KR101526509B1 - 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 로렌츠 힘을 이용하여 고정 대상물을 부착 또는 분리할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 제1 면에 기판이 위치되고, 상기 제1 면의 주변 영역에 전극부가 형성되며, 상기 제1 면의 중앙 영역에 상기 전극부에 전기적으로 연결된 평면형 코일이 형성되는 대상 플레이트; 및 상기 대상 플레이트의 제1 면의 반대면인 제2 면이 부착되고, 상기 제2 면에 인접되는 내부 영역에 영구 자석이 구비되는 스테이지를 포함하되, 상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 공급되는 공급되는 전류의 방향에 따라 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석 간에 로렌츠의 힘이 발생되고, 상기 발생된 로렌츠의 힘의 방향에 의하여 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 부착 또는 분리되는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척을 개시한다.

Description

로렌츠 힘을 이용한 고정용 척{FIXING CHUCK USING LORENTZ FORCE}
본 발명의 일 실시예는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical diesorting)공정과, 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 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, 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근, 플라즈마 가스를 이용하여 막을 형성하거나 막을 식각하는 플라즈마 처리 장치가 팹 공정에서 주로 사용되고 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는 반도체 기판을 가공하기 위한 공간을 가공 챔버와, 가공 챔버 내부에 배치되며 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척과, 가공 챔버로 공급된 반응 가스를 플라즈마 가스로 형성하기 위한 상부 전극을 포함한다.
상기 정전척은 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 흡착하며, 반도체 기판은 플라즈마 가스에 의해 처리된다. 상기 플라즈마 가스는 상부 전극에 인가된 RF 파워에 의해 형성되며, 정전척에는 플라즈마 가스의 거동을 조절하기 위한 바이어스 파워가 인가된다. 이와 달리, 상기 정전척에 플라즈마 생성을 위한 RF 파워가 인가될 수도 있다.
상기 정전척은 알루미늄으로 이루어진 본체와, 본체의 상부면에 형성된 절연체층과, 절연체층 상에 배치된 내부 전극과, 내부 전극 상에 형성된 유전체층을 포함한다. 상기 내부 전극에는 정전기력을 발생시키기 위한 전원이 연결되며, 반도체 기판은 정전기력에 의해 유전체층 상에 흡착된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 정전척은 정전기력을 만들기 위한 내부 전극의 가격이 고가이고, 내부 전극에 공급되는 전원이 고압의 전원을 필요로 한다는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술에 따른 정전척은 진공 상태에서 고정할 수 있는 재질과 면의 형상에 있어서 많은 제약이 따른다는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2008-0001610호 '스테이지 장치' 공개특허공보 제10-2008-0061108호 '기판을 지지하기 위한 척 및 이를 포함하는 기판 가공 장치'
본 발명의 일 실시예는 로렌츠 힘을 이용하여 고정 대상물을 부착 또는 분리할 수 있는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척은 제1 면에 기판이 위치되고, 상기 제1 면의 주변 영역에 전극부가 형성되며, 상기 제1 면의 중앙 영역에 상기 전극부에 전기적으로 연결된 평면형 코일이 형성되는 대상 플레이트; 및 상기 대상 플레이트의 제1 면의 반대면인 제2 면이 부착되고, 상기 제2 면에 인접되는 내부 영역에 영구 자석이 구비되는 스테이지를 포함하되, 상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 공급되는 공급되는 전류의 방향에 따라 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석 간에 로렌츠의 힘이 발생되고, 상기 발생된 로렌츠의 힘의 방향에 의하여 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 부착 또는 분리될 수 있다.
상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 인쇄될 수 있다.
상기 평면형 코일은 원형 또는 다각형 또는 나선형의 형상을 가질 수 있다.
상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 대하여 스파이럴 코일 형태로 형성될 수 있다.
상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 포함되도록 형성될 수 있다.
상기 대상 플레이트는 세라믹 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 기판은 상기 전극부와 이격되는 위치의 평면 형 코일 상에 배치될 수 있다.
상기 대상 플레이트 및 평면형 코일 상에는 점착제가 형성될 수 있다.
상기 대상 플레이트의 제2 면에는 접착제 또는 접착 테이프가 형성될 수 있다.
상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 제1 방향으로 전류가 공급되면 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 인력이 작용할 수 있다.
상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 인력이 작용하는 경우 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 고정될 수 있다.
상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 전류가 공급되면 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 척력이 작용할 수 있다.
상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 척력이 작용하는 경우 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척은 고정 대상물에 부착된 대상 플레이트에 인쇄된 코일과 스테이지에 구비된 영구자석 간에 발생되는 로렌츠 힘을 이용하여 고정 대상물을 부착 또는 분리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 기존의 정전척에 비하여 저렴하고 낮은 전압을 이용하여 다양한 재질의 고정 대상물을 고정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1이 스테이지에서 분리된 고정 대상물을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척의 상면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 영구 자석과 코일 간에 작용하는 로렌츠의 힘을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판을 지지하기 위한 척 및 이를 갖는 기판 가공 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1이 스테이지에서 분리된 고정 대상물을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1의 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척의 상면을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1의 영구 자석과 코일 간에 작용하는 로렌츠의 힘을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척은 대상 플레이트(120) 및 스테이지(110)를 포함한다.
상기 대상 플레이트(120)는 상면에 기판(150)이 위치되어 기판(150)을 지지하고, 하면은 스테이지(110)에 고정된다. 상기 대상 플레이트(120)는 제1 면(즉, 상면)에 기판(150)이 위치되고, 제1 면의 주변 영역에 전극부(140)가 형성되며, 제1 면의 중앙 영역에 전극부(140)에 전기적으로 연결된 평면형 코일이 형성되어 있다. 상기 대상 플레이트(120)는 세라믹 필름으로 이루어져 있으나, 본 발명에서는 대상 플레이트(120)를 구성하는 물질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극부(140)는 대상 플레이트(120)의 내부에 구비되며, 고정 대상물(예를 들면, 기판(150))을 고정 또는 분리하기 위하여 평면형 코일에 전원을 공급한다. 이를 위하여, 상기 전극부(140)는 외부의 직류 전원 공급원(미도시)으로부터 전원을 공급받는다.
상기 평면형 코일(130)은 도전성 물질로 이루어져 대상 플레이트(120)의 제1 면에 인쇄되어 있다. 상기 평면형 코일(130)은 상면에 바라보았을 때 원형 또는 다각형 또는 나선형의 형상을 가진다. 보다 구체적으로는, 상기 평면형 코일(130)은 대상 플레이트(120)의 제1 면에 대하여 스파이럴 코일(spiral coil) 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 평면형 코일(130)은 대상 플레이트(120)의 제1 면에 포함되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 평면형 코일(130)은 제1 면 내부에 형성되도록 인쇄되어 있다.
상기 기판(150)은 전극부(140)와 이격되는 위치의 평면 형 코일 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 기판(150)은 도 3의 S 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 대상 플레이트(120) 및 평면형 코일(130) 상에는 점착제(131)가 형성되어 상부의 기판(150)과 접착될 수 있다.
또한, 상기 대상 플레이트(120)의 제2 면(즉, 하면)에는 접착제 또는 접착 테이프가 형성되어 스테이지(110)의 상면에 부착될 수 있다.
상기와 같이 구성된 대상 플레이트(120)는 세라믹 필름 위에 도전성 금속으로 평면형 코일(130)을 인쇄하고, 그 상부에 점착제(131)를 코팅하여 기판(150)을 부착하며, 그 하부에 접착제 또는 접착 테이프(미도시)를 형성하여 스테이지(110)에 부착될 수 있다.
상기 스테이지(110)는 대상 플레이트(120)의 제1 면의 반대면인 제2 면이 부착된다. 즉, 상기 스테이지(110)의 상면에는 대상 플레이트(120)의 제2 면과의 부착을 위하여 접착제 또는 접착 테이프가 형성된다. 상기 접착제 또는 접착 테이프는 상기 스테이지(110)에 대하여 대상 플레이트(120)를 다시 떼어내거나 재부착이 가능하도록 할 수 있다. 이러한 스테이지(110)는 알루미늄으로 구성될 수 있으나, 본 발명에서는 스테이지(110)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 스테이지(110)는 대상 플레이트(120)의 제2 면에 인접한 영역(예를 들면, 상부 영역)에 영구 자석(115)이 구비된다. 상기 영구 자석(115)은 판 모양이고 수평 방향으로 자화된다. 즉, 상기 영구 자석(115)은 좌측 또는 우측이 N극이고, 우측 또는 좌측이 S극일 수 있다.
상기 영구 자석(115)은 전극부(140)로부터 평면형 코일(130)에 공급되는 공급되는 전류의 방향에 따라 평면형 코일(130)에 대하여 인력 또는 척력이 작용할 수 있다. 즉, 상기 전극부(140)로부터 평면형 코일(130)에 공급되는 공급되는 전류의 방향에 따라 평면형 코일(130)과 영구 자석(115) 간에 로렌츠의 힘(Lorentz force)이 발생된다. 이러한 로렌츠 힘의 방향에 따라 대상 플레이트(120)와 스테이지(110)가 부착 또는 분리될 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 전극부(140)로부터 평면형 코일(130)에 제1 방향(즉, 반시계 방향)으로 전류가 공급되면 평면형 코일(130)과 영구 자석(115)간에 인력이 작용할 수 있다. 이와 같이, 상기 평면형 코일(130)과 영구 자석(115)간에 인력이 작용하는 경우 대상 플레이트(120)와 스테이지(110)가 고정될 수 있다.
또한, 상기 전극부(140)로부터 평면형 코일(130)에 제1 방향과 반대방향인 제2 방향(즉, 시계 방향)으로 전류가 공급되면 평면형 코일(130)과 영구 자석(115)간에 척력이 작용할 수 있다. 이와 같이, 상기 평면형 코일(130)과 영구 자석(115)간에 척력이 작용하는 경우 대상 플레이트(120)와 스테이지(110)가 분리될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척에 의하면, 고정 대상물에 부착된 대상 플레이트(120)에 인쇄된 코일과 스테이지(110)에 구비된 영구자석 간에 발생되는 로렌츠 힘을 이용하여 고정 대상물을 부착 또는 분리할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 기존의 정전척에 비하여 저렴하고 낮은 전압을 이용하여 다양한 재질의 고정 대상물을 고정할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110: 스테이지 115: 영구 자석
120: 대상 플레이트 130: 평면형 코일
140: 전극부 150: 기판

Claims (13)

  1. 제1 면에 기판이 위치되고, 상기 제1 면의 주변 영역에 전극부가 형성되며, 상기 제1 면의 중앙 영역에 상기 전극부에 전기적으로 연결된 평면형 코일이 형성되는 대상 플레이트; 및
    상기 대상 플레이트의 제1 면의 반대면인 제2 면이 부착되고, 상기 제2 면에 인접되는 내부 영역에 영구 자석이 구비되는 스테이지를 포함하되,
    상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 공급되는 공급되는 전류의 방향에 따라 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석 간에 로렌츠의 힘이 발생되고, 상기 발생된 로렌츠의 힘의 방향에 의하여 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 부착 또는 분리되고,
    상기 대상 플레이트 및 평면형 코일 상에는 점착제가 형성되고,
    상기 대상 플레이트는 필름형인 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평면형 코일은 원형 또는 다각형 또는 나선형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 대하여 스파이럴 코일 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평면형 코일은 상기 대상 플레이트의 제1 면에 포함되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상 플레이트는 세라믹 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 전극부와 이격되는 위치의 평면 형 코일 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 대상 플레이트의 제2 면에는 접착제 또는 접착 테이프가 형성되는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 제1 방향으로 전류가 공급되면 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 인력이 작용하는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 인력이 작용하는 경우 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전극부로부터 상기 평면형 코일에 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 전류가 공급되면 상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 척력이 작용하는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 평면형 코일과 상기 영구 자석간에 척력이 작용하는 경우 상기 대상 플레이트와 상기 스테이지가 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 로렌츠 힘을 이용한 고정용 척.
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