KR20210042535A - 면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척 - Google Patents

면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척 Download PDF

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KR20210042535A
KR20210042535A KR1020190125193A KR20190125193A KR20210042535A KR 20210042535 A KR20210042535 A KR 20210042535A KR 1020190125193 A KR1020190125193 A KR 1020190125193A KR 20190125193 A KR20190125193 A KR 20190125193A KR 20210042535 A KR20210042535 A KR 20210042535A
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Abstract

본 발명은 면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 가열기구는, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 및 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극;을 포함한다.

Description

면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척{planar heater and electrostatic　chuck with the same}
본 발명은 면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척에 관한 것이다.
반도체 공정은 포토리소그래피 공정, 증착 공정, 에칭 공정 등 다양한 공정을 포함하며, 각각의 공정은 최적의 조건하에서 공정을 진행하기 위해 챔버 내의 웨이퍼를 가열하는 단계를 수반한다. 종래의 경우 램프의 복사열을 이용하여 웨이퍼를 가열하거나 웨이퍼를 지지하는 스테이지의 하부를 열선 등으로 가열하여 웨이퍼를 가열하였다.
종래의 방식 중 램프를 이용하여 가열하는 경우에는 램프의 수명에 따라 가열되는 정도가 달라지는 점, 램프를 주기적으로 교체해야하는 점, 램프를 장착하기 위한 별도의 공간이 필요하여 공정장치의 크기가 커지는 점 등의 문제가 있으며, 열선으로 스테이지를 가열하는 방식은 스테이지를 가열하기 위한 예열이 필요한 점, 스테이지 하부에 열선을 배치하기 위한 공간을 확보하기 어려운 점 등의 문제가 있었다.
하기 선행기술문헌인 한국공개특허공보 제 1999-0039394　호는 램프를 이용하여 웨이퍼를 가열하는 공정 챔버를 개시한다.
한국공개특허공보 제 1999-0039394　호
본 발명은 빠른 승온 및 냉각이 가능한 면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 구조가 간단하며 공간을 적게 차지하여 공정 장비의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 온도 제어가 용이하고 가열되는 영역이 고르게 가열되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 가열기구는, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 및 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극;을 포함한다.
상기 열전도기판은 AlN로 이루어질 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 상기 열전도기판의 중심으로부터 이격하여 교번하여 적어도 1개 이상씩 배치될 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 링(ring) 형상이고, 상기 열전도기판의 중심을 중심으로하여 동심원을 그리도록 배치될 수 있다.
상기 면상발열체는 Ni-Cr 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제1전극에 연결된 제1단자 및 제2전극에 연결된 제2단자를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 제1전극 및 제2전극 각각에 서로 다른 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1전극을 관통하여 및 열전도기판에 고정된 제1나사 및 상기 제2전극을 관통하여 및 열전도기판에 고정된 제2나사를 포함하고, 상기 제1나사 및 제2나사를 통해 상기 제1단자 및 제2단자가 각각 상기 제1전극 및 제2전극에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제1전극에 연결된 제1단자 및 상기 제2전극에 연결된 제2단자를 더 포함하고, 상기 제1단자 및 제2단자를 통해 상기 제1전극 및 제2전극에 각각 서로 다른 전압이 인가되고, 상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제1단자를 연결한 직선 및 상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제2단자를 연결한 직선이 이루는 각도는 20 내지 30도일 수 있다.
상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 써모커플(TC)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 정전척은, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극; 및 상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 웨이퍼 흡착부;를 포함한다.
상기 흡착부는, 흡착기판 및 상기 흡착기판에 정전인력을 제공하도록 배치된 흡착전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 면상발열부를 포함하는 가열기구 및 이를 적용한 정전척은 빠른 승온 및 냉각이 가능하다.
또한, 구조가 간단하며 공간을 적게 차지하여 공정 장비의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 온도 제어가 용이하고 가열되는 영역이 고르게 가열되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 가열기구를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 가열기구의 상부에 웨이퍼가 배치된 모습을 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2의 가열기구의 평면도이다.
도 4는 도 3의 AA' 단면도이다.
도 5는 도 2의 가열기구의 이면도이다.
도 6은 도 2의 가열기구의 분해사시도이다.
도 7은 열전도기판 상에 전극 및 단자가 배치된 모습을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 기판 상에 제1증착물 및 제2증착물이 증착된 것을 도시한 것이다.
도 9은 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 기판 상에 제1증착물 및 제2증착물이 교대로 반복 증착된 것을 도시한 것이다.
도 10는 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 제1증착물 및 제2증착물로 구성된 적층 구조체를 기판으로부터 박리하는 것을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 가열기구를 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 가열기구는, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 및 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극;을 포함한다.
면상발열체는 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열을 발생하여 상기 열전도기판으로 열을 전달하는 기능을 수행한다. 상기 면상발열체는 Ni-Cr 합금으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 고온 내식성을 확보할 수 있다.
상기 면상발열체는 CVD, ALD, PVD 등의 증착 공정에 의해 형성되어 체적이 굉장히 작게 형성될 수 있다. 일 예에서 상기 면상발열체는 두께 1 내지 5 um, 바람직하게는 2um 이하로 형성될 수 있다.
상기 면상발열체는 열전도기판의 일면에 고르게 배치될 수 있으며, 도 1에서 보는 바와 같이, 제1전극으로부터 열전도기판의 중심까지의 영역에는 배치되지 않을 수 있다. 도 1에서, 면상발열체는 제1전극 및 제2전극의 사이 영역에서만 열이 발생하고, 열전도기판의 중심에서부터 제1전극 사이의 영역에서는 열이 발생하지 않기 때문에, 이 부분에 면상발열체를 배치할 필요가 없기 때문이다.
본 발명의 실시 예에서 면상발열체는 박막 적층 발열체일 수 있다. 이 때, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체는,
제1증착물(12) 및 제2증착물(13)이 교대로 적층되어 형성되되,
상기 제1증착물(12)은 Ni, Ni합금, 금속산화물 중에서 선택된 어느 하나이고,
상기 제2증착물(13)은 Al, Al합금 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서,
상기 Ni합금은, Ni에 Cr, V, Si, Mo, W, Zn, Cu 중 적어도 한 개 이상의 원소와 혼합된 합금인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서,
상기 Al합금은, Al에 Cr, Si, Mo, Cu, Zn, Mn 중 적어도 한 개 이상의 원소와 혼합된 합금인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서,
상기 금속산화물은, Fe₂O₃, CuO, NiO, WO₃, Bi₂O₃, ZnO, Cr₂O₃, MoO₃ 중 적어도 한 가지 이상을 포함한 산화물 또는 혼합 산화물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서,
상기 제1증착물(12) 및 상기 제2증착물(13)의 두께는 5~100nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체를 제조하기 위한 박막 적층 발열체 제조방법은,
기판(10) 상에 상기 제1증착물(12) 및 상기 제2증착물(13)을 교대로 적층하여 적층 구조체(11)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체 제조방법에서,
상기 제1증착물(12) 및 상기 제2증착물(13)은, 상기 기판(10) 상에 물리적 기상 증착 방식 또는 스퍼터링 증착 방식을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체 제조방법에서,
상기 적층 구조체(11)를 상기 기판(10)에서 박리하거나, 또는 상기 기판(10)과 일체화하여 박막 적층 발열체를 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 기판 상에 제1증착물 및 제2증착물이 증착된 것을 도시한 도면, 도 9은 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 기판 상에 제1증착물 및 제2증착물이 교대로 반복 증착된 것을 도시한 도면, 도 10는 본 발명에 따른 박막 적층 발열체에서 제1증착물 및 제2증착물로 구성된 적층 구조체를 기판으로부터 박리하는 것을 도시한 도면이다,
본 발명에 따른 박막 적층 발열체는, 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)이 교대로 반복 적층되어 형성되되, 상기 제1증착물(12)은 Ni, Ni합금, 금속산화물 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 제2증착물(13)은 Al, Al합금 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
제1증착물(12)과 제2증착물을 서로 다른 이종의 원소가 포함된 소재를 사용함으로써, 전압이 인가되거나 열이 가해지는 등 외부에서 자극에 주어졌을 때 제1증착물(12)의 소재와 제2증착물(13)의 소재가 경계면에서 확산에 의해 용이하게 섞이게 되거나, 금속산화물의 산소가 치환하여 알루미늄 산화물로 형성되며 발열이 이루어지게 된다. 이때, 섞임 또는 산화물 형성시 발생되는 에너지를 이용하여 발열체로 이용할 수 있게 된다.
이때, Ni합금은, Ni에 Cr, V, Si, Mo, W, Zn, Cu 중 적어도 한 개 이상의 원소와 혼합된 합금이고, Al합금은, Al에 Cr, Si, Mo, Cu, Zn, Mn 중 적어도 한 개 이상의 원소와 혼합된 합금으로 한다.
여기서, 제1증착물(12)로 Ni 또는 Ni합금을 이용하고, 제2증착물(13)로 Al 또는 Al합금을 이용하여 이들을 반복하여 적층하고, 전압이 인가되거나 열이 가해지는 등 외부에서 자극에 주어졌을 때 제1증착물(12)의 소재와 제2증착물(13)의 소재의 경계면에서 각 소재의 자유전자가 경계면을 넘어 타 소재로 이동하는 확산 현상이 일어나고 타 소재와의 재 결합시 발열반응에 의해 열이 발생하게 되므로, 발열체를 형성하게 되는 것이다.
즉, 이종 소재가 접촉시 서로 확산에 의해 섞이는 과정에서 각 소재에 속해있던 자유전자의 에너지 준위 차이에 따라 타 소재와의 재 결합시 열을 방출하며 결합하는 발열 현상이 동반되게 되는 것이다. 그러므로 소재 선택시 엔탈피 차이가 큰 이종 소재 조합을 선택하고, 이 소재들이 서로 접하게 되는 면적을 최대화 하며, 또한 확산이 매우 짧은 시간에 이루어지도록 두 소재간 간격을 매우 짧게 유지하도록 하면 매우 짧은 시간에 동시 다발적 확산에 의한 섞임이 발생하며 이를 통해 순간적 발열이 일어나게 된다.
또한, 반복 적층되는 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)의 각각의 증착 두께가 나노 크기 이므로 확산은 경계면 뿐만 아니라 전체 영역에서 일어날 수 있게 된다.
이때, 이종 소재 간의 섞임에 의하여 발열이 일어나더라도, 유해가스가 발생하지 않기 때문에, 작업 환경의 안전성이 상승하게 된다.
또한, 본 발명의 제1증착물(12)로 사용되는 금속산화물은, Fe₂O₃, CuO, NiO, WO₃, Bi₂O₃, ZnO, Cr₂O₃, MoO₃ 중 적어도 한 가지 이상을 포함한 산화물 또는 혼합 산화물인 것을 특징으로 한다.
여기서, 제1증착물(12)로 금속산화물을 이용하게 되면, 전압이 인가되거나 열이나 약품이 가해지는 등 외부의 자극이 주어졌을 때 금속산화물에 포함된 산소가 제2증착물(13)인 Al 또는 Al합금과 반응하여 산화알루미늄으로 변환시 큰 발열현상이 일어나게 되는데, 이때 산소 가스도 발생할 수 있게 된다. 이와 같이 산화물과 금속간의 적층은 많을 발열 및 산소가스 등이 동반되므로 순간적 점화 장치에 적용 가능한 발열체가 될 수 있다.
여기서, 제1증착물(12)과 제2증착물(13)의 두께는 5~100nm로 하는 것이 바람직하다. 이는 제1증착물(12)과 제2증착물(13)이 접촉 경계면 뿐만 아니라 전 영역에서 확산이 일어나도록 하기 위한 것이다.
또한, 이와 같이 제1증착물(12)과 제2증착물(13)을 교대로 반복 적층하되 제1증착물(12)과 제2증착물(13)을 1세트로 하여 대략 1000층 정도로 적층하게 되면 수십 마이크로 미터의 적층 구조체(11)가 된다.
한 층의 제1증착물(12)과 인접한 한 층의 제2증착물(13) 간의 섞임에 의하여 발생하는 에너지를 1Q라고 가정하면, 위와 같이 1000층으로 적층된 마이크로 미터 두께의 적층 구조체(11)는 동시 다발적인 소재 간의 섞임에 의하여 짧은 시간 안에 1000Q의 에너지를 발생시키므로, 순간적인 자체 발열에 의한 점화장치 또는 저융점 소재를 녹여서 접합이 가능하도록 하는 용접장치로 사용가능하다.
이과 같은 박막 적층 발열체를 제조하기 위하여,
본 발명에 따른 박막 적층 발열체 제조방법은, 기판(10) 상에 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)을 교대로 반복하여 적층하여 적층 구조체(11)를 형성한다.
여기서, 기판(10)은 세라믹 기판이 바람직하며, 세라믹 기판은 유리(glass), 세라믹 유리, 질화실리콘(Si₃N₄), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도 8 내지 도 10에는 기판(10) 상에 제1증착물(12)을 증착하고, 제1증착물(12) 상에 제2증착물(13)을 증착하고, 다시 제1증착물(12)을 증착하면서 반복하는 구조체(11)를 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 기판(10) 상에 제2증착물(13)을 증착하고, 제2증착물(13) 상에 제1증착물(12)을 증착하여 적층 구조체(11)를 형성하여도 무방함은 물론이다.
여기서, 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)을 증착하는 방법으로는, 물리적 기상 증착 방식을 이용하거나 회전하는 기판(10) 상에 스퍼터링 증착 방식을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)을 균일한 두께로 증착할 수 있는 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다.
또한, 제1증착물(12) 및 제2증착물(13)을 증착시키기 위하여, 제1증착물(12)을 토출하는 제1증착물 소스(미도시)와 제2증착물(13)을 토출하는 제2증착물 소스(미도시)가 구비될 수 있으며, 이때 제1증착물(12)이 증착될 시에는 제2증착물 소스(미도시)의 토출구는 소스덮개에 의하여 덮혀지고, 제2증착물(13)이 증착될 시에는 제1증착물 소스(미도시)의 토출구가 소스덮개에 의하여 덮혀지도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층 발열체를 제조하기 위하여, 적층 구조체(11)를 기판(10)에서 박리하여 이용하거나, 또는 기판(10)과 적층 구조체(11)를 일체화하여 이용하는 것이 가능하다.
열전도기판은 면상발열체에서 발생된 열을 제2면으로 전달하는 역할을 수행한다. 이를 통해 제2면에 배치된 웨이퍼 또는 흡착기판 등을 가열할 수 있다.
상기 열전도기판의 열전도도는 170W/mK일 수 있고, 열전도도가 높은 AlN로 이루어질 수 있다. 상기 열전도기판은 AlN 분말을 소결하여 제조된 소결체일 수 있고, 상부에 웨이퍼 등의 피가열 물체를 올려두기 위한 홈 또는 둔턱을 포함할 수 있다. 또한, 반도체용 웨이퍼를 가열하기 위해 상기 열전도기판은 원형의 디스크 형상일 수 있다.
제1전극 및 제2전극은 면상발열체에 전류를 인가하여 상기 면상발열체에서 열이 발생하도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위해 적어도 1개 이상의 제1전극 및 제2전극이 서로 이격하여 상기 면상발열체의 면에 접하여 배치된다. 상기 전극은 은 또는 플레티늄으로 형성된 것일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 제1전극 및 제2전극은 링(ring) 형상일 수 있고, 상기 열전도기판의 중심으로부터 이격하여 교번하여 적어도 1개 이상씩 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1전극 및 제2전극은 링(ring) 형상이고, 상기 열전도기판의 중심을 중심으로하여 동심원을 그리도록 배치될 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 서로 다른 종류의 전압이 인가될 수 있다. 또는, 제1전극 및 제2전극은 각각 +전압, 그라운드 또는 그라운드, +전압이 인가될 수 있다.
이와 같이 상기 제1전극 및 제2전극을 링(ring) 형상으로 함으로써 균일한 전류 밀도를 확보할 수 있고, 피가열 물체를 고르게 가열할 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 동심원을 이루도록 배치될 수 있다. 이 경우, 내부에 배치된 전극의 직경은 그 외부에 배치된 전극의 직경에 대해 20 내지 90%일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 내지 70%일 수 있다. 또한, 상기 전극의 두께, 즉 내경 및 외경 사이의 거리는 5 내지 20mm, 바람직하게는 10mm 일 수 있다.
제1단자 및 제2단자는 각각 제1전극 및 제2전극에 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 보다 안정적으로 전류를 공급하기 위해 하나의 전극에 배치된 단자는 복수일 수 있다.
또한, 상기 제1전극을 관통하여 및 열전도기판에 제1단자를 고정하는 제1나사 및 상기 제2전극을 관통하여 및 열전도기판에 제2단자를 고정하는 제2나사를 포함할 수 있다.
상기 나사는 열전도기판과 비슷한 열팽창계수를 갖는 Al2O3 등의 세라믹을 이용하여 제작된 것일 수 있고, 이를 통해 열팽창계수차이로 인한 기판 나사산 부위의 파괴를 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 가열기구는 상기 제1나사 및 제1전극 사이에 배치된 제1단자 및 상기 제2나사 및 제2전극 사이에 배치된 제2단자를 포함할 수 있다. 상기 단자는 오링 터미널(O ring terminal) 또는 bus-bar일 수 있다. 또한, 상기 나사 및 단자 사이에는 와셔(washer)가 배치될 수 있다. 상기 단자는 구리에 니켈을 코팅한 것이나, 니켈로 형성된 것일 수 있다. 이를 통해 고온에서 산화를 방지할 수 있다.
나사를 통해 전압을 인가하려면 상기 나사의 재질을 금속 등의 도전성 물질로 사용해야 한다. 다만, 금속 등의 물질은 AlN기판과 나사의 접촉 부위에서 열팽창 계수 차이로 인해 파손이 될 수 있으므로, AlN과 열팽창계수가 비슷한 세라믹 볼트(Al2O3 등)를 나사의 재료로 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 나사의 재료로 세라믹 볼트를 사용하게 되면 나사를 통하여 전극으로의 전압인가가 어려울 수 있기 때문에 나사 및 전극 사이에 단자를 배치하여, 상기 단자를 통해 전극에 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 나사는 상기 단자를 고정하는 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 열전도기판 상에 전극 및 단자가 배치된 모습을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 제1전극에 연결된 제1단자 및 상기 제2전극에 연결된 제2단자를 더 포함하고, 상기 제1단자 및 제2단자를 통해 상기 제1전극 및 제2전극에 각각 서로 다른 전압이 인가되고, 상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제1단자를 연결한 직선 및 상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제2단자를 연결한 직선이 이루는 각도는 20 내지 30도일 수 있고, 바람직하게는 22.5도 일 수 있다.
상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 써모커플(TC)을 더 포함할 수 있다. 이를 통해 가열 온도를 세밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 정전척은, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극; 및 상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 웨이퍼 흡착부;를 포함한다.
상기 흡착부는, 흡착기판 및 상기 흡착기판에 정전인력을 제공하도록 배치된 흡착전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 가열기구의 제조방법은, 열전도기판을 준비하는 단계, 상기 열전도기판 상에 면상발열체를 배치하는 단계, 상기 면상발열체 상에 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 전극에 나사를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
열전도기판을 준비하는 단계는 AlN 분말을 디스크 형태로 제작한 후 소결한 후, 상기 소결체의 표면 및 형상을 가공하는 것일 수 있다.
상기 열전도기판 상에 면상발열체를 배치하는 단계는 상기 열전도기판의 일면에 Ni-Cr 합금을 증착하는 것일 수 있다. 상기 증착방법은 일반적인 박막증착 기술을 이용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
상기 면상발열체 상에 전극을 형성하는 단계는, 상기 면상발열체 상에 고온의 전도성 분말을 인쇄한 후, 단계적으로 가열하여 상기 분말을 용융하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 정전척은, 열전도기판; 상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극; 및 상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 웨이퍼 흡착부;를 포함한다.
상기 흡착부는, 흡착기판 및 상기 흡착기판에 정전인력을 제공하도록 배치된 흡착전극을 포함할 수 있다.
흡착기판은 열전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 흡착전극으로부터 전류를 인가받아 정전기력을 발생시킬 수 있는 것이어야 한다. 상기 흡착기판은 AlN 또는 알루미나 등의 세라믹일 수 있다.
상기 흡착기판 및 흡착전극은 미국 특허등록공보 제 8136820　호 등에 기재된 정전척에 대한 내용을 포함할 수 있다.
상기 면상발열체 하부에 배치되어 상기 열전도기판을 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각부는 열전도기판 하부에 배치될 수 있고, 냉각몸체 및 상기 냉각몸체 내에 배치되어 냉각유체가 흐르는 냉각유로를 포함할 수 있다. 냉각유로에 냉각유체를 공급함으로써 냉각몸체 및 열전도기판 사이의 열전달에 의해 열전도기판을 냉각할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 면상발열체
2: 열전도기판
3: 웨이퍼
4: 제1전극 및 제2전극
5: 볼트
6: 써모커플

Claims (12)

  1. 열전도기판;
    상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체; 및
    상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극;을 포함하는,
    가열기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도기판은 AlN로 이루어진,
    가열기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극은 상기 열전도기판의 중심으로부터 이격하여 교번하여 적어도 1개 이상씩 배치된,
    가열기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극은 링(ring) 형상이고, 상기 열전도기판의 중심을 중심으로하여 동심원을 그리도록 배치된,
    가열기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 면상발열체는 Ni-Cr 합금으로 이루어진,
    가열기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극에 연결된 제1단자 및 상기 제2전극에 연결된 제2단자를 더 포함하고, 상기 제1단자 및 제2단자를 통해 상기 제1전극 및 제2전극에 각각 서로 다른 전압이 인가되는,
    가열기구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1단자를 제1전극에 고정하는 제1나사 및 상기 제2단자를 제2전극에 고정하는 제2나사를 더 포함하는,
    가열기구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 써모커플(TC)을 더 포함하는,
    가열기구.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1전극에 연결된 제1단자 및 상기 제2전극에 연결된 제2단자를 더 포함하고, 상기 제1단자 및 제2단자를 통해 상기 제1전극 및 제2전극에 각각 서로 다른 전압이 인가되고,
    상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제1단자를 연결한 직선 및 상기 열전도기판의 중심으로부터 상기 제2단자를 연결한 직선이 이루는 각도는 20 내지 30도인,
    가열기구.
  10. 열전도기판;
    상기 열전도기판의 제1면 상에 배치된 면상발열체;
    상기 면상발열체 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극 및 제2전극; 및
    상기 열전도기판의 제2면 상에 배치된 웨이퍼 흡착부;를 포함하는,
    정전척.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 흡착부는,
    흡착기판 및 상기 흡착기판에 정전인력을 제공하도록 배치된 흡착전극을 포함하는,
    정전척.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 면상발열체 하부에 배치되어 상기 열전도기판을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는,
    정전척.
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