KR102233315B1 - 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR102233315B1 KR1020190142521A KR20190142521A KR102233315B1 KR 102233315 B1 KR102233315 B1 KR 102233315B1 KR 1020190142521 A KR1020190142521 A KR 1020190142521A KR 20190142521 A KR20190142521 A KR 20190142521A KR 102233315 B1 KR102233315 B1 KR 102233315B1
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김윤진
류명재
장상현
김형준
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주식회사 테라온
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 서로 체결되는 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 제2 플레이트 및 제2 플레이트의 사이에 마련되되 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터를 각각 포함하며, 상기 곡면형 면상 발열 히터는, 서로 이격된 복수개의 전극을 구비한 제1 전극플레이트; 제1 전극플레이트의 상에 마련되며, 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름; 및 절연필름 상에 마련되는 서로 이격된 복수개의 발열체;를 포함하되, 발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 포함하며, 복수의 발열체 중 적어도 하나가 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체인 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법{Wafer chuck, heater thereof and manufacturing method for the same}
본 발명은 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열 면에 대해 신속한 온도 상승 및 우수한 온도 균일도의 구현이 가능한 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 히터를 구비한 웨이퍼 척에서 가열 부분인 가열 플레이트(1)에 대한 측면 단면도를 나타낸다. 또한, 도 2 및 도 3은 종래 웨이퍼 척의 가열 플레이트(1)에 대한 평면 단면 구조의 다양한 예를 나타낸다. 즉, 도 1은 도 2 및 도 3의 A-A'에 대한 가열 플레이트(1)의 측면 단면도일 수 있다.
웨이퍼 척(wafer chuck)은 웨이퍼(wafer, W)를 탑재하는 장치로서, 다양한 반도체 공정 수행에 필요한 장치이다. 특히, 증착 공정, 에칭 공정, 테스트 공정 등 중에 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리가 필요할 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열 플레이트(1)를 구비한 웨이퍼 척에 웨이퍼(W)를 탑재한 상태에서 해당 공정이 수행될 수 있다. 이때, 가열 플레이트(1)는 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리를 위한 발열 기능을 담당하는 구성이며, 해당 가열 플레이트(1) 상에 다른 플레이트 등의 구성(예를 들어, 절연층을 구비한 플레이트 등)이 더 포함되어 해당 구성 상에 웨이퍼(W)가 안착될 수도 있다.
하지만, 종래의 웨이퍼 척은 가열 플레이트(1)의 내부에 열선 구조(2)가 배치된 구조를 가지므로, 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리 시 요구되는 신속하고 균일한 가열 처리가 불가능한 문제점이 있다. 또한, 이러한 열선 구조(2)는 해당 가열 플레이트(1)의 부피 및 중량을 증가시킬 뿐 아니라, 고장 시 해당 가열 플레이트(1) 전체를 교체해야 하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 제조 비용 및 유지 보수 비용이 높아지는 또 다른 문제점을 발생시킨다.
도 4는 종래의 웨이퍼 척에서 발생하는 다수의 발열 영역(Za, Zb, ...)을 나타낸다.
또한, 불균일한 가열 처리의 문제를 해결하기 위해, 종래의 웨이퍼 척은, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 분리된 전원(Ia, Ib, ...)이 공급되는 다수의 열선 구조(2a, 2b, ...)를 가지는 경우가 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 열선 구조(2a, 2b, ...)에 따라 나뉘어지는 다수의 발열 영역(Za, Zb, ...)을 각각 제어함으로써, 균일 가열 특성을 획득하고자 하였다. 하지만, 이러한 종래의 웨이퍼 척은 다수의 열선 구조(2a, 2b, ...)이 구비되어야 하므로, 제조 공정이 복잡해질 뿐 아니라, 여전히 신속하고 균일한 가열 처리가 어려운 문제점이 발생한다.
한편, 면상 발열 히터는 면상의 지지 플레이트에 전극, 발열체 등이 인쇄된 컴팩트한 형태의 히터로 소형화 및 경량화가 요구되는 전기 전자 제품, 예를 들어, 프린터, 복사기, 난방기, 오븐, 조리기 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다.
도 5는 종래의 면상 발열 히터를 나타내며, 도 6은 도 5에서 A-A'에 대한 측면 단면도를 나타낸다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래 면상 발열 히터는 절연 기판(10)의 일면에 서로 다른 극성을 갖고 서로 전기적으로 분리(절연)된 한 쌍의 전극 패턴(21, 22)을 포함하는 전극(20)과, 한 쌍의 전극 패턴(21, 22)에 그 양 단부가 각각 전기적으로 연결됨으로써 서로 병렬 연결되는 복수개의 발열체(30)를 포함한다.
이러한 종래 면상 발열 히터는 복수개의 발열체(30)가 서로 병렬로 연결되기 때문에, 각각의 발열체(30) 양 단부 각각에 서로 다른 극성의 전극 패턴(21,22)이 각각 연결되어야 한다. 이에 따라, 종래 면상 발열 히터는 발열체(30)의 개수가 증가하여 전극 패턴(21,22)의 설계가 복잡할 수밖에 없을 뿐 아니라, 발열체가 배치되지 않아 발열하지 않는 영역인 데드존(dead zone)이 증가하게 되어 그 발열 효과가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 발열체(30)와 절연 기판(10)가 서로 접촉함으로써 이들 사이에 전도에 의한 열전달이 일어나고, 발열체(30)는 전기가 흐를 수 있는 도체로 상대적으로 열전도도가 높은 소재로 이루어져 있는 반면, 절연 기판(10)은 전기가 흐르지 않는 부도체로 열전도도가 낮은 소재로 이루어져 있다. 이에 따라, 종래의 면상 발열 히터는 이러한 발열체(30)와 절연 기판(10)의 열전도도 차이에 의해 발열 면 전체에서 온도 불균일이 발생할 뿐 아니라, 그 온도 조절도 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 면상 발열 히터는 서로 다른 한 쌍의 전극 사이의 거리 조절에 의해 발열성능을 조절하므로, 발열성능이 상이한 면상 발열 히터들은 각각 별개로 전극 패턴(21,22)이 설계되어야 하고, 이로써 발열성능 조절을 위한 설계가 번잡하여, 결과적으로 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
도 7 및 도 8은 곡면형 면상 발열 히터의 일 예를 나타내며, 도 8 및 도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 곡면형 면상 발열 히터의 발열 시 열화상이미지 사진을 나타낸다.
면상 발열 히터는 적용되는 용도에 따라 다양한 형상으로 설계될 수 있는데, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 테두리 중 적어도 일부가 곡면으로 이루어진 곡면형 면상 발열 히터로 설계될 수 있다.
도 7 및 도 9에 도시된 종래의 곡면형 면상 발열 히터는 전체적으로 원형의 형상을 갖고 있기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이, 원형의 절연기판(10')에 사각형 형상의 복수개의 발열체(30')가 배치되는 경우, 도 8에 도시된 열화상이미지에 나타난 바와 같이, 곡면 테두리와 곡면 테두리에 인접하여 배치되는 발열체(30') 사이에 데드존이 집중적으로 발생하는 문제점이 있다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 곡면형 면상 발열 히터에서 데드존의 발생을 억제하기 위해 각각의 발열체(30")를 절연기판(10")의 테두리 곡면에 상응하는 곡면을 갖는 형상, 예를 들어, 윗면의 길이가 아랫면의 길이보다 큰 역사다리꼴 형상으로서 윗면과 아랫면이 절연기판(10")의 테두리 곡면에 상응하는 곡면으로 형성되는 곡면형 사다리꼴 형상으로 설계할 수 있다. 이 경우, 도 10에 도시된 열화상이미지에 나타난 바와 같이, 데드존의 발생을 어느 정도 억제할 수 있다.
하지만, 곡면형 사다리꼴 형상의 발열체(30")는 그 좌측면 및 우측면에 서로 다른 극성의 전극이 연결되는 방식이므로, 발열체(30")에 전류가 흐르면 전류 흐름 방향에 따른 발열체(30")의 폭이 아랫면에서 윗면으로 갈수록 증가하게 되어, 이에 따라 발열체(30")의 저항도 아랫면에서 윗면으로 갈수록 증가하게 된다. 그 결과, 하나의 발열체(30")에서의 온도는 아랫면에서 윗면으로 갈수록 감소하게 된다. 즉, 종래의 곡면형 면상 발열 히터는 하나의 발열체(30") 내에서조차 그 온도가 불균일한 문제점이 발생한다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발열 면에 대해 신속한 온도 상승 및 우수한 온도 균일도의 구현이 가능한 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부피 및 중량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 고장 시 교체가 용이하며, 제조 비용 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 곡면형 발열 면을 가지되 데드존(dead zone)이 최소화됨으로써 발열 효과가 극대화되면서 전체 발열 면에서도 우수한 온도 균일도를 가지는 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발열성능 조절을 위한 설계가 용이하여 제조비용이 절감될 수 있는 웨이퍼 척, 그 히터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 서로 체결되는 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 제2 플레이트 및 제2 플레이트의 사이에 마련되되 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터를 각각 포함하며, 상기 곡면형 면상 발열 히터는, (1) 서로 이격된 복수개의 전극을 구비한 제1 전극플레이트, (2) 제1 전극플레이트의 상에 마련되며, 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름, (3) 절연필름 상에 마련되는 서로 이격된 복수개의 발열체를 포함하되, 발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 포함하며, 복수의 발열체 중 적어도 하나가 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체이다.
상기 전극 및 상기 타공홀 중에서, 상기 곡면 발열체에 인접한 전극은 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지며, 상기 곡면 발열체에 인접한 2개의 타공홀은 서로 대향하는 부분이 평행한 형상일 수 있다.
상기 곡면 발열체는 전극과의 접속 부분을 제외한 영역의 양 단부가 서로 평행한 형상일 수 있다.
상기 곡면 발열체는 전류가 인가될 경우에 그 임의의 지점들에서의 저항이 서로 동일 범위에 있을 수 있다.
상기 직렬 연결구간에 배치되는 복수개의 전극 및 하나 이상의 발열체는 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면 형상인 윗부분의 제1 테두리와 아랫부분의 제2 테두리를 가지되, 제1 테두리가 제2 테두리 보다 길게 형성되며, 제1 테두리 및 제2 테두리가 서로 평행할 수 있다.
상기 직렬 연결구간에 배치되는 복수개의 전극은, 적어도 부분적으로 복수개의 행 또는 열로 배치될 수 있고, 상기 복수개의 행 또는 열 중 인접한 행 또는 열에 배치되는 전극들이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 하나 이상의 전극이 인접한 행 또는 열 모두에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 복수개의 상기 직렬 연결구간을 포함할 수 있으며, 복수개의 직렬 연결구간 중 가장 내측에 배치되는 직렬 연결구간의 중심 영역에 서로 이격된 한 쌍의 반원형 전극이 배치될 수 있다.
상기 곡면형 면상 발열 히터는, (1) 도전성 물질이 충진된 비아홀을 구비하며, 제1 전극플레이트의 하부에 마련되는 베이스 기판, (2) 직렬 연결구간에 배치된 전극 중에서 전류의 흐름 상 양 단부에 배치되는 한 쌍의 전극이 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 한 쌍 이상의 접속면과, 이격 라인을 통해 서로 전기적으로 분리(절연)되며 서로 인접하게 배치되는 한 쌍의 돌출 전극을 각각 구비하며, 베이스 기판의 하부에 마련되는 제2 전극플레이트를 더 포함할 수 있으며, 상기 한 쌍의 접속면은 한 쌍의 돌출 전극에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터는 웨이퍼 척에 채용되되 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터로서, (1) 서로 이격된 복수개의 전극을 구비한 제1 전극플레이트, (2) 제1 전극플레이트의 상에 마련되며, 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름, (3) 절연필름 상에 마련되는 서로 이격된 복수개의 발열체를 포함하며, 발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 포함하고, 복수의 발열체 중 적어도 하나가 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척의 제조 방법은, (1) 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터를 준비하는 준비 단계, (2) 준비된 곡면형 면상 발열 히터를 제1 플레이트와 제2 플레이트의 사이에 배치시키는 배치 단계를 포함한다.
상기 준비 단계는, (a) 제1 전극플레이트에 대해 서로 이격된 복수개의 전극 형성하는 단계, (b) 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름을 제1 전극플레이트의 상에 마련하는 단계, (c) 절연필름 상에 서로 이격된 복수개의 발열체를 형성하되, 복수의 발열체 중 적어도 하나를 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 열선 구조 방식이 아닌 면상 발열 히터를 이용하므로, 발열 면에 대해 신속한 온도 상승 및 우수한 온도 균일도의 구현이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 필름 형태의 면상 발열 히터를 이용하므로, 가열 부분의 부피 및 중량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 그 가열 부분의 고장 시 교체가 용이하며, 그 결과 제조 비용 및 유지 보수 비용도 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 곡면형 발열 면을 가지되 전체적인 곡면 형상에 따라 전극 플레이트, 절연필름 및 발열층의 형상이 설계됨으로써, 데드존(dead zone)이 최소화됨으로써 발열 효과가 극대화되면서 전체 발열 면에서의 우수한 온도 균일도를 가지는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 발열층을 형성하는 각각의 발열체에서 전류가 흐르는 폭의 길이가 일정하도록 절연필름의 타공부를 설계함으로써, 하나의 발열체 내에서의 온도 균일도를 향상시켜, 결과적으로 면상 발열 히터의 전체 발열 면에서의 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 발열성능을 한 쌍의 전극 사이의 거리가 아니라 전극 위에 코팅되는 절연필름의 타공부의 위치에 의해 조절함으로써, 발열성능을 조절을 위한 설계가 용이하여 제조비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 웨이퍼 척의 가열 부분인 가열 플레이트(1)에 대한 측면 단면 구조를 나타낸다.
도 2는 종래 웨이퍼 척의 가열 플레이트(1)에 대한 평면 단면 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 종래 웨이퍼 척의 가열 플레이트(1)에 대한 평면 단면 구조의 다른 일 예를 나타낸다.
도 4는 종래 웨이퍼 척에서 발생하는 다수의 발열 영역(Za, Zb, ...)을 나타낸다.
도 5는 종래의 면상 발열 히터를 나타낸다.
도 6은 도 5에서 A-A'에 대한 측면 단면도를 나타낸다.
도 7은 곡면형 면상 발열 히터의 일 예를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 곡면형 면상 발열 히터의 발열 시 열화상이미지 사진을 나타낸다.
도 9는 곡면형 면상 발열 히터의 다른 예를 나타낸다.
도 10은 도 9에 도시된 곡면형 면상 발열 히터의 발열 시 열화상이미지 사진을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척에서 가열 부분에 대한 측면 단면도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 분해 사시도를 나타낸다.
도 13은 하부 전극플레이트(200)의 평면을 나타낸다.
도 14는 베이스 기판(300)의 평면을 나타낸다.
도 15는 상부 전극플레이트(400)의 평면을 나타낸다.
도 16은 상부 전극플레이트(400) 상에 적층된 절연필름(500)의 평면을 나타낸다.
도 17은 발열층(600)의 평면을 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 일부 측면 단면 확대도를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 일부 평면 확대도를 나타낸다.
도 20은 상부 전극플레이트(400)에서의 전류 방향을 나타낸다.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 발열 시 열화상이미지 사진을 나타낸다.
도 24는 도 23의 4개 지점(SP1, SP2, SP3, SP4)에 대해 측정된 시간에 따른 온도 변화의 그래프를 나타낸다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 제조 공정 순서를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척에서 가열 부분에 대한 측면 단면도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 웨이퍼(W)에 대한 다양한 반도체 공정을 위해 사용될 수 있으며, 해당 반도체 공정에서 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리의 기능을 제공할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은, 도 11에 도시된 바와 같이, 가열 부분의 구성인 곡면형 면상 발열 히터(1000), 제1 플레이트(2000) 및 제2 플레이트(3000)를 포함할 수 있다.
곡면형 면상 발열 히터(1000)는 전원 인가 시 발열 기능을 수행하는 히터로서, 필름 형태의 히터일 수 있다. 즉, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 웨이퍼(W)에 대응하게 곡면의 발열 면을 가지며, 제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)의 사이에 마련될 수 있다.
제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)는 곡면형 면상 발열 히터(1000)에 대한 지지력을 제공하면서, 곡면형 면상 발열 히터(1000)에서 발생된 열을 전달하는 기능을 수행하는 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)는 열 전달 효율이 높은 다양한 금속 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)는 곡면형 면상 발열 히터(1000)를 그 사이에 두고 다양한 방식으로 체결될 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)의 체결 방식으로는 볼트-너트 체결, 나사-나사홈 체결, 클립 체결, 접착제 체결, 핀 체결 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 곡면형 면상 발열 히터(1000), 제1 플레이트(2000) 및 제2 플레이트(3000)의 구조체 상에 다른 플레이트 등의 구성(예를 들어, 절연층을 구비한 플레이트 등)이 더 포함되어, 해당 구성 상에 위에퍼(W)가 안착될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 곡면형 면상 발열 히터(1000), 제1 플레이트(2000) 및 제2 플레이트(3000) 외에 다른 추가 구성을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척은 일반적인 웨이퍼 척에 포함될 수 있는 기구적 구성, 전원 공급 구성, 이송 구성 등을 포함할 수 있으며, 이러한 구성은 공지 사항이므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 분해 사시도를 나타내고, 도 13 내지 도 17은 도 12에 도시된 하부 전극플레이트(200), 베이스 기판(300), 상부 전극플레이트(400), 절연필름(500) 및 발열층(600)의 평면을 각각 나타낸다.
도 12에 도시된 바와 같이, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 하단 보호필름(100), 하부 전극플레이트(200), 베이스 기판(300), 상부 전극플레이트(400), 절연필름(500), 발열층(600) 및 상단 보호필름(700)이 하부로부터 순차적으로 적층됨으로써 형성될 수 있다.
적층되는 각각의 구성들은 전체적으로 동일하거나 유사한 평면 형상을 보유할 수 있고, 특히 이들 각각의 테두리 중 적어도 일부는 곡면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 테두리에 형성된 곡면의 곡률 반경은 약 1 m 이하이고, 테두리 전체 길이를 기준으로 곡면의 길이는 약 5% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하단 보호필름(100)은 하부 전극플레이트(200)를 지지하고 절연시키는 기능을 수행하고, 곡면형 면상 발열 히터(1000)가 사용되는 응용분야나 사용온도에 따라 다양한 두께와 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하단 보호필름(100)은 그 두께가 약 5 내지 20 ㎛일 수 있으며, 그 소재가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyelene terepthalate; PET), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile; PAN), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 테프론(tefron), 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 전극플레이트(200)는 하부 전극플레이트(200) 위에 적층되는 베이스 기판(300)에 형성될 수 있으며, 도전성 물질이 충진된 비아홀(310a, 310b)을 통해 베이스 기판(300) 위에 적층되는 상부 전극플레이트(400)에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 하부 전극플레이트(200)는 하나 이상의 발열체(610)를 통해 서로 직렬 연결되는 복수개의 전극(410) 중 양 단부에 배치된 전극(410a, 410b)에 각각 접속하게 되는 접속면(210a, 210b)을 포함할 수 있다.
또한, 하부 전극플레이트(200)에는 한 쌍의 접속면(210a, 210b) 각각에 전기적으로 연결되고 외부로 돌출된 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)이 구비될 수 있다. 이때, 한 쌍의 접속면(210a, 210b) 및 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)은 각각 이격 라인(230)을 통해 서로 전기적으로 분리(절연)될 수 있다.
이에 따라, 외부의 전원 단자에 각각 연결되고 극성이 서로 상이한 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)은 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)에 각각 연결되는 전원 단자의 배치 설계가 용이할 수 있다. 다만, 전원 단자의 배치 설계에 따라 하단 보호필름(100) 및 하부 전극플레이트(200)는 생략될 수 있다. 이 경우, 베이스 기판(300)에는 비아홀이 구비될 필요 없으며, 상부 전극플레이트에 구비된 한 쌍의 전극(410a, 410b)은 외부의 전원 단자에 직접 연결될 수도 있다.
베이스 기판(300)은 상부 전극플레이트(400)를 지지하고 상부 전극플레이트(400)와 하부 전극플레이트(200) 사이에 배치되어 비아홀(310a, 310b)을 제외하고 서로 절연시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 베이스 기판(300)은 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 사용온도에 따라 다양한 두께와 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(300)은 하단 보호필름(100)과 동일하거나 상이한 두께 및 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 전극플레이트(400)는 포토리소그래피에 의한 에칭 등에 의해 소정의 폭(예를 들어, 약 0.5 mm 내지 1 mm 등)으로 이격된 간극(420)에 따라 서로 이격된 복수개의 전극(410)을 포함할 수 있다. 특히, 상부 전극플레이트(400)는 서로 이격되어 전기적으로 연결되지 않은 복수개의 전극(410)이 발열층(600)에 포함된 하나 이상의 발열체(610)에 의해 서로 직렬로 연결되는 직렬 연결구간을 하나 이상 포함할 수 있다. 만일, 복수개의 직렬 연결구간이 포함되는 경우, 각각의 직렬 연결구간은 전체적으로 원형 고리 형상을 가질 수 있다.
이때, 각각의 직렬 연결구간에 배치되는 전극(410) 및 발열체(610), 특히 전극(410) 및 발열체(610) 각각에서 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 곡면형 테두리에 인접하는 면은 곡면형 테두리에 상응하는 곡면을 보유한다. 이에 따라, 전극(410) 및 발열체(610)가 곡면형 테두리에 인접하여 배치되는 경우에도, 해당 곡면형 테두리에 인접하여 배치되는 전극(410) 및 발열체(610)의 곡면형 테두리 인접 면과 그 곡면형 테두리 사이의 데드존(dead zone)(즉, 발열면에서 발열하지 않는 영역)은 최소화될 수 있을 뿐 아니라, 그 인접 배치되는 전극(410) 및 발열체(610)들 사이의 데드존도 최소화될 수 있다.
특히, 전극(410) 및 발열체(610)는, 예를 들어 윗면의 길이가 아랫면의 길이보다 큰 역사다리꼴 형상으로 곡면형 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 이때, 곡면형 사다리꼴 형상이란 윗면과 아랫면이 각각 곡면형 테두리에 상응하는 곡면 형상을 가지되 서로 평행하는 곡선 형상인 사다리꼴을 지칭할 수 있다. 다만, 하나 이상의 직렬 연결구간 중 가장 내측에 배치되는 영역, 즉 더 이상 곡면형 사다리꼴 형상의 전극(410)이 배치될 수 없는 영역(예를 들어, 직렬 연결구간의 중심 영역 등)에는 서로 이격된 한 쌍의 반원형 전극이 배치될 수 있다. 이때, 서로 이격된 한 쌍의 반원형 전극은 그 인접 주변에(예를 들아, 그 위에) 마련된 사각형 형상의 발열체와 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 일부 측면 단면 확대도를 나타낸다.
구체적으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 상부 전극플레이트(400) 상에 적층되는 절연필름(500)에는 레이저장치에 의한 식각 등에 의해 전극 플레이트(400)의 전극(410) 표면까지 타공된 복수개의 타공홀(510)이 형성될 수 있다. 이때, 절연필름(500) 상에 적층되는 발열층(600)에 포함된 각 발열체(610)의 양 단부는 각각 타공홀(510)을 통해 인접한 한 쌍의 전극(410)에 접속될 수 있다. 그 결과, 각 직렬 연결구간에 배치된 복수개의 전극(410)은 전체가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 일부 평면 확대도를 나타낸다.
곡면형 사다리꼴 형상을 갖는 발열체(610)는 평행곡선으로 형성된 아랫면에서 윗면으로 갈수록 전류의 흐름 방향에 따른 폭이 증가하게 되며, 이에 따라 발열체(610)의 저항도 아랫면에서 윗면으로 갈수록 증가하게 되므로 발열체(610)의 좌우측 단부가 전극에 접속하는 경우, 하나의 발열체(610) 내에서 상이한 저항에 따른 온도 불균일이 유발될 수 있다.
이에 따라, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 절연필름(500)에 형성된 복수개의 타공홀(510)의 형상을 특정하게 설계함으로써, 하나의 발열체(610)에 전류가 흐를 때 임의의 지점에서의 저항이 동일 범위에 있도록 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 복수개의 타공홀(510)은 인접한 2개의 타공홀(510)에서 내측의 서로 대향하는 부분, 즉 2개의 타공홀 사이에 배치된 절연필름(510) 좌우에 각각 접하는 한 쌍의 부분이 평행한 형상으로 설계될 수 있다. 이로써 타공홀(510)을 통해 이의 하부에 위치한 전극(410)과 접속하게 되는 발열체(610)에서 전류의 흐름이 발생하는 영역(이하, “전류 흐름 영역”이라 지칭함)(도 19에서 교차 빗금으로 표시됨)의 폭은 아랫면에서 윗면으로 갈수록 증가하지 않고 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 전류 흐름 영역은 전극(410)과의 접속 부분을 제외한 영역이며, 그 양 단부가 서로 평행한 형상일 수 있다. 그 결과, 전류 흐름 영역에서의 저항은 일정하게 유지될 수 있으므로, 그 발열체(610) 내에 해당 영역에 걸친 발열 온도도 균일하게 유지될 수 있다.
도 20은 상부 전극플레이트(400)에서의 전류 방향을 나타낸다.
도 20에 도시된 바와 같이, 상부 전극플레이트(410)에는 복수개의 직렬 연결구간이 포함되어 복수개의 직렬 전류흐름이 존재할 수 있다. 이때, 각 직렬 연결구간에 배치되는 복수개의 전극(410)은 적어도 부분적으로 복수개의 행 또는 열로 배치될 수 있다. 이 경우, 인접한 행 또는 열에 각각 배치되는 전극(410)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록, 일부 전극(411)은 그 인접 행 또는 열 모두에 포함될 수 있는 형상을 가질 수 있다.
이로써, 각 직렬 연결구간에서 전류의 흐름상 양 단부에 배치되는 한 쌍의 전극(410a, 410b)은 베이스 기판(300)의 비아홀(310a, 310b)을 통해 하부 전극플레이트(200)의 한 쌍의 접속면(210a, 210b)에 각각 접속할 수 있으며, 한 쌍의 접속면(210a, 210b) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)에 전압이 인가되는 경우, 각 직렬 연결구간에서 서로 직렬 연결된 발열체(610)에 전류가 흘려, 각 발열체(610)가 갖는 고유 저항에 따라 발열이 구현된다.
예를 들어, 하부 전극플레이트(200) 및 상부 전극플레이트(400)는 알루미늄, 스틸, 구리 등의 금속으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 금속은 비중이 2.7 g/cm3 이상, 예를 들어, 2.7 g/cm3 내지 8.9 g/cm3, 비저항이 1.72×10-6 Ω·cm 이상, 예를 들어, 1.72×10-6 Ω·cm 내지 72×10-6 Ω·cm, 내열성은 260 ℃ 이상, 예를 들어, 260 ℃ 내지 500 ℃, 열전도율이 12 W/m·K 이상, 예를 들어, 12 W/m·K 내지 400 W/m·K 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전극플레이트(200,400)의 두께는, 예를 들어 5 ㎛ 내지 75 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 전극플레이트(200,400)의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우, 구동전압에 따른 전압강하의 우려가 있고, 75 ㎛ 초과인 경우 전극부와 발열부 등의 높이 단차로 인한 불량 발생의 우려가 높다.
절연필름(500)은 상술한 바와 같이 복수개의 타공홀(510)을 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 타공홀(510) 중 서로 인접한 한 쌍의 전극(410)의 각 표면과 연결되는 한 쌍의 타공홀(510) 사이의 길이에 따라 그 양 단부가 한 쌍의 전극(410)에 각각 접속하는 발열체(610)의 폭(즉, 전류 흐름 영역의 폭)이 결정된다. 따라서, 한 쌍의 타공홀(510) 사이의 길이 조절에 통해 해당 발열성능을 조절할 수 있다.
절연필름(500)은 절연 특성 및 내열 특성이 우수한 고분자 수지 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연필름(500)은 장기 열안정성 230℃이상, 단기 열안정성 400 ℃ 이상, 열변형온도(HDT/A) 470℃이상, 230℃이상의 온도에서도 고강도, 탄성 및 강성을 유지할 수 있고, -40℃이하 온도에서의도 내한 특성, 진공상태에서의 높은 순도/낮은 가스 배출, 우수한 가공성 및 자체 난연성을 보유한 고분자 수지를 포함한 필름인 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연필름(500)은 폴리이미드(PI), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정고분자(LCP), 폴리에틸렌설파이드(PES), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리설폰(PSU) 등의 고분자 수지를 포함하는 필름알 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발열층(600)은 서로 이격된 복수개의 발열체(610)를 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 발열체(610)는 상부 전극플레이트(400)에 포함된 복수개의 전극(410)의 배열과 같이, 복수개의 행 또는 열로 배치될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 각 발열체(610)는 양 단부가 절연필름(500)의 타공홀(510)을 통해 상부 전극플레이트(400)에서 이격된 한 쌍의 전극(410)에 각각 접속되어, 전류 흐름 영역을 가질 수 있다.
발열체(610)는 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물을 인쇄한 후 건조시켜 형성할 수 있으며, 이때 형성된 각 발열체(610)의 두께는 약 3 내지 20 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
혼합 바인더는 300℃가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있으며, 전도성 입자는 발열체(610)의 내열성도 향상시킬 수 있는 탄소 입자를 포함하고, 추가로 금속 분말을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
탄소 입자로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소 등, 바람직하게는 탄소나노튜브와 그라파이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 탄소 입자로서 탄소나노튜브는 종횡비가 크기 때문에 소량으로 충분한 전기적 네트워크 형성을 가능하게 할 뿐만 아니라, 발열체 조성물의 유리전이온도 및 내열도를 증대시키는 효과가 있으며, 그라파이트는 탄소나노튜브만으로 도달할 수 없는 저저항을 달성할 수 있도록 한다.
발열층(600) 상에는 발열층(600)을 외부로부터 보호하기 위한 상단 보호필름(700)이 추가로 적층될 수 있다. 이때, 상단 보호필름(700)의 형상은 발열층(600)의 전체 형상에 상응하는 형상일 수 있다. 예를 들어, 상단 보호필름(700)은 그 두께가 약 10 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 하단 보호필름(100) 또는 절연필름(500)과 동일하거나 상이한 소재로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 동일한 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 제조 공정에 대해서 설명하도록 한다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 제조 공정 순서를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터(1000)를 준비하는 단계(S100)와, 준비된 곡면형 면상 발열 히터(1000)를 제1 플레이트(2000)와 제2 플레이트(3000)의 사이에 배치시키는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 이때, 곡면형 면상 발열 히터(1000), 제1 플레이트(2000) 및 제2 플레이트(3000)에 대해서는 도 11 내지 도 20에 따라 상술하였으므로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, S100에서, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 하기의 (a) 내지 (f)를 순차적으로 수행함으로써 제조될 수 있다. 다만, 하기의 (a) 내지 (f)은 필요에 따라 그 공정이 생략되거나 변경될 수 있다.
(a) 하단 보호필름(100) 위에 적층된 하부 전극플레이트(200)에 대해 포토리소그래피에 의한 에칭 등에 의해 이격 라인(230)을 형성함으로써 한 쌍의 돌출 전극(220a, 220b)이 전기적으로 분리(절연)되도록 형성한다.
(b) 하부 전극플레이트(200) 위에 전도성 물질이 충진된 비아홀(310)이 구비된 베이스 기판(300)을 합지한다.
(c) 상부 전극플레이트(400)에 대해 포토리소그래피에 의한 에칭 등에 의해 복수개의 간극(420)을 형성함으로써 서로 이격된 복수개의 전극(410)을 형성한 후 이를 베이스 기판(300) 위에 합지한다.
(d) 상부 전극플레이트(400) 위에 레이저장치에 의한 식각 등에 의해 형성된 복수개의 타공홀(510)을 갖는 절연필름(500)을 합지한다.
(e) 복수개의 타공홀(510) 중 인접한 한 쌍의 전극 각각의 표면에 배치되는 한 쌍의 타공홀(510)을 서로 연결하여 양 말단이 한 쌍의 전극 각각에 접속하고 서로 이격된 복수개의 발열체(610)를 인쇄한다.
(f) 발열체(610)를 포함하는 발열층(610) 위에 상단 보호필름(700)을 합지한다.
본 발명은 열선 구조 방식이 아닌 면상 발열 히터를 이용하므로, 발열 면에 대해 신속한 온도 상승 및 우수한 온도 균일도의 구현이 가능한 이점이 있다. 또한, 본 발명은 필름 형태의 면상 발열 히터를 이용하므로, 가열 부분의 부피 및 중량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 그 가열 부분의 고장 시 교체가 용이하며, 그 결과 제조 비용 및 유지 보수 비용도 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 상술한 구조, 특히 서로 이격되어 있는 복수개의 전극(410)을 포함하는 상부 전극플레이트(400) 위에 절연필름(500)이 적층되고, 절연필름(500)에 형성된 복수개의 타공홀(510)을 통해 인접한 한 쌍의 전극(410) 각각에 양 말단 각각이 접속하는 복수개의 발열체(610)를 통해 복수개의 전극(410) 전체가 서로 전기적으로 연결되고, 이로써 복수개의 발열체(610)가 직렬로 연결되도록 함으로써, 종래 복수개의 발열체(610)가 병렬로 연결됨에 따라 각각의 발열체 양 말단에 서로 다른 극성의 전극이 접속되도록 하기 위한 전극 패턴의 복잡한 설계로 인해 발열 면에서 발열체가 배치되지 않아 발열하지 않는 데드존(dead zone)이 증가하는 문제를 해결하여 데드존을 최소화할 수 있는 동시에, 열전도성이 우수한 금속으로 이루어진 전극이 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 발열 면을 전체적으로 커버함으로써 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 전체 발열 면에서의 신속한 열 전달 및 그에 의한 우수한 온도 균일도를 구현할 수 있다.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면형 면상 발열 히터(1000)의 발열 시 열화상이미지 사진을 나타낸다. 구체적으로, 도 21 내지 도 23은 그 발열 온도가 다르게 제조된 곡면형 면상 발열 히터(1000)에 대한 열화상이미지 사진으로서, 도 21에서 도 23으로 갈수록 더 높은 발열 온도를 가진다. 또한, 도 24는 도 23의 4개 지점(SP1, SP2, SP3, SP4)에 대해 측정된 시간에 따른 온도 변화의 그래프를 나타낸다.
도 21 내지 24에 도시된 바와 같이, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 발열 면을 전체적으로 커버하고 열전도도가 우수한 상부 전극플레이트(400)에 의한 신속한 열전도 및 데드존을 최소화하는 전극과 발열체의 형상 설계에 의해 전체적으로 우수한 온도 균일도를 구현할 수 있다.
또한, 곡면형 면상 발열 히터(1000)는 상술한 바와 같이 발열 성능의 조절이 상부 전극플레이트(400)의 설계에 의한 것이 아니라 상부 전극플레이트(400) 상에 적층되는 절연필름(500)에 형성되는 타공홀(510)의 설계에 의해 가능하기 때문에, 발열성능에 따라 전극 패턴의 설계를 변경해야 했던 종래 면상 발열 히터에 비해 발열성능 조절을 위한 설계가 용이하여 제조비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 하단 보호필름 200: 하부 전극플레이트
300: 베이스 기판 400: 상부 전극플레이트
500: 절연필름 600: 발열층
700: 상단 보호필름 1000: 곡면형 면상 발열 히터
2000: 제1 플레이트 3000: 제3 플레이트

Claims (10)

  1. 서로 체결되는 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 제2 플레이트 및 제2 플레이트의 사이에 마련되되 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터를 각각 포함하며,
    상기 곡면형 면상 발열 히터는,
    서로 이격된 복수개의 전극을 구비한 제1 전극플레이트;
    제1 전극플레이트의 상에 마련되며, 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름; 및
    절연필름 상에 마련되는 서로 이격된 복수개의 발열체를 포함하되,
    발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 포함하며, 복수의 발열체 중 적어도 하나가 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 및 상기 타공홀 중에서, 상기 곡면 발열체에 인접한 전극은 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지며, 상기 곡면 발열체에 인접한 2개의 타공홀은 서로 대향하는 부분이 평행한 형상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 곡면 발열체는 전극과의 접속 부분을 제외한 영역의 양 단부가 서로 평행한 형상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 곡면 발열체는 전류가 인가될 경우에 그 임의의 지점들에서의 저항이 서로 동일 범위에 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 연결구간에 배치되는 복수개의 전극 및 하나 이상의 발열체는,
    상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면 형상인 윗부분의 제1 테두리와 아랫부분의 제2 테두리를 가지되, 제1 테두리가 제2 테두리 보다 길게 형성되며, 제1 테두리 및 제2 테두리가 서로 평행한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 연결구간에 배치되는 복수개의 전극은,
    적어도 부분적으로 복수개의 행 또는 열로 배치될 수 있고, 상기 복수개의 행 또는 열 중 인접한 행 또는 열에 배치되는 전극들이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 하나 이상의 전극이 인접한 행 또는 열 모두에 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  7. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 직렬 연결구간을 포함하고,
    복수개의 직렬 연결구간 중 가장 내측에 배치되는 직렬 연결구간의 중심 영역에 서로 이격된 한 쌍의 반원형 전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 곡면형 면상 발열 히터는,
    도전성 물질이 충진된 비아홀을 구비하며, 제1 전극플레이트의 하부에 마련되는 베이스 기판; 및
    직렬 연결구간에 배치된 전극 중에서 전류의 흐름 상 양 단부에 배치되는 한 쌍의 전극이 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 한 쌍 이상의 접속면과, 이격 라인을 통해 서로 전기적으로 분리되며 서로 인접하게 배치되는 한 쌍의 돌출 전극을 각각 구비하며, 베이스 기판의 하부에 마련되는 제2 전극플레이트;를 더 포함하되,
    상기 한 쌍의 접속면은 한 쌍의 돌출 전극에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척.
  9. 웨이퍼 척에 채용되되 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터로서,
    서로 이격된 복수개의 전극을 구비한 제1 전극플레이트;
    제1 전극플레이트의 상에 마련되며, 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름; 및
    절연필름 상에 마련되는 서로 이격된 복수개의 발열체;를 포함하며,
    발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 포함하고,
    복수의 발열체 중 적어도 하나가 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체인 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척용 곡면형 면상 발열 히터.
  10. 적어도 일부가 곡면 테두리를 가지는 곡면형 면상 발열 히터를 준비하는 준비 단계; 및
    준비된 곡면형 면상 발열 히터를 제1 플레이트와 제2 플레이트의 사이에 배치시키는 배치 단계;를 포함하며,
    상기 준비 단계는
    (a) 제1 전극플레이트에 대해 서로 이격된 복수개의 전극 형성하는 단계;
    (b) 복수개의 전극 각각의 표면까지 도달하는 복수개의 타공홀을 구비한 절연필름을 제1 전극플레이트의 상에 마련하는 단계;
    (c) 절연필름 상에 서로 이격된 복수개의 발열체를 형성하되, 복수의 발열체 중 적어도 하나를 상기 곡면 테두리에 상응하는 곡면을 가지는 곡면 발열체로 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (c) 단계는 발열체의 양 단부가 타공홀을 통해 인접한 한 쌍의 전극에 각각 접속함으로써 복수개의 발열체가 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 하나 이상의 직렬 연결구간을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척의 제조 방법.
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