KR101750409B1 - 반도체 웨이퍼 냉각 척 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 냉매(C)가 순환되기 위한 유로(12)가 형성된 베이스(10), 베이스(10)의 상면 상에 유로(12)를 커버하며 반도체 웨이퍼가 안착되기 위한 위한 커버(20), 및 베이스(10)에 형성된 유로(12)의 저면으로부터 수직하게 돌출되어 냉매(C)의 흐름에 대하여 와류(X)를 형성하여 냉매(C)로부터 커버(20)에 대하여 직접적인 냉각 에너지를 열전달을 하기 위한 열전달 핀(30)으로 이루어지며, 상기 열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 복수개로 구비되는 반도체 웨이퍼 냉각 척이 제공된다.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 냉각 척에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼 냉각 척의 유로에 흐르는 냉매로부터 신속하고 균일하게 척으로 전달함으로써 반도체 웨이퍼의 테스트를 신속하고 정확하게 하여 반도체 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 척에 관한 것이다.
반도체의 제조 공정에 있어서 반도체의 성능 테스트를 위하여 반도체 웨이퍼에 대한 냉각 테스트를 거치고 있다.
반도체의 냉각을 위하여 냉매가 내부로 순환되는 반도체 웨이퍼 냉각 척이 이용되고 있다. 이 때 반도체 웨이퍼의 균일한 냉각을 위하여 냉각 척의 내부에 원형으로 순환되는 유로를 가지고 있다.
이와 관련되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 특허 제557675호는 웨이퍼를 지지하는 척을 지지하고 척에 웨이퍼를 안착시키기 위한 리프트 핀을 도입하기 위한 네 개의 관통하는 제1홀들, 척에 정전기력을 발생시키기 위한 전력을 공급하기 위해 관통하는 제2홀을 포함하는 몸체부, 및 척을 냉각하기 위해 평면으로 볼 때 척에 대향되는 표면 아래에 표면의 평면 상의 중심을 중심으로 평면 상에서 볼 때 십자 형태의 아웃 라인을 따라 굴곡진 십자부, 및 십자부에 이어지고 십자부의 외곽을 감싸는 원형 형태의 원형부를 포함하는 냉각 유로이되, 십자부와 원형부 사이에 상기 네 개의 제1홀들이 배치되고 제1홀들 각각의 외곽을 십자부의 냉각 유로가 휘감아 돌게 굴곡되고, 십자부를 구성하기 위해 굴곡지는 부분이 제2홀을 내측으로 휘감아 돌도록 평면 상에서 볼 때 굴곡진 상기 냉각 유로를 포함된 반도체 웨이퍼 냉각 척을 개시하고 있다.
그러나, 종래 반도체 웨이퍼 냉각 척은 냉매가 순환되는 유로에 있어서 순환 초기와 순환 마지막 단계까지 흐르는 냉매의 온도 편차가 발생되어 반도체 테스트의 정확성에 일정한 한계를 가지고 있으며, 그에 따라 정확한 테스트를 위한 반도체 테스트 공정의 시간이 지연되어 반도체 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 척의 개발이 요구되고 있다.
한편, 반도체 웨이퍼 냉각 척의 신속하고 정확한 냉각에 필요한 구성에 있어서, 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조 공정상 효율적인 제조 공정으로 제조되어 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조원가를 절감할 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 척의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서 냉각 척의 베이스에 신속하고 균일한 냉각이 이루어지도록 할 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 척을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 신속하고 정확한 냉각 제어를 위한 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조에 있어서 제조원가를 절감할 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 척을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 냉매(C)가 순환되기 위한 유로(12)가 형성된 베이스(10), 베이스(10)의 상면 상에 유로(12)를 커버하며 반도체 웨이퍼가 안착되기 위한 위한 커버(20), 및 베이스(10)에 형성된 유로(12)의 저면으로부터 수직하게 돌출되어 냉매(C)의 흐름에 대하여 와류(X)를 형성하여 냉매(C)로부터 커버(20)에 대하여 직접적인 냉각 에너지를 열전달을 하기 위한 열전달 핀(30)으로 이루어지며, 상기 열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 복수개로 구비되는 반도체 웨이퍼 냉각 척이 제공된다.
여기서, 열전달 핀(30)은 동일한 유로(12)의 저면에서 서로 곡률 반경을 달리하는 다중 배열을 가지며, 다중 배열을 이루는 각 열전달 핀(30)의 각 전후면이 서로 겹치지 않도록 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 열전달 핀(30)은 2중의 배열인 제1 배열의 제1 열전달 핀(32)와 제2 배열의 제2 열전달 핀(34)을 가지며, 제1 열전달 핀(32)과 제2 열전달 핀(34)의 각 전후면이 겹치지 않도록 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 열전달 핀(30)은 유로(12)의 곡률에 대응하는 전후면을 가진 블럭인 부채꼴 형태를 가지고 유로(12)의 저면(12a)으로부터 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 베이스(10)의 유로(12) 저면(12a)에는 원통형의 결합홈(12b)을 구비하며, 열전달 핀(30)은 그 하부에는 상기 결합홈(12b)에 결합되기 위한 원통형의 결합돌기(32)가 구비되며, 결합돌기(32)의 상부에는 단면이 원형으로 이루어진 원통형 몸체(34)로 이루어진 단위체로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 열전달 핀(30)의 원통형 몸체(34) 대신에 단면이 마름모 형태나 사각 형태로 이루어진 블럭의 몸체로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서 냉각 척의 베이스에 신속하고 균일한 냉각이 이루어지도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 그 제조원가 절감과 반도체 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 반도체 웨이퍼 냉각 척의 베이스에 설치된 냉각 유로의 평면 형상을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분에 있어서 유로에 구비된 열전달 핀에 의한 열전달 과정을 나타내는 반도체 웨이퍼 냉각 척 내부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서 유로에 구비되는 열전달 핀의 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 BB 화살표 방향에 있어서 열전달 핀의 조립과정을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분에 있어서 유로에 구비된 열전달 핀에 의한 열전달 과정을 나타내는 반도체 웨이퍼 냉각 척 내부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서 유로에 구비되는 열전달 핀의 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 BB 화살표 방향에 있어서 열전달 핀의 조립과정을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 A부분에 있어서 유로에 구비된 열전달 핀에 의한 열전달 과정을 나타내는 반도체 웨이퍼 냉각 척 내부의 평면도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 냉매(C)가 순환되기 위한 유로(12)가 형성된 베이스(10), 베이스(10)의 상면 상에 유로(12)를 커버하며 반도체 웨이퍼가 안착되기 위한 위한 커버(20), 및 베이스(10)에 형성된 유로(12)의 저면으로부터 수직하게 돌출되어 냉매(C)의 흐름에 대하여 와류(X)를 형성하여 냉매(C)로부터 커버(20)에 대하여 직접적인 열전달을 하기 위한 열전달 핀(30)으로 이루어진다.
베이스(10)는 냉매(C)가 순환되도록 하기 위한 요홈이 베이스(10)의 상면으로부터 형성되어 유로(12)를 형성하며, 베이스(10)의 외측에 노출된 요홈은 냉매 순환펌프(미도시)에 연결된다.
커버(20)는 베이스(10)의 상면 상에 결합되어 베이스(10)의 유로(12)를 형성하도록 한다. 유로(12)는 밀링에 의하여 형성되는 요홈으로 이루어지는 것이 바람직하며, 유로(12)는 전체적으로 보았을 때 베이스(10)의 중심을 기점으로 원형의 곡률을 가지는 것이 보다 바람직하다.
열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면으로부터 수직하게 돌출된 블럭으로 이루어지며, 그 상단부가 커버(20)에 밀착되는 높이를 가진다.
열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 복수개로 구비된다. 이와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서 열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 복수개로 구비됨으로써 열전달 핀(30)을 베이스(10)의 유로(12)의 저면(12a) 상에서 형성할 때 밀링의 작업성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 복수개의 블럭으로 이루어진 열전달 핀(30)이 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 형성되기 때문에, 복수개의 열전달 핀(30)을 동시에 동일한 방향으로 밀링하여 형성한 후에 각 열전달 핀(30)의 블럭의 양단부를 밀링함으로써 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조 비용을 절감할 수 있다.
한편, 냉매(C)가 유로(12) 내에 흐르면서 열전달 핀(30)의 단부에 의하여 와류가 형성된 상태에서 열전달 핀(30)의 전후면을 기점으로 나누어진 와류(X)에 의하여 열전달 핀(30)의 전후면에 직접적으로 냉매의 냉각 에너지가 열전달됨으로써 보다 신속하게 열전달 핀(30)을 통하여 커버(20)로 냉각 에너지가 전달되어 반도체 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서, 열전달 핀(30)은 동일한 유로(12)의 저면에서 서로 곡률 반경을 달리하는 다중, 바람직하게는 2중의 배열인 제1 배열의 제1 열전달 핀(32)와 제2 배열의 제2 열전달 핀(34)을 가지며, 이 때, 제1 열전달 핀(32)과 제2 열전달 핀(34)의 각 전후면이 겹치지 않도록 배열된다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서, 제1 열전달 핀(32)과 제2 열전달 핀(34)은 서로 겹치지 않도록 서로 다른 배열 곡률을 가짐으로써, 제1 열전달 핀(32)과 제2 열전달 핀(34)의 양단부에서 보다 현저하게 냉매(C)의 와류(X)가 형성되어 보다 효율적으로 냉매(C)의 냉각 에너지가 열전달 핀(30)으로 전달됨으로써 반도체 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 열전달 핀(30)은 유로(12)의 곡률에 대응하는 전후면을 가진 블럭인 부채꼴 형태를 가지고 유로(12)의 저면(12a)으로부터 연장되어 형성됨으로써 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조 공정을 보다 단순화함으로써 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조원가를 절감할 수 있었다.
한편, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 열전달 핀(30)이 베이스(10)의 유로(12)의 저면(12a)으로부터 일체적으로 결합되는 것이 아니라 유로(12)의 저면(12a)에 대하여 결합되는 블럭으로 이루어지며, 열전달 핀(30)은 단면이 원형으로 이루어진 블럭으로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성은 동일한 참조번호로 나타내며, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 베이스(10)의 유로(12) 저면에는 원형의 결합홈(12b)을 구비하며, 열전달 핀(30)은 그 하부에는 상기 결합홈(12b)에 결합되기 위한 원통형의 결합돌기(32)가 구비되며, 결합돌기(32)의 상부에는 단면이 원형으로 이루어진 원통형 몸체(34)가 구비된다. 이 때 열전달 핀(30)의 원통형 몸체(34)의 반지름이 결합돌기(32)의 반지름보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 각 열전달 핀(30)은 원통형의 블럭으로 이루어진 원통형 몸체(34)와 그 하부에 원통형의 결합돌기(32)으로 이루어진 단위체로 이루어지기 때문에, 열전달 핀(30)을 동일한 작업대에서 동일하게 대량으로 생산할 수 있다. 한편, 베이스(10)의 유로(12)의 저면(12a)은 밀링 공정으로 수행되며 유로(12)의 저면(12a) 상에 드릴 공정으로 결합홈(12b)이 형성되기 때문에, 베이스(10)의 유로(12)의 저면(12a)에 구비된 결합홈(12b)에 열전달 핀(30)의 결합돌기(32)가 나사결합이나 끼움 방식으로 결합되도록 함으로써 반도체 웨이퍼 냉각 척의 제조 비용을 보다 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 냉각 척에 의하면, 열전달 핀(30)은 원통형으로 이루어짐으로써 보다 원활한 냉매(C)의 흐름을 유도할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 의하면, 열전달 핀(30)의 원통형 몸체(34) 대신에 단면이 마름모 형태나 사각 형태로 이루어진 블럭으로 이루어질 수도 있으며, 이 때, 마름모나 사각 모서리가 냉매(C)의 순환 유로 방향으로 베이스(10)의 저면(12a)에 구비된다. 이와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 변형예에 의하면, 마름모나 사각의 일단 모서리로 유입되는 냉매는 일단 모서리의 양측면에서 와류가 형성되어 전술한 효과를 가질 수 있다.
10: 베이스
12: 유로
12a: 저면
12b: 결합홈
20: 커버
30: 열전달 핀
32: 결합돌기
34: 원통형 몸체
12: 유로
12a: 저면
12b: 결합홈
20: 커버
30: 열전달 핀
32: 결합돌기
34: 원통형 몸체
Claims (6)
- 삭제
- 냉매(C)가 순환되기 위한 유로(12)가 형성된 베이스(10);
베이스(10)의 상면 상에 유로(12)를 커버하며 반도체 웨이퍼가 안착되기 위한 위한 커버(20); 및
베이스(10)에 형성된 유로(12)의 저면으로부터 수직하게 돌출되어 냉매(C)의 흐름에 대하여 와류(X)를 형성하여 냉매(C)로부터 커버(20)에 대하여 직접적인 냉각 에너지를 열전달을 하기 위한 열전달 핀(30)으로 이루어지며,
상기 열전달 핀(30)은 유로(12)의 저면(12a) 상에서 유로(12)의 곡률 방향에 평행이 되도록 복수개로 구비되며,
상기 열전달 핀(30)은 동일한 유로(12)의 저면에서 서로 곡률 반경을 달리하는 다중 배열을 가지며, 다중 배열을 이루는 각 열전달 핀(30)의 각 전후면이 서로 겹치지 않도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 냉각 척. - 제2항에 있어서, 열전달 핀(30)은 2중의 배열인 제1 배열의 제1 열전달 핀(32)와 제2 배열의 제2 열전달 핀(34)을 가지며, 제1 열전달 핀(32)과 제2 열전달 핀(34)의 각 전후면이 겹치지 않도록 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 냉각 척.
- 삭제
- 제2항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
베이스(10)의 유로(12) 저면(12a)에는 원통형의 결합홈(12b)을 구비하며,
열전달 핀(30)은 그 하부에는 상기 결합홈(12b)에 결합되기 위한 원통형의 결합돌기(32)가 구비되며, 결합돌기(32)의 상부에는 단면이 원형으로 이루어진 원통형 몸체(34)로 이루어진 단위체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 냉각 척. - 제5항에 있어서, 열전달 핀(30)의 원통형 몸체(34) 대신에 단면이 마름모 형태나 사각 형태로 이루어진 블럭의 몸체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 냉각 척.
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