KR100814636B1 - 전류를 피드백신호로 하여 구동전압을 제어하는 정전척구동전압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 내에 설치되어 정전기력에 의해 기판을 흡착 고정하는 정전척의 구동전압을 제어하는 정전기척 구동전압 제어장치에 관한 것으로서, 정전기척에 구동전압을 공급하는 구동전압 공급장치와, 상기 구동전압 공급장치에서 정전기척에 인가되는 전류를 측정하는 전류측정장치와, 상기 구동전압 공급장치에서 상기 정전기척으로 일정한 정격전류가 흐르도록 상기 전류측정장치에서 측정된 값을 입력받아 이를 귀환신호로서 상기 구동전압 공급장치로 출력하여 상기 구동전압 공급장치의 출력전압을 제어하는 정전류 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 정전척이 기판을 흡착 고정시킬 정도의 정전기력을 발휘하도록 하면서도 특정압력범위에서 아크 방전이 발생하지 않도록 할 수 있다.

아크 방전, 파센 곡선, 압력, 정격전류, 정전척, 구동전압, 방전전압

Description

전류를 피드백신호로 하여 구동전압을 제어하는 정전척 구동전압 제어장치{Apparatus for controlling driving voltage of electrostatic chuck by using current as a feedback signal}

도 1은 두개의 평행판 구리전극 사이에 공기가 존재토록 하고 전극 간격은 1인치로 하여 압력에 따른 방전전압을 측정한 파센 곡선;

도 2는 본 발명에 따른 정전기척 구동전압 제어장치를 설명하기 위한 도면;

도 3a는 압력에 따라 도 2의 구동전압 공급장치(30)로부터 정전척(10)에 인가되는 구동전압 그래프;

도 3b는 압력에 따라 도 2의 구동전압 공급장치(30)로부터 정전척(10)에 인가되는 정격전류 그래프이다.

본 발명은 정전척 구동전압 제어장치에 관한 것으로서, 특히 아크가 생기지 않으면서 기판을 흡착 고정시킬 수 있도록 정전척의 구동전압을 제어하는 정전척 구동전압 제어장치에 관한 것이다.

FPD 제조과정은 10^-5 torr - 760 torr의 압력대역에서 진행된다. 이 때 기판을 고정하기 위하여 정전척이 사용되는데, 정전척을 통하여 기판을 흡착 고정하기 위해서는 어느 정도 이상의 구동전압을 정전척에 인가해야만 한다. 그런데, 이러한 구동전압이 압력에 상관없이 일정하게 인가되기 때문에 특정압력범위에서는 정전척에서 아크 방전이 발생하여 정전척 제어장치가 고장나는 사태가 발생한다. 이러한 아크 방전을 염려하여 전압력범위에서 구동전압을 낮게 인가하면 상기 특정압력을 벗어난 압력에서는 기판 흡착력이 떨어지게 된다.

도 1은 두개의 평행판 구리전극 사이에 공기가 존재토록 하고 전극 간격은 1인치(inch)로 하여 압력에 따른 방전전압을 측정한 파센 곡선(Paschen Curve)이다. 도 1을 참조하면, 다소 높은 압력범위에서는 압력이 낮아질수록 방전전압이 낮아지다가 어느 한도로 압력이 낮아지면 그 이하에서는 압력이 낮아질수록 오히려 방전전압이 높아진다. 즉 참조부호 A로 표시한 부분과 같이 방전전압이 최소치가 되는 부분이 존재한다. 파센 법칙에 따르면 방전전압은 챔버 내의 압력, 가스종류, 정전척 전극 사이의 거리 등에 따라 달라지므로 구체적인 상황에 따라서 참조부호 A로 표시한 부분의 위치가 달라진다. 그럼에도 불구하고 종래에는 압력범위에 상관없이 일정한 구동전압을 정전척에 인가하였기 때문에 참조부호 A로 표시한 부분의 압력대역에서는 정전척에서 아크 방전이 발생하는 문제가 생긴 것이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, FPD 제조과정에서 정전척이 기판을 흡착 고정시킬 정도의 정전기력을 발휘하면서도 아크 방전은 발생하지 않도록 정전척의 구동전압을 제어하는 정전척 구동전압 제어장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전척 구동전압 제어장치는, 챔버 내에 설치되어 정전기력에 의해 기판을 흡착 고정하는 정전척의 구동전압을 제어하는 정전기척 구동전압 제어장치로서, 정전기척에 구동전압을 공급하는 구동전압 공급장치와, 상기 구동전압 공급장치에서 정전기척에 인가되는 전류를 측정하는 전류측정장치와, 상기 구동전압 공급장치에서 상기 정전기척으로 일정한 정격전류가 흐르도록 상기 전류측정장치에서 측정된 값을 입력받아 이를 귀환신호로서 상기 구동전압 공급장치로 출력하여 상기 구동전압 공급장치의 출력전압을 제어하는 정전류 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 정전류 제어장치에 의해서 상기 구동전압 공급장치가 0.1 - 100 torr 의 챔버 압력 범위에서 더 낮은 구동전압을 출력하는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형 이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 2는 본 발명에 따른 정전기척 구동전압 제어장치를 설명하기 위한 도면이다. 챔버의 압력이 낮을수록 정전기척에 흡착 고정되어 있던 기판이 정전기척으로부터 떨어져 나오려는 경향이 강해지게 되고, 챔버의 압력이 정전기척의 정전기력을 이길 정도로 낮아지면 기판이 정전기척으로부터 이탈되게 된다.
이러한 점을 염두에 두어 정전기척에 가해지는 구동전압을 어느 정도 강하게 할 필요가 있다. 도 1에서 설명하였다시피 방전(glow dischage)의 일반원리에 따르면 아주 높거나 낮은 압력에서는 방전이 잘 안 일어나 방전전압이 크고 그 사이의 적절한 압력에서는 이에 비해 상대적으로 방전이 잘 일어나 방전전압이 작다.
따라서 정전기척에 큰 구동전압을 가하면 낮은 압력에서는 아크의 발생없이 기판의 흡착고정이 이루어질 수는 있겠지만 중간의 압력에서는 정전기척에 가해지는 구동전압이 너무 커서 아크가 발생할 우려가 생긴다. 이를 극복하기 위하여 정전기척에 가해지는 구동전압을 압력에 따라 변동할 필요가 있다.
앞서 설명한 바와 같이 가스종류 등에 따라 방전전압이 달라지므로 먼저, 진행하고자 하는 공정조건에서 압력에 따라 도 1과 같은 방전전압을 체크하여 압력에 따른 방전곡선(이하에서 '구체적 방전곡선"이라 칭함)을 얻는다. 그리고, 정전기척(10)에 인가되는 구동전압을 상기 구체적 방전곡선과 동일한 양상으로 인가한다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 아주 높거나 낮은 압력범위에서는 높은 구동전압이 인가되고 그 중간의 압력에는 낮은 구동전압을 인가한다. 이 때 정전기척(10)에 인가되는 구동전압은 방전전압보다는 낮아야 아크의 발생이 방지되므로 정전기척(10)에 인가되는 구동전압은 상기 구체적 방전곡선에서 얻어지는 방전전압보다 낮게 한다. 따라서 구동전압곡선은 상기 구체적인 방전곡선에 동일한 형태이긴 하지만 그에 비하여 낮은 전압궤적을 갖는다.
이러한 구동전압곡선을 얻기 위해서는 정전기척(10)에 흘러들어가는 전류를 전류측정장치(40)로 측정하여 정전기척(10)에 흐르는 정격전류가 일정하게 유지되도록 정전류제어장치(20)를 통하여 구동전압 공급장치(30)의 출력전압을 제어하면 된다. 구동전압 공급장치(30)의 출력전압이 곧 정전기척(10)의 구동전압이 된다. 챔버의 압력이 0.1 - 100 torr 범위일 때 구동전압 공급장치(30)가 더 낮은 구동전압을 출력하도록 제어되는 것이 바람직하다.
정전류제어장치(20)의 기능은 구동전압 공급장치(30)에서 정전기척(10)으로 흘러들어가는 전류가 도 3b와 같이 압력의 변화에도 불구하고 일정하게 되도록 하는 것이다. 정전기척(10)에 흘러들어가는 전류는 전류측정장치(40)에 의해 측정되며 그 측정 결과는 정전류제어장치(20)에 전달된다.
정전류제어장치(20)는 구동전압 공급장치(30)에서 정전기척(10)으로 공급되는 구동전압의 크기를 제어한다. 이러한 제어는 일반적인 기술로서, 예컨대 구동전압 공급장치(30)를 일반적인 전압증폭회로로 구성한다면, 0~10V의 아날로그 신호를 구동전압 공급장치(30)에 입력하여 이러한 아날로그 신호의 제어를 통해서 구동전압 공급장치(30)에서 출력되는 구동전압을 변화시킬 수 있다. 여기서, 0~10V의 범위도 하나의 예이다. 이 예를 따른다면, 전류측정장치(40)에 의해 측정되는 전류가 커지면 정전류제어장치(20)는 구동전압 공급장치(30)에서 출력되는 구동전압이 더 작아지도록 아날로그 제어신호를 구동전압 공급장치(30)에 입력시키고, 그러면 구동전압 공급장치(30)는 이러한 아날로그 제어신호를 입력받아 더 작은 구동전압을 출력한다. 그러면, 항상 정전기척(10)에 일정한 전류가 흐르게 되는 것이다.

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상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 정전척이 기판을 흡착 고정시킬 정도의 정전기력을 발휘하도록 하면서도 특정압력범위에서 아크 방전이 발생하지 않도록 할 수 있다.

Claims (2)

1. 챔버 내에 설치되어 정전기력에 의해 기판을 흡착 고정하는 정전척의 구동전압을 제어하는 정전기척 구동전압 제어장치에 있어서,

   정전기척에 구동전압을 공급하는 구동전압 공급장치;

   상기 구동전압 공급장치에서 정전기척에 인가되는 전류를 측정하는 전류측정장치; 및

   상기 구동전압 공급장치에서 상기 정전기척으로 일정한 정격전류가 흐르도록 상기 전류측정장치에서 측정된 값을 입력받아 이를 귀환신호로서 상기 구동전압 공급장치로 출력하여 상기 구동전압 공급장치의 출력전압을 제어하는 정전류 제어장치;를 구비하며, 상기 구동전압 공급장치는 상기 정전류 제어장치의 제어에 의해서 0.1 - 100 torr 의 챔버 압력 범위에서 더 낮은 구동전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 정전기척 구동전압 제어장치.
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