은 세라믹코팅층인 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.
제 2항에 있어서,

상기 상판의 홈은, 상기 열선과의 절연을 위하여 하드 아노다이징(Hard anodizing) 가공되는 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.
제 2항에 있어서,

상기 상판의 홈은, 상기 열선과의 절연을 위하여 세라믹 코팅되는 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.
제 1항에 있어서,

상기 상판은 세라믹계열(알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 탄화규소, 베릴리아 등)의 재질이고, 상기 상판의 홈은, 상기 세라믹재질의 상판 하면에 직접 홈 가공되는 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.
제 1항에 있어서,

상기 열선은, 상기 상판의 하면에 각각 다수개 존의 개별 가열이 가능한 멀 티존을 형성하도록 다수개로 블록화되는 것을 특징으로 하는 반도체 히팅 플레이트.