KR102429782B1 - 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환매체가 흐르는 열교환튜브를 내장하는 방식으로 웨이퍼를 가열하거나 냉각시킴으로써 열교환매체의 유출을 방지할 수 있으며 제조시 열교환튜브의 손상이 방지되는 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 관한 것이다.
본 발명의 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트는 일정 패턴으로 이루어진 장착통로가 내부에 형성되며 상부에 웨이퍼가 로딩되는 판상의 베이스부와, 장착통로를 따라 설치되어 상기 베이스부에 내장되며 상기 베이스부의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 순환하는 열교환튜브를 구비한다.

Description

웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트{heating and cooling plate for wafer}
본 발명은 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환매체가 흐르는 열교환튜브를 내장하는 방식으로 웨이퍼를 가열하거나 냉각시킴으로써 열교환매체의 유출을 방지할 수 있으며 제조시 열교환튜브의 손상이 방지되는 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 관한 것이다.
일반적으로 반도체의 제조공정은 웨이퍼의 상면에 포토레지스터의 증착, 가열, 냉각 등을 반복적으로 행하면서 회로를 작성해 나가는 일을 말한다.
상기 반도체 제조공정의 일예는, 웨이퍼의 세척 및 표면처리 등을 통해 회로를 작성하기 위한 웨이퍼의 상면을 만들고, 상기 웨이퍼의 상면에 포토레지스터를 코팅하고 150℃이하의 온도로 가열하여 포토레지스터를 증착한 뒤 상온인 23℃로 냉각하고, 식각 및 확산, 현상 과정 등을 통해 회로를 증착하고, 150℃ 이상의 고온으로 다시 가열하여 회로를 새기고, 에칭과정을 거치고, 금속소재재를 삽입하는 공정으로 이루어진다.
이러한 반도체 제조공정 중에서 포토레지스터는 성질변화 없이 증착이 이루어져야 원하는 특성을 갖는 반도체 소자의 생산이 가능하므로 가열 및 냉각 공정이 매우 중요하며, 이를 위해 웨이퍼를 가열하거나 냉각하기 위한 플레이트 장치가 필수적으로 사용된다.
통상적인 가열 및 냉각 플레이트는 상방 또는 하방으로 개방된 냉각유로홈이 형성된 유로형성판에 덮개판이 브레이징 접합되어 형성되는데, 브레이징 접합부분으로 냉각수가 유출되어 반도체 생산공정의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 발생되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2006-0107016호에 개시된 바와 같이 냉각유로 형성을 위해 냉각파이프를 삽입한 상태에서 다이캐스팅 성형한 냉각플레이트가 제조되고 있다. 그러나, 냉각파이프를 삽입한 상태에서 다이캐스팅 작업시 압력에 의해 냉각파이프가 손상되거나 위치가 적절한 위치에 고정되지 않는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0107016호: 웨이퍼 가열, 냉각 겸용 플레이트
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 열교환매체 유출을 방지할 수 있도록 열교환매체가 흐르는 열교환튜브를 내장시킨 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 제조 시 내부에 삽입 고정되는 열교환튜브가 적절한 위치에 배치될 수 있으며 열교환튜브의 손상이 방지될 수 있는 웨이퍼 가열 냉각용 플레이트를 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트는 일정 패턴으로 이루어진 장착통로가 내부에 형성되며 상부에 웨이퍼가 로딩되는 판상의 베이스부와; 상기 장착통로를 따라 설치되어 상기 베이스부에 내장되며 상기 베이스부의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 순환하는 열교환튜브;를 구비하고, 상기 베이스부는 하면에 상기 장착통로의 상부를 이루는 상부통로홈이 형성된 상부패널과, 상기 상부패널의 하부에 결합되며 상면에 상기 장착통로의 하부를 이루는 하부통로홈이 형성되고 상기 상부패널과 브레이징 접합되는 하부패널;을 구비한다.
상기 장착통로에 설치된 상기 열교환튜브의 양단부가 상기 베이스부의 바깥으로 인출될 수 있도록 상기 상부패널에는 인출구가 형성된다.
상기 열교환튜브는 알루미늄 소재로 형성되며, 상기 열교환튜브는 단면이 상하 방향으로 긴 장방형으로 이루어지고, 상기 열교환튜브는 상기 장착통로의 패턴과 대응되게 굽어질 수 있도록 상부 및 하부는 좌우 양측부보다 얇게 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 웨이퍼의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 열교환튜브를 따라 순환하므로 플레이트의 외부로 유출될 염려가 없어 반도체 생산공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열교환튜브가 장착통로에 삽입되어 설치되므로 플레이트의 제조시 열교환튜브의 손상이 방지되고 위치고정이 용이하므로 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 열교환튜브의 위치 안정성 및 고정력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트의 사시도이고,
도 2는 도 1의 분리 사시도이고,
도 3은 도 1의 베이스부에 형성된 장착통로의 패턴을 보여주기 위한 평면도이고,
도 4는 도 1의 A-A 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 적용된 요부를 발췌한 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트는 일정 패턴으로 이루어진 장착통로(40)가 내부에 형성되며 상부에 웨이퍼가 로딩되는 판상의 베이스부(10)와, 장착통로(40)를 따라 설치되어 베이스부(10)에 내장되며 베이스부(10)의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 순환하는 열교환튜브(30)를 구비한다.
베이스부(10)는 웨이퍼를 지지하는 역할을 한다. 베이스부(10)의 상부에 가열 또는 냉각하고자 하는 웨이퍼가 로딩된다.
베이스부(10)는 일정한 두께의 판상으로 형성된다. 리프트핀이 상하로 이동할 수 있도록 베이스부(10)에는 2줄의 절개슬릿(15)이 형성되어 있다. 로봇이 웨이퍼를 리프트핀 위에 올려놓으면 리프트핀이 다운되면서 웨이퍼가 베이스부(10)의 상부에 로딩된다.
베이스부(10)에는 웨이퍼를 가열 또는 냉각하기 위한 열교환튜브(30)가 내장된다. 열교환튜브(30)를 따라 흐르는 열교환매체가 베이스부(10)를 가열 또는 냉각시킴으로써 웨이퍼를 가열 또는 냉각시킨다.
베이스부(10)의 내부에는 열교환튜브(30)가 설치되는 장착통로(40)가 형성된다. 장착통로(40)는 일정한 패턴으로 형성된다.
도 3에 장착통로(40)의 패턴을 나타내고 있다. 장착통로(40)가 시작되는 부위를 시작점(A)이라 하고 끝나는 부위를 종점(B)이라고 하면, 도시된 장착통로(40)의 패턴은 시작점(A)에서 직선으로 형성되는 제 1직선구간(41), 제 1직선구간(41)에서 연장되어 베이스부(10)의 가장자리와 인접하게 연장되는 제 1곡선구간(42), 제 1곡선구간(42)에서 연장되어 지그재그로 굽어지는 제 1지그재그구간(43), 제 1지그재그구간(43)에서 연장되어 직선으로 형성된 제 2직선구간(44), 제 2직선구간(44)에서 연장되어 직선으로 형성된 제 3직선구간(45), 제 3직선구간(45)에서 연장되어 파형으로 굽어지는 제 1파형구간(46), 제 1파형구간(46)에서 연장되어 직선으로 형성된 제 4직선구간(47), 제 4직선구간(47)에서 연장되어 지그재그로 굽어지는 제 2지그재그구간(48), 제 2지그재그구간(48)에서 연장되어 베이스부(10)의 가장자리와 인접하게 연장되는 제 2곡선구간(49), 제 2곡선구간(49)에서 연장되어 파형으로 굽어지는 제 2파형구간(50), 제 2파형구간(50)에서 종점(B)까지 연장되며 직선으로 형성된 제 5직선구간(51)으로 이루어진다.
상술한 장착통로(40)에 설치된 열교환튜브(30)는 베이스부(10)에 로딩된 웨이퍼와 열전달 효율을 높일 수 있다.
열교환튜브(30)는 장착통로(40)를 따라 설치된다. 열교환튜브(30)는 내부에 유로(31)가 형성되어 열교환매체가 유입되어 흐를 수 있다. 열교환튜브(30)는 열전도율이 우수한 금속 소재로 형성될 수 있다. 가령, 열교환튜브(30)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
열교환튜브(30)는 양 단부가 베이스부(10)의 상부로 노출된다. 열교환튜브(30)의 양 단부는 열교환매체를 공급하는 통상적인 열교환매체 공급장치와 연결된다. 열교환튜브(30)를 따라 흐르는 열교환매체로 열을 흡수하거나 방출할 수 있는 액체 또는 기체 상태의 유체를 이용할 수 있다. 이러한 열교환매체로 물이나 증기, 냉매 등을 이용할 수 있다.
열교환튜브(30)는 단면이 장방형 또는 원형의 형태로 이루어질 수 있다. 도시된 예에서 열교환튜브(30)의 단면은 상하 방향으로 긴 장방형으로 이루어진다. 이러한 장방형 형태의 열교환튜브(30)는 장착통로(40)의 패턴과 대응되는 패턴으로 굽어지는데 유리하다.
바람직하게 열교환튜브(30)는 상부 및 하부가 좌우 양측부보다 얇게 형성된다. 이러한 열교환튜브(30)는 장착통로(40)의 패턴과 동일한 패턴으로 굽어질때 열교환튜브(30)의 상단과 하단이 상하방향으로 볼록하게 변형되므로 유로(31)가 축소되지 않아 열교환 효율이 유지될 수 있는 이점이 있다.
도시된 베이스부(10)는 상부패널(20)과 하부패널(25)이 상하로 결합된 구조로 이루어진다.
상부패널(20)은 판상으로 이루어진다. 상부패널(20)의 하면에는 상부통로홈(23)이 형성된다. 상부통로홈(23)은 장착통로(40)의 상부를 이루는 부분이다. 상부통로홈(23)은 상부패널(20)의 하면에서 상방으로 일정 깊이 인입되어 형성된다.
그리고 하부패널(25)은 판상으로 이루어진다. 하부패널(25)의 상면에는 하부통로홈(27)이 형성된다. 하부통로홈(27)은 장착통로(40)의 하부를 이루는 부분이다. 하부통로홈(27)은 하부패널(25)의 상면에서 하방으로 일정 깊이 인입되어 형성된다. 하부통로홈(27)은 상부통로홈(23)과 대응되는 패턴으로 형성된다.
하부패널(25)은 상부패널(20)의 하부에 결합된다. 하부패널(25)과 상부패널(20)은 브레이징(brazing) 접합될 수 있다. 상부패널(20)과 하부패널(25)이 결합되면 상부통로홈(23)과 하부통로홈(27)이 만나 장착통로(40)를 형성한다.
상부패널(20)에는 2개의 인출구(21)가 형성된다. 장착통로(40)에 설치된 열교환튜브(30)의 양단부는 인출구(21)를 통해 인출되어 베이스부(10)의 바깥으로 노출된다.
상술한 본 발명의 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트는 웨이퍼의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 열교환튜브(30)를 따라 순환하므로 베이스부(10)의 외부로 유출될 염려가 없어 반도체 생산공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 제조시 열교환튜브(30)가 장착통로(40)에 삽입되어 설치되므로 열교환튜브(30)의 손상을 방지할 수 있으며 열교환튜브(30)의 위치고정이 용이하다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트는 상부패널(20)과 하부패널(25) 사이에 열교환튜브(30)가 위치하므로 열교환튜브(30)의 위치 안정성 및 고정력이 향상될 수 있는 이점이 있다
한편, 본 발명의 다른 예로 열교환튜브는 내부에 유지격벽이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 유지격벽(35)은 열교환튜브(30)의 유로를 상하로 나누도록 형성된다. 유지격벽(35)은 열교환튜브(30)를 따라 연속적으로 형성되거나 일정간격마다 형성될 수 있다.
열교환튜브(30)가 장착통로의 패턴과 동일한 패턴으로 굽 어질때 열교환튜브(30) 유로의 좌우 양측의 폭이 일정하게 유지되도록 한다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 베이스부 20: 상부패널
23: 상부통로홈 25: 하부패널
27: 하부통로홈 30: 열교환튜브
31: 유로 40: 장착통로

Claims (3)

  1. 일정 패턴으로 이루어진 장착통로가 내부에 형성되며 상부에 웨이퍼가 로딩되는 판상의 베이스부와;
    상기 장착통로를 따라 설치되어 상기 베이스부에 내장되며 상기 베이스부의 가열 및 냉각을 위한 열교환매체가 순환할 수 있도록 내부에 유로가 형성된 열교환튜브;를 구비하고,
    상기 장착통로는 시작점에서 직선으로 형성되는 제 1직선구간과, 상기 제 1직선구간에서 연장되어 상기 베이스부의 가장자리와 인접하게 연장되는 제 1곡선구간과, 상기 제 1곡선구간에서 연장되어 지그재그로 굽어지는 제 1지그재그구간과, 상기 제 1지그재그구간에서 연장되어 직선으로 형성된 제 2직선구간과, 상기 제 2직선구간에서 연장되어 직선으로 형성된 제 3직선구간과, 상기 제 3직선구간에서 연장되어 파형으로 굽어지는 제 1파형구간과, 상기 제 1파형구간에서 연장되어 직선으로 형성된 제 4직선구간과, 상기 제 4직선구간에서 연장되어 지그재그로 굽어지는 제 2지그재그구간과, 상기 제 2지그재그구간에서 연장되어 상기 베이스부의 가장자리와 인접하게 연장되는 제 2곡선구간과, 상기 제 2곡선구간에서 연장되어 파형으로 굽어지는 제 2파형구간과, 상기 제 2파형구간에서 종점까지 연장되며 직선으로 형성된 제 5직선구간으로 이루어지며,
    상기 베이스부는 하면에 상기 장착통로의 상부를 이루는 상부통로홈이 형성된 상부패널과, 상기 상부패널의 하부에 결합되며 상면에 상기 장착통로의 하부를 이루는 하부통로홈이 형성되고 상기 상부패널과 브레이징 접합되는 하부패널을 구비하고,
    상기 열교환튜브는 단면이 상하 방향으로 긴 장방형으로 이루어지며,
    상기 열교환튜브는 상기 장착통로의 패턴과 대응되게 굽어질 때 상단과 하단이 상하 방향으로 볼록하게 변형되어 상기 유로가 축소되지 않도록 상부 및 하부는 좌우 양측부보다 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 장착통로에 설치된 상기 열교환튜브의 양단부가 상기 베이스부의 바깥으로 인출될 수 있도록 상기 상부패널에는 인출구가 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열 및 냉각용 플레이트.
  3. 삭제
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