KR100979915B1 - 정전척 및 히터 - Google Patents

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Abstract

전도성 부재와 전원 공급 유닛의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있는 정전척은, 개구부가 형성된 절연 플레이트, 절연 플레이트 내에 내장되며, 개구부를 통하여 부분적으로 노출되는 전도성 부재 그리고 ⅰ)상기 개구부를 통하여 절연 플레이트 내부로 삽입되며 전도성 부재를 마주보는 일면에 복수개의 단자 홈들이 형성된 몸체, ⅱ)상기 전도성 부재에 파워를 전달하기 위하여 단자 홈들에 각각 삽입되는 단자들 및 ⅲ)상기 단자 홈들에 각각 배치되어 단자들을 전도성 부재 방향으로 탄성 지지하는 탄성 부재들을 포함한다. 커넥터의 몸체의 타면에는 복수개의 제2 단자 홈들이 더 형성될 수 있다. 제2 단자 홈들에는 제2 단자들과 제2 탄성 부재들이 각각 삽입될 수 있다.

Description

정전척 및 히터{ELECTROSTATIC CHUCK AND HEATER}
도 1은 종래에 개시된 커넥터를 포함하는 정전척을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 커넥터를 설명하기 위한 확대 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 커넥터를 설명하기 위한 확대 분해 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히터를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200：정전척 110：절연 플레이트
115,315：개구부 120：전도성 부재
125,325：도전 패드 130, 230：커넥터
131：상면 132, 232：몸체
133：단자 홈 134：케이싱
136：단자 138：탄성 부재
150, 250,350：전원 공급 유닛 152：밴드
155, 255：밴드홀 233：제2 단자 홈
234：제2 케이싱 236：제2 단자
238：제2 탄성 부재 300：히터
310：히팅 플레이트 320：발열체
본 발명은 정전척 및 히터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가공 챔버 내부에 위치하여 웨이퍼를 척킹하기 위한 정전력을 생성하는 정전척 및 웨이퍼나 면광원 같은 대상물을 가열하기 위한 열을 생성하는 히터에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근, 팹 공정에서 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시켜 기판 상에 막 또는 패턴을 형성하는 플라스마 처리 장치의 사용이 급증하고 있다. 상기 플라스마 처리 장치는 반도체 기판을 가공하기 위한 공간을 가공 챔버와, 상기 가공 챔버 내부에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척과, 가공 챔버로 반응 가스를 공급하며 상기 정전척과 연동하여 플라스마 가스로 형성하기 위한 상부 전극으로 이용되는 샤워 헤드를 포함한다.
이러한 정전척은 최근 다양한 기능을 수행할 수 있게 개발되고 있다. 일예로, 정전력(electrostatic force)을 생성하여 반도체 기판을 척킹하거나, 고전위차를 조성하여 플라스마를 생성하거나, 고열을 방출하여 대상물을 가열할 수 있는 다용도 정전척도 개발되었다.
정전척이 전술한 바와 같은 기능들을 수행하기 위해서는 전기적 파워가 필요하다. 전기적 파워는 전원 공급 유닛과 연결되는 커넥터를 통하여 이루어진다. 이하 도면을 참조하여 종래에 개시된 커넥터에 대하여 자세하게 설명한다.
도 1은 종래에 개시된 커넥터를 포함하는 정전척을 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 정전척(10)은 세라믹 플레이트(20), 전극(30) 및 커넥터(40)를 포함한다.
세라믹 플레이트(20)의 내부에는 전극(30)이 매설되고, 전극(30)은 커넥터(40)와 전기적으로 연결된다. 이를 위하여, 세라믹 플레이트(20) 하면에는 내부에 매설된 전극(30)을 노출시켜 커넥터(40)와 전기적으로 연결하기 위한 개구부(22)가 형성된다.
개구부(22) 내에는 커넥터(40)와 전극(30)을 전기적으로 연결하기 위한 도전 패드(25)가 형성된다. 도전 패드(25)는 커넥터(40)와 전극(30)의 접촉면적을 증대시키기 위한 부재로서, 전극(30)을 개구부(22)에 간접적으로 노출시킨다. 도전 패드(25)에는 커넥터(40)가 접촉된다.
커넥터(40)는 전원 공급 유닛(60)으로부터 파워를 제공받아 전극(30)에 전달하기 위한 장치로서, 상단부는 개구부(22)를 통하여 세라믹 플레이트(20) 내부에 삽입되고, 하단부에는 전원 공급 유닛(60)이 연결된다.
일반적으로, 도전 패드(25)와 커넥터(40) 사이에는, 도전 패드(25) 및 커넥터(40)의 산화를 억제하고, 도전 패드(25)와 커넥터(40)의 접촉 신뢰성을 향상시키기 위한 전도성 접착제(50)가 도포된다.
전도성 접착제(50)는 납땜이나 용점과 같이 공간에 한정적인 접착 방법의 문제점을 개선하기 위하여 개발되었다. 전도성 접착제(50)는 접착성과 전도성을 모두 갖는 물질로 이루어진다. 전도성 접착제(50)는 크게 전도성 입자, 수지, 및 용제로 구성된다. 상기 전도성 입자로서는 은분, 동분, 니켈 분말 등과 같은 금속 분말이 주로 사용된다. 상기 수지로서는 에폭시 수지, 페놀 수지가 주로 사용된다.
그러나 전도성 접착제(50)를 이용하여 도전 패드(25)와 커넥터(40)를 연결할 경우, 정전척(10)에는 내열성과 내습성의 문제가 발생될 수 있다.
정전척(10)은 반도체 가공 공정의 특성 상 내습성은 크게 문제되지 않으나, 내열성은 정전척(10)에 악영향을 끼칠 수 있다. 보다 자세하게 설명하면, 에폭시 수지 또는 페놀 수지가 대부분을 차지하고 있기 전도성 접착제(50)는 약 250℃의 내열 온도를 갖는다. 그러나 많은 반도체 가공 공정이 200 내지 500℃ 하에서 수행되기 때문에, 전도성 접착제(50)의 특성이 변할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 내열성의 문제로 인하여 전도성 접착제(50)의 특성이 변화될 경우, 도전 패드(25)와 커넥터(40)의 접착 신뢰성을 저하되어 두 부재의 전기적 연결이 끊어질 수도 있다. 이는 곧, 전극(30)으로 안정적인 파워가 공급되지 못함을 의미한다. 따라서 기판이 불량하게 척킹되거나, 플라스마가 불량하게 생성되거나, 대상물이 불균일하게 가열되는 등과 같은 문제들이 발생될 수 있다.
전도성 접착제 대신하여 브레이징(brazing) 방법을 이용하여 전극(30)과 커넥터(40)를 연결하는 기술도 개발되었으나, 브레이징(brazing) 방법은 필러(filler) 물질에 따른 공융점 때문에 800℃ 이상의 작업 온도를 필요로 한다. 따라서 고온의 열을 발생할 수 있는 장비가 필수적으로 요구되며, 800℃ 이상이라는 고온의 작업 온도로 말미암은 정전척(10)의 내부 스트레스 증가 등과 같은 물성 변화 문제가 발생될 수 있다.
전술한 바와 같은 문제들은, 정전척(10)과 유사한 구조를 갖는 히터에서도 유사하게 발생되고 있다.
현재 반도체 장치가 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 개발됨에 따라 반도체 기판의 가치는 단위 가공 공정을 거칠수록 급격히 높아지고 있다. 하지만 전술한 바와 같은 문제들로 인하여 고가의 반도체 기판들이 불량하게 가공되어 재 처리되거나 폐기되고 있는 실정이며, 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 전도성 부재와 전원 공급 유닛의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있는 커넥터를 포함하는 정전척을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 발열체와 전원 공급 유닛의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있는 커넥터를 포함하는 히터를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전척은, 개구부가 형성된 절연 플레이트, 절연 플레이트 내에 내장되며, 개구부를 통하여 부분적으로 노출되는 전도성 부재 그리고 ⅰ)개구부를 통하여 절연 플레이트 내부로 삽입되며 전도성 부재를 마주보는 일면에 복수개의 단자 홈들이 형성된 몸체, ⅱ)전도성 부재에 파워를 전달하기 위하여 단자 홈들에 각각 삽입되는 단자들 및 ⅲ)단자 홈들에 각각 배치되어 단자들을 전도성 부재 방향으로 탄성 지지하는 탄성 부재들을 포함한다.
커넥터의 몸체의 타면에는 복수개의 제2 단자 홈들이 더 형성될 수 있다. 제2 단자 홈들에는 제2 단자들과 제2 탄성 부재들이 각각 삽입될 수 있다. 전도성 부재는 정전력 또는 고주파를 생성하기 위한 금속 전극을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 히터는, 개구부가 형성된 절연 플레이트, 절연 플레이트 내에 내장되 며 개구부를 통하여 부분적으로 노출되는 발열체 그리고 ⅰ)개구부를 통하여 절연 플레이트 내부로 삽입되며 발열체를 마주보는 일면에 복수개의 단자 홈들이 형성된 몸체, ⅱ)발열체에 파워를 전달하기 위하여 단자 홈들에 각각 삽입되는 단자들 및 ⅲ)단자 홈들에 각각 배치되어 단자들을 전도성 부재 방향으로 탄성 지지하는 탄성 부재들을 포함한다.
본 발명에 따르면, 전도성 부재와 전원 공급 유닛, 및 발열체와 전원 공급 유닛의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 따라서 정전척 및 히터의 안정적인 작동을 보장할 수 있으며, 결과적으로는, 우수한 반도체 장치를 제조할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 정전척 및 히터에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 커넥터를 설명하기 위한 확대 분해 단면도를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 정전척(100)은 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 고정 하거나 가열하기 위한 장치로서, 절연 플레이트(110), 전도성 부재(120) 및 커넥터(130)를 포함한다.
절연 플레이트(110)는 전체적으로 원반 형상을 가지며, 서포팅 부재(도시되지 않음) 상에 배치된다. 상기 서포팅 부재는 절연 플레이트(110)가 기울어지지 않도록 지지하며, 스테인레스 합금, 알루미늄 합금, 또는 동 합금으로 이루어질 수 있다. 서포팅 부재의 내부에는 절연 플레이트(110)를 냉각하기 위한 냉매 이송 통로가 형성될 수도 있다.
절연 플레이트(110)는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 절연 플레이트(110)는 알루미나(Al2O3), 산화 이트륨(Y2O3), 알루미늄 나이트라이드(Aluminum Nitride) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 절연 플레이트(110)는 애노다이징(anodizing) 처리, 소결 처리 등으로 제조될 수 있다. 나아가, 절연 플레이트(110)의 상면에는 유전층(도시되지 않음)이 더 형성될 수도 있다.
절연 플레이트(110)의 하면에는 소정의 깊이로 개구부(115)가 형성된다. 개구부(115)는 이하 설명될 전도성 부재(120)를 부분적으로 노출시켜 커넥터(130)와 연결시키기 위하여 이용된다. 개구부(115)는 전체적으로 원통형 홈 형상으로 형성된다. 이 경우, 개구부(115)는 전도성 부재(120)와 커넥터(130)의 용이한 연결을 위하여 단차지게 형성될 수 있다.
전도성 부재(120)는 절연 플레이트(110) 내에 매설되어 다양한 용도로 이용된다. 예를 들어, 전도성 부재(120)는 정전력 생성 전극, 고주파 생성 전극, 발열 체 등의 용도로 이용될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 최근의 정전척(100)은 복합 기능을 수행하는 바, 각각의 기능을 수행하기 위한 전도성 부재(120)들이 절연 플레이트(110)에 다양하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 전도성 부재들(120)이 수평 방향 나란하게 배치되거나, 사행 구조(serpentine)로 굴곡지게 배치되거나, 수직 방향으로 적층되게 배치될 수 있다.
전도성 부재(120)는 금속으로 이루어진다. 예를 들어, 전도성 부재(120)는 텅스텐, 티타늄, 로듐, 니오브, 이리듐, 레늄, 탄탈, 몰리브덴 또는 이들의 조합을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
전도성 부재(120)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 전도성 부재(120)는 바 형상(bar type), 봉 형상(rod type), 링 형상(ring type), 원반 형상(disk type) 또는 메쉬 형상(mesh type)을 가질 수 있다.
전술한 바와 같은 전도성 부재(120)는 다양한 방법으로 절연 플레이트(110)에 형성될 수 있다. 예를 들어 전도성 부재(120)는 절연 플레이트(110)에 수용 홈을 형성한 다음 고열, 고압으로 분사하여 형성하거나, 금속 메쉬를 스크린 프린팅하여 형성하거나, 마스크 이용하여 금속막을 패터닝하여 형성할 수 있다.
전도성 부재(120)의 하부에는 전도성 부재(120)와 전기적으로 연결된 도전 패드(125)가 형성될 수 있다. 도전 패드(125)는 전도성 부재(120)와의 접촉 저항이 적으며 전기 전도성 또한 우수한 금속으로 제조된다.
도전 패드(125)는 박판 형상으로 제조되어, 절연 플레이트(110)를 소결 시 전도성 부재(120)와 같이 절연 플레이트(110) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 도 전 패드(125)는 개구부(115)에 대응하는 위치에 배치되어 전도성 부재(120)를 간접적으로 노출시킨다. 그러나 본 발명에서 도전 패드(125)가 반드시 필요한 것은 아니며, 전도성 부재(120)가 개구부(115)를 통하여 바로 직접적으로 노출될 수도 있음을 밝혀둔다.
개구부(115)에는 커넥터(130)가 삽입된다.
커넥터(130)는 전도성 부재(120)에 파워를 전달하기 위한 부재로서, 몸체(132), 케이싱들(134), 단자들(136) 및 탄성 부재들(138)을 포함한다. 몸체(132), 케이싱들(134), 단자들(136) 및 탄성 부재들(138)은 모두 접촉 저항이 적으며 전기 전도성 또한 우수한 금속으로 제조된다. 예를 들어, 몸체(132), 케이싱들(134), 단자들(136) 및 탄성 부재들(138)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 몸체(132), 케이싱들(134), 단자들(136) 및 탄성 부재들(138)은 접촉 저항을 줄이기 위하여 동일한 금속으로 제조되는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 서로 다른 금속으로도 제조될 수 있음을 밝혀둔다. 이하, 커넥터(130)의 각 구성요소에 대하여 자세하게 설명한다.
몸체(132)는 개구부(115)의 내경과 실질적으로 동일한 외경의 원통 형상으로 제조되어 개구부(115)에 삽입된다. 비록 도시되지는 않았지만, 몸체(132)와 개구부(115)의 결합력을 증대시키기 위하여, 개구부(115)의 내주면과 몸체(132)의 외주면에는 서로 대응하는 나사산들이 각기 형성되어 몸체(132)가 개구부(115)에 나사 결합될 수도 있음을 밝혀둔다.
몸체(132)는 개구부(115)의 깊이 보다 큰 높이를 갖는다. 따라서 개구부(115)에 삽입된 몸체(132)의 하단부는 절연 플레이트(110)의 하면으로부터 돌출되게 된다.
상기 돌출 부위 즉, 몸체(132)의 하단부, 는 전원 공급 유닛(150)과 전기적으로 연결된다. 몸체(132)는 전원 공급 유닛(150)으로부터 파워를 제공받아 절연 플레이트(110) 내부로 전달한다. 전원 공급 유닛(150)에 대하여 보다 자세하게 설명하면, 전원 공급 유닛(150)은 커넥터(130)를 통하여 전도성 부재(120)로 파워를 제공하기 위한 장치로서, 전원 공급 유닛(150)의 상단부에는 몸체(132)의 하단부를 수용하기 위한 밴드 홀(155)이 형성된다. 밴드 홀(155)은 몸체(132)의 하단부보다 크게 형성되고, 내부에는 아치형으로 휘어진 밴드(152)가 배치된다. 밴드(152)는 몸체(132)의 하단부에 밀착되어 전원 공급 유닛(150)과 몸체(132)를 전기적으로 연결한다.
전원 공급 유닛(150)으로부터 몸체(132)로 공급되는 파워는 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 유닛(150)으로부터 몸체(132)로 절연 플레이트(110) 상부에 정전력을 생성하기 위하여 직류 척킹 전압이 공급될 수 있고, 플라스마(plasma)를 생성하기 위해서는 고주파 바이어스 전력이 공급될 수 있으며, 전도성 부재(120)로부터 열을 생성하기 위해서는 일반적인 교류 전압이 공급될 수도 있다. 이외에도 전원 공급 유닛(150)은 다양하게 변경될 수도 있음을 밝혀둔다.
몸체(132) 중 전도성 부재(120)를 마주보는 상면(131)에는 복수개의 단자 홈들(133)이 형성된다. 각각의 단자 홈(133)은 도 2에 도시된 바와 같이, 케이싱 (134), 단자(136) 및 탄성 부재(138)를 모두 수용할 수 있는 부피 및 깊이로 형성된다.
케이싱들(134)은 전체적으로 원통 틀 형상을 가지며, 단자 홈들(133)에 각각 삽입된다. 케이싱(134)의 외경은 단자 홈(133)의 내경과 실질적으로 동일하여, 케이싱(134)의 외주면은 단자 홈(133)의 내주면에 맞접하게 된다. 케이싱(134)은 단자(136) 및 탄성 부재(138)가 단자 홈(133)으로부터 이탈되는 것을 억제하는 기능을 수행한다. 도시되지는 않았지만 단자(136) 및 탄성 부재(138)가 단자 홈(133)으로부터 이탈되는 것을 보다 효과적으로 억제하기 위하여 케이싱(134)과 단자(136)에는 돌기가 더 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
케이싱(134)이 배치된 각각의 단자 홈(133)에는 탄성 부재(138)와 단자(136)가 순차적으로 삽입된다.
탄성 부재들(138)은 단자들(136)의 하부에 배치되어 단자들(136)을 전도성 부재(120) 방향으로 탄성 지지한다. 이 경우, 탄성 부재들(138)은 스프링 형상을 가질 수 있다. 탄성 부재들(138)은 도전성 금속으로 이루어져 몸체(132)와 단자들(136)의 전기적 연결시킨다.
각 단자(136)는 단자 홈(133)의 내경보다 작은 외경의 핀 형상을 가질 수 있다. 단자(136)의 상단부는 도전 패드(125)와의 접촉 면적 증대를 위하여 널찍하게 형성될 수 있다. 단자들(136)의 형상은 도 2 및 3에 도시된 바와 같은 형상으로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
단자(136)는 도전 패드(125)와 직접적으로 접촉한다. 따라서 단자(136)는 몸 체(132), 케이싱들(134) 및 탄성 부재들(138)보다 전도성이 우수하고 접촉저항이 적은 금속으로 이루어질 수 있다.
단자들(136)은 탄성 부재들(138)에 의하여 도전 패드(125)에 밀착되어 전도성 부재(120)와도 전기적으로 연결된다. 따라서 몸체(132)를 통하여 제공된 파워는 단자들(136)을 통하여 도전 패드(125)에 전달되고, 최종적으로는 전도성 부재(120)에 전달된다.
커넥터(130)가 삽입된 개구부(115)의 둘레에는 에폭시 수지 또는 패놀 수지와 같은 밀봉부재(160)에 의하여 실링된다. 밀봉부재(160)는 개구부(115) 내부로 공기가 유입되어 억제하여 커넥터(130)가 산화되는 것을 최소화시킨다.
전술한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 단자들(136)을 전도성 부재(120) 방향으로 탄성 지지함으로써 커넥터(130)와 전도성 부재(120)의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 전기적 연결 신뢰성이 향상되면, 전도성 부재(120)에 파워를 우수하게 공급할 수 있다. 또한, 종래에 전도성 접착제를 이용할 경우 필요하던 고온의 가열 공정을 피할 수 있어, 정전척(100)의 특성 변화를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서 반도체 기판을 척킹하기 위한 정전력 및 플라스마를 생성하기 위한 고전위차의 전기장을 안정적으로 생성할 수 있으며 나아가 절연 플레이트(110) 상에 배치되는 피 가열체도 균일하게 가열할 수 있다. 결과적으로는 우수한 반도체 장치를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 단면도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4에 도시한 커넥터를 설명하기 위한 확대 분해 단면도를 도시한 것이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 정전척(200)은, 절연 플레이트(110), 전도성 부재(120) 및 커넥터(230)를 포함한다. 본 실시예에 따른 정전척(200)은 커넥터(230) 및 전원 공급 유닛(250)을 제외하고는 도 2 및 도 3에 도시한 정전척(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서 본 실시예에서는 중복된 설명을 생략하기 위하여 도 2 및 도 3에서와 동일한 참조 번호에 대한 설명은 생략하지만 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
커넥터(230)는 전도성 부재(120)에 파워를 전달하기 위한 부재로서, 몸체(232), 제1 케이싱들(134), 제2 케이싱들(234), 제1 단자들(136), 제2 단자들(236), 제1 탄성 부재들(138) 및 제2 탄성 부재들(238)을 포함한다. 이 경우, 몸체(232), 제1 케이싱들(134), 제2 케이싱들(234), 제1 단자들(136), 제2 단자들(236), 제1 탄성 부재들(138) 및 제2 탄성 부재들(238)은 모두 접촉 저항이 적으며 전기 전도성 또한 우수한 금속으로 제조된다. 예를 들어, 몸체(232), 제1 케이싱들(134), 제2 케이싱들(234), 제1 단자들(136), 제2 단자들(236), 제1 탄성 부재들(138) 및 제2 탄성 부재들(238)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
몸체(132)는 개구부(115)의 내경과 실질적으로 동일한 외경의 원통 형상으로 제조되어 개구부(115)에 삽입된다. 비록 도시되지는 않았지만, 몸체(132)와 개구부(115)의 결합력을 증대시키기 위하여, 개구부(115)의 내주면과 몸체(132)의 외주면에는 서로 대응하는 나사산들이 각기 형성되어 몸체(132)가 개구부(115)에 나사 결 합될 수도 있음을 밝혀둔다.
몸체(232)는 개구부(115)의 깊이 보다 큰 높이를 갖는다. 따라서 개구부(115)에 삽입된 몸체(232)의 하단부는 절연 플레이트(110)의 하면으로부터 돌출되게 된다.
상기 돌출 부위 즉, 몸체(232)의 하단부,는 전원 공급 유닛(250)과 전기적으로 연결된다. 몸체(232)는 전원 공급 유닛(250)으로부터 파워를 제공받아 절연 플레이트(110) 내부로 전달한다. 전원 공급 유닛(250)에 대하여 보다 자세하게 설명하면, 전원 공급 유닛(250)은 커넥터(230)를 통하여 전도성 부재(120)로 파워를 제공하기 위한 장치로서, 전원 공급 유닛(250)의 상단부에는 몸체(232)의 하단부를 수용하기 위한 밴드 홀(255)이 형성된다. 밴드 홀(155)은 몸체(132)의 하단부와 실질적으로 동일한 크기로 형성된다. 밴드 홀(155)은 몸체(132)의 하단부의 길이보다는 조금 더 깊게 형성되어 밴드 홀(155)의 저면과 몸체(232)의 하면(231)은 이격된다.
이하 설명하겠지만, 전원 공급 유닛(250)은 몸체(232), 제2 케이싱들(234), 제2 단자들(236) 및 제2 탄성 부재들(238)과 전기적으로 연결되어 전도성 부재(120)에 파워를 공급한다.
전원 공급 유닛(250)으로부터 공급되는 파워는 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 유닛(250)으로부터 전도성 부재(120)로 절연 플레이트(110) 상부에 정전력을 생성하기 위하여 직류 척킹 전압이 공급될 수 있고, 플라스마(plasma)를 생성하기 위해서는 고주파 바이어스 전력이 공급될 수 있으며, 전도성 부재(120)로부터 열을 생성하기 위해서는 일반적인 교류 전압이 공급될 수도 있다. 이외에도 전원 공급 유닛(250)은 다양하게 변경될 수도 있음을 밝혀둔다.
몸체(232) 중 전원 공급 유닛(250)을 마주보는 하면(231)에는 복수개의 제2 단자 홈들(233)이 형성된다. 각각의 제2 단자 홈(233)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 케이싱(234), 제2 단자(236) 및 제2 탄성 부재(238)를 모두 수용할 수 있는 부피 및 깊이로 형성된다.
제2 단자 홈들(233)은 제1 단자 홈들(133)과 서로 다른 수직 축선을 따라서 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 및 제2 단자 홈들(133,233)을 동일 수직축선을 따라 형성할 경우, 제1 및 제2 단자 홈들(133,233)이 서로 연통될 우려가 있으며, 몸체(232)는 최소 제1 및 제2 단자 홈들(133,233)을 합한 길이보다 크게 형성되어야한다. 즉, 제1 및 제2 단자 홈들(133,233)을 서로 다른 수직축선을 따라 형성할 경우, 몸체(232)에 제1 및 제2 단자 홈들(133,233)을 보다 안정적으로 형성할 수 있으며, 몸체(232)의 전체적인 길이를 줄일 수 있다.
제2 케이싱들(234)은 전체적으로 원통 틀 형상을 가지며, 제2 단자 홈들(233)에 각각 삽입된다. 제2 케이싱(234)의 외경은 제2 단자 홈(233)의 내경과 실질적으로 동일하여, 제2 케이싱(234)의 외주면은 제2 단자 홈(233)의 내주면에 맞접하게 된다. 제2 케이싱(234)은 제2 단자(236) 및 제2 탄성 부재(238)가 제2 단자 홈(233)으로부터 이탈되는 것을 억제하는 기능을 수행한다. 도시되지는 않았지만 제2 단자(236) 및 제2 탄성 부재(238)가 제2 단자 홈(233)으로부터 이탈되는 것을 보다 효과적으로 억제하기 위하여 제2 케이싱(234)과 제2 단자(236)에는 돌기가 더 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
제2 케이싱(234)이 배치된 각각의 제2 단자 홈(233)에는 제2 탄성 부재(138)와 제2 단자(236)가 순차적으로 삽입된다.
제2 탄성 부재들(238)은 제2 단자들(236)의 상부에 배치되어 제2 단자들(236)을 전원 공급 유닛(250) 방향으로 탄성 지지한다. 이 경우, 제2 탄성 부재들(238)은 스프링 형상을 가질 수 있다. 제2 탄성 부재들(238)은 도전성 금속으로 이루어져 몸체(232)와 제2 단자들(236)의 전기적 연결시킨다.
각 제2 단자(236)는 제2 단자 홈(233)의 내경보다 작은 외경의 핀 형상을 가질 수 있다. 제2 단자(236)의 하단부는 전원 공급 유닛(250)과의 접촉 면적 증대를 위하여 널찍하게 형성될 수 있다. 제2 단자들(236)의 형상은 도 4 및 5에 도시된 바와 같은 형상으로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다. 또한, 제2 단자들(236)은 제1 단자들(136)과 다르게 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
제2 단자(236)는 전원 공급 유닛(250)과 직접적으로 접촉한다. 따라서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 밴드(152)를 선택적으로 이용할 수 있다. 제2 단자(236)는 몸체(232), 제2 케이싱들(234) 및 제2 탄성 부재들(238)보다 전도성이 우수하고 접촉저항이 적은 금속으로 이루어질 수 있다.
제2 단자들(236)은 제2 탄성 부재들(238)에 의하여 전원 공급 유닛(250)에 밀착되어 파워를 전달받는다. 제2 단자들(236)로 전달된 파워는, 제2 탄성 부재들(238), 제2 케이싱들(234), 몸체(232), 제1 케이싱들(134), 제1 탄성 부재들(138), 제1 단자들(136) 및 도전 패드(125)를 순차적으로 거쳐 최종적으로는 전도성 부재 (120)에 전달된다.
커넥터(230)가 삽입된 밴드 홀(255)의 둘레에는 에폭시 수지 또는 패놀 수지와 같은 밀봉부재(1도시되지 않음)에 의하여 실링되어 커넥터(130)의 산화가 억제될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 커넥터(230)의 제1 및 제2단자들(136,236)을 전도성 부재(120) 방향 및 전원 공급 유닛(250)으로 각각 탄성 지지함으로써, 전원 공급 유닛(250), 커넥터(130), 및 전도성 부재(120)의 전기적 연결 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 전기적 연결 신뢰성이 향상되면, 전도성 부재(120)에 파워를 우수하게 공급할 수 있다. 따라서 반도체 기판을 척킹하기 위한 정정장 및 플라스마를 생성하기 위한 고전위차의 전기장을 안정적으로 생성할 수 있으며, 절연 플레이트(110) 상에 배치되는 피 가열체도 균일하게 가열할 수 있다. 결과적으로는 우수한 반도체 장치, 패널 등을 제조할 수 있다.
본 발명은 히팅 기능까지 복합적으로 갖는 정전척(100,200)에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 히팅 기능을 독립적으로 갖는 히터에도 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 히터(300)는 면광원 장치나 반도체 기판을 가열하기 위한 장치로서, 히팅 플레이트(310), 발열체(320) 및 커넥터(130)를 포함한다. 본 실시예에 따른 히터(300)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 동일한 커넥터(130)를 포함한다. 따라서 도 2와 동일한 참조 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.
히팅 플레이트(310)는 면광원 패널이나 반도체 기판과 같은 피 가열체를 지지하기 위한 부재로서, 열전도성이 우수한 재질로 이루어진다. 히팅 플레이트(310)는 피 가열체의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 면광원 패널을 가열하기 위한 히팅 플레이트(310)는 직육면체 형상을 가질 수 있고, 웨이퍼를 가열하기 위한 히팅 플레이트(310)는 원반 형상을 가질 수 있다.
히팅 플레이트(310)의 하면에는 소정의 깊이로 개구부(315)가 형성된다. 개구부(315)는 이하 설명될 발열체(320)를 부분적으로 노출시켜 커넥터(130)와 연결시키기 위하여 이용된다.
발열체(320)는 발열 특성이 우수한 금속으로 이루어진다. 예를 들어, 발열체(320)는 텅스텐, 티타늄, 로듐, 니오브, 이리듐, 레늄, 탄탈, 몰리브덴 또는 이들의 조합을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있다.
발열체(320)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 발열체(320)는 코일 형상(coil type), 봉 형상(rod type), 링 형상(ring type), 메쉬 형상(mesh type) 또는 원반 형상(disk type)을 가질 수 있다. 이 경우, 발열체(320)는 히팅 플레이트(310) 전면에 걸쳐서 균일한 열이 방출되도록 히팅 플레이트(310) 내에 등간격으로 고루 배치되는 것이 바람직하다.
발열체(320)의 하부에는 발열체(320)와 전기적으로 연결된 도전 패드(325)가 형성된다. 도전 패드(325)는 발열체(320)를 간접적으로 노출시킨다. 그러나 본 발명에서 도전 패드(325)가 반드시 필요한 것은 아니며, 발열체(320)가 개구부(315)를 통하여 바로 직접적으로 노출될 수도 있음을 밝혀둔다.
개구부(315)에는 커넥터(130)가 삽입되어 발열체(320)와 전기적으로 연결된다. 커넥터(130)는 도 2의 설명으로 대체한다.
개구부(315)에 삽입된 커넥터(130)에는 전원 공급 유닛(350)이 연결된다. 커넥터(130)는 전원 공급 유닛(350)으로부터 파워를 제공받아 도전 패드(325)로 전달하고, 도전 패드(325)는 발열체(320)로 파워를 전달하게 된다.
전원 공급 유닛(350)으로부터는 일반적인 교류 전압이 공급될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 단자들(136)을 발열체(320) 방향으로 탄성 지지함으로써, 커넥터(130)와 발열체(320)의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 따라서 히팅 플레이트(310) 상에 배치되는 피 가열체를 우수하게 가열할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 본 실시예에 따른 커넥터(130)는 도 4 및 도5에 도시된 커넥터(230)로도 대체될 수 있음을 밝혀둔다. 이에 대한 설명은 생략하지만, 당업자라면 도 4 및 도 5의 설명으로서 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 커넥터의 전기적 연결 신뢰성을 향상시켜 전도성 부재 및 발열체에 파워를 안정적으로 공급할 수 있다. 따라서 정전척을 이용한 척킹 공정 및 플라스마 가공 공정 그리고 히터를 이용한 가열 공정 등을 효과적으로 수행할 수 있다. 최종적으로는 우수한 반도체 장치 및 면광원 등을 제조할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 개구부가 형성된 절연 플레이트;
    상기 절연 플레이트 내에 내장되며, 상기 개구부를 통하여 부분적으로 노출되는 전도성 부재; 그리고
    ⅰ)상기 개구부를 통하여 상기 절연 플레이트 내부로 삽입되며, 상기 전도성 부재를 마주보는 일면에 복수개의 단자 홈들이 형성된 몸체, ⅱ)상기 전도성 부재에 파워를 전달하기 위하여 상기 단자 홈들에 각각 삽입되는 단자들 및 ⅲ)상기 단자 홈들에 각각 배치되어 상기 단자들이 상기 전도성 부재의 노출된 부분에 전기적으로 연결되도록 상기 단자들을 상기 전도성 부재 방향으로 탄성 지지하는 탄성 부재들을 포함하는 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 일면과 대향되는 타면에 복수개의 제2 단자 홈들이 더 형성되고,
    상기 커넥터는 상기 제2 단자 홈들에 각각 삽입되는 제2 단자들, 및 상기 제2 단자 홈들에 각각 배치되어 상기 제2 단자들을 상기 파워를 공급하는 전원 공급 유닛 방향으로 탄성 지지하는 제2 탄성 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 단자 홈들은 상기 몸체에 상기 단자 홈들과 서로 다른 수직축선들을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 정전척.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 단자들은 핀 형상을 가지며,
    상기 제2 탄성 부재는 스프링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단자들은 핀 형상을 가지며,
    상기 탄성 부재는 스프링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 개구부가 형성된 절연 플레이트;
    상기 절연 플레이트 내에 내장되며, 상기 개구부를 통하여 부분적으로 노출되는 발열체; 그리고
    ⅰ)상기 개구부를 통하여 상기 절연 플레이트 내부로 삽입되며, 상기 발열체를 마주보는 일면에 복수개의 단자 홈들이 형성된 몸체, ⅱ)상기 발열체에 파워를 전달하기 위하여 상기 단자 홈들에 각각 삽입되는 단자들 및 ⅲ)상기 단자 홈들에 각각 배치되어 상기 단자들이 상기 발열체의 노출된 부분에 전기적으로 연결되도록 상기 단자들을 상기 발열체 방향으로 탄성 지지하는 탄성 부재들을 포함하는 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 일면과 대향되는 타면에 복수개의 제2 단자 홈들이 더 형성되고,
    상기 커넥터는 상기 제2 단자 홈들에 각각 삽입되는 제2 단자들, 및 상기 제2 단자 홈들에 각각 배치되어 상기 제2 단자들을 상기 파워를 공급하는 전원 공급 유닛 방향으로 탄성 지지하는 제2 탄성 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
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