KR101317942B1 - 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전척에 구비된 에지링을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈은 열전소자(32)를 이용하여 에지링(20)의 열을 강제로 상기 대경부(11)의 상면으로 배출하여 에지링(20)을 냉각시킴으로, 에지링(20)의 온도분포가 척바디(10)의 소경부(12) 상면과 유사한 분포를 갖도록 효과적으로 냉각시켜, 반조체 제조시 불량이 발생될 가능성을 줄이고, 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈은 열전소자(32)를 이용하여 에지링(20)의 열을 강제로 상기 대경부(11)의 상면으로 배출하여 에지링(20)을 냉각시킴으로, 에지링(20)의 온도분포가 척바디(10)의 소경부(12) 상면과 유사한 분포를 갖도록 효과적으로 냉각시켜, 반조체 제조시 불량이 발생될 가능성을 줄이고, 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조용 척에 구비된 에지링을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체제조에 사용되는 정전척(ESC chuck)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 원판형상의 대경부(11)와 상기 대경부(11)에 비해 지름이 작은 원판형상을 이루도록 상기 대경부(11)의 상면 중앙부에서 상측으로 돌출된 소경부(12)로 구성된 척바디(10)와, 상기 소경부(12)의 외부에 결합된 에지링(20)으로 구성되며, 상기 척바디(10)에는 도시 안 된 정전기발생수단이 구비되어, 상기 정전기발생수단으로 척바디(10)에 정전기를 발생시켜 소경부(12)의 상면에 배치된 웨이퍼를 고정할 수 있도록 구성된다.
이러한 정전척의 구성은 공개특허 2003-0043013호를 비롯한 다수의 선행문건에 자세히 나타나 있음으로, 자세한 설명은 생략한다.
한편, 이러한 정전척을 이용하여 반도체를 제작할 때는, 정전척의 상면에 웨이퍼를 고정한 후 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 가공함으로, 상기 정전척의 상면이 고온으로 가열된다.
따라서, 이러한 정전척은 상기 척바디(10)에 냉각수를 이용한 냉각수단을 구비하여, 척바디(10)의 상면이 균일한 온도분포를 갖도록 냉각시킬 수 있도록 하고 있다.
그런데, 이러한 정전척은 상기 척바디(10)에만 냉각수단이 구비되어 척바디(10)는 냉각시킬 수 있으나 상기 에지링(20)을 충분히 냉각시키지 못하였다.
따라서, 에지링(20) 상면의 온도가 불균일하게 되며, 이에 따라 웨이퍼를 가공하여 반도체를 제조하는 공정에서 불량이 발생될 가능성이 높아지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점은 전술한 정전척 이외에, 상단에 에지링이 구비된 모든 종류의 반도체 제조용 척에 동일하게 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전척에 구비된 에지링을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원판형상의 대경부(11)와 상기 대경부(11)에 비해 지름이 작은 원판형상을 이루도록 상기 대경부(11)의 상면 중앙부에서 상측으로 돌출된 소경부(12)로 구성된 척바디(10)와, 상기 소경부(12)의 외부에 결합된 에지링(20)을 포함하는 정전척에 있어서, 상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성된 하부열전도링(31)과, 상기 하부열전도링(31)의 상면에 밀착고정된 열전소자(32)와, 상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성되며 상기 열전소자(32)의 상면에 밀착고정되는 상부열전도링(33)을 포함하며, 상기 하부열전도링(31)이 상기 대경부(11)의 상면에 밀착고정되도록 상기 소경부(12)의 외측에 끼워지며, 상기 에지링(20)은 상기 상부열전도링(33)의 상면에 밀착되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내경은 상기 소경부(12)의 외경에 비해 크게 구성되어, 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내주면이 상기 소경부(12)의 외주면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 사이에 상기 열전소자(32)의 외부를 감싸도록 배치되며 상하면이 상기 하부열전도링(31)의 상면과 상부열전도링(33)의 하측면에 밀착되는 링형상의 인슐레이터(34)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 하부열전도링(31) 및 상부열전도링(33)은 세라믹이나 지르코늄 또는 석영재질로 구성되어, 반도체 제조시 사용되는 플라즈마에 의해 상기 열전소자(32)가 영향을 받는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈이 제공된다.
본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈은 열전소자(32)를 이용하여 에지링(20)의 열을 강제로 상기 대경부(11)의 상면으로 배출하여 에지링(20)을 냉각시킴으로, 에지링(20)의 온도분포가 척바디(10)의 소경부(12) 상면과 유사한 분포를 갖도록 효과적으로 냉각시켜, 반조체 제조시 불량이 발생될 가능성을 줄이고, 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 정전척을 도시한 측단면도,
도 2는 종래의 정전척의 분해상태를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 에지링 냉각모듈이 구비된 정전척을 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈의 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 에지링 냉각모듈이 구비된 정전척의 분해상태 측단면도이다.
도 2는 종래의 정전척의 분해상태를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 에지링 냉각모듈이 구비된 정전척을 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈의 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 에지링 냉각모듈이 구비된 정전척의 분해상태 측단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈을 도시한 것으로, 정전기를 이용하여 웨이퍼를 고정하는 정전척에 적용된 것을 예시한 것이다.
이에 따르면, 상기 정전척은 원판형상의 대경부(11)와 상기 대경부(11)에 비해 지름이 작은 원판형상을 이루도록 상기 대경부(11)의 상면 중앙부에서 상측으로 돌출된 소경부(12)로 구성된 척바디(10)와, 상기 소경부(12)의 외부에 결합된 에지링(20)으로 구성된 것은 종래와 동일하다.
이때, 상기 척바디(10)에는 도시 안 된 정전기발생수단과 냉각수단이 구비되어, 척바디(10)가 정전기를 띄도록 하여 척바디(10)의 상면에 웨이퍼를 고정할 수 있도록 함과 동시에, 정전척에 웨이퍼를 고정한 상태로 플라즈마를 이용하여 반도체를 제조할 때 플라즈마에 의해 가열된 척바디(10)를 적절한 온도로 냉각시킬 수 있도록 구성된다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈(30)은 상기 에지링(20)의 하측면에 밀착되어 에지링(20)의 열을 상기 대경부(11)의 상면으로 방출하도록 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 에지링 냉각모듈(30)은, 상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성된 하부열전도링(31)과, 상기 하부열전도링(31)의 상면에 밀착고정된 열전소자(32)와, 상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성되며 상기 열전소자(32)의 상면에 밀착고정되는 상부열전도링(33)과, 상기 열전소자(32)의 외부를 감싸도록 배치되는 인슐레이터(34)를 포함하며, 상기 하부열전도링(31)이 상기 대경부(11)의 상면에 밀착고정되도록 상기 소경부(12)의 외측에 끼워지며, 상기 에지링(20)은 상기 상부열전도링(33)의 상면에 밀착되도록 결합된다.
상기 하부열전도링(31)은 열전도율이 높으면서 플라즈마를 차단하는 기능이 있는 재질로 구성된다.
바람직하게는 상기 하부열전도링(31)은 석영재질로 구성된다.
상기 열전소자(32)는 전원이 인가되면 상면의 열을 흡수하여 하측면으로 배출하도록 구성된 것으로, 다수개로 구성되어 상기 하부열전도링(31)의 상면에 일정간격으로 구비된다.
상기 상부열전도링(33)은 열전도율이 높으면서 플라즈마를 차단하는 기능이 있는 재질로 구성된다.
바람직하게는 상기 상부열전도링(33)은 세라믹 또는 지르코늄으로 구성된다.
상기 인슐레이터(34)는 전술한 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)과 같이, 플라즈마를 차단하는 기능이 있는 세라믹이나 지르코늄 또는 석영재질로 구성된 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 내경이 상기 열전소자(32)가 이루는 원에 비해 큰 링형태로 구성되어, 상하면이 상기 하부열전도링(31)의 상면과 상부열전도링(33)의 하측면에 밀착되도록 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 사이에 배치된다.
이때, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)은 외경이 상기 대경부(11)의 외경과 대응되도록 구성되며, 내경은 상기 소경부(12)의 외경에 비해 크게 구성되어, 도 3에 도시한 바와 같이, 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)을 설치하였을 때, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내주면이 상기 소경부(12)의 외주면으로부터 이격되도록 구성된다.
따라서, 상기 하부열전도링(31)의 하측면이 상기 대경부(11)의 상면에 밀착되도록 에지링 냉각모듈(30)을 고정한 후, 에지링 냉각모듈(30)의 상면에 상기 에지링(20)을 밀착고정하여 정전척의 조립을 완료할 수 있다.
그리고, 상기 열전소자(32)에 전원을 인가하면, 상기 열전소자(32)가 상기 상부열전도링(33)의 열을 흡수하여 상기 하부열전도링(31)을 통해 대경부(11)의 상면으로 열을 배출한다.
따라서, 상기 반도체 제조시 플라즈마에 의해 가열된 에지링(20)의 열은 상기 상부열전도링(33)과 열전소자(32) 및 하부열전도링(31)을 통해 척바디(10)의 대경부(11) 상면으로 방출되어, 상기 척바디(10)에 구비된 냉각수단에 의해 냉각된다.
이와 같이 구성된 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈은 열전소자(32)를 이용하여 에지링(20)의 열을 강제로 상기 대경부(11)의 상면으로 배출하여 에지링(20)을 냉각시킴으로, 에지링(20)의 온도분포가 척바디(10)의 소경부(12) 상면과 유사한 분포를 갖도록 효과적으로 냉각시켜, 반조체 제조시 불량이 발생될 가능성을 줄이고, 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내경은 상기 소경부(12)의 외경에 비해 크게 구성되어, 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내주면이 소경부(12)의 외주면으로부터 이격됨으로, 소경부(12)의 열이 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)으로 전달되어 에지링 냉각모듈(30)의 냉각성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 사이에 열전소자(32)의 외부를 감싸는 링형상의 인슐레이터(34)가 구비되어, 반도체 제조시 사용되는 플라즈마가 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 둘레부에 형성된 틈을 통해 상기 열전소자(32)에 작용되어 열전소자(32)에 작동오류가 발생되거나, 열전소자(32)가 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)은 열전도율이 높으면서 플라즈마를 차단하는 기능이 있는 세라믹이나 지르코늄 또는 석영으로 구성됨으로, 플라즈마가 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)을 통해 열전소자(32)에 영향을 주는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 에지링 냉각모듈은 정전척에 적용되는 것을 예시하였으나, 본 발명에 따른 에지링 냉각모듈은 정전척 이외에, 상단에 에지링이 구비된 모든 종류의 반도체 제조용 척에 모두 적용될 수 있다.
그리고, 상기 열전소자(32)는 다수개로 구성되어 상기 하부열전도링(31)의 상면에 일정간격으로 구비된 것을 예시하였으나, 상기 열전소자(32)를 상기 하부열전도링(31)의 상면에 대응되는 링형태로 구성하는 것도 가능하다.
10. 척바디 11. 대경부
12. 소경부 20. 에지링
30. 에지링 냉각모듈 31. 하부열전도링
32. 열전소자 33. 상부열전도링
34. 인슐레이터
12. 소경부 20. 에지링
30. 에지링 냉각모듈 31. 하부열전도링
32. 열전소자 33. 상부열전도링
34. 인슐레이터
Claims (4)
- 원판형상의 대경부(11)와 상기 대경부(11)에 비해 지름이 작은 원판형상을 이루도록 상기 대경부(11)의 상면 중앙부에서 상측으로 돌출된 소경부(12)로 구성된 척바디(10)와,
상기 소경부(12)의 외부에 결합된 에지링(20)을 포함하는 정전척에 있어서,
상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성된 하부열전도링(31)과,
상기 하부열전도링(31)의 상면에 밀착고정된 열전소자(32)와,
상기 에지링(20)에 대응되는 링형태로 구성되며 상기 열전소자(32)의 상면에 밀착고정되는 상부열전도링(33)과,
상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 사이에 상기 열전소자(32)의 외부를 감싸도록 배치되며 상하면이 상기 하부열전도링(31)의 상면과 상부열전도링(33)의 하측면에 밀착되는 링형상의 인슐레이터(34)를 포함하며,
상기 하부열전도링(31)이 상기 대경부(11)의 상면에 밀착고정되도록 상기 소경부(12)의 외측에 끼워지며,
상기 에지링(20)은 상기 상부열전도링(33)의 상면에 밀착되도록 결합되고,
상기 인슐레이터(34)는 플라즈마를 차단하는 기능이 있는 세라믹이나 지르코늄 또는 석영재질로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈.
- 제 1항에 있어서,
상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내경은 상기 소경부(12)의 외경에 비해 크게 구성되어,
상기 하부열전도링(31)과 상부열전도링(33)의 내주면이 상기 소경부(12)의 외주면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 하부열전도링(31) 및 상부열전도링(33)은 세라믹이나 지르코늄 또는 석영재질로 구성되어,
반도체 제조시 사용되는 플라즈마에 의해 상기 열전소자(32)가 영향을 받는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈.
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