KR102600377B1 - 열 절연 전기 접촉 프로브 및 가열형 플래튼 어셈블리 - Google Patents

열 절연 전기 접촉 프로브 및 가열형 플래튼 어셈블리 Download PDF

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Abstract

열 절연 전기 접촉 프로브 및 가열형 플래튼 어셈블리가 제공된다. 열 절연 전기 접촉 프로브는, 핀 통로를 획정하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트, 장착 플레이트에 결합되며 핀 가이드를 봉입하는 넥 부분을 갖는 커버, 및 핀 통로 내에 배치된 생크 부분을 가지며, 전도체 통로, 핀 가이드의 상단 위에서 생크 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 연장하는 플랜지 부분, 및 플랜지 부분으로부터 연장하며 포켓을 획정하는 포켓 부분을 획정하는 절연 핀을 포함한다. 전기 접촉 프로브는, 장착 플레이트와 플랜지 부분 중간에 배치되는 스프링으로서, 스프링은 플랜지 부분을 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키는, 스프링, 포켓 내에 배치되는 전기 접촉 패드, 및 전기 접촉 패드에 결합되며 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체를 더 포함할 수 있다.

Description

열 절연 전기 접촉 프로브 및 가열형 플래튼 어셈블리{THERMALLY INSULATING ELECTRICAL CONTACT PROBE AND HEATED PLATEN ASSEMBLY}
본 개시의 실시예들은 전기 연결 디바이스들의 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 열 절연 전기 접촉 프로브에 관한 것이다.
이온 주입은 전도성-변경 불순물들을 웨이퍼 또는 다른 작업물과 같은 구조체 내로 도입하기 위한 기술이다. 희망되는 불순물 재료가 이온 빔 주입기의 이온 소스 내에서 이온화되며, 이온들이 미리 규정된 에너지의 이온 빔을 형성하기 위하여 가속되고, 이온 빔이 기판의 표면으로 보내진다. 이온 빔 내의 활성 이온들이 대부분의 기판 재료 내로 침투하며, 희망되는 전도성의 영역을 형성하기 위하여 재료의 결정 격자 내에 내장된다.
일부 이온 주입 프로세스들에 있어서, 희망되는 도핑 프로파일은, 높은 온도들에서 목표 기판 내로 이온들을 주입함으로써 달성된다. 기판을 가열하는 것은, 이온 주입 프로세스 동안 가열형 플래튼 상에서 기판을 지지함으로써 달성될 수 있다. 통상적인 가열형 플래튼은 복수의 전기 접촉 프로브들을 통해 전력 소스에 연결될 수 있다. 추가적인 전기 접촉 프로브들이 기판의 정전 클램핑(clamp)을 가능하게 하기 위하여 가열형 플래튼에 연결될 수 있다.
동작 동안, 가열형 플래튼에 연결된 다양한 전기 접촉 프로브들이 가열형 플래튼으로부터의 열을 흡수할 수 있으며, 전기 접촉 프로브들에 인접한 국한된 영역들 내의 가열형 플래튼의 온도를 감소시킬 수 있다. 이해될 바와 같이, 가열형 플래튼의 재료 내의 임의의 온도 편차가 가열형 플래튼에 의해 지지되고 가열되는 목표 기판으로 전달되는 열의 균일성에 영향을 줄 수 있으며, 이는 잠재적으로 이온 주입 프로세스에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 가열형 플래튼 내의 온도 편차들은, 가열형 플래튼이 뒤틀리거나, 굽혀지거나, 심지어 갈라지게끔 할 수 있다.
이상의 관점에 있어서, 균일한 플래튼 온도를 달성하기 위하여, 가열형 플래튼들 내에서 전기적 연결들을 통한 열 손실들을 완화해야 할 필요성이 있다.
본 요약은 개념들의 선택을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구되는 내용의 핵심 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구되는 내용의 범위를 결정하는데 도움을 주는 것으로서 의도되지도 않는다.
본 개시에 따른 가열형 플래튼에 대한 전기적 연결을 제공하기 위한 열 절연 전기 접촉 프로브의 예시적인 실시예는, 핀 통로(pass-through)를 획정(define)하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트, 장착 플레이트에 결합되며 핀 가이드를 봉입(enclose)하는 넥(neck) 부분을 갖는 커버, 및 핀 통로 내에 배치된 생크(shank) 부분을 가지며, 전도체 통로, 핀 가이드의 상단 위에서 생크 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 연장하는 플랜지(flange) 부분, 및 플랜지 부분으로부터 연장하며 포켓을 획정하는 포켓 부분을 획정하는 절연 핀을 포함할 수 있다. 전기 접촉 프로브는, 장착 플레이트와 플랜지 부분 중간에 배치되는 스프링으로서, 스프링은 플랜지 부분을 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키는, 스프링, 포켓 내에 배치되는 전기 접촉 패드, 및 전기 접촉 패드에 결합되며 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 가열형 플래튼에 대한 전기적 연결을 제공하기 위한 열 절연 전기 접촉 프로브의 다른 예시적인 실시예는, 핀 통로를 획정하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트, 장착 플레이트에 결합되며 핀 가이드를 봉입하는 넥 부분을 갖는 커버, 장착 플레이트로부터 그리고 커버 내의 관통-홀을 통해 연장하는 장착 보스(boss), 장착 플레이트의 상단 표면 상에 배치되며 장착 보스와 커버 중간의 방사상 간극 내로 연장하는 플랜지를 갖는 제 1 절연 와셔(washer), 커버의 상단 표면 상에 배치되며 장착 보스와 커버 중간의 방사상 간극 내로 연장하는 플랜지를 갖는 제 2 절연 와셔, 및 핀 통로 내에 배치된 생크 부분을 가지며, 전도체 통로, 핀 가이드의 상단 위에서 생크 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 연장하는 플랜지 부분, 및 플랜지 부분으로부터 연장하며 포켓을 획정하는 포켓 부분을 획정하는 절연 핀을 포함할 수 있다. 전기 접촉 프로브는, 핀 가이드를 둘러싸고 장착 플레이트와 플랜지 부분 중간에 배치되는 스프링으로서, 스프링은 플랜지 부분을 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키는, 스프링, 포켓 내에 배치되는 전기 접촉 패드, 및 전기 접촉 패드에 결합되며 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 가열형 플래튼 어셈블리의 예시적인 실시예는, 가열형 플래튼, 가열형 플래튼에 결합된 베이스, 가열형 플래튼과 베이스 중간에 배치되며 그리고 이들에 결합되는 열 차폐부, 베이스에 결합되며 베이스 및 열 차폐부를 통해 연장하는 전기 접촉 프로브를 포함할 수 있으며, 전기 접촉 프로브는, 핀 통로를 획정하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트, 장착 플레이트에 결합되며 핀 가이드를 봉입하는 넥 부분을 갖는 커버, 및 핀 통로 내에 배치된 생크 부분을 가지며, 전도체 통로, 핀 가이드의 상단 위에서 생크 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 연장하는 플랜지 부분, 및 플랜지 부분으로부터 연장하며 포켓을 획정하는 포켓 부분을 획정하는 절연 핀을 포함할 수 있다. 가열형 플래튼 어셈블리는, 포켓 내에 배치된 전기 접촉 패드, 전기 접촉 패드에 결합되며 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체, 및 플랜지 부분과 장착 플레이트 중간에 배치되는 스프링으로서, 스프링은 플랜지 부분을 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키며 전기 접촉 패드를 가열형 플래튼의 후면 상의 금속화 층과 맞물리도록 홀딩하는, 스프링을 더 포함할 수 있다.
예시로서, 개시된 장치의 다양한 실시예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 개시에 따른 열 절연 전기 접촉 프로브의 예시적인 실시예를 예시하는 사시도이다.
도 1b는 평면 A-A를 따라 취해진 도 1a에 도시된 열 절연 전기 접촉 프로브를 예시하는 단면도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 열 절연 전기 접촉 프로브를 포함하는 본 개시에 따른 가열형 플래튼 어셈블리의 예시적인 실시예를 예시하는 단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 가열형 플래튼 어셈블리의 예시적인 실시예를 예시하는 하단 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 개시에 따른 열-절연 전기 접촉 프로브(10)(이하에서 "프로브(10)")의 예시적인 실시예가 도시된다. 프로브(10)는, 예컨대, 플래튼을 가열하기 위하여 또는 가열형 플래튼 상에 배치된 기판의 정전 클램핑을 가능하게 하기 위하여 전력 소스와 이온 주입기의 가열형 플래튼 사이에 전기적 연결을 수립하기 위하여 제공될 수 있다. 동작 동안, 프로브(10)는, 가열형 플래튼에 걸쳐 온도 편차를 완화하기 위하여 가열형 플래튼으로부터 흡수되는 열의 양을 최소화하도록 동작할 수 있다. 이해될 바와 같이, 프로브(10)는, 그 프로세싱 동안 기판을 지지하기 위해 사용되는 가열형 플래튼 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 가열형 플래튼은, 이온 주입 프로세스, 플라즈마 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 화학적-기계적 평탄화 프로세스, 또는 반도체 기판이 가열형 플래튼 상에 지지될 일반적인 임의의 프로세스 동안 기판을 지지하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 예시적인 가열형 플래튼이 이하에서 설명된다. 본 개시의 실시예들이 본원에서 설명되는 예시적인 가열형 플래튼에 의해 제한되지 않으며, 다양한 반도체 제조 프로세스들에서 사용되는 다양한 다른 플래튼 애플리케이션들 중 임의의 애플리케이션 내에서의 애플리케이션을 찾을 수 있다.
프로브(10)는 일반적으로 장착 플레이트(12), 커버(14), 절연 핀(16), 코일 스프링(18)(도 1b), 전기 접촉 패드(20), 및 전기 전도체(22)를 포함할 수 있다. 편의성 및 명료성을 위하여, 도 1a 및 도 1b에서 나타날 때 프로브(10)의 기하구조 및 배향에 대한 프로브(10)의 컴포넌트들의 상대적인 배치 및 배향을 설명하기 위하여 "상단", "하단", "상부", "하부", "수직", "수평", "측방", "길이 방향", "방사상", "내부", 및 "외부"와 같은 용어들이 본원에서 사용될 수 있다. 상기 용어는 특별히 언급되는 단어들, 그 파생어들, 및 유사한 의미의 단어들을 포함할 것이다.
프로브(10)의 장착 플레이트(12)는 그것의 상단 표면으로부터 연장하는 튜브형 장착 보스들(26a, 26b)의 쌍을 갖는 전반적으로 평평한 베이스 부분(24)을 포함할 수 있다. 장착 보스들(26a, 26b)은 이하에서 추가로 설명되는 바와 같은 대응하는 기계적 체결구(fastener)들을 받아들이기 위하여 장착 플레이트(12)를 통해 연장하는 개별적인 체결구 통로(28a, 28b)를 획정할 수 있다. 베이스 부분(26)은 장착 보스들(26a, 26b) 중간에서 그것의 상단 표면으로부터 연장하는 튜브형 핀 가이드(30)(도 1b)을 더 가질 수 있다. 핀 가이드(30)는 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 전기 전도체(22) 및 절연 핀(16)을 받아들이기 위하여 장착 플레이트(12)를 통해 연장하는 핀 통로(32)를 획정할 수 있다. 장착 플레이트(12)는 고온을 견딜 수 있는 열 및 전기 절연 재료, 예컨대 지르코니아, 알루미나, 다양한 열가소성 물질들 등으로 형성될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 절연 핀(16)은, 포켓(36)을 획정하는 포켓 부분(34), 포켓 부분(34)의 하단으로부터 연장하며 포켓(36)의 하단으로부터 연장하는 전도체 통로(40)를 획정하는 생크 부분(38), 및 생크 부분(38)의 상단으로부터 방사상으로-바깥쪽으로 연장하는 플랜지 부분(42)을 갖는 전반적으로 튜브형의 부재일 수 있다. 전도체 통로(40)는 포켓(36)과 동축일 수 있으며, 이보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 절연 핀(16)은 고온을 견딜 수 있는 열 및 전기 절연 재료, 예컨대 지르코니아, 알루미나, 다양한 열가소성 물질들 등으로 형성될 수 있다.
스프링(18)은 고온을 견딜 수 있는 재료로 형성된 코일 스프링일 수 있다. 스프링(18)은 핀 가이드(30)를 둘러싸고 그 위에서 연장할 수 있으며, 장착 플레이트(12)에 대한 스프링(18)의 과도한 수평 움직임을 방지하기 위하여 장착 플레이트(12) 내의 환형 트렌치(trench)(44) 내에 위치될 수 있다. 절연 핀(16)의 플랜지 부분(42)은 스프링(18)의 상단 상에 위치될 수 있으며, 절연 핀(16)의 생크 부분(38)은 핀 가이드(30)의 핀 통로(32)를 통해 아래로 연장할 수 있고 장착 플레이트(12)의 하단으로부터 돌출할 수 있다. 생크 부분(38)의 외부 직경은, 생크 부분(38)과 핀 가이드(30) 사이에 프리-러닝 위치적 틈새 끼워맞춤(clearance fit)을 수립하기 위하여 핀 통로(32)의 직경보다 더 작을 수 있다(예를 들어, 적어도 0.0015 인치 더 작을 수 있다). 따라서, 생크 부분(38)은 핀 통로(32) 내에서 수직으로 자유롭게 움직일 수 있으며, 또한 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 핀 통로(32) 내에서 수평으로 시프트하거나 또는 틸팅(tilt)할 수 있다.
프로브(10)의 커버(14)는 알루미늄 또는 니켈과 같은 저-방사율 재료로 형성될 수 있다. 커버(14)는 장착 플레이트(12)의 상단 상에 배치될 수 있으며, 전반적으로 평평한 베이스 부분(46) 및 베이스 부분(46)의 상단 표면으로부터 연장하는 전반적으로 튜브형의 넥 부분(48)을 포함할 수 있다. 넥 부분(48)은 핀 가이드(30), 절연 핀(16), 및 스프링(18)을 하우징하는 내부 챔버(50)를 획정할 수 있다. 환형 플랜지(52)는 넥 부분(48)의 상단으로부터 방사상으로 안쪽으로 연장할 수 있으며, 절연 핀(16)의 포켓 부분(34)의 외부 직경보다 더 크고 절연 핀(16)의 플랜지 부분(42)의 외부 직경보다는 더 작은 직경을 갖는 개구(54)를 획정할 수 있다.
커버(14)의 베이스 부분(46)은 각기 이를 통해 장착 플레이트(12)의 장착 보스들(26a, 26b)를 수용하기 위한 관통-홀들(56a, 56b)의 쌍을 포함할 수 있다. 하부 절연 와셔들(58a, 58b)의 제 1 쌍은 각기 장착 보스들(26a, 26b)를 둘러싸면서 장착 플레이트(12)의 베이스 부분(24)의 상단 상에 위치될 수 있으며, 각기 장착 보스들(26a, 26b)과 커버 중간의 방사상 간극(62a, 62b) 내로 연장하는 개별적인 플랜지형(flanged) 부분들(60a, 60b)을 가질 수 있다. 유사하게, 상부 절연 와셔들(64a, 64b)의 제 2 쌍은 각기 장착 보스들(26a, 26b)를 둘러싸면서 커버(14)의 베이스 부분(46)의 상단 상에 위치될 수 있으며, 각기 방사상 간극(62a, 62b) 내로 연장하는 개별적인 플랜지형 부분들(66a, 66b)을 가질 수 있다. 유지 링들(70a, 70b)의 쌍은 상부 절연 와셔들(64a, 64b) 위에서 장착 보스들(26a, 26b)의 외부 표면들 내의 개별적인 홈들(72a, 72b) 내에 착탈가능하게 배치될 수 있으며, 따라서 수직으로 적층된 배열로 상부 와셔들(64a, 64b), 베이스(14)의 베이스 부분(46), 및 하부 절연 와셔들(58a, 58b)을 장착 플레이트(12)의 베이스 부분(24)에 대하여 고정한다. 하부 절연 와셔들(58a, 58b) 및 상부 절연 와셔들(64a, 64b)들은, 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 커버(14)와 장착 플레이트(12) 사이의 전도성 열 전달을 경감시키기 위하여 알루미나, 지르코니아, 다양한 열가소성 물질 등과 같은 낮은 열 전도율 재료로 형성될 수 있다.
전기 접촉 패드(20)는 니켈과 같은 열적으로 내구성이 있고 전기적으로 전도성인 재료로 만들어질 수 있으며, 전기 전도체(22)에 솔더링(solder)되거나 또는 땜질(braze)될 수 있다. 전기 접촉 패드(20)는 절연 핀(16)의 포켓 부분(34)의 포켓(36) 내에 배치될 수 있으며, 전기 전도체(22)는 절연 핀(16)의 생크 부분(38)의 전도체 통로(40)를 통해 연장할 수 있고 전력 소스(미도시)에 결합될 수 있다. 전기 접촉 패드(20)는 전도체 통로(40)의 직경보다는 더 크고(예를 들어, 적어도 0.010 인치 더 크고) 포켓(36)의 직경보다는 더 작은(예를 들어, 적어도 0.010 인치 더 작은) 직경을 가질 수 있다. 따라서, 전기 접촉 패드(20)는, 숄더(shoulder)(74)가 전기 접촉 패드(20)를 포켓(36) 내에 유지하기 위한 하부 이동 정지부(stop)로서 역할하는 상태로, 포켓(36)과 전도체 통로(40)의 접합부에 획정된 환형 숄더(74) 상에 놓일 수 있다.
도 2는 예시적인 가열형 플래튼 어셈블리(80) 내에 설치된 프로브(10)의 일 실시예를 예시하는 단면도이다. 가열형 플래튼 어셈블리(80)는, 다양한 공지된 방식들 중 임의의 방식으로, 수직적으로 이격되고, 적층된 관계로 함께 결합된, 가열형 플래튼(82), 금속화 층(83), 열 차폐부(84), 및 베이스(86)를 포함할 수 있다.
금속화 층(83)은, 가열형 플래튼(82)의 후면 또는 밑면상에 인쇄되거나 또는 달리 이에 적용되며 유리 또는 다른 전기 절연 재료의 층으로 커버되는 복수의 금속 트레이스(trace)들을 포함할 수 있다. 전기 전류가 금속화 층(83)에 인가될 때, 금속화 층(83)은 전기적 에너지의 소정의 양을 열로 변환할 수 있다. 이러한 열은 가열형 플래튼(82)을 통해 전도될 수 있으며, 따라서 그 위에 배치된 기판을 가열한다.
열 차폐부(84)는, 가열형 플래튼(82)으로부터 상대적으로 차가운 베이스(86)로 전달되는 열의 양을 감소시키도록 기능할 수 있다. 따라서, 열 차폐부(84)는 베이스(86)로부터 멀어지도록 가열형 플래튼(82)을 향해 열을 다시 반사시키도록 구성될 수 있다.
가열형 플래튼(82)은, 세라믹 재료 예컨대 알루미나, 질화 알루미늄, 질화 붕소 또는 유사한 유전체 세라믹을 포함하는, 적절한 열적으로 내구성이 있는 재료로 형성될 수 있다. 열 차폐부(84)는, 알루미늄, 스테인리스 강, 티타늄 또는 다른 낮은 방사율 재료와 같은 열-반사성 재료로 형성될 수 있다. 베이스(86)는 임의의 적절한 강성이고 내구성이 있는 재료로 형성될 수 있으며, 프로세싱 동작들 동안 다양한 각도 및/또는 회전 위치들로 가열형 플래튼(82)을 배향시킬 수 있는 스캐닝 메커니즘(미도시)의 부분이거나 또는 이에 결합될 수 있다.
프로브(10)는 베이스(86)의 하단 내의 상보적인 리세스(recess)(88) 내에 배치될 수 있으며, 각기 장착 보스들(26a, 26b) 내의 체결구 통로들(28a, 28b)을 통해 연장하는 기계적인 체결구들(90a, 90b)(예를 들어, 나사들 또는 볼트들)의 쌍에 의해 베이스(86)에 착탈가능하게 체결될 수 있다. 커버(14)의 넥 부분(48)은 열 차폐부(84) 및 베이스(86) 내의 개별적인 개구들(92a, 92b)을 통해 위쪽으로 연장할 수 있다.
프로브(10)의 스프링(18)은 장착 플레이트(12)와 절연 핀(16)의 플랜지 부분(42) 사이에서 압축 상태로 홀딩될 수 있으며, 따라서 절연 핀(16)을 장착 플레이트(12)로부터 멀어지도록 위쪽으로 강제(urge)할 수 있다. 절연 핀(16), 특히 절연 핀(16)의 포켓 부분(34) 내의 숄더(74)는 결과적으로 전기 접촉 패드(20)를 금속화 층(83)에 대하여 위쪽으로 강제할 수 있다. 따라서, 스프링(18)은 전기 접촉 패드(20) 및 절연 핀(16)이 수직으로 변위되는 것을 가능하게 할 수 있으며, 예컨대, 이는, 전기 전도체(22)와 금속화 층(83) 사이의 희망되는 전기적 연결을 유지하기 위하여 전기 접촉 패드(20)를 금속화 층(83)과 단단하게 맞물린 상태로 홀딩하면서, 기판이 가열형 플래튼(82)의 지지 표면 상에 로딩(load)되거나 또는 이로부터 제거될 때, 발생할 수 있다. 커버(14)의 넥 부분(48)의 플랜지(52)는 절연 핀(16)의 상향 움직임을 제한하기 위한 상부 이동 정지부로서 역할할 수 있으며, 장착 플레이트(12)의 핀 가이드(30)는 절연 핀(16)의 하향 움직임을 제한하기 위한 하부 이동 정지부로서 역할할 수 있다.
플래튼 어셈블리(80)의 동작 동안, 전기적 전류가 전기 전도체(22) 및 전기 접촉 패드(20)를 통해 금속화 층(83)에 인가될 수 있다. 전기적 전류는 이상에서 설명된 방식으로 가열형 플래튼(82)을 가열하기 위하여, 및/또는 기판을 가열형 플래튼(82)의 지지 표면(85)에 클램핑하기 위한 정전력을 생성하기 위하여 제공될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 소정의 양의 열이 전도성 및/또는 방사성 열 전달을 통해 가열형 플래튼(82)으로부터 상대적으로 차가운 베이스(86)로 전달될 수 있다(대류성 열 전달은, 플래튼 어셈블리(80)가 진공으로 유지되는 프로세싱 환경에 위치될 수 있기 때문에 일반적으로 방지된다). 이러한 열 전달이 가열형 플래튼(82) 내의 온도 편차들을 생성할 수 있기 때문에, 가열형 플래튼(82)으로부터 베이스(86)로의 상당한 열 전달은 일반적으로 바람직하지 않다. 이해될 바와 같이, 가열형 플래튼(82)의 재료 내의 임의의 온도 편차가 가열형 플래튼(82)에 의해 지지되는 목표 기판으로 전달되는 열의 균일성에 영향을 줄 수 있으며, 이는 이온 주입 프로세스에 부정적인 영향을 준다. 일부 경우들에 있어서, 가열형 플래튼(82) 내의 온도 변동들은 가열형 플래튼(82)이 뒤틀리거나, 굽혀지거나, 심지어 갈라지는 것을 초래할 수 있다.
프로브(10)의 이상에서 설명된 구조적 특징들 및 구성은 가열형 플래튼(82)으로부터 상대적으로 차가운 베이스(86)로의 열 전달을 경감시키기 위하여 함께 동작할 수 있으며, 이는 가열형 플래튼(82) 내의 온도 균일성을 개선한다. 예를 들어, 금속화 층(83)과 직접 접촉하는 프로브(10)의 부분은 단지 전기 접촉 패드(20)이며, 전기 접촉 패드(20) 및 부착된 전기 전도체(22)는 절연 핀(16)에 의해 프로브(10)의 나머지로부터 열적으로 절연된다. 프로브(10)와 금속화 층(83) 사이의 이러한 제한된 접촉은 프로브(10)를 통한 가열형 플래튼(82)으로부터 베이스(86)로의 전도성 열 전달을 제한할 수 있다. 추가로, 절연 핀(16)의 포켓 부분(34)의 포켓(36)의 직경이 전기 접촉 패드(20)의 직경보다 더 크기 때문에, 전기 접촉 패드(20)의 하단 표면(90)이 절연 핀(16)과 접촉하며, 동시에 전기 접촉 패드(20)의 측벽(91)은 절연 핀(16)으로부터 방사상으로 이격된다. 전기 접촉 패드(20)와 절연 핀(16) 사이의 이러한 제한된 접촉은 프로브(10)를 통한 가열형 플래튼(82)으로부터 베이스(86)로의 전도성 열 전달을 추가로 제한할 수 있다. 또 추가적으로, 이상에서 설명된 절연 핀(16)의 생크 부분(38)과 핀 가이드(30) 사이의 프리-러닝 끼워맞춤이 생크 부분(38)과 핀 가이드(30) 사이의 최소의 물리적 접촉을 야기한다. 이는 프로브(10)를 통한 가열형 플래튼(82)으로부터 베이스(86)로의 전도성 열 전달을 추가로 제한할 수 있다. 또 추가적으로, 낮은 열 전도율 재료로 형성되며 커버(14)를 장착 플레이트(12)로부터 완전히 분리하는 하부 절연 와셔들(58a, 58b) 및 상부 절연 와셔들(64a, 64b)들이 커버(14)로부터 장착 플레이트(12)로의 전도성 전달을 제한할 수 있다. 이는 프로브(10)를 통한 가열형 플래튼(82)으로부터 베이스(86)로의 전도성 열 전달을 추가로 제한할 수 있다. 또 추가적으로, 저-방사율 재료로 형성된 커버(14)는 프로브(10)의 아래의 컴포넌트들과 가열형 플래튼(82) 사이의 방사 차폐부로서 역할할 수 있다. 이는 가열형 플래튼(82)으로부터 프로브(10)로의 방사성 열 전달을 제한할 수 있으며, 결과적으로 프로브(10)로부터 베이스(86)로의 전도성 열 전달을 경감시킨다.
가열형 플래튼(82)으로부터 상대적으로 차가운 베이스(86)로의 열 전달을 완화시키는 것에 더하여, 이상에서 설명된 프로브(10)의 구조적 특징들 및 구성은, 가열형 플래튼(82)과의 희망되는 전기적 연결을 유지하면서 베이스(86)에 대한 가열형 플래튼(82)의 열 팽창 및 수축을 가능하게 하도록 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 절연 핀(16)의 포켓 부분(34)의 포켓(36)의 직경이 전기 접촉 패드(20)의 직경보다 더 크기 때문에, 전기 접촉 패드(20)는, 전기 접촉 패드(20)와 가열형 플래튼(82) 사이의 물리적 연결이 유지되는 동안 가열형 플래튼(82)이 팽창하고 수축할 때 포켓(36) 내에서 수평으로 움직이도록 허용될 수 있다. 추가로, 절연 핀(16)의 생크 부분(38)의 외부 직경이 핀 가이드(30) 내의 핀 통로(32)의 직경보다 더 작기 때문에, 절연 핀(16)은, 전기 접촉 패드(20) 가열형 플래튼(82)과 단단하게 맞물린 채로 유지하면서 가열형 플래튼(82)이 팽창 및 수축할 때, 핀 가이드(30) 내에서 수평으로 틸팅하거나 또는 흔들리도록 허용될 수 있다.
추가적인 실시예들에 있어서, 이상에서 설명된 프로브(10)와 유사한 복수의 전기 접촉 프로브들이, 플래튼을 가열하기 위하여, 기판들의 전정 클램핑을 가능하게 하기 위하여, 및/또는 전력을 요구하는 플래튼 어셈블리의 다양한 다른 특징들을 가능하게 하기 위하여 다양한 구성들 및 배열들로 플래튼 어셈블리 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 플래튼 어셈블리(94)의 하단 사시도를 참조하면, 이상에서 설명된 프로브(10)와 유사한 제 1 복수의 전기 접촉 프로브들(101-106)이 플래튼 어셈블리(94)의 가열형 플래튼(98)에 기판들의 정전 클램핑을 가능하게 하기 위하여 플래튼 어셈블리(94)의 베이스(96) 내에 설치될 수 있다. 이상에서 설명된 프로브(10)와 유사한 제 2 복수의 전기 접촉 프로브들(107-1010)은 가열형 플래튼(98)을 가열하기 위하여 베이스(96) 내에 설치될 수 있다.
따라서, 이상에서 설명된 예시적인 프로브(10)는 가열형 플래튼들에 대한 전기적 연결들을 제공하기 위하여 플래튼 어셈블리들에서 일반적으로 이용되는 통상적인 전기 접촉 프로브들에 대한 다수의 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로브(10)는 가열형 플래튼으로부터 가열형 플래튼 어셈블리의 상대적으로 차가운 베이스로 전달되는 열의 양을 크게 경감시킬 수 있다. 이는 가열형 플래튼 내의 온도 균일성을 개선할 수 있으며, 따라서 이온 주입 프로세스의 신뢰성을 개선하고 심각한 플래튼 고장의 가능성을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 프로브(10)는, 가열형 플래튼에 대한 희망되는 전기적 연결을 유지하면서 가열형 플래튼 어셈블리의 베이스에 대한 가열형 플래튼의 열 팽창 및 수축을 가능하게 할 수 있다. 또 추가적으로, 프로브(10)는 가열형 플래튼 어셈블리의 진공 환경 내에서 효과적으로 동작할 수 있으며 이상에서 설명된 이점들 전부를 제공할 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 그 유용함이 이에 한정되지 않다는 것을 인식할 것이다. 본 개시의 실시예들은 임의의 수의 목적들을 위하여 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (12)

  1. 열 절연 전기 접촉 프로브로서,
    핀 통로를 획정하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트;
    상기 핀 통로 내에 배치되며 전도체 통로를 획정하는 절연 핀;
    상기 절연 핀의 플랜지 부분과 상기 장착 플레이트 중간에 배치되는 스프링으로서, 상기 스프링은 상기 플랜지 부분을 상기 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키는, 상기 스프링;
    상기 절연 핀에 의해 지지되며 상기 전도체 통로로부터 돌출하는 전기 접촉 패드; 및
    상기 전기 접촉 패드에 결합되며, 상기 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체를 포함하는, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 접촉 패드는 상기 절연 핀에 의해 획정된 포켓 내에 배치되며, 상기 포켓의 직경은, 상기 전기 접촉 패드가 상기 포켓 내에서 수평으로 움직이는 것을 가능하게 하기 위하여 상기 전기 접촉 패드의 직경보다 적어도 0.010 인치 더 큰, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    환형 숄더(shoulder)가 상기 포켓과 상기 전도체 통로의 접합부에서 획정되며, 상기 숄더는 상기 전기 접촉 패드의 움직임을 제한하기 위한 이동 정지부를 제공하는, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀 통로의 직경은, 생크(shank) 부분과 상기 핀 가이드 사이에 프리-러닝 끼워맞춤(free-running fit)을 수립하고 상기 생크 부분이 상기 핀 통로 내에서 틸팅(tilt)하는 것을 가능하게 하기 위하여 상기 핀 통로를 통해 연장하는 상기 절연 핀의 상기 생크 부분의 직경보다 적어도 0.0015 인치 더 큰, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링은 상기 가이드 핀을 둘러싸는 코일 스프링인, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링은 상기 장착 플레이트 내의 환형 트렌치 내에 위치되는, 열 절연 전기 접촉 프로브.
  7. 가열형 플래튼 어셈블리로서,
    가열형 플래튼;
    상기 가열형 플래튼에 결합된 베이스;
    상기 가열형 플래튼과 상기 베이스 중간에 배치되며 이들에 결합되는 열 차폐부; 및
    상기 베이스에 결합되며 상기 베이스 및 상기 열 차폐부를 통해 연장하는 전기 접촉 프로브를 포함하며,
    상기 전기 접촉 프로브는,
    핀 통로를 획정하는 튜브형 핀 가이드를 갖는 장착 플레이트;
    상기 핀 통로 내에 배치되며 전도체 통로를 획정하는 절연 핀;
    상기 절연 핀에 의해 지지되며 상기 전도체 통로로부터 돌출하는 전기 접촉 패드;
    상기 전기 접촉 패드에 결합되며, 상기 전도체 통로를 통해 연장하는 전기 전도체; 및
    상기 절연 핀의 플랜지 부분과 상기 장착 플레이트 중간에 배치되는 스프링으로서, 상기 스프링은 상기 플랜지 부분을 상기 장착 플레이트로부터 멀어지도록 편향시키며 상기 전기 접촉 패드를 상기 가열형 플래튼의 후면 상의 금속화 층과 맞물리도록 홀딩하는, 상기 스프링을 포함하는, 가열형 플래튼 어셈블리.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전기 접촉 패드는 상기 절연 핀에 의해 획정된 포켓 내에 배치되며, 상기 포켓의 직경은, 상기 전기 접촉 패드가 상기 포켓 내에서 수평으로 움직이는 것을 가능하게 하기 위하여 상기 전기 접촉 패드의 직경보다 적어도 0.010 인치 더 큰, 가열형 플래튼 어셈블리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    환형 숄더가 상기 포켓과 상기 전도체 통로의 접합부에서 획정되며, 상기 숄더는 상기 전기 접촉 패드의 움직임을 제한하기 위한 이동 정지부를 제공하는, 가열형 플래튼 어셈블리.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 핀 통로의 직경은, 생크 부분과 상기 핀 가이드 사이에 프리-러닝 끼워맞춤을 수립하고 상기 생크 부분이 상기 핀 통로 내에서 틸팅하는 것을 가능하게 하기 위하여 상기 핀 통로를 통해 연장하는 상기 절연 핀의 상기 생크 부분의 직경보다 적어도 0.0015 인치 더 큰, 가열형 플래튼 어셈블리.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 스프링은 상기 가이드 핀을 둘러싸는 코일 스프링인, 가열형 플래튼 어셈블리.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스프링은 상기 장착 플레이트 내의 환형 트렌치 내에 위치되는, 가열형 플래튼 어셈블리.
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