KR101164129B1 - Ceramics heat conduction support - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹스 열전도 지지대에 관한 것으로, 특히 열전도 기판에 형성되는 적어도 하나 이상의 쓰루홀; 상기 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성하는 복수의 히터; 및 상기 각 존(zone)별로 분리 형성되는 히터의 회로패턴에 개별로 하나씩 배치되는 온도센서;를 포함하는 세라믹스 열전도 지지대를 개시한다.
이러한 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대는, 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되는 복수의 히터에 의해 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 것이 가능해짐에 따른 균일한 가열이 가능하고, 또한 중심부로부터 원주 방향으로 온도차를 유지하는 것이 가능하게 되는 작용효과가 있다.The present invention relates to a ceramic heat conduction support, and in particular, at least one through hole formed in the heat conduction substrate; A plurality of heaters disposed on the thermally conductive substrate for each zone of a radial shape to form a circuit pattern having a uniform temperature distribution and a same temperature raising speed for each zone; And a temperature sensor individually disposed in a circuit pattern of a heater separately formed for each zone.
The ceramics heat conduction support according to the present invention can have a uniform temperature distribution and the same temperature increase rate for each zone by a plurality of heaters separately disposed for each zone of a radial shape on a thermally conductive substrate. There is an effect that uniform heating is possible and the temperature difference can be maintained from the center portion in the circumferential direction.
Description
본 발명은 세라믹스 열전도 지지대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상의 쓰루홀이 형성되는 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone) 별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성하는 복수의 히터를 구성하고, 각 존 별로 분리 형성되는 히터의 회로패턴에 온도센서가 개별로 하나씩 배치되는 구조를 갖는 세라믹스 열전도 지지대에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic thermal conductive support, and more particularly, to a thermally conductive substrate on which at least one through hole is formed, which is separately disposed for each radial zone, so that the uniform temperature distribution and the same temperature increase rate for each zone are provided. The present invention relates to a ceramic heat conduction support having a structure in which a plurality of heaters are formed to form a circuit pattern having a temperature, and a temperature sensor is individually disposed in a circuit pattern of a heater separately formed for each zone.
최근 웨이퍼(wafer)의 대구경화 경향으로 인해 그 구경이 300mm, 450mm 등으로 증가되고 있으며, 구경이 증가되는 만큼 이전에 비하여 최종 웨이퍼 제품의 불량률도 늘어나고 있고, 따라서 웨이퍼의 수율 향상을 높이기 위하여 웨이퍼 베이크용 열전도 지지대의 온도를 정밀하게 제어할 필요성이 증대되고 있으며, 이에 열전도 지지대의 온도 제어를 위한 열전도 지지대의 재료 선정기술, 열전도 지지대용 기판의 가공기술 등이 연구되고 있다.Recently, due to the large diameter tendency of wafers, the diameter has increased to 300mm, 450mm, etc., and as the diameter increases, the defect rate of the final wafer product is also increasing, and thus wafer baking to improve the yield of wafers. The necessity of precisely controlling the temperature of the thermal conduction support is increasing. Accordingly, the material selection technology of the thermal conduction support for the temperature control of the thermal conduction support and the processing technology of the substrate for the thermal conduction support are being studied.
일 예로, 열전도 지지대용 기판에는 무전해 도금(electroless plating) 기술이 적용되는데, 무전해 도금 기술은 전기도금에 비하여 도금층을 보다 치밀하게 형성할 수 있어 열저도 지지대의 미세한 온도 제어를 위하여 적극적으로 도입되고 있다.For example, an electroless plating technique is applied to a substrate for a heat conduction support, and an electroless plating technique can form a plating layer more densely than an electroplating, and is actively introduced for fine temperature control of a heat insulation support. It is becoming.
보다 상세하게 살펴보면, 무전해 도금이란 외부로부터 전기에너지를 공급받아서 도금하는 대신, 환원제를 투입함으로써 금속염 수용액 중의 금속이온을 자기 촉매적으로 환원시켜 피도금체의 표면위에 금속을 석출시키는 과정으로 행해지는 도금방법으로 정의되는데, 화학도금 또는 자기촉매도금이라고도 한다. 이 때, 수용액 내의 포름알데히드나 히드리진 같은 환원제가 금속이온이 금속분자로 환원되도록 전자를 공급하는데, 이 반응은 촉매표면에서 일어난다. 가장 상용화된 도금용 금속체는 구리, 니켈-인, 니켈-보론 합금 등이 있다. 무전해 도금은 전기도금에 비해서 도금층이 치밀하고 대략 20㎛ 정도까지 균일한 두께를 가지며, 도체 뿐만 아니라 플라스틱이나 유기체 같은 다양한 기판에 대해서 적용할 수 있는 장점이 있다.In more detail, electroless plating is performed by depositing a metal on the surface of a plated body by autocatalytically reducing metal ions in an aqueous metal salt solution by adding a reducing agent instead of plating by receiving electrical energy from the outside. It is defined as the plating method, also called chemical plating or self-catalyst plating. At this time, a reducing agent such as formaldehyde or hydrazine in the aqueous solution supplies electrons to reduce metal ions to metal molecules, and this reaction takes place on the surface of the catalyst. The most commonly used plating metal bodies include copper, nickel-phosphorus, nickel-boron alloys, and the like. Electroless plating has the advantage that the plating layer is dense and uniform thickness of about 20㎛ compared to the electroplating, and can be applied to various substrates such as plastics or organics as well as conductors.
종래의 열전도 지지대는 백금 페이스트를 사용하여 900℃ 정도에서 가열하여 굽는다. 이 경우 고온공정으로 인하여 열전도 플레이트에 열변형이 생기기 쉽고, 백금을 실크 스크린 방식으로 작업하므로 균일한 저항을 얻을 수 없다. 따라서, 저항값을 조정하는 추가 공정이 발생하며, 제품의 균일한 품질을 얻기가 어려운 문제가 있었다.Conventional heat conduction supports are baked by heating at about 900 ° C. using platinum paste. In this case, heat deformation is likely to occur in the heat conduction plate due to the high temperature process, and since platinum is silkscreened, uniform resistance cannot be obtained. Therefore, an additional process of adjusting the resistance value occurs, and it is difficult to obtain a uniform quality of the product.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적어도 하나 이상의 쓰루홀이 형성되는 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone) 별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성하는 복수의 히터를 구성하고, 각 존 별로 분리 형성되는 히터의 회로패턴에 온도센서가 개별로 하나씩 배치되는 구조를 갖는 세라믹스 열전도 지지대를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to separate the individual zones (zone) of the radial on the thermally conductive substrate is formed at least one through hole uniform temperature distribution And a plurality of heaters forming a circuit pattern having the same temperature rising rate for each zone, and a ceramic heat conduction support having a structure in which a temperature sensor is individually arranged in a circuit pattern of a heater separately formed for each zone. To provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 도금과 식각 공정을 사용한 방법으로 히터의 회로패턴을 구성함으로써, 고온 공정이 필요없고 균일한 품질의 회로패턴이 설계 적용되는 세라믹스 열전도 지지대를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a ceramic heat conduction support to which a circuit pattern of a uniform quality is designed and applied by forming a circuit pattern of a heater by a method using a plating and etching process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열전도 기판에 형성되는 적어도 하나 이상의 쓰루홀; 상기 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성하는 복수의 히터; 및 상기 각 존(zone)별로 분리 형성되는 히터의 회로패턴에 개별로 하나씩 배치되는 온도센서; 를 포함하는 세라믹스 열전도 지지대를 개시한다.The present invention for achieving the above object, at least one through-hole formed in the thermally conductive substrate; A plurality of heaters disposed on the thermally conductive substrate for each zone of a radial shape to form a circuit pattern having a uniform temperature distribution and a same temperature raising speed for each zone; And a temperature sensor individually disposed one by one in a circuit pattern of a heater separately formed for each zone. Disclosed is a ceramic thermal conductive support comprising a.
바람직하게는 상기 복수의 히터는, 상기 열전도 기판의 동일 원주상에 배치되는 히터들을 하나의 그룹으로 하는 적어도 두 개의 존(zone)으로 구성하며, 중심 그룹과 인접 외곽 그룹에 각각 히터를 설치하되, 중심그룹으로부터 외곽그룹방향으로 그룹간 히터의 개수가 배수로 증가하는 것이 바람직하다.Preferably, the plurality of heaters are composed of at least two zones in which the heaters disposed on the same circumference of the heat conducting substrate as one group are installed in the center group and the adjacent outer group, respectively. It is preferable that the number of intergroup heaters increase in multiples from the center group to the outer group direction.
바람직하게는, 상기 복수의 히터는, 상기 열전도 기판의 동일 원주상에 배치되는 히터들을 하나의 그룹으로 하는 4개 그룹의 15-존(zone)으로 구성하되, 중심의 1그룹에는 원주형상의 1개의 히터를 형성하고, 상기 1그룹 외곽의 원주상에 형성되는 2그룹에는 180°로 분할된 2개의 히터를 형성하며, 상기 2그룹 외곽의 원주상에 형성되는 3그룹에는 90°로 분할되는 4개의 히터를 형성하고, 상기 3그룹 외곽의 원주상에 형성되는 4그룹에는 45°로 분할되는 8개의 히터가 형성되는 구조로 구성된다.Preferably, the plurality of heaters are composed of four groups of 15 zones in which one heater is arranged on the same circumference of the heat conducting substrate as a group, and one group in the center has one columnar shape. Four heaters are formed, and two heaters divided by 180 ° are formed in two groups formed on the circumference outside the first group, and four heaters divided by 90 ° are formed in the three groups formed on the circumference outside the two groups. Three heaters are formed, and four groups formed on the circumference of the outer three groups are configured to have eight heaters divided by 45 °.
바람직하게는, 상기 적어도 하나 이상의 쓰루홀은, 상기 2그룹의 히터와 3그룹의 히터 사이의 원주상에 120°의 각도로 분포하는 3개의 쓰루홀(Through hole)로 구성될 수 있다.Preferably, the at least one through hole may be composed of three through holes distributed at an angle of 120 ° on the circumference between the two groups of heaters and the three groups of heaters.
바람직하게는, 상기 2그룹의 히터와 3그룹의 히터는, 상기 쓰루홀로 인한 열손실 및 온도 편차가 최소화될 수 있도록 타 그룹들간의 근접거리에 비해 더 근접되게 형성된다.Preferably, the heaters of the two groups and the heaters of the three groups are formed closer to each other than the proximity distance between the other groups so that heat loss and temperature variation due to the through hole can be minimized.
바람직하게는, 상기 복수의 히터는, 각 회로패턴의 저항값이 150 ~ 200옴(Ohm)을 갖도록 패턴을 형성하되, 최외각 4그룹에 포함되는 히터들의 저항값은 1그룹 내지 3그룹에 포함되는 히터들의 저항값에 비해 더 크게 형성되도록 구성된다.Preferably, the plurality of heaters, the pattern is formed so that the resistance value of each circuit pattern has a 150 ~ 200 Ohm (Ohm), the resistance value of the heaters included in the outermost four groups are included in groups 1 to 3 It is configured to be formed larger than the resistance value of the heaters.
바람직하게는, 상기 복수의 히터는, 분할시 발생되는 U자형의 패턴쌍의 분포되는 위치가 열전도 기판상에서 특정 각도의 위치에 집중되지 않도록 분산 배치되는 구조로 형성된다.Preferably, the plurality of heaters are formed in a structure in which the plurality of heaters are distributed so that the distributed positions of the U-shaped pattern pairs generated at the time of division are not concentrated at a specific angle on the heat conductive substrate.
바람직하게는, 상기 열전도 기판은, 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 및 질화붕소(BN)를 포함하는 세라믹스군으로부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성된다.Preferably, the thermally conductive substrate is made of any one material selected from the group of ceramics including silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), and boron nitride (BN). .
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 세라믹스 열전도 지지대에 의하면, 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone) 별로 분리 배치되는 복수의 히터에 의해 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 것이 가능해짐에 따른 균일한 가열이 가능하고, 또한 중심부로부터 원주 방향으로 온도차를 유지하는 것이 가능하게 되는 작용효과가 있다.As described above, according to the ceramic heat conduction support according to the present invention, the heat conduction substrate has a uniform temperature distribution and the same temperature rising rate for each zone by a plurality of heaters disposed separately for each zone of a radial shape. There is an effect that uniform heating is possible as it becomes possible, and it becomes possible to maintain a temperature difference from the center part in the circumferential direction.
또한, 본 발명은 각 존별로 형성되는 히터들의 회로패턴 및 히터들 간의 간격조정을 통한 상호간의 열간섭이 최소화될 수 있는 패턴 구조를 제공함은 물론, 균일한 품질의 회로패턴의 설계 적용을 통한 제품의 신뢰성이 확보될 수 있도록 해주는 작용효과가 있다.In addition, the present invention provides a pattern structure that can minimize the mutual interference between the circuit pattern of the heaters formed by each zone and the interval between the heaters, as well as products through the design application of the circuit pattern of uniform quality It has the effect of ensuring the reliability of.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹스 열전도 지지대를 설명하기 위해 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 영역(zone) 내부의 히터 면적 비율의 균일화를 설명하기 위해 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 영역(zone) 영역의 확대를 설명하기 위해 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 히터 패턴의 U자형 패턴쌍의 위치 분포를 설명하기 위해 나타낸 일부의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대의 패턴 배치의 전체 구성도이다.1 is a block diagram showing for explaining a ceramic heat conduction support according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram showing the uniformity of the heater area ratio in each zone in the ceramic heat conduction support according to the present invention;
3 is a configuration diagram illustrating an enlargement of each zone region in the ceramic heat conduction support according to the present invention;
4 is a plan view of a part shown for explaining the position distribution of the U-shaped pattern pair of each heater pattern in the ceramic heat conduction support according to the present invention;
5 is an overall configuration diagram of the pattern arrangement of the ceramic heat conduction support according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹스 열전도 지지대를 설명하기 위한 구성도를 나타내고, 도 2는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 영역(zone) 내부의 히터 면적 비율의 균일화를 설명하기 위한 구성도를 나타내며, 도 3은 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 영역(zone) 영역의 확대를 설명하기 위한 구성도를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에서 각 히터 패턴의 U자형 패턴쌍의 위치 분포를 설명하기 위한 일부의 평면도를 나타내며, 도 5는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대의 패턴 배치의 전체 구성도를 개략적으로 나타낸다.1 is a block diagram illustrating a ceramic heat conduction support according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining the uniformity of the heater area ratio in each zone in the ceramic heat conduction support according to the present invention 3 shows a configuration diagram for explaining the enlargement of each zone region in the ceramic heat conduction support according to the present invention, and FIG. 4 shows a U-shape of each heater pattern in the ceramic heat conduction support according to the present invention. A part plan view for explaining the positional distribution of the pattern pair is shown, and FIG. 5 schematically shows the overall configuration of the pattern arrangement of the ceramic heat conduction support according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대는 열전도 기판(100)상에 적어도 하나 이상의 쓰루홀(101), 회로패턴을 형성하는 복수의 히터(102), 및 복수의 온도센서(103)를 포함한다.As shown, the ceramic heat conduction support according to the present invention includes at least one through
먼저, 상기 쓰루홀(101)은 반도체 공정에서 웨이퍼를 이동시키는 핀의 이동을 위한 구멍으로, 2그룹의 히터(102)와 3그룹의 히터(102) 사이의 원주상에 120°의 각도로 분포하여 형성하는 3개로 구성될 수 있으며, 도 1의 (b)는 상기 쓰루홀(101)의 분포되는 형태를 나타낸다.First, the through
상기 복수의 히터(102)는 반도체 공정에서 웨이퍼에 열을 공급하기 위한 열원으로서, 열전도 기판(100)에 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성한다.The plurality of
여기서, 상기 복수의 히터(102)는 도 5에 도시되는 바와 같이, 열전도 기판(100)의 동일 원주상에 배치되는 히터(102)들을 하나의 그룹으로 하는 예를 들어 4개 그룹의 15-존(zone)으로 구성된다.Here, the plurality of
여기서, 중심의 1그룹(g1)에는 원주형상의 1개의 히터(102)(Z1)를 형성하고, 상기 1그룹(g1) 외곽의 원주상에 형성되는 2그룹(g2)에는 180°로 분할된 2개의 히터(102)(Z2, Z3)를 형성하며, 상기 2그룹(g2) 외곽의 원주상에 형성되는 3그룹(g3)에는 90°로 분할되는 4개의 히터(102)(Z4 ~ Z7)를 형성하고, 상기 3그룹(g3) 외곽의 원주상에 형성되는 4그룹(g4)에는 45°로 분할되는 8개의 히터(102)(Z8 ~ Z15)가 형성되는 구조로 이루어진다.Here, one heater 102 (Z1) having a columnar shape is formed in one group g1 of the center, and 180 ° is divided into two groups g2 formed on the circumference of the outer periphery of the first group g1. Two heaters 102 (Z2 and Z3) are formed, and four heaters 102 (Z4 to Z7) divided by 90 ° are formed in three groups (g3) formed on the circumference of the two groups (g2). The four groups g4 formed on the circumference of the three groups g3 are formed to have eight heaters 102 (Z8 to Z15) divided by 45 °.
여기서 그룹의 수는 한정되는 것은 아니며, 상기 중심 그룹에서 인접 외곽그룹 방향으로 그룹간 히터는 배수의 개념으로 증가하며, 이는 2배수가 될 수도 있고, 3배수가 될 수도 있다. Here, the number of groups is not limited, and the inter-group heaters increase in the concept of drainage from the center group to the adjacent outer group direction, which may be doubled or tripled.
아울러, 위 각도도 위와 같이 한정되는 것은 아니나, 가급적 균형배치를 감안하였으므로, 위와 같이 배치되는 것이 좋다.In addition, the above angle is not limited as described above, but considering the balance arrangement as much as possible, it is good to be arranged as above.
이때, 상기 2그룹의 히터(102)와 3그룹의 히터(102)는 상기 3개의 쓰루홀(101)로 인한 열손실 및 온도 편차가 최소화될 수 있도록 타 그룹들간의 근접거리에 비해 더 근접되게 형성된다.At this time, the two groups of
또한, 상기 복수의 히터(102)는 각 회로패턴의 저항값이 150 ~ 200옴(Ohm)을 갖도록 패턴을 형성하되, 최외각 4그룹(g4)에 포함되는 히터(102)들의 저항값은 1그룹(g1) 내지 3그룹(g3)에 포함되는 히터(102)들의 저항값에 비해 더 크게 형성되도록 구성한다. 이는, 최외각에 형성되는 히터(102)들의 회로패턴에서 외부로 나가는 열의 손실을 고려한 것이다.In addition, the plurality of
상기 저항의 값은 제어기에서 공급할 수 있는 총 출력과 관련된 것으로, 일례로 48V를 공급시에 각 저항에서 필요로 하는 전류는 0.24 ~ 0.32[A]를 갖게 된다. 15존의 경우, 총합은 3.6 ~4.8[A]를 공급하게 된다.The value of the resistor is related to the total output that can be supplied by the controller. For example, when supplying 48V, the current required by each resistor has 0.24 to 0.32 [A]. For the 15 zones, the sum would be between 3.6 and 4.8 [A].
상기 온도센서(103)는 도 1의 (c)에 도시되는 바와 같이, 상기 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되는 히터(102)의 회로패턴에 개별로 하나씩 배치되어, 히터(102)의 온도를 측정하는 데 사용된다.As shown in (c) of FIG. 1, the
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대는, 바람직한 일례로서 다음과 같은 크기로 구성될 수 있다.Ceramic heat conduction support according to the present invention having the above structure, as a preferred example may be configured in the following size.
상기 열전도 기판(100)은 315mm의 직경으로 형성되고, 상기 3개의 쓰루홀(101)은 열전도 기판(100)의 중심으로부터 반지름(r) 90mm의 원주상에 7.5mm의 지름을 가지는 크기로 형성되며, 상기 복수의 히터(102)에 형성되는 전기연결부(104)는 6mm의 폭으로 형성되고, 상기 온도센서(103)는 지름 5mm의 크기로 형성된다. 여기서, 상기 히터(102)의 회로패턴은 히터출력/표면적(W/cm2), 히터면적/표면적(cm2/cm2), 히터의 저항값을 함께 고려한 계산에 의해 설계되어 상호 간섭이 일어나지 않는 회로 두께, 길이와 폭이 결정된다.The thermally
상기 열전도 기판(100)은 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 및 질화붕소(BN)를 포함하는 세라믹스군으로부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다.The thermally
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail for the ceramic heat conduction support according to the present invention.
도 1의 (a)는 본 발명에 따른 열전도 기판(100)의 단면도로서, 기판의 중심점으로부터 쓰루홀(101)이 형성되는 위치와 기판의 전체 크기를 나타내고, 도 1의 (b)는 상기 쓰루홀(101)이 열전도 기판(100)에 배치되는 위치를 설명하기 위한 개략 평면도를 나타내며, 도 1의 (c)는 열전도 기판(100)에 설계되는 히터(102)의 형태를 나타낸다.Figure 1 (a) is a cross-sectional view of the thermal
도 2는 열전도 기판(100)에 패턴 설계된 히터(102)의 각 존(zone) 내부의 히터 면적 비율의 균일화를 위해 적용된 구조를 설명하는 단면도 및 일부 평면도로서, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 2그룹(g2)의 H/P(H:히터 패턴의 폭, P:히터 패턴 간의 폭)는 낮추고, 3그룹(g3)의 H/P는 높여 히터의 밀도가 균일하게 유지되도록 한다. H/P의 값이 변화될 때 영역별 히터의 저항값은 변화가 없이 유지되어야 한다.FIG. 2 is a cross-sectional view and a partial plan view illustrating a structure applied for the uniformity of the heater area ratio inside each zone of the
즉, 가열하는 면적이 큰 영역(zone)은 이러한 비율을 조절하여 히터가 차지하는 면적의 밀도를 일정하게 한다는 의미로서, H/P를 높이는 것은 가열하는 면적의 많은 부분을 히터가 차지하여 직접 가열이 이루어지도록 하는 것을 의미한다.In other words, a zone with a large area for heating means to control the ratio to make the density of the area occupied by the heater constant.Increasing the H / P means that the heater occupies a large part of the area for heating, so that the direct heating is performed. It means to make it happen.
도 2의 (b)는 상기 히터(102)의 폭(H)과 히터(102) 사이의 폭(P)을 나타낸다.2B shows the width H of the
도 3은 열전도 기판(100)에 설계되는 히터(102)의 존(zone)의 확대, 즉 각 존(zone) 사이 간격의 최소화가 적용되는 구성을 나타낸다.FIG. 3 illustrates a configuration in which a zone of the
도 3에 도시되는 바와 같이, 히터(102)의 존(zone)을 확대하는 방안으로, 회로패턴이 없는 1그룹(g1)의 중심부의 간격과 상기 쓰루홀(101)이 있는 부분의 간격을 최소화하는 구조의 방식으로 상기 히터(102)의 그룹별 존(zone)을 확대한다.As shown in FIG. 3, in order to enlarge the zone of the
이는, 면적당 일정한 열량을 발생시키기 위한 것으로서, 동일한 면적에 동일한 열량을 가지면 균일한 가열이 가능해지는 원리를 이용한다. 즉, 전압이 일정하게 유지되는 제어기를 사용할 때, Q=V^2/R이므로 히터의 면적이 증가하면 더 많은 열량을 발생해야 하므로 저항이 작은 히터가 필요하게 된다. 히터의 저항은 길이가 길수록 폭이 좁을 수록 증가하므로 저항이 작은 히터를 만들기 위해서는 길이를 줄이거나 폭을 넓혀야 한다.This is to generate a constant amount of heat per area, and if the same amount of heat in the same area, even heating is used. In other words, when using a controller that maintains a constant voltage, Q = V ^ 2 / R, so as the area of the heater increases, more heat should be generated. Since the resistance of the heater increases as the length is narrower, the length of the heater must be shortened or wider in order to create a heater with a small resistance.
도 4는 열전도 기판(100)에 설계되는 히터(102)의 존(zone) 분할시, U자형의 패턴쌍의 위치 분포가 열전도 기판(100)상에서 특정 각도의 위치에 집중되지 않도록 분산 배치되는 구조로 나타낸다.FIG. 4 is a structure in which the position distribution of the U-shaped pattern pair is distributed so as not to be concentrated at a specific angle on the
또한, 상기 히터(102)는 주위 패턴과의 온도 분포가 균일하게 유지될 수 있도록 U자형 패턴의 양 단간의 거리가 일정하게 유지되도록 한다.In addition, the
도 5는 본 발명에 따른 세라믹스 열전도 지지대의 총 15개의 히터(102) 패턴들이 배치되는 패턴 설계의 구성을 개략적으로 나타낸다.5 schematically shows the configuration of a pattern design in which a total of 15
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100 : 열전도 기판 101 : 쓰루홀
102 : 히터 103 : 온도센서
104 : 전기연결부100: heat conductive substrate 101: through hole
102
104: electrical connection
Claims (8)
상기 열전도 기판에 방사형의 각 존(zone)별로 분리 배치되어 균일한 온도분포도와 각 존(zone)별 동일한 승온속도를 갖는 회로패턴을 형성하는 복수의 히터; 및
상기 각 존(zone)별로 분리 형성되는 히터의 회로패턴에 개별로 하나씩 배치되는 온도센서;
를 포함하며,
상기 복수의 히터는, 분할시 발생되는 U자형의 패턴의 분포되는 위치가 열전도 기판상에서 특정 각도의 위치에 집중되지 않도록 분산 배치되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.At least one through hole formed in the thermally conductive substrate;
A plurality of heaters disposed on the thermally conductive substrate for each zone of a radial shape to form a circuit pattern having a uniform temperature distribution and a same temperature raising speed for each zone; And
A temperature sensor individually disposed one by one in a circuit pattern of a heater separately formed for each zone;
Including;
The plurality of heaters, the ceramic heat conduction support, characterized in that formed in a structure that is distributed so that the distribution position of the U-shaped pattern generated at the time of division is not concentrated on the position of a particular angle on the heat conducting substrate.
상기 복수의 히터는,
상기 열전도 기판의 동일 원주상에 배치되는 히터들을 하나의 그룹으로 하는 적어도 두 개의 존(zone)으로 구성하며,
중심 그룹과 인접 외곽 그룹에 각각 히터를 설치하되, 중심그룹으로부터 외곽그룹방향으로 그룹간 히터의 개수가 배수로 증가하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.The method of claim 1,
The plurality of heaters,
Composed of at least two zones in one group of heaters disposed on the same circumference of the heat conductive substrate,
Ceramic heaters, characterized in that the heater is installed in the center group and the adjacent outer group, respectively, the number of heaters between the groups increases in multiples from the center group to the outer group direction.
상기 열전도 기판의 동일 원주상에 배치되는 히터들을 하나의 그룹으로 하는 4개 그룹의 15-존(zone)으로 구성하되,
중심의 1그룹에는 원주형상의 1개의 히터를 형성하고,
상기 1그룹 외곽의 원주상에 형성되는 2그룹에는 2개의 히터를 형성하며,
상기 2그룹 외곽의 원주상에 형성되는 3그룹에는 90°로 분할되는 4개의 히터를 형성하고,
상기 3그룹 외곽의 원주상에 형성되는 4그룹에는 45°로 분할되는 8개의 히터가 형성되는 구조로 구성됨을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.The method of claim 2,
Comprised of four groups of 15 zones in which the heaters disposed on the same circumference of the thermally conductive substrate as a group,
In one group in the center, one heater of columnar shape is formed,
Two heaters are formed in two groups formed on the circumference of the first group,
In the three groups formed on the circumference of the outside of the two groups to form four heaters divided by 90 °,
Ceramic heat conduction support, characterized in that the four groups formed on the outer circumference of the three groups formed of eight heaters divided by 45 °.
상기 적어도 하나 이상의 쓰루홀은,
상기 2그룹의 히터와 3그룹의 히터 사이의 원주상에 120°의 각도로 분포하는 3개의 쓰루홀(Through hole)로 구성됨을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.The method of claim 3, wherein
The at least one through hole is,
And three through holes distributed at an angle of 120 ° on the circumference between the two groups of heaters and the three groups of heaters.
상기 2그룹의 히터와 3그룹의 히터는,
상기 쓰루홀로 인한 열손실 및 온도 편차가 최소화될 수 있도록 타 그룹들간의 근접거리에 비해 더 근접되게 형성됨을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.The method of claim 4, wherein
The two groups of heaters and three groups of heaters,
Ceramic heat conduction support, characterized in that formed closer to the distance between the other groups to minimize the heat loss and temperature deviation due to the through-hole.
상기 복수의 히터는,
각 회로패턴의 저항값이 150 ~ 200옴(Ohm)을 갖도록 패턴을 형성하되, 최외각 4그룹에 포함되는 히터들의 저항값은 1그룹 내지 3그룹에 포함되는 히터들의 저항값에 비해 더 크게 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대. The method according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of heaters,
The pattern is formed so that the resistance value of each circuit pattern has 150 to 200 Ohm, but the resistance value of the heaters included in the outermost 4 groups is larger than the resistance value of the heaters included in the 1 to 3 groups. Ceramics heat conduction support, characterized in that configured to.
상기 열전도 기판은,
질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 및 질화붕소(BN)를 포함하는 세라믹스군으로부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성됨을 특징으로 하는 세라믹스 열전도 지지대.The method according to claim 6,
The thermal conductive substrate,
Ceramics heat conduction support, characterized in that composed of any one material selected from the group of ceramics including silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), and boron nitride (BN).
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|---|---|---|---|
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