KR20190114216A - 정전척 및 기판처리장치 - Google Patents

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KR20190114216A
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Abstract

정전척 및 기판처리장치가 개시된다. 본 발명의 정전척은, 베이스, 베이스 앞쪽 면에 적층되는 유전체 및 유전체 내부에 구비되는 전극을 포함하고, 정전기력에 의하여 앞쪽에 위치하는 기판을 고정하는 정전척이고, 베이스는, 유전체의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부 및 제1 오목부가 반복형성되는 제1 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 정전척의 몸체를 이루는 베이스를 쿨링에 유리한 형태로 형성하고, 또한 냉각수가 베이스의 일 부분을 이루도록 하여 정전척 자체에 의한 신속한 온도제어가 이루어질 수 있는 정전척 및 기판처리장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

정전척 및 기판처리장치{Electrostatic Chuck and Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 정전척 및 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정전기력을 이용하여 기판을 고정하는 정전척과 이러한 정전척 상에 고정된 기판을 챔버에 투입하여 에칭, CVD, 스퍼터링, 이온 주입, 에싱 및/또는 증발증착 등의 가공과정을 수행하도록 이루어지는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 및 디스플레이패널 등의 제조공정에서 피처리물인 웨이퍼 또는 기판(예컨대, 유리기판)은 에칭, CVD, 스퍼터링, 이온 주입, 에싱 및/또는 증발증착 등의 다양한 가공과정을 거치게 되는데, 이때 피처리물의 안정적인 고정(clamping)이 필요하며, 이를 위하여 기계적이 클램프 또는 진공척이 사용될 수 있으나, 정전척 또한 널리 사용되고 있다.
정전척(Electrostatic Chuck, ESC)은 전기적으로 다른 전위를 갖는 두 물체간의 정전기력(Electrostatic Force)를 이용한 것이며, 종래의 일반적인 정전척은, 금속 플레이트, 금속 플레이트 상측에서 실리콘 수지 등의 유기 접착제를 매개로 적층되는 유전체층, 유전체층 내부에 형성되는 전극을 포함하는 구조로 이루어진다.
그리고, 유전체층 내부에 형성된 전극이 하나의 극성을 갖는 형태를 모노폴라 정전척(mono-polar ESC, or unipolar ESC)이라고 하고, 서로 다른 2개의 극성을 갖는 형태를 바이폴라 정전척(Bi-polar ESC)이라고 한다.
한편, 최근의 웨이퍼 또는 유리기판이 대형화됨에 따라 정전척 또한 대면적화되고 있으며, 정전척의 제조시 유전체 및 전극을 플라즈마 용사를 이용하여 형성하도록 하는 방법이 사용되고 있다.
OLED 제조공정에서 기판(및 마스크)이 고정된 정전척(ESC)은, 다수의 챔버(전처리 챔버, 다수의 증착챔버 등)를 이동하고 이러한 과정에서 기판처리가 이루어지게 되는데, 각 챔버에서 ESC가 불필요하게 가열되는 경우 기판(및 마스크)을 변형시키거나, 척킹력이 약해져 기판-마스크 사이의 정렬의 정밀도를 유지하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, ESC의 냉각은 중요하며, 이때, 열의 제거에 상당한 시간이 소요되어 공정이 번거롭고 택트 타임(Tact time)이 길어지는 문제점이 있다.
(0001) 대한민국등록특허 제1797927호(등록일: 2017.11.09) (0002) 대한민국공개특허 제2017-0142131호(공개일: 2017.12.27)
본 발명의 목적은, 정전척의 베이스를 냉각에 유리한 형태로 형성하고, 또한 절적한 냉각수를 베이스에 결합 및 순환시켜 정전척 자체에 의한 신속한 냉각이 이루어질 수 있는 정전척 및 기판처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 베이스, 상기 베이스 앞쪽 면에 적층되는 유전체 및 상기 유전체 내부에 구비되는 전극을 포함하고, 정전기력에 의하여 앞쪽에 위치하는 기판을 고정하는 정전척이고, 상기 베이스는, 상기 유전체의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부 및 제1 오목부가 반복형성되는 제1 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척에 의해 달성된다.
또한 본 발명에 따른 정전척에서, 상기 베이스는, 상기 제1 열교환부가 구비되는 제1 베이스; 상기 제1 베이스와의 사이에 제1 캐비티가 구비되도록, 상기 제1 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제2 베이스; 및 상기 제1 캐비티에 채워지는 냉각수를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정전척에서, 상기 제2 베이스에는, 뒤쪽면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제2 돌출부 및 제2 오목부가 반복형성되는 제2 열교환부가 구비될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정전척은, 상기 제1 캐비티의 냉각수와 외부의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티에 연결되는 제1 연결관을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 베이스는, 상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및 상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고, 본 발명에 따른 정전척은, 상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제2 연결관을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 목적은, 기판 처리가 이루어지는 2개 이상의 챔버; 베이스, 상기 베이스 앞쪽 면에 적층되는 유전체 및 상기 유전체 내부에 구비되는 전극을 포함하고, 정전기력에 의하여 앞쪽에 위치하는 기판을 고정하는 정전척; 및 상기 정전척을 지지하고, 상기 챔버 내외부로 이동하는 캐리어를 포함하고, 상기 베이스는, 상기 유전체의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부 및 제1 오목부가 반복형성되는 제1 열교환부가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에 의해 달성된다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 상기 챔버는, 상기 캐리어가 슬라이드 이동 가능하도록 상기 캐리어를 지지하는 가이드를 포함하고, 상기 챔버 내부의 공간은, 상기 가이드, 캐리어 및 정전척에 의하여, 서로 차단되는 전방공간과 후방공간으로 구획될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 상기 베이스는, 상기 제1 열교환부가 구비되는 제1 베이스; 상기 제1 베이스와의 사이에 제1 캐비티가 구비되도록, 상기 제1 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제2 베이스; 및 상기 제1 캐비티에 채워지는 냉각수를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 상기 제2 베이스는, 뒤쪽면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제2 돌출부 및 제2 오목부가 반복형성되는 제2 열교환부가 구비될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 상기 제1 캐비티의 냉각수와 외부의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티에 연결되는 제1 연결관; 및 상기 제1 연결관을 통한 상기 냉각수의 교환이, 상기 정전척이 상기 챔버 내부에 위치할 때 이루어지거나, 상기 정전척이 상기 챔버 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 상기 베이스는, 상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및 상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제2 연결관을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 상기 베이스는, 상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및 상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제3 연결관; 및 상기 제3 연결관을 통한 상기 냉각수의 교환이, 상기 정전척이 상기 챔버 내부에 위치할 때 이루어지거나, 상기 정전척이 상기 챔버 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 정전척의 몸체를 이루는 베이스를 쿨링에 유리한 형태로 형성하고, 또한 냉각수가 베이스의 일 부분을 이루도록 하여 정전척 자체에 의한 신속한 온도제어가 이루어질 수 있는 정전척 및 기판처리장치를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치에서 다수의 챔버가 구비된 형태를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 정전척 및 기판처리장치를 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척 및 기판처리장치를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척 및 기판처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1)에서 다수의 챔버(20)가 구비된 형태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 기판처리장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 챔버(20), 정전척(10) 및 캐리어(30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 정전척(10)은, 반도체 및 디스플레이패널 등의 제조공정에서 피처리물인 웨이퍼 또는 기판을 정전기력을 이용하여 고정하도록 이루어지는 것이고, 대면적의 기판을 고정하는데 적합하며, 특히, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 디스플레이패널을 이루는 대면적 기판을 고정하는데 적합한 정전척(10)에 관한 것이다.
그리고 기판처리장치(1)는, 피처리물인 기판에 대하여, 에칭, CVD, 스퍼터링, 이온 주입, 에싱 및/또는 증발증착 등의 다양한 가공과정을 수행하도록 이루어지는 장치이며, 이러한 각 가공공정이 이루어지는 다수(2개 이상)의 챔버(20)를 구비하게 된다.
본 발명에 따른 기판처리장치(1)가 OLED 제조공정을 위한 것일 경우, 역시 기판(및 마스크)이 고정된 정전척(10)은, 다수의 챔버(전처리 챔버, 다수의 증착챔버 등)를 거치게 되고, 특정 챔버에서 유기발광다이오드를 형성하기 위한 유기물을 진공 증착법에 의하여 증착할 수 있고, 다른 챔버에서는 전극 형성을 위하여 금속(예컨대, 알루미늄)을 진공 증착법에 의하여 증착할 수 있다.
이처럼 본 발명에 다른 기판처리장치(1)에서는 다수의 챔버(20)가 구비되고, 각 공정을 위한 챔버(20)에는, 공정조건에 따라서 샤워헤드, 증발원(80) 등의 구성이 설치될 수 있다. 도 2 내지 4에는 기판(S)에 대한 증착물질의 증착을 위하여, 증착물질을 가열하여 증발시키는 증발원(80)이 개략적으로 도시되어있다.
증발원(80)은, 유기물, 무기물 또는 금속물질 등의 증착물질을 증발시키기 위하여 구비되는 것으로서, 증착물질을 담는 도가니와, 도가니 내부의 증착물질을 가열하는 히터를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치(1)가 원자층증착 공정을 위한 것인 경우, 해당 챔버(20)에는, 증발원(80) 이외에, 소스가스, 반응가스 등의 가스분사구조가 설치될 수 있다.
캐리어(30) 상에는 기판(S)이 고정되도록 하는 정전척(10)이 고정결합되며, 이러한 캐리어(30)가 각 챔버(20) 내부로 기판(S)을 이송하고, 또한 챔버(20) 내부의 기판(S)을 인출하도록 이루어진다. 본 발명에서 캐리어(30)는 정전척(10)의 테두리를 고정한 상태에서 이동할 수 있다. 기판처리장치(1) 상에서 캐리어(30)의 이동을 위하여 캐리어(30)가 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 이송레일(미도시) 등이 구비될 수 있다.
캐리어(30)는, 공정환경 및 조건에 따라, 각 챔버(20) 내외부로 이동(도 1(a) 참조)할 수 있고, 또는 각 챔버(20)를 순차적으로 이동(도 1(b) 참조)할 수 있으며, 다양한 형태로 챔버(20)들을 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 정전척(10)은, 베이스(100), 유전체(200) 및 전극(300)을 포함하여 이루어질 수 있고, 이러한 정전척(10)에 의해 발생하는 정전기력에 의해 기판(S)이 정전척(10)에 고정되게 되는데, 본 발명에서는, 상대적으로 기판(S)이 위치하는 쪽을 앞쪽, 정전척(10)이 위치하는 쪽을 뒤쪽으로 정하여 설명하도록 한다.
그리고, 본 발명에 따른 각 챔버(20) 내부에서 정전척(10)은 수평방향(X)으로 놓이면서 그 상측 또는 하측에 기판(S)이 고정될 수 있고, 또는 이와 달리, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(20) 내부에서 정전척(10)이 수직방향(Y)으로 놓이고 이러한 정전척(10)의 앞쪽에 기판(S)이 고정될 수 있다.
따라서, 만일 본 발명에 따른 각 챔버(20) 내부에서 정전척(10)이 수평방향으로 놓이고 그 상측에 기판(S)이 고정되는 경우라면, 본 발명에서 설명되는 '앞쪽'은 실질적으로 위쪽에 해당하고, 본 발명에서 설명되는 '뒤쪽'은 실질적으로 아래쪽에 해당하게 된다.
이하에서는, 챔버(20) 내부에서 정전척(10)이 수직방향(Y)으로 놓이고 이러한 정전척(10)의 앞쪽에 기판(S)이 고정되는 경우를 전제로 하여 설명하도록 한다.
베이스(100)는, 충분한 기계적 강성이 확보되는 다양한 소재로 이루어질 수 있는데, 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 구체적으로, 알루미늄 또는 스테인리스스틸 등으로 이루어질 수 있다. 베이스(100)는 전체적으로 사각형 판 형태로 이루어질 수 있고, 좌우방향(X 및 Y와 직교하는 방향)으로 소정의 폭을 갖는다.
정전척(10)을 이루는 유전체(200)는 제1 유전체(210)와 제2 유전체(220)로 구분될 수 있다.
제1 유전체(210)는 베이스(100)의 앞쪽 면 전체에 형성되고, 베이스(100)에 적층되어 결합될 수 있으며, 베이스(100)와 전극(300) 사이에서 절연층을 이루게 된다. 이러한 제1 유전체(210)는 절연 특성을 갖는 다양한 유전물질로 이루어질 수 있고, 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 이때, 플라즈마 용사법 또는 Sol-Gel법 등에 의하여 베이스(100) 앞쪽 면 상에 형성될 수 있다. 좀더 구체적으로 제1 유전체(210)는 Al2O3, Y2O3, ZrO2, MgO, SiC, AlN, Si3N4 및 SiO2 등에서 선택 또는 조합하여 이루어질 수 있고, 특히 Al2O3로 이루어질 수 있다.
전극(300)은 도체로 이루어지고, 특히 텅스텐으로 이루어질 수 있다. 그리고 전극(300)은 별도로 구비되는 DC전원과 전기적으로 연결된다. DC전원의 형성 및 전극(300)과의 연결은 공지된 다양한 방법에 의하여 이루어질 수 있다.
전극(300)은 제1 유전체(210) 앞쪽에 형성되고, 플라즈마 용사법 등에 의하여 형성될 수 있으며, 이때, 전극(300)은 공지된 다양한 패턴으로 이루어질 수 있다.
제2 유전체(220)는 제1 유전체(210) 및 전극(300) 앞쪽에 형성되고, 제1 유전체(210) 및 전극(300)에 적층되어 결합된다. 제2 유전체(220)는 정전척(10)의 앞쪽 전체 면을 이루며, 이러한 제2 유전체(220)의 앞쪽면이 기판(S)과 접촉하게 된다. 제2 유전체(220)가 형성되면서, 전극(300)은 제1 유전체(210)와 제2 유전체(220) 내부에 매몰된 형태를 이루게 된다.
제2 유전체(220) 또한 절연 특성을 갖는 다양한 유전물질로 이루어질 수 있고, 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 이때, 플라즈마 용사법 또는 Sol-Gel법 등에 의하여 제1 유전체(210) 및 전극(300) 앞쪽에 형성될 수 있다. 제2 유전체(220)는 제1 유전체(210)와 동일한 재질 및 방법으로 이루어질 수 있다.
제2 유전체(220)는 전체 면적에 걸쳐 균일한 증착 두께 및 표면거칠기를 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 베이스(100)는, 유전체(200)의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부(111) 및 제1 오목부(112)가 반복형성되는 제1 열교환부(110)가 구비된다. 즉, 베이스(100)에서 뒤쪽을 향하는 면이 단순히 편평한 면의 형태로 이루어지는 것이 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이, 전체면에 걸쳐 제1 돌출부(111) 및 제1 오목부(112)가 반복형성될 수 있다. 제1 열교환부(110)는 주변과의 접촉면적을 확장할 수 있는 범위 내에서 다양한 형태로 이루어질 수 있고, 이를 이루는 제1 돌출부(111) 및 제1 오목부(112) 또한 다양한 형태 및 크기로 이루어질 수 있다.
베이스(100)를 뒤쪽에서 바라볼 때, 제1 돌출부(111)는 상대적으로 돌출된 부분이고, 제1 오목부(112)는 상대적으로 함몰된 부분이다.
베이스(100)를 뒤쪽에서 바라볼 때, 제1 돌출부(111)는 행과 열을 따라 반복하여 구비될 수 있고, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 사각형 돌기 모양으로 이루어질 수 있고, 이와 달리 돌출된 면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.
제1 오목부(112) 또한 그 함몰된 면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.
이와 같이 이루어짐으로써, 베이스(100)의 뒤쪽 면이 단순히 편평하게 이루어지는 경우와 비교하여, 본 발명의 베이스(100)의 뒤쪽 면은 주변(챔버(20) 내부의 공간 또는 외부의 공간)과의 접촉면적이 증가하게 되고, 베이스(100)의 뒤쪽 방향의 열전달이 우수하다. 따라서, 챔버(20) 내부에서 정전척(10)이 불필요하게 가열되는 것을 방지하여, 기판(S)(및 마스크)의 변형, 척킹력의 약화 등의 문제점을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 기판처리공정 간에 정전척(10)의 신속한 냉각이 이루어질 수 있게 된다.
한편, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)에서 챔버(20)는 가이드(23a, 23b)를 더 포함하여 이루어질 수 있고, 가이드(23a, 23b)는, 좌우방향(X 및 Y와 직교하는 방향)으로 슬라이드 이동 가능하도록 이루어지는 캐리어(30)를 지지할 수 있도록 이루어지며, 챔버(20) 내부에서 챔버(20)와 일체로 이루어진다.
가이드(23a, 23b)는 상부가이드(23a)와 하부가이드(23b)를 포함하여 이루어질 수 있고, 각 가이드(23a, 23b)는 좌우방향(X 및 Y와 직교하는 방향)을 따라 단면이 일정하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 기판(S)이 고정된 캐리어(30)가 좌우방향을 따라 용이하게 슬라이드 이동할 수 있도록 이루어진다.
그리고 본 발명에서 챔버(20) 내부의 공간은, 가이드(23a, 23b), 캐리어(30) 및 정전척(10)에 의하여, 서로 차단되는 전방공간(21)과 후방공간(22)으로 구획될 수 있다.
이에 따라, 기판처리공정 과정에서 증착물질 등이 후방공간(22) 쪽으로 이동하는 것을 방지할 수 있고, 챔버(20) 내부의 전방공간(21)에서 정전척(10)의 앞쪽 부분의 온도가 상승하는 경우 후방공간(22)이 전방공간(21)과 연통되는 것을 차단할 수 있으며, 정전척(10)의 베이스(100)에 의한 냉각이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)에서, 베이스(100)는 제1 베이스(100a), 제2 베이스(100b) 및 냉각수(130a, 150a)를 포함하여 이루어질 수 있고, 기판처리장치(1)는 제1 연결관(140) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어질 수 있다.(도 3(a) 및 (b) 참조)
또한 여기서 기판처리장치(1)는 상술한 가이드(23a, 23b)를 포함하여 이루어질 수 있다.(도 3(b) 참조)
제1 베이스(100a)에는 제1 열교환부(110)가 구비되고, 제1 열교환부(110)는 상술한 바와 같이 이루어질 수 있으며, 주변(냉각수(130a))과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부(111) 및 제1 오목부(112)가 구비된다.
제2 베이스(100b)는 제1 베이스(100a)와의 사이에 제1 캐비티(130)가 구비되도록, 제1 베이스(100a) 뒤쪽으로 이격된다. 그리고 제2 베이스(100b)에는, 뒤쪽면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제2 돌출부(121) 및 제2 오목부(122)가 반복형성되는 제2 열교환부(120)가 구비될 수 있다.
제2 열교환부(120)의 제2 돌출부(121) 및 제2 오목부(122)는 각각, 제1 열교환부(110)의 제1 돌출부(111) 및 제1 오목부(112)와 같은 형상 및 크기로 이루어질 수 있고, 또는 다른 형상 및 크기로 이루어질 수 있다.
제1 베이스(100a)와 제2 베이스(100b)는 각각 개별적으로 이루어진 후 용접에 의하여 결합될 수 있으며, 제1 베이스(100a)와 제2 베이스(100b) 사이의 공간인 제1 캐비티(130)는 밀폐되어 정전척(10) 외부의 공간과 차단되게 된다.
제1 캐비티(130)에는 냉각수(130a)가 채워지고, 여기서 냉각수(130a)는 비저항(specific resistance), 비열(specific heat) 및 열용량(heat capacity, thermal capacity)이 우수한 다양한 냉각수(coolant) 소재로 이루어질 수 있고, 특히 갈덴(Galden, 등록상표)으로 이루어질 수 있다.
제1 캐비티(130) 내부에 냉각수(130a)가 채워지고, 제1 베이스(100a)의 제1 열교환부(110)와 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)가 전체적으로 접촉함으로써, 제1 베이스(100a) 상의 열은 제1 캐비티(130) 내부로 효과적으로 전달될 수 있게 되며, 챔버(20) 내부에서 기판(S)과 접촉하는 정전척(10) 부분이 불필요하게 가열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)는 제2 베이스(100b)와 전체적으로 접촉하고, 제2 베이스(100b)에는 제2 열교환부(120)가 형성됨으로써, 제2 베이스(100b)에서는 앞쪽에서 뒤쪽방향으로 열전달이 효과적으로 이루어지며, 기판(S)과 접촉하는 정전척(10) 부분이 불필요하게 가열되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
이때, 본 발명에 따른 기판처리장치(1)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 가이드(23a, 23b)를 더 포함하여 이루어질 수 있고, 챔버(20) 내부의 공간은, 가이드(23a, 23b), 캐리어(30) 및 정전척(10)에 의하여, 서로 차단되는 전방공간(21)과 후방공간(22)으로 구획될 수 있으며, 기판처리공정에서 증착물질 등이 후방공간(22) 쪽으로 이동하는 것을 방지할 수 있고, 전방공간(21)이 가열되는 경우 후방공간(22)이 전방공간(21)과 연통되는 것을 차단할 수 있으며, 정전척(10)의 베이스(100)에 의한 냉각이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
제1 연결관(140)은 관 형태로 이루어지고, 제1 캐비티(130)의 냉각수(130a)와 외부의 냉각수가 교환될 수 있도록, 제1 캐비티(130)에 연결된다.
제어부(40)는, 제1 연결관(140)을 통한 냉각수(130a)의 교환이, 정전척(10)이 챔버(20) 내부에 위치할 때 이루어지거나, 정전척(10)이 챔버(20) 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어한다. 본 발명에서 제어부(40)는, 특정 구성의 기계적/전자적 작동을 위하여 필요한 신호를 공급하는 장치로서, 중앙처리장치(CPU)를 포함하여 이루어질 수 있고, 기억장치, 연산장치, 입출력장치 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 연결관(140) 상에는, 냉각수(130a)의 순환 또는 공급을 위한 제1 펌프(60a)와, 냉각수(130a)의 흐름 제어를 위한 제1 밸브(50a)와, 외부의 냉각수가 저장되는 저장탱크(70a) 등이 구비될 수 있으며, 이러한 제1 펌프(60a) 및 제1 밸브(50a)는 제어부(40)에 연결되고 제어부(40)에 의하여 그 작동이 제어될 수 있다.
도 3에서, 제어부(40), 제1 연결관(140), 제1 밸브(50a), 제1 펌프(60a), 저장탱크(70a)는 정전척(10)과의 연결관계가 개략적으로 도시되어 있으며, 이들은 정전척(10) 및 캐리어(30)가 챔버(20)를 이동하는데 방해되지 않도록 이루어져야 함은 물론이다.
특정 챔버(20) 내부에서 이루어지는 기판처리공정에서, 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)의 열용량이 충분하여, 냉각수(130a)의 전부 또는 일부의 교환이 필요없는 경우, 제어부(40)는 해당 챔버(20) 내부에서의 공정 중 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)의 교환이 이루어지지 않도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(40)는, 특정 챔버(20) 내부에서의 공정이 종료된 후 다른 챔버(20)로의 이동 전에 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)가 교환되도록 하여, 정전척(10)의 신속한 냉각이 이루어지도록 할 수 있으며, 이에 따라 전체 공정에서의 소요시간(Tack time)을 줄일 수 있다.
또는, 다른 특정 챔버(20) 내부에서 이루어지는 기판처리공정에서, 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)의 열용량이 부족하거나 공정시간을 고려할 때 냉각수(130a)의 전부 또는 일부의 교환이 필요한 경우, 제어부(40)는 해당 챔버(20) 내부에서의 공정 중 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)의 교환이 이루어지도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)에 의하면, 정전척(10)의 몸체를 이루는 베이스(100)를 쿨링에 유리한 형태로 형성하고, 또한 냉각수(130a)가 베이스(100)의 일 부분을 이루도록 하여 정전척(10) 자체에 의한 신속한 온도제어가 이루어질 수 있는 정전척(10) 및 기판처리장치(1)를 제공할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 정전척(10) 및 기판처리장치(1)에서, 베이스(100)는 제1 베이스(100a), 제2 베이스(100b), 제3 베이스(100c) 및 냉각수(130a, 150a)를 포함하여 이루어질 수 있다.(도 4(a) 및 (b) 참조)
여기서 본 발명의 기판처리장치(1)는 제2 연결관(160)을 포함하여 이루어질 수 있다.(도 4(a) 참조)
또는 여기서 본 발명의 기판처리장치(1)는 제3 연결관(170) 및 제어부(40)를 포함하여 이루어질 수 있다.(도 4(b) 참조)
제1 열교환부(110)가 구비되는 제1 베이스(100a) 및 제2 열교환부(120)가 구비되는 제2 베이스(100b)는 상술한 바와 같이 이루어질 수 있고, 제1 열교환부(110)는 주변(냉각수(130a))과의 접촉면적이 확장되도록 이루어지고, 제2 열교환부(120) 또한 주변(냉각수(150a))과의 접촉면적이 확장되도록 이루어진다.
제3 베이스(100c)는 제2 베이스(100b)와의 사이에 제2 캐비티(150)가 구비되도록, 제2 베이스(100b) 뒤쪽으로 이격된다.
제3 베이스(100c)는 제1 베이스(100a) 및 제2 베이스(100b)와 개별적으로 이루어진 후 용접에 의하여 제2 베이스(100b) 쪽에 결합될 수 있으며, 제3 베이스(100c)와 제2 베이스(100b) 사이의 공간인 제2 캐비티(150)는 밀폐되어 정전척(10) 외부의 공간과 차단되게 된다.
제2 캐비티(150)에는 냉각수(150a)가 채워지고, 여기서 냉각수(150a)는 비저항, 비열 및 열용량이 우수한 다양한 소재로 이루어질 수 있고, 특히 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
제2 캐비티(150) 내부에 냉각수(150a)가 채워지고, 제2 베이스(100b)의 제2 열교환부(120)와 제2 캐비티(150) 내부의 냉각수(150a)가 전체적으로 접촉함으로써, 제2 베이스(100b) 상의 열은 제2 캐비티(150) 내부로 효과적으로 전달될 수 있게 되며, 챔버(20) 내부에서 기판(S)과 접촉하는 정전척(10) 부분이 불필요하게 가열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
제2 연결관(160)은 관 형태로 이루어지고, 제1 캐비티(130)의 냉각수(130a)와 제2 캐비티(150)의 냉각수(150a)가 교환될 수 있도록, 제1 캐비티(130)와 제2 캐비티(150)를 연결한다. 제2 연결관(160)은 챔버(20) 외부를 벗어나지 않도록 이루어질 수 있다.(도 4(a) 참조)
여기서, 제2 연결관(160) 상에는, 냉각수(130a, 150a)의 흐름 제어를 위한 제2 밸브(50b)가 구비될 수 있고, 챔버(20) 내부에서 기판처리공정이 이루어질 때 제2 밸브(50b)는 개방되어, 제1 캐비티(130)와 제2 캐비티(150) 각각의 냉각수(130a, 150a)가 자연스럽게 이동하도록 이루어질 수 있다.
한편, 제3 연결관(170)은 관 형태로 이루어지고, 제1 캐비티(130)의 냉각수(130a)와 제2 캐비티(150)의 냉각수(150a)가 교환될 수 있도록, 제1 캐비티(130)와 제2 캐비티(150)를 연결한다. 제3 연결관(170)은 그 일부가 챔버(20) 외부를 벗어나도록 이루어질 수 있다.
그리고 이때 제어부(40)는, 제3 연결관(170)을 통한 냉각수(130a, 150a)의 교환이, 정전척(10)이 챔버(20) 내부에 위치할 때 이루어지거나, 정전척(10)이 챔버(20) 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어하 제어한다.
아울러, 제3 연결관(170) 상에는, 냉각수(130a, 150a)의 순환 또는 공급을 위한 제2 펌프(60b)와, 냉각수(130a, 150a)의 흐름 제어를 위한 제3 밸브(50c)와, 외부의 냉각수가 저장되는 저장탱크(70b) 등이 구비될 수 있으며, 이러한 제2 펌프(60b) 및 제3 밸브(50c)는 제어부(40)에 연결되고 제어부(40)에 의하여 그 작동이 제어될 수 있다.
도 4에서, 제어부(40), 제3 연결관(170), 제3 밸브(50c), 제2 펌프(60b), 저장탱크(70b)는 정전척(10)과의 연결관계가 개략적으로 도시되어 있으며, 이들은 정전척(10) 및 캐리어(30)가 챔버(20)를 이동하는데 방해되지 않도록 이루어져야 함은 물론이다.
특정 챔버(20) 내부에서 이루어지는 기판처리공정에서, 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a) 및 제2 캐비티(150) 내부의 냉각수(150a)의 열용량이 충분하고, 냉각수(130a, 150a)의 전부 또는 일부의 교환 또는 순환이 필요없는 경우, 제어부(40)는 해당 챔버(20) 내부에서의 공정 중 제1 캐비티(130) 및 제2 캐비티(150) 내부의 냉각수(130a, 150a)의 교환이 이루어지지 않도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(40)는, 특정 챔버(20) 내부에서의 공정이 종료된 후 다른 챔버(20)로의 이동 전에 제1 캐비티(130) 및 제2 캐비티(150) 내부의 냉각수(130a, 150a)가 교환 또는 순환되도록 하여, 정전척(10)의 신속한 냉각이 이루어지도록 할 수 있으며, 전체 공정에서의 소요시간(Tack time)을 줄일 수 있다.
또는, 다른 특정 챔버(20) 내부에서 이루어지는 기판처리공정에서, 제1 캐비티(130) 내부의 냉각수(130a)의 열용량이 부족하거나, 제1 캐비티(130)와 제2 캐비티(150) 각 내부의 냉각수(130a, 150a)의 순환이 공정 내에서 정전척(10)의 냉각에 바람직하거나, 공정시간을 고려할 때 제1 캐비티(130) 및 제2 캐비티(150)의 냉각수(130a, 150a)의 전부 또는 일부의 교환 또는 순환이 필요한 경우, 제어부(40)는 해당 챔버(20) 내부에서의 공정 중 제1 캐비티(130) 및 제2 캐비티(150) 내부의 냉각수(130a, 150a)의 교환 및 순환이 이루어지도록 제어할 수 있다.
이와 같이 이루어짐으로써, 각 기판처리공정별 특성에 맞도록 보다 적절하게 온도제어(냉각)가 이루어질 수 있는 정전척(10) 및 기판처리장치(1)를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 기판처리장치 10: 정전척
20: 챔버 21: 전방공간
22: 후방공간 23a, 23b: 가이드
30: 캐리어 40: 제어부
50a, 50b, 50c: 밸브 60a, 60b: 펌프
70: 저장탱크 80: 증발원
100 : 베이스 100a: 제1 베이스
100b: 제2 베이스 100c: 제3 베이스
110 : 제1 열교환부 111: 제1 돌출부
112: 제1 오목부 120: 제2 열교환부
121: 제2 돌출부 122: 제2 오목부
130: 제1 캐비티 130a: 냉각수
140: 제1 연결관 150: 제2 캐비티
150a: 냉각수 160: 제2 연결관
170: 제3 연결관 200: 유전체
300 : 전극 S: 기판

Claims (12)

  1. 베이스, 상기 베이스 앞쪽 면에 적층되는 유전체 및 상기 유전체 내부에 구비되는 전극을 포함하고, 정전기력에 의하여 앞쪽에 위치하는 기판을 고정하는 정전척이고,
    상기 베이스는, 상기 유전체의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부 및 제1 오목부가 반복형성되는 제1 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제1 열교환부가 구비되는 제1 베이스;
    상기 제1 베이스와의 사이에 제1 캐비티가 구비되도록, 상기 제1 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제2 베이스; 및
    상기 제1 캐비티에 채워지는 냉각수를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 베이스에는, 뒤쪽면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제2 돌출부 및 제2 오목부가 반복형성되는 제2 열교환부가 구비되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 캐비티의 냉각수와 외부의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티에 연결되는 제1 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및
    상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고,
    상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제2 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 기판 처리가 이루어지는 2개 이상의 챔버;
    베이스, 상기 베이스 앞쪽 면에 적층되는 유전체 및 상기 유전체 내부에 구비되는 전극을 포함하고, 정전기력에 의하여 앞쪽에 위치하는 기판을 고정하는 정전척; 및
    상기 정전척을 지지하고, 상기 챔버 내외부로 이동하는 캐리어를 포함하고,
    상기 베이스는, 상기 유전체의 반대쪽 면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제1 돌출부 및 제1 오목부가 반복형성되는 제1 열교환부가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 챔버는, 상기 캐리어가 슬라이드 이동 가능하도록 상기 캐리어를 지지하는 가이드를 포함하고,
    상기 챔버 내부의 공간은, 상기 가이드, 캐리어 및 정전척에 의하여, 서로 차단되는 전방공간과 후방공간으로 구획되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제1 열교환부가 구비되는 제1 베이스;
    상기 제1 베이스와의 사이에 제1 캐비티가 구비되도록, 상기 제1 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제2 베이스; 및
    상기 제1 캐비티에 채워지는 냉각수를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 베이스는, 뒤쪽면 전체에서 주변과의 접촉면적이 확장되도록 제2 돌출부 및 제2 오목부가 반복형성되는 제2 열교환부가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 캐비티의 냉각수와 외부의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티에 연결되는 제1 연결관; 및
    상기 제1 연결관을 통한 상기 냉각수의 교환이, 상기 정전척이 상기 챔버 내부에 위치할 때 이루어지거나, 상기 정전척이 상기 챔버 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및
    상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고,
    상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제2 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제2 베이스와의 사이에 제2 캐비티가 구비되도록, 상기 제2 베이스 뒤쪽으로 이격되는 제3 베이스; 및
    상기 제2 캐비티에 채워지는 냉각수를 더 포함하고,
    상기 제1 캐비티의 냉각수와 상기 제2 캐비티의 냉각수가 교환될 수 있도록, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티를 연결하는 제3 연결관; 및
    상기 제3 연결관을 통한 상기 냉각수의 교환이, 상기 정전척이 상기 챔버 내부에 위치할 때 이루어지거나, 상기 정전척이 상기 챔버 외부에 위치할 때 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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