KR20080040801A - 정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법 - Google Patents

정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 정전력 측정장치는 정전척에 전압을 인가하는 전원공급부, 상기 전압이 인가된 정전척에 부착된 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키기 위해 상기 기판을 흡착하는 진공부, 상기 진공부가 상기 기판을 흡착한 상태로 상기 정전척으로부터 분리되도록 상기 진공부에 분리력을 가하는 구동부 및 상기 진공부와 상기 기판이 흡착된 상태일 때의 무게를 측정하고, 상기 정전척으로부터 상기 기판이 분리될 때의 무게조절부의 무게를 측정하여 차이값을 구하고, 정전력을 계산하는 제어부를 구비한 것으로 이러한 본 발명에 따른 정전력 측정장치 및 이를 이용한 측정방법은 정전척에 설정된 정전력값이 제조공정을 수행하는데 적합한 값인지를 판단하고, 정전력값의 오차발생을 방지하여 기판을 정전척에서 분리시 기판의 균열이나 손상을 방지하는 효과가 있다.
Figure P1020060108175
정전력, 진공흡착, 정전인력

Description

정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법{Electro static force measuring apparatus and electro static force measuring method}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정장치를 나타낸 간략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정방법을 나타낸 간략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100: 정전척 110: 감지부
200: 진공부 210:진공부재
300: 구동부 400: 제어부
500: 전원공급부
본 발명은 정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전척으로부터 기판 분리시 필요한 힘을 측정하여 정전력을 측정하는 정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법에 관한 것이다.
현대사회는 전자제품들의 다양한 생산으로 반도체 제조기술이 급성장하고 있다. 이러한 전자제품에는 필수적으로 반도체 소자가 삽입되며 반도체 소자를 생산하기 위해서는 여러 제조공정이 수행된다. 일반적으로 반도체 소자는 실리콘 반도체 기판 상에 소정의 박막을 증착하고, 상기 박막에 전기적 특성을 갖는 패턴을 형성함으로써 제조된다.
패턴 제조는 화학기상 증착, 스터퍼링, 포토리소그래피, 식각, 이온주입 등과 같은 단위 공정들의 수행에 의해 형성되며 이러한 공정이 수행될 때 기판은 척상에 안착되어 고정된다. 반도체 기판을 챔버 내의 스테이지에 안착시키는 방법으로는 기계적인 구조물을 이용하여 고정시키는 방법, 스테이지와 접촉하는 반도체 기판의 접촉면을 진공으로 흡착하여 고정시키는 방법, 전압을 인가하여 정전기력을 발생시켜 고정시키는 방법 등이 있다.
최근에는 이러한 고정 방법 중 전극을 이용한 척킹 방식으로 기판에 물리적인 손상을 주지 않는 정전척이 주로 사용되고 있다. 특히 고밀도 플라즈마 식각 및 증착을 위한 장비로써의 사용이 일반적이다. 정전척에 대한 선행기술로는 공개특허 "10-2005-0018063"의 "반도체 제조장치의 기판 척킹/디척킹 장치 및 그의 방법"이 있다. 상기 공개 특허의 경우는 정전척에 정전압을 인가하여 기판을 부착시키고, 식각공정이 완료되면 정전척에 다시 역전압을 인가하여 전자기력을 상쇄하고 기판을 정전척으로부터 분리시킨다.
이러한 전극을 이용한 척킹 방식은 클램프(clamp)같은 기계적인 구조물을 이용하여 고정하는 방법과는 달리 기판의 손상을 방지할 수 있다. 하지만 정전척에 인가되는 전압값이 실제 설계된 설정값과 오차가 발생하는 경우 기판이 척킹력을 이기지 못하고 휘어지는 현상이 발생하거나 기판이 파손될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진공부의 진공흡착력을 이용하여 정전척의 정전력을 측정하는 정전력 측정장치 및 이를 이용한 정전력 측정방법에 관한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전력 측정장치는 정전척에 전압을 인가하는 전원공급부, 상기 전압이 인가된 정전척에 부착된 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키기 위해 상기 기판을 흡착하는 진공부, 상기 진공부가 상기 기판을 흡착한 상태로 상기 정전척으로부터 분리되도록 상기 진공부에 분리력을 가하는 구동부 및 상기 진공부와 상기 기판이 흡착된 상태일 때의 무게조절부의 무게 를 측정하고, 상기 정전척으로부터 상기 기판이 분리될 때의 무게조절부의 무게를 측정하여 차이값을 구하고, 정전력을 계산하는 제어부를 구비한다.
상기 진공부는 상기 기판을 진공으로 흡착하는 진공부재를 구비할 수 있다.
상기 진공부재는 진공흡착패드, 진공흡착핀 중 하나로 이루어질 수 있다.
상기 진공부는 상기 기판을 진공으로 흡착하기 위한 진공펌프를 구비할 수 있다.
상기 정전척에 설치되어 상기 기판의 탈착여부를 감지하는 감지부가 더 구비될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전력 측정방법은 기판을 정전척 상에 위치시키는 단계, 상기 정전척에 전압을 인가하여 정전척을 대전시키고, 상기 전압에 의해 형성된 정전력으로 상기 기판이 상기 정전척에 부착되는 단계, 상기 정전척에 부착된 상기 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키기 위해 무게조절부의 무게를 조절하여 진공부를 들어올리는 단계, 상기 무게조절부에 의해 상기 기판이 상기 정전척으로부터 분리시 상기 무게조절부의 무게를 측정하는 단계 및 상기 정전척으로부터 상기 기판이 분리시 측정한 상기 무게조절부의 무게와 상기 진공부와 상기 기판이 흡착한 상태에서 측정한 상기 무게조절부 무게의 차이값을 산출하여 정전력을 계산하는 단계가 포함된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정전력 측정장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정장치를 나타낸 간략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정장치는 측정용 기판(S)을 부착하는 정전척(100), 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)을 분리시키는 진공부(200), 진공부(200)에 분리력을 가하는 구동부(300), 구동부(300)를 제어하는 제어부(400), 정전척(100)에 전압을 인가하는 전원공급부(500)를 구비한다.
정전척(100)은 지지축(120)에 의해 지지되며 전원공급부(500)에서 인가하는 전압에 의해 대전되고, 정전척(100)상에 로딩되어 안착된 측정용 기판(S)을 척킹하게 된다. 정전척(100)은 측정용 기판(S)과의 사이에 유전체 세라믹 코팅층을 구비할 수 있으며, 코팅층 두께에 따라 측정용 기판(S)을 척킹시키는 부착력이 높아진다.
또한 정전척(100)은 측정용 기판(S)과 접촉되는 접촉면에 감지부(110)를 구비한다. 감지부(110)는 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)이 분리될 때를 감지하며 압력변화를 감지하는 압력센서나 측정용 기판(S)과 정전척(100)사이의 자기장 변화를 감지하는 자기센서로 이루어질 수 있다.
진공부(200)는 측정용 기판(S)을 흡착시켜 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)을 분리시킨다. 진공부(200)는 측정용 기판(S)을 진공으로 흡착시켜 동력전달부재(330)와 연결시키는 진공부재(210), 진공부재(210)를 통해 기체를 흡입하는 진공펌프(220), 진공부재(210)와 진공펌프(220)를 연결하는 진공파이프(230)를 구비한다.
전원공급부(500)에 의해 정전척(100)에 전압이 인가되면 정전척(100)과 접촉하는 측정용 기판(S)의 접촉면에 정전척(100)에 인가된 전압과 다른 극성을 가진 전하가 유도되고, 유도된 전하에 의해 유도기전력이 발생하여 측정용 기판(S)이 정전척(100)에 부착된다.
진공부재(210)는 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)을 분리하기 위해 측정용 기판(S)에 흡착되며 측정용 기판(S)과 정전척(100) 사이에 작용하는 정전력에 영향을 주지않는 고무재질의 진공흡착패드나 세라믹 계열 부도체로 이루어진 진공흡착핀을 사용할 수 있다.
진공펌프(220)는 진공부재(210)와 연결되며 기체를 흡입하여 진공부재(210)에 측정용 기판(S)을 부착시키고, 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)의 분리시 진공부재(210)에 흡착되어 수직이동될 수 있도록 한다.
진공파이프(230)는 진공부재(210)와 진공펌프(220)를 연결하는 역할을 하고, 연결된 진공펌프(220)에 의해 내부의 공기가 제거되어 이로 인해 측정용 기판(S)이 진공부재(210)에 흡착될 수 있다. 진공부재(210)와 흡착된 측정용 기판(S)은 구동부(300)에 의해 정전척(100)으로부터 분리된다.
구동부(300)는 제 1도르래(310)와 제 2도르래(320), 동력전달부재(330), 무게조절부(340)를 포함한다. 제 1도르래(310)는 동력전달부재(330)에 의해 진공부재(210)와 연결되며 무게조절부(340)의 무게에 걸리는 동력전달부재(330)의 장력만큼 진공부재(210)와 진공부재(210)에 흡착된 측정용 기판(S)을 끌어당긴다.
제 2도르래(320)는 무게조절부(340)에서 가하는 힘을 제 1도르래(310)로 전달하며 제 1도르래(310)는 무게조절부(340)에서 가하는 힘의 방향을 변경시켜 정전척(100)에 부착된 측정용 기판(S)에 작용되도록 한다. 제 1도르래(310)와 제 2도르 래(320)로는 고정도르래나 지지도르래를 사용할 수 있으며 힘의 방향을 바꾸기 위해 복수의 도르래를 설치할 수 있다.
동력전달부재(330)는 진공부재(210)와 제 1도르래(310), 제 2도르래(320), 무게조절부(340)를 연결하며 무게조절부(340) 무게만큼의 힘을 진공부재(210)에 전달한다. 동력전달부재(330)로는 수톤의 하중을 견딜 수 있는 와이어로프나 체인 등을 사용할 수 있다.
무게조절부(340)는 측정용 기판(S)과 정전척(100)사이에 작용하는 정전력의 세기에 따라 무게를 조절하며 무게조절부(340)의 무게는 정전력의 세기에 비례한다. 무게조절부(340)의 무게조절은 임의의 기계에 의해 추가 교체되거나 자동으로 하중을 점증시키는 수직하중 실린더에 의해 이루어질 수 있다.
제어부(400)는 감지부(110)에 의해 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)의 분리여부 정보를 전달받아 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)의 분리가 이루어질 때까지 무게조절부(340)의 무게를 조절하고, 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)의 분리시 무게조절부(340)의 무게를 측정한다. 전원공급부(500)는 정전척(100)에 직류전력을 공급하는 직류발생기가 연결될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전력 측정방법을 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정전력 측정장치의 정전척(100)에 진공부재(210)와 흡착된 측정용 기판(S)을 안착시킨다(S100).
계속해서 정전척(100)에 전원공급부(500)에서 제공하는 전압을 인가하면 정전척(100)이 대전되면서 측정용 기판(S)과 정전척(100) 사이에 정전력이 형성되고, 정전력에 의해 측정용 기판(S)이 정전척(100)에 흡착된다(S200).
측정용 기판(S)이 정전척(100)에 흡착되면 제어부(400)는 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)이 분리될 때까지 무게조절부(340)의 무게를 점증(S300)시키고, 무게조절부(340)와 연결된 동력전달부재(330)의 장력이 점점 커지면서 진공부재(210)에 힘이 가해진다. 이때 진공부재(210)가 측정용 기판(S)을 흡착하는 흡착력은 정전척(100)과 측정용 기판(S) 사이에 작용하는 정전력보다 커야 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)이 분리될 수 있다.
계속해서 무게조절부(340)의 무게를 점증시키면서 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)을 분리시킨다. 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)을 분리시에는 정전척(100)에 설치된 감지부(110)가 이를 감지(S400)하게 되고, 감지부(110)에서 감지된 정보는 제어부(400)로 전달되어 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)이 분리되는 때의 무게조절부(340)의 무게가 측정된다(S500).
이후 진공부재(210)와 측정용 기판(S)이 부착된 상태의 무게조절부(340)의 무게를 측정하고, 정전척(100)으로부터 측정용 기판(S)이 분리될 때 무게조절부(340)의 무게를 비교하여 차이값을 계산하면 정확한 정전력의 값이 도출(S600)된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 정전력 측정장치와 이를 이용한 정전력 측정방법은 정전척에 설정된 정전력값이 제조공정을 수행하는데 적합한 값인지를 판단하고, 정전력값의 오차발생을 방지하여 기판을 정전척에서 분리시 기판의 균열이나 손상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 정전척에 전압을 인가하는 전원공급부;
    상기 전압이 인가된 정전척에 부착된 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키기 위해 상기 기판을 흡착하는 진공부;
    상기 진공부가 상기 기판을 흡착한 상태로 상기 정전척으로부터 분리되도록 상기 진공부에 분리력을 가하는 구동부; 및
    상기 진공부와 상기 기판이 흡착된 상태일 때의 무게조절부의 무게를 측정하고, 상기 정전척으로부터 상기 기판이 분리될 때의 무게조절부의 무게를 측정하여 차이값을 구하고, 정전력을 계산하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전력 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진공부는 상기 기판을 진공으로 흡착하는 진공부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전력 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 진공부재는 진공흡착패드, 진공흡착핀 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전력 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 진공부는 상기 기판을 진공으로 흡착하기 위한 진공펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전력 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 정전척에 설치되어 상기 기판의 탈착여부를 감지하는 감지부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 정전력 측정장치.
  6. 기판을 정전척 상에 위치시키는 단계;
    상기 정전척에 전압을 인가하여 정전척을 대전시키고, 상기 전압에 의해 형성된 정전력으로 상기 기판이 상기 정전척에 부착되는 단계;
    상기 정전척에 부착된 상기 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키기 위해 무게조절부의 무게를 조절하여 진공부를 들어올리는 단계;
    상기 무게조절부에 의해 상기 기판이 상기 정전척으로부터 분리시 상기 무게조절부의 무게를 측정하는 단계; 및
    상기 정전척으로부터 상기 기판이 분리시 측정한 상기 무게조절부의 무게와 상기 진공부와 상기 기판이 흡착한 상태에서 측정한 상기 무게조절부 무게의 차이값을 산출하여 정전력을 계산하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 정전력 측정방법.
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