KR20080037879A - 히터 및 이의 제조방법 - Google Patents

히터 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20080037879A
KR20080037879A KR1020060105122A KR20060105122A KR20080037879A KR 20080037879 A KR20080037879 A KR 20080037879A KR 1020060105122 A KR1020060105122 A KR 1020060105122A KR 20060105122 A KR20060105122 A KR 20060105122A KR 20080037879 A KR20080037879 A KR 20080037879A
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heating
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forming
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서진원
이성민
최정덕
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주식회사 코미코
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Abstract

히터 및 이의 제조 방법이 개시된다. 히터는 가열면을 갖는 절연 기판, 상기 절연 기판 내부에 형성되어 있는 제1 발열체, 상기 제1 발열체의 상부인 상기 절연 기판 내에 형성된 제2 발열체 및 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들을 직렬로 연결시키는 도전부재를 포함한다.
히터, 웨이퍼 가열장치, 발열체, 도전부재

Description

히터 및 이의 제조방법 {HEATER AND METHOD OF FORMING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제1 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제2 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 제1 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 제2 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 회로도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d들은 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 히터 110: 절연 기판
113, 550: 가열면 111: 지지대
115, 510: 입력 단자부 120, 520: 제1 발열체
130, 540: 제2 발열체 140, 535: 도전 부재
150: 전원 공급 유닛 500: 베이스
530: 절연판
본 발명은 히터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 장치 등에 적합하게 사용할 수 있는 히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 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, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근, 팹 공정에서 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시켜 기판 상에 막 또는 패턴을 형성하는 플라스마 처리 장치의 사용이 급증하고 있다. 상기 플라스마 처리 장치에는 상기 가공 챔버 내부에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하고 가열하기 위한 히터가 이용된다. 또한, 반도체 박막의 에칭 처리, 레지스트막의 소성 처리 등에 있어서 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 히터가 이용되고 있다.
히터에는 온도 제어성이 뛰어나고, 반도체 소자의 배선의 미세화와 웨이퍼 열처리 온도의 정밀도 향상이 요구됨에 따라 세라믹 히터가 널리 사용되고 있다.
상기 세라믹 히터에 있어서, 세라믹 기판 내에 저항 발열체를 매설하여 이들 저항 발열체에 전류 도입 단자를 형성하고 소정의 전압을 인가함으로써, 반도체 기판을 가열한다. 일본공개특허 제1993-326112호에는 상기 저항 발열체를 내측 저항 발열체 및 외측 저항 발열체로 구성하여 이를 독립적으로 제어하는 투존(two-zone) 히터가 개시되어 있다.
그러나, 상기 투존 히터를 장시간 또는 일정 사이클로 가열하면, 상기 세라믹 기판 및 상기 저항 발열체 사이의 열 팽창률의 차이에 의해 상기 전류 도입 단자에는 전단 응력이 발생하여 피로 파괴에 의해 절단되는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 내측 저항 발열체와 상기 외측 저항 발열체를 각각 독립적으로 제어함으로써 제작이 복잡하고 별도의 전력 공급장치가 필요하게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발열 밀도를 조절할 수 있고 온도 제어가 용이한 복수의 저항 발열체층을 포함하는 히터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 히터의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 히터는 가열면을 갖는 절연 기판, 상기 절연 기판 내부에 형성되어 있는 제1 발열체, 상기 제1 발열체의 상부인 상기 절연 기판 내에 형성된 제2 발열체 및 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들을 직렬로 연결시키는 도전부재를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측부분에 밀집되어 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 내측부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 전 영역 상에 소정의 발열 밀도로 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측 부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 절연 기판 내에 입력 단자부가 형성되고 상기 입력 단자부는 상기 제1 발열체에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 제조 방법은 베이스 상에 제1 발열체를 형성하는 단계, 상기 제1 발열체와 전기적으로 연결된 도전부재를 갖는 절연판을 상기 베이스 상에 부착하는 단계 및 상기 절연판 상에 상기 도전 부재를 통하여 상기 제1 발열체와 직렬 연결되는 제2 발열체를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 절연판을 형성하는 단계는 도전 입자를 포함하는 복수매의 세라믹체를 적층하여 열압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 발열체를 형성하는 단계는 도전 입자를 포함하는 저항 발열체 페이스트를 소정의 패턴 형상으로 스크린 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체를 형성하는 단계는 상기 베이스 상에 수용홈을 형성하는 단계 및 상기 수용홈에 도전 입자를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 제2 발열체를 형성하는 단계는 상기 절연판 상에 수용홈을 형성하는 단계 및 상기 수용홈에 도전 입자를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측부분에 밀집되어 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 내측부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 전 영역 상에 소정의 발열 밀도로 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측 부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히터는 가열면을 갖는 절연 기판, 상기 절연 기판 내부에 층상 구조로 형성되어 있는 복수의 발열체 및 상기 발열체들을 직렬로 연결하는 도전부재를 포함한다. 또한, 상기 발열체들은 사행 구조로 패턴화되어 형성될 수 있다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
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 설시된 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 않 는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 단면도이다. 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제1 발열체를 나타내는 평면도이다. 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제2 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도2 를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 히터(100)는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 가열하기 위한 장치로서, 절연 기판(110), 제1 발열체(120), 제2 발열체(130), 도전 부재(140) 및 전원 공급 유닛(150)을 포함한다.
상기 절연 기판(110)은 전체적으로 원형 블록 형상을 가지며 지지대(111) 상에 배치된다. 상기 절연 기판(110)의 상부에는 웨이퍼를 가열하기 위한 가열면(113)을 갖는다. 상기 절연 기판(110)은 세라믹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 기판(110)은 질화 알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3), 산화 이트륨(Y2O3) 등을 포함할 수 있다. 상기 절연 기판(110)는 소결 처리로 제조될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 할로겐계의 가스 등의 부식성 가스에 대하여 높은 내 부식성을 제공하기 위하여 질화 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 절연 기판(110) 내에는 상기 제1 발열체(120), 상기 도전 부재(140) 및 상기 제2 발열체(130)가 배치된다.
상기 제1 발열체(120)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바 형 상(bar type), 링 형상(ring type), 원반 형상(disk type) 등 다양하게 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체(120)는 원판의 중심부 및 외측부분에 높은 발열 밀도를 갖는 사행 구조(serpentine)의 와이어 형상을 가질 수 있다. 또한, 와이어 간의 간격은 다양하게 조절될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 발열체(120)는 원판의 내측부분에 높은 발열 밀도를 갖는 사행 구조(serpentine)의 와이어 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 발열체(120) 상부에는 상기 도전 부재(140)가 형성된다. 상기 도전 부재(140)는 상기 제1 발열체의 일단부(121)와 연결된다. 상기 도전 부재(140)는 상기 제1 발열체의 일단부(121)에서 절연 기판의 두께 방향으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체의 일단부(121)는 두께 방향으로 형성된 상기 도전 부재(140)에 각각 연결될 수 있다.
상기 제1 발열체(120) 상부에는 상기 제2 발열체(130)가 형성된다. 상기 제2 발열체(130)는 상기 도전 부재(140)를 통해 상기 제1 발열체(120)와 직렬 연결된다. 상기 제2 발열체(130)의 일단부(131)는 상기 도전 부재(140)와 전기적으로 연결된다.
상기 제2 발열체(130)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바 형상(bar type), 링 형상(ring type), 원반 형상(disk type) 등 다양하게 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제2 발열체는 원판의 내측부분에 높은 발열 밀도를 갖는 사행 구조(serpentine)의 와이어 형상을 가질 수 있다. 또한, 와이어 간의 간격은 다양하게 조절될 수 있다.
상기 제1 발열체(120) 및 상기 제2 발열체(130)들은 각각 다른 부분에 높은 발열 밀도를 가지고 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 발열체(120)는 원판의 중심부 및 외측부분에 높은 발열 밀도를 가지고 패턴화되고, 상기 제2 저항 발열체(130)는 원판의 중심부에 발열밀도를 제공함으로써, 히터의 샤프트가 힛싱크되어 낮은 온도를 갖는 중심부의 온도를 보상하여 균일한 온도 분포를 제공한다. 또한, 상기 제1 발열체(120) 및 상기 제2 발열체(130)들은 상기 가열면(113)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 저항 발열체들(120, 130)은 텅스텐, 몰리브덴, 틴탈륨, 백금, 레늄, 하프늄 및 이들의 합금과 같은 고융점 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 저항 발열체들(120, 130)은 텅스텐 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전 부재(140)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 도전 부재(140)는 상기 제1 및 제2 저항 발열체들과 같은 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가열면을 갖는 절연 기판(100) 내부에 층상 구조로 형성되어 있는 복수의 발열체들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 발열체들은 상기 도전부재들에 의해 직렬로 연결된다. 또한, 상기 발열체들은 사행 구조로 패턴화되고, 서로 다른 발열 밀도로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 단면도이다. 도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 제1 발열체를 나타내는 평면도이다. 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터의 제2 발열체를 나타내는 평면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터(100)의 상기 제1 발열체(120)는 원판의 전 영역에 걸쳐 소정의 발열 밀도를 가지고 패턴화될 수 있다. 상기 제2 발열체(130)는 원판의 중심부 및 외측 부분에 높은 발열 밀도를 가지고 패턴화될 수 있다.
상기 제1 발열체(120) 상부에는 상기 도전 부재(140)가 형성된다. 상기 도전 부재(140)는 상기 제1 발열체의 일단부(121)와 연결된다. 상기 도전 부재(140)는 상기 제1 발열체의 일단부(121)에서 절연 기판의 두께 방향으로 형성된다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 발열체의 일단부(121)는 두께 방향으로 형성된 상기 도전 부재(140)에 각각 연결될 수 있다.
상기 제1 발열체(120) 상부에는 상기 제2 발열체(130)가 형성된다. 상기 제2 발열체(130)는 상기 도전 부재(140)를 통해 상기 제1 발열체(120)와 직렬 연결된다. 상기 제2 발열체(130)의 일단부(131)는 상기 도전 부재(140)와 전기적으로 연결된다.
상기 제2 발열체(130)는 원판의 중심부에 발열밀도를 제공함으로써, 히터의 샤프트가 힛싱크되어 낮은 온도를 갖는 중심부의 온도를 보상하여 균일한 온도 분포를 제공한다. 이에 따라, 온도 손실이 큰 중심부와 외측 부분의 열손실을 보상할 수 있다. 또한, 제한된 면적에 판상 형태를 갖는 발열체를 다층 구조로 형성하고, 각 발열체의 발열 밀도를 조정하여 균일한 온도 분포를 갖는 히터를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 히터(100)의 저항은 다음과 같다. 상기 제1 발열체(120)의 저항은 R2이다. 상기 제2 발열체(130)의 저항은 R1 및 R3이다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 히터(100)의 합성저항은 다음 식과 같다.
Rtot = R1 + R2 + R3
도 1을 다시 참조하면, 상기 절연 기판(110)에는 입력 단자부(115)가 형성되고, 상기 입력 단자부(115)는 상기 제2 발열체(130)의 타단부(133)와 연결될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 입력 단자부(115)는 상기 제1 발열체(130)의 타단부(도시되지 않음)와 연결될 수 있다.
상기 절연 기판(110)은 상기 지지대(111)에 의해 지지된다. 또한, 상기 입력 단자부(115)는 상기 지지대(111)를 통하여 외부의 전원 공급 장치(150)와 연결된다.
본 발명에 따르면, 중심부와 외부에서의 열손실이 많이 발생하는 판상 구조의 히터의 경우, 온도의 균일성을 높이기 위하여 2개 이상의 발열체를 인쇄하여 발열 밀도를 조절할 수 있다. 판상 형태의 발열체는 제한된 면적에 발열체를 인쇄하여야 하므로, 2개 이상의 발열체를 확보하여 공간상의 제약을 받지 않고 발열체 패턴을 조정하여 발열밀도를 조정할 수 있다. 또한, 2개 이상의 발열체를 직렬로 연결하여 하나의 입력 단자를 이용하므로 별도의 전원 공급 장치 없이 용이하게 발열체를 제어할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터의 제 조 방법에 대하여 상세히 설명하고자 한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d들은 본 발명의 일실시예에 따른 히터의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 먼저 절연 기판을 구성하는 질화 알루미늄 등의 세라믹 분말을 포함하는 성형재료를 준비한다. 상기 성형 재료를 몰드(도시되지 않음)에 주입하고 주입된 성형재료를 소결시켜 베이스(500)를 형성한다. 상기 베이스(500)는 소결 보조제를 함께 혼합하여 평판 형상으로 가공한 후, 1700℃ 내지 2100℃ 사이에서 소성함으로써 얻어질 수 있다.
상기 베이스(500)에는 전원 공급 장치와 연결되는 입력 단자부(510)가 함께 형성된다.
도 6b를 참조하면, 상기 베이스(500) 상에 제1 발열체(520)를 형성한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체(520)는 도전성의 금속입자를 포함하는 저항 발열체 페이스트를 소정의 패턴 형상으로 스크린 인쇄법으로 인쇄한 후에 소성하여 판형상의 상기 베이스(500) 상에 인쇄하여 소성함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체(520)는 상기 베이스(500) 상에 수납홈을 형성하고 상기 수납홈에 발열부재를 매립하여 형성할 수 있다. 이 경우, 분말 형태의 발열 물질을 상기 수납홈에 고열, 고압으로 분사하거나, 스크린 프린팅하여 발열부재를 매립하거나, 마스크를 이용하여 패터닝 방식으로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 수납홈에 발열부재를 매립하고, 상기 발열부재가 매립되도록 매설제(도시되지 않음)를 충진할 수 있다.
상기 입력 단자부(510)는 상기 제1 발열체(520)의 일단부(521)와 전기적으로 연결된다.
도 6c를 참조하면, 상기 제1 발열체(520) 상에 절연판(530)을 형성한다. 상기 절연판(530)은 상기 제1 발열체(520)의 타단부(525)와 연결되는 도전 부재(535)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 도전 부재(535)는 상기 제1 저항 발열체의 타단부(525) 상에 두께방향으로 배치된다.
상기 절연판(530)은 상기 도전 부재(535)가 배치되는 영역을 제외하고 상기 절연 기판과 같은 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 절연판(530)은 도전 부재가 배치되는 영역은 도전성 금속을 포함하고, 나머지 부분은 질화 알루미늄 등의 세라믹 분말을 포함하는 세라믹체를 복수매 적층하여 열압착하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 도전 부재(535)는 세라믹으로 형성된 상기 절연판(530) 상에 상기 제1 저항 발열체의 타단부(525)에 대응하는 영역에 홀을 가공하여 상대적으로 저항이 낮은 텅스텐 또는 몰리브덴을 삽입하여 저항에 변화가 없도록 하여 전기적으로 연결되도록 형성할 수 있다.
도 6d를 참조하면, 상기 절연판(530) 상에 제2 발열체(540)을 형성한다. 상기 제2 발열체(540)는 상기 도전 부재(535)를 통하여 상기 제1 발열체(520)와 직렬 연결된다. 상기 제2 발열체(540) 상에는 웨이퍼를 가열하기 위한 가열면(550)이 형성된다.
상기 도전 부재(535)는 상기 제2 발열체의 단부(545)와 전기적으로 연결된 다. 상기 제2 발열체(540)의 패턴을 제외하고는 상기 제2 발열체(540)는 상기 제1 발열체(520)와 동일하거나 유사한 방법으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 발열체(520, 540)들은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 바 형상(bar type), 링 형상(ring type), 원반 형상(disk type) 등 다양하게 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 발열체(520) 및 상기 제2 발열체(540)들은 각각 다른 부분에 높은 발열 밀도를 가지고 형성될 수 있다. 본 발명의 일시예에 따르면, 상기 제1 발열체(520)는 원판의 중심부 및 외측부분에 높은 발열 밀도를 가지고 패턴화되고, 상기 제2 저항 발열체는 원판의 내측부분에 높은 발열 밀도를 가지고 패턴화될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 발열체(120)는 원판의 전 영역에 걸쳐 소정의 발열 밀도를 가지고 패턴화되고, 상기 제2 발열체(130)는 원판의 중심부 및 외측 부분에 높은 발열 밀도를 가지고 패턴화될 수 있다. 또한, 상기 제1 발열체(520) 및 상기 제2 발열체(540)들은 상기 가열면(550)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 발열체들(520, 540)은 텅스텐, 몰리브덴, 틴탈륨, 백금, 레늄, 하프늄 및 이들의 합금과 같은 고융점 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 발열체들(520, 540)은 텅스텐 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전 부재(540)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 발열체들(520, 540)과 같은 금속을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 중심부와 외부에서의 열손실이 많이 발생하는 판상 구조의 히터의 경우, 온도의 균일성을 높이기 위하여 2개 이상의 발열체를 인쇄하여 발열 밀도를 조절할 수 있다. 판상 형태의 발열체는 제한된 면적에 발열체를 인쇄하여야 하므로, 2개 이상의 발열체를 확보하여 공간상의 제약을 받지 않고 발열체 패턴을 조정하여 발열밀도를 조정할 수 있다. 또한, 2개 이상의 발열체를 직렬로 연결하여 하나의 입력 단자를 이용하므로 별도의 전원 공급 장치 없이 용이하게 발열체를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 히터는 전력 밀도를 조절하여 과전류공급으로 인한 온도차에 따른 크랙 방지 및 발열체의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 가열면을 갖는 절연 기판;
    상기 절연 기판 내부에 형성되어 있는 제1 발열체;
    상기 제1 발열체의 상부인 상기 절연 기판 내에 형성된 제2 발열체; 및
    상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들을 직렬로 연결시키는 도전부재를 포함하는 히터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측부분에 밀집되어 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 내측부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 전 영역 상에 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측 부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 기판 내에 입력 단자부가 형성되고 상기 입력 단자부는 상기 제1 발열체에 연결되는 것을 특징으로 하는 히터.
  5. 베이스 상에 제1 발열체를 형성하는 단계;
    상기 제1 발열체와 전기적으로 연결된 도전부재를 갖는 절연판을 상기 베이스 상에 부착하는 단계; 및
    상기 절연판 상에 상기 도전 부재를 통하여 상기 제1 발열체와 직렬 연결되는 제2 발열체를 형성하는 단계를 포함하는 히터의 제조 방법.
  6. 제 6항에 있어서, 상기 절연판을 형성하는 단계는 도전 입자를 포함하는 복수매의 세라믹체를 적층하여 열압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발열체를 형성하는 단계는 도전 입자를 포함하는 저항 발열체 페이스트를 소정의 패턴 형상으로 스크린 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 발열체를 형성하는 단계는 상기 베이스 상에 수용홈을 형성하는 단계 및 상기 수용홈에 도전 입자를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 발열체를 형성하는 단계는 상기 절연판 상에 수 용홈을 형성하는 단계 및 상기 수용홈에 도전 입자를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측부분에 밀집되어 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 내측부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체들은 동심원의 판상 형상을 갖는 사행 구조로 패턴화되고, 상기 제1 발열체는 상기 절연 기판의 전 영역 상에 형성되고 상기 제2 발열체는 상기 절연 기판의 중심부 및 외측 부분에 밀집되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
  12. 가열면을 갖는 절연 기판;
    상기 절연 기판 내부에 층상 구조로 형성되어 있는 복수의 발열체들; 및
    상기 발열체들을 직렬로 연결하는 도전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 발열체들은 사행 구조로 패턴화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히터.
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