KR101292605B1 - 정전척의 표면온도 제어장치 - Google Patents

정전척의 표면온도 제어장치 Download PDF

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KR101292605B1
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왕유식
고윤환
김종현
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주식회사 셀빛
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Abstract

본 발명은 도전체와 도전체를 감싸는 유전층으로 이루지고, 전원에 의해 바이어스 전압이 인가되어 정전기를 발생시키는 정전척; 상기 정전척의 하면에 다수개가 직접 부착되며, 하나 이상의 구역으로 구분되어 독립적으로 열을 방출 및 흡수하는 열전소자; 상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하는 하나 이상의 전원공급부; 상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하도록 상기 하나 이상의 전원공급부를 각각 제어하는 전원제어부; 및 상기 열전소자의 하단에 구비되어 냉매가 유동되는 히트싱크를 포함하도록 한 정전척의 표면온도 제어장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 열전소자에 전원을 공급하는 전원공급부를 히트싱크로부터 분리되도록 구성함으로써, 히트싱크의 냉매, 특히 냉각수가 유출되더라도 전원공급부가 냉각수와의 접촉에 의해 손상되는 것을 방지함과 아울러 오동작을 예방할 수 있고, 구역별 전원을 공급하도록 전원공급부가 다수로 이루어지도록 함으로써, 전원 공급에 문제 발생시 해당하는 전원공급부만을 교체하도록 하여 유지 및 보수에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 열전소자가 정전척의 하면에 직접 부착되도록 함으로써 열전달 효율이 우수할 뿐만 아니라, 열전소자를 포함하는 열전모듈의 사용으로 인한 효율 저하 및 비용 증가를 방지할 수 있다.

Description

정전척의 표면온도 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING SURFACE TEMPERATURE OF ELECTRODE STATIC CHUCK}
본 발명은 정전척의 표면온도 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 처리작업 동안 웨이퍼가 척킹되는 정전척 표면의 온도를 열전소자를 이용하여 일정하게 유지시키도록 하는 정전척의 표면온도 제어장치에 관한 것이다.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.
반도체 소자는 웨이퍼의 상면에 수차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로(Large Scale Integration)로서, 전술한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 밀폐된 반응 용기인 챔버에서 진행된다.
이에 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 고정하기 위하여 챔버의 내부에 설치되는 장치가 척(chuck)인데, 이러한 척으로는 현재 그 중심부에서 진공을 웨이퍼에 가해 고정하는 진공척(vacuum chuck), 직류전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 정전 상호 작용으로 웨이퍼를 고정하는 정전척(electrode static chuck) 등이 사용되고 있다.
이 중에서 정전척은 다른 방식의 척에 비하여 우수한 특징을 가지고 있어, 현재 에칭(etching) 장치 또는 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition, CVD)장치 등에 널리 사용되고 있다. 한편, 전술한 챔버 내에서 진행되는 반도체 소자의 제조공정에 있어서 웨이퍼의 온도제어는 완성소자의 특성 즉, 반도체 소자의 균일도(uniformity), 선폭(critical), 프로파일(profile) 및 재현성(repeatability) 등에 중요한 영향을 미치게 된다.
종래의 웨이퍼 온도를 제어하는 반도체 처리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 처리 장치를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 반도체 처리 장치(1)는 대한민국 특허청에 공개된 특허출원 제10-2000-0005564호(2000.01.25공개)의 "고체온도제어기판지지대"로서, 웨이퍼(20) 하단에 전극(10) 및 전극(10)과 연결되는 처리 챔버(30)를 구비한다.
전극(10)은 고주파 전력원과 열전기 온도 제어 시스템에 대한 인터페이스를 구비할 수도 있다. 웨이퍼(20)는 기계적으로 또는 전극(10)의 일측에 조립되거나, 부착된 정전기적 척킹 구조에 의해 전극(10)에 고정될 수 있다.
처리될 웨이퍼(20)는 처리 챔버(30) 안으로 넣어진다. 처리챔버(30)는 처리 환경, 웨이퍼 취급을 위한 인터페이스, 가스 배급 장치 등을 구비한다. 처리 챔버(30)는 예를 들면 진공 챔버로 이루어지기도 한다. 또한, 웨이퍼(20)는 전형적으로 처리 챔버(30)에서 처리되어 집적 회로 칩들을 생산한 다음 제거된다. 전체 웨이퍼 처리 장치의 일부인 웨이퍼 취급 장치는 웨이퍼(20)를 처리 챔버(30) 내부에 채워넣거나 빼내는데 사용된다. 넣고, 처리하고, 그리고 제거하는 단계들은 다수의 웨이퍼들에 대하여 반복되기도 한다.
공정 진행 중 그 위에 웨이퍼(20)가 안착되는 전극(10)의 일측은 정전기적 고정 구조물을 구비하기도 한다. 전극(10)의 타측은 공정 진행 중 전극(10)의 표면 온도를 제어하기 위한 열전기 모듈(40)들을 구비하여 공정 진행 중 기판 온도를 제어하기도 한다.
열전기 모듈(40)들은 전류공급장치(80)로부터 공급되는 전력에 응답하여 전극(10)의 온도를 제어한다. 열전기 모듈(40)들은 열전도성 물질(50)로 전극(10)에 밀착된다. 열전도성 물질(50)은 열전기 모듈(40)과 히트싱크(70)의 밀착을 유지할 수 있는 물질이다. 예를 들어 열전도성 본드, 시트, 구리스 등이 있다. 히트싱크(70)는 열전기 모듈(40)의 하단에 구비된다.
히트싱크(70)는 열전기 모듈(40)들과 열전달 접촉을 하고 있다. 히트 싱크(70)는 전극(10)으로부터 열을 빼앗음으로써 전극(10)의 냉각을 촉진한다. 또한, 히트싱크(70)는 열원으로 작용하여 전극(10)에 열을 제공함으로써 전극 가열을 촉진한다.
제어기(95)는 전류공급장치(80)와 연결되며, 전류공급장치(80)에 의해 공급되는 전류를 제어하는데 사용된다. 센서(90)는 적외선 카메라로 구성되며, 처리 챔버(30)에 있는 윈도우(35)를 통하여 웨이퍼 표면 전역에 걸쳐 온도를 감지한다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 따른 반도체 처리 장치는 다음과 같은 점에서 문제점을 가지고 있다.
첫째, 전류공급장치(80)와 열전기 모듈(40)들이 리드 라인들(42,44)을 통해서 직결됨과 아울러 일체형으로 구성됨으로써, 히트싱크(70)의 냉매, 특히 냉각수가 유출될 경우 전류공급장치(80)를 손상시킬 뿐만 아니라, 오동작을 유발하고, 이로 인해 반도체 제조 장치의 가동률을 저하시키는 원인을 초래하였다.
둘째, 단일의 전류공급장치(80)를 통해서 열전기 모듈(40) 각각에 대하여 전류를 공급하도록 구성됨으로써 전류 공급에 문제가 발생시 전류공급장치(80) 전체를 교체함으로써 비용 증가를 초래하였다.
셋째, 열전기 모듈(40)은 열전기소자를 포함하는 모듈로 이루어지고, 이러한 열전기 모듈(40)의 모듈적 특성으로 인해 열전기소자의 열이나 냉기가 모듈을 이루는 부재를 통해서 전달됨으로써 열전달 효율이 낮을 수밖에 없으며, 이로 인해 온도 제어의 응답성을 저하시킬 뿐만 아니라, 비용적인 면에서도 불리하게 작용하게 된다.
넷째, 온도 측정을 위한 센서(90)가 처리 챔버(30) 외측에 설치됨으로써 전극(10) 내지 웨이퍼에 대한 온도 측정의 신뢰성이 저하되고, 이러한 센서(90)가 단일로 이루어짐으로써 전극(10) 내지 웨이퍼에 위치별 온도 측정이 불가능하고, 이로 인해 웨이퍼에 대한 온도 분산을 정확하게 제어할 수 없다.
다섯째, 히트싱크(70)가 동심원 형태로 유로를 형성하고, 전극(10)의 중심부에 위치된 냉매 공급홀로부터 냉매가 공급되어 압력에 의해 전극(10)의 외주부분으로 이동하여 냉매 수거홀로 배출되도록 하여 전극(10)의 표면 온도를 조절하려고 하나, 유입되는 냉매와 배출되는 냉매의 온도 편차가 심해 전극(10)의 표면온도를 일정하게 유지하도록 하는데 어려움이 따른다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 정전척 하단에 부착되는 열전소자들을 구역별로 분리하여, 구역별로 온도를 각각 측정 및 제어함으로써 반도체 공정 진행 중 웨이퍼 표면 전역에 걸쳐 균일한 온도를 유지할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열전소자에 전원을 공급하는 전원공급부를 히트싱크로부터 분리되도록 구성함으로써, 히트싱크의 냉매, 특히 냉각수가 유출되더라도 전원공급부가 냉각수와의 접촉에 의해 손상되는 것을 방지함과 아울러 오동작을 예방하도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구역별 전원을 공급하도록 전원공급부가 다수로 이루어지도록 함으로써, 전원 공급에 문제 발생시 해당하는 전원공급부만을 교체하도록 하여 유지 및 보수에 따른 비용을 절감하도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열전소자가 정전척의 하면에 직접 부착되도록 함으로써 열전달 효율이 우수하도록 할 뿐만 아니라, 열전소자를 포함하는 열전모듈의 사용으로 인한 효율 저하 및 비용 증가를 방지하도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구역별로 온도 측정을 위한 센서를 정전척의 배면에 설치함으로써 정전척의 표면 온도를 구역별로 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 이로 인해 웨이퍼에 대한 온도 분산 및 제어가 정확하게 이루어지도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도전체와 도전체를 감싸는 유전층으로 이루지고, 전원에 의해 바이어스 전압이 인가되어 정전기를 발생시키는 정전척; 상기 정전척의 하면에 다수개가 직접 부착되고, 다수의 구역으로 구분되어 독립적으로 열을 방출 및 흡수하며, n타입부와 p타입부의 PN 접합으로 이루어지는 열전소자; 상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하는 하나 이상의 전원공급부; 상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하도록 상기 하나 이상의 전원공급부를 각각 제어하는 전원제어부; 및 상기 열전소자의 하단에 구비되어 냉매가 유동되는 히트싱크를 포함하는 정전척 표면온도 제어장치가 제공된다.
상기 각각의 구역에 설치되어 상기 정전척의 배면온도를 직접적으로 측정하는 하나 이상의 온도센서부를 더 포함하고, 상기 전원제어부는, 상기 온도센서부 각각으로부터 측정되어 출력된 온도신호에 따라 상기 각 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하도록 상기 하나 이상의 전원공급부 각각을 제어할 수 있다.
상기 하나 이상의 전원공급부는, 상기 정전척으로부터 분리되도록 설치되고, 각각에 상기 구역별 열전소자가 연결될 수 있다.
상기 열전소자는, 상기 각 구역별로 직렬 연결될 수 있다.
상기 각 구역은, 중심 영역과 이를 감싸는 하나 이상의 영역 별로 설정되거나, 전후 또는 좌우로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 전후 및 좌우로 정형적으로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 2차원적으로 비정형적으로 배열되는 영역 별로 설정될 수 있다.
상기 히트싱크는, 공랭식, 수랭식, 열전식 또는 증발식 중 어느 하나의 냉각방법에 의해 동작될 수 있다.
본 발명에 따른 정전척의 표면온도 제어장치에 의하면, 정전척 하단에 부착되는 열전소자들을 구역별로 분리하여, 구역별로 온도를 각각 측정 및 제어함으로써 반도체 공정 진행 중 웨이퍼 표면 전역에 걸쳐 균일한 온도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 열전소자에 전원을 공급하는 전원공급부를 히트싱크로부터 분리되도록 구성함으로써, 히트싱크의 냉매, 특히 냉각수가 유출되더라도 전원공급부가 냉각수와의 접촉에 의해 손상되는 것을 방지함과 아울러 오동작을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 구역별 전원을 공급하도록 전원공급부가 다수로 이루어지도록 함으로써, 전원 공급에 문제 발생시 해당하는 전원공급부만을 교체하도록 하여 유지 및 보수에 따른 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 열전소자가 정전척의 하면에 직접 부착되도록 함으로써 열전달 효율이 우수할 뿐만 아니라, 열전소자를 포함하는 열전모듈의 사용으로 인한 효율 저하 및 비용 증가를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 구역별로 온도 측정을 위한 센서를 정전척의 배면에 설치함으로써 정전척의 표면 온도를 구역별로 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 이로 인해 웨이퍼에 대한 온도 분산 및 제어가 정확하게 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 처리 장치를 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 표면온도 제어장치를 도시한 분리 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 표면온도 제어장치를 도시한 평단면도이고,
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도를 기초로 한 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 표면온도 제어장치를 도시한 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 표면온도 제어장치를 도시한 평단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 표면온도 제어장치(100)는 정전척(110), 열전소자(120), 전원공급부(Switching Mode Power Supply; SMPS)(131,132,133,132), 전원제어부(140; 도 4에 도시), 그리고 히트싱크(150)를 포함할 수 있다.
정전척(110)은 도전체와 도전체를 감싸는 유전층으로 이루어져 전원에 의해 바이어스 전압이 인가되면 정전기를 발생시키고, 이러한 정전기에 의해 상면에 위치하는 웨이퍼(200)를 척킹하게 된다. 또한, 정전척(110)은 하면에 다수개의 열전소자(120)가 직접 부착된다.
열전소자(120)는 정전척(110)의 하면에 다수개가 직접 부착되고, 하나 이상의 구역으로 구분되어 독립적으로 열을 방출 및 흡수하여 정전척(110)의 표면 온도를 제어하도록 한다. 이러한 열전소자(120)는 두 금속의 접합부를 통하여 전원을 흘렸을 때, 그 접합부에서 열을 발생시키거나 흡수시키는 펠티에 효과(peltier effect)를 이용하는 열전 반도체로 구성된다. 즉, n타입부와 p타입부를 갖춘 열전 반도체에 직류 전원을 인가하면, 부로 대전된 금속과 반도체의 접점에서는 주위로부터 열 에너지를 흡수한 전자가 열반도체 내부로 이동하여 흡열 반응을 일으키고, 정으로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해 발열반응을 일으키게 되고, 이로 인해 열의 방출 및 흡수를 가능하도록 한다.
열전소자(120)는 일례로 제 1 내지 제 4 구역(121,122,123,124)으로 구분되고, 각각의 구역(121,122,123,124)별로 정전척(110)의 표면온도를 제어하는데, 본 실시예에서는 4개의 구역(121,122,123,124)으로 설정됨을 나타내었으나, 이에 한하지 않고, 정전척(110)의 크기, 표면 온도 등에 따라 다양한 개수 및 형태로 구역이 설정될 수 있다.
열전소자(120)는 각 구역(121,122,123,124)별로 직렬 연결될 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각 구역(121,122,123,124)에 해당하는 다수의 열전소자(120)는 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 이로 인해 후술하게 될 전원공급부(131,132,133,134)의 연결시 배선을 줄이도록 하고, 조립을 용이하도록 한다.
도 4를 참조하면, 전원공급부(131,132,133,134)는 각각의 구역(121,122,123,124)별로 열전소자(120)에 독립적으로 전원을 공급하도록 다수로 이루어진다. 즉, 전원공급부(131,132,133,134)는 열전소자(120)로 이루어지는 구역(121,122,123,124)의 개수에 상응하는 개수로 이루어질 수 있다. 따라서, 전원공급부(131,132,133,134)는 정전척(110)의 표면 온도차에 따라 구역(121,122,123,124)별로 열을 방출 및 흡수하기 위하여 제 1 구역(121) 내지 제 4 구역(124)으로 구역이 구분되는 열전소자(120)의 온도를 구역별로 상이하게 제어할 수 있도록 한다.
전원공급부(131,132,133,134)는 히트싱크(150)의 냉매 유출로 인한 손상 및 오동작을 방지하기 위하여, 본 실시예에서처럼 정전척(110)으로부터 분리되어 이격되도록 설치될 수 있고, 각각에 구역(121,122,123,124)별 열전소자(120)가 연결된다.
전원제어부(140)는 각각의 구역(121,122,123,124)별 열전소자(120)에 독립적으로 전원을 공급하도록 하나 이상의 전원공급부(131,132,133,134)를 각각 제어하도록 마련된다.
히트싱크(150)는 열전소자(120)의 하단에 구비되어 냉매가 유동되도록 하는데, 공랭식, 수랭식, 열전식 또는 증발식 중 어느 하나의 냉각방법에 의해 동작할 수 있다. 여기서, 공랭식의 경우, 일례로 냉매로서 에어를 송풍력에 의해 공급받을 수 있다. 수랭식의 경우, 일례로 냉매로서 냉각수를 펌핑력에 의해 순환 공급받을 수 있다. 열전식의 경우, 일례로 열전소자가 사용될 수 있다. 증발식의 경우, 일례로 증발을 통한 냉각을 위한 증발기 구조를 가질 수 있다.
히트싱크(150)에 대한 냉매의 공급을 제어하기 위하여, 냉매의 유입을 제어하는 제어부(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 열전소자(120)의 각 구역(121,122,123,124)은 히트싱크(150)로 냉매가 유입되었다가 유출되는 과정에서 발생되는 정전척(110) 표면의 온도 편차를 고려하여 설정될 수 있다. 따라서, 냉매가 정전척(110)의 중심부로 유입되어 정전척(110)의 외곽으로 배출될 경우, 정전척(110)의 표면 온도가 내주면에서 외주면으로 갈수록 온도 편차가 발생할 경우를 감안하여, 열전소자(120)는 본 실시예에서처럼 각 구역(121,122,123,124)이 내주면에서 외주면 방향으로 동심원 별로 설정될 수 있으며, 이에 한하지 않고, 원이나 다각형 그 밖의 형태에 무관하게 중심 영역과 이를 감싸는 하나 이상의 영역 별로 설정되거나, 전후 또는 좌우로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 전후 및 좌우로 정형적으로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 2차원적으로 비정형적으로 배열되는 영역 별로 설정될 수 있다.
각각의 구역(121,122,123,124)에는 온도센서부(161,162,163,164)가 설치되는데, 여기서, 온도센서부(161,162,163,164)는 각각의 구역(121,122,123,124)에 상응한 하나 이상의 개수로 이루어질 수 있고, 정전척(110)의 배면온도를 직접적으로 측정하고, 측정된 온도를 감지신호로서 전원제어부(140)에 출력할 수 있다. 즉, 제 1 구역(121)의 열전소자(120)에는 제 1 구역 온도센서부(161)가 설치되고, 제 1 구역 전원공급부(131)가 연결된다. 제 2 구역(122)의 열전소자(120)에는 제 2 구역 온도센서부(162)가 설치되고, 제 2 구역 전원공급부(132)가 연결된다. 제 3 구역(123)의 열전소자(120)에는 제 3 구역 온도센서부(163)가 설치되고, 제 3 구역 전원공급부(133)가 연결된다. 제 4 구역(124)의 열전소자(120)에는 제 4 구역 온도센서부(164)가 설치되고, 제 4 구역 전원공급부(134)가 연결된다. 또한, 온도센서부(161,162,163,164)는 비접촉에 의한 온도 측정이 가능하도록 적외선 카메라가 적용될 수 있다.
전원제어부(140)는 온도센서부(161,162,163,164) 각각으로부터 측정되어 출력된 온도신호에 따라 각 구역(121,122,123,124)별 열전소자(120)에 독립적으로 전원을 공급하도록 다수, 예컨대 제 1 내지 제 4 구역의 전원공급부(131,132,133,134) 각각을 제어하게 된다. 따라서, 열전소자(120)는 전원제어부(140)의 제어에 의해 제 1 내지 제 4 구역 전원공급부(131,132,133,134)로부터 각 구역(121,122,123,124)별로 상이하게 전달되는 전원의 인가에 따라 각 구역별로 독립적으로 열을 방출 및 흡수하도록 하고, 이로 인해 정전척(110) 상에 척킹된 웨이퍼(200)에서 각 구역(121,122,123,124)에 해당하는 부분별 온도 제어를 가능하도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 정전척의 표면온도 제어장치에 따르면, 정전척(110) 하면에 정전척(110)의 표면적에 대응하여 다수개의 열전소자(120)를 구역 설정과 함께 부착하고, 각 구역(121,122,123,124)별로 정전척(110)의 배면 온도를 측정하기 위한 온도센서부(161,162,163,164) 및 전원공급부(131,132,133,134)를 구비함으로써, 전원제어부(140)가 온도센서부(161,162,163,164)의 감지신호에 따라 구역(121,122,123,124)별 열전소자(120)의 전원 공급을 제어하여, 정전척(110)의 표면 온도를 제어하고, 이로 인해 정전척(110)의 표면 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
또한, 열전소자(120)에 전원을 공급하는 전원공급부(131,132,133,133)를 히트싱크(150)로부터 분리되도록 구성함으로써, 히트싱크(150)의 냉매, 특히 냉각수가 유출되더라도 전원공급부(131,132,133,134)가 냉각수와의 접촉에 의해 손상되는 것을 방지함과 아울러 오동작을 예방할 수 있고, 구역(121,122,123,124)별 전원을 공급하도록 전원공급부(131,132,133,134)가 다수로 이루어지도록 함으로써, 전원 공급에 문제 발생시 해당하는 전원공급부만을 교체하도록 하여 유지 및 보수에 따른 비용을 절감할 수 있다.
또한, 열전소자(120)가 정전척(110)의 하면에 직접 부착되도록 함으로써 열전달 효율이 우수할 뿐만 아니라, 열전소자를 포함하는 열전모듈의 사용으로 인한 효율 저하 및 비용 증가를 방지할 수 있고, 구역(121,122,123,124)별로 온도 측정을 위한 온도센서부(161,162,163,164)를 정전척(110)의 배면에 설치함으로써 정전척(110)의 표면 온도를 구역(121,122,123,124)별로 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 이로 인해 웨이퍼(200)에 대한 온도 분산 및 제어가 정확하게 이루어지도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 정전척 120 : 열전소자
121 : 제 1 구역 122 : 제 2 구역
123 : 제 3 구역 124 : 제 4 구역
131 : 제 1 구역 전원공급부 132 : 제 2 구역 전원공급부
133 : 제 3 구역 전원공급부 134 : 제 4 구역 전원공급부
140 : 전원제어부 150 : 히트싱크
161 : 제 1 구역 온도센서부 162 : 제 2 구역 온도센서부
163 : 제 3 구역 온도센서부 164 : 제 4 구역 온도센서부
200 : 웨이퍼

Claims (6)

  1. 도전체와 도전체를 감싸는 유전층으로 이루지고, 전원에 의해 바이어스 전압이 인가되어 정전기를 발생시키는 정전척;
    상기 정전척의 하면에 다수개가 직접 부착되고, 다수의 구역으로 구분되어 독립적으로 열을 방출 및 흡수하며, n타입부와 p타입부의 PN 접합으로 이루어지는 열전소자;
    상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하는 다수의 전원공급부;
    상기 각각의 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하도록 상기 다수의 전원공급부를 각각 제어하는 전원제어부;
    상기 열전소자의 하단에 구비되어 냉매가 유동되는 히트싱크; 및
    상기 각각의 구역에 설치되어 상기 정전척의 배면온도를 직접적으로 측정하는 다수의 온도센서부를 포함하고,
    상기 구역 각각은 상기 열전소자가 다수로 설치되고,
    상기 전원제어부는 상기 온도센서부 각각으로부터 측정되어 출력된 온도신호에 따라 상기 각 구역별 열전소자에 독립적으로 전원을 공급하도록 상기 다수의 전원공급부 각각을 제어하는, 정전척 표면온도 제어장치.』
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 전원공급부는,
    상기 정전척으로부터 분리되도록 설치되고, 각각에 상기 구역별 열전소자가 연결되는, 정전척 표면온도 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 열전소자는,
    상기 각 구역별로 직렬 연결되는, 정전척 표면온도 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 각 구역은,
    중심 영역과 이를 감싸는 하나 이상의 영역 별로 설정되거나, 전후 또는 좌우로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 전후 및 좌우로 정형적으로 배열되는 영역 별로 설정되거나, 2차원적으로 비정형적으로 배열되는 영역 별로 설정되는, 정전척 표면온도 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 히트싱크는,
    공랭식, 수랭식, 열전식 또는 증발식 중 어느 하나의 냉각방법에 의해 동작되는, 정전척 표면온도 제어장치.
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