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KR102705998B1 - 온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법 - Google Patents

온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법 Download PDF

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KR102705998B1
KR102705998B1 KR1020230117779A KR20230117779A KR102705998B1 KR 102705998 B1 KR102705998 B1 KR 102705998B1 KR 1020230117779 A KR1020230117779 A KR 1020230117779A KR 20230117779 A KR20230117779 A KR 20230117779A KR 102705998 B1 KR102705998 B1 KR 102705998B1
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KR
South Korea
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gas
temperature
channel
unit
electrostatic chuck
Prior art date
Application number
KR1020230117779A
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English (en)
Inventor
고광노
임동혁
이금석
Original Assignee
주식회사 동탄이엔지
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 재질로 형성되는 베이스 바디와, 베이스 바디를 커버하는 플레이트부와, 베이스 바디 및 플레이트부 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되어 기체의 유동 경로를 형성하는 채널부와, 채널부로 기체를 공급하는 기체공급부 및 기체공급부와 전기적으로 연결되며, 채널부로 유입되는 기체의 압력을 조절하도록 기체공급부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법을 제공한다.

Description

온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법{Electrostatic chuck capable of controlling temperature and temperature method using the same}
본 발명은 온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가스의 유동으로 정전척의 표면 온도를 제어할 수 있는 온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 챔버(chamber) 내에 안치된 웨이퍼에 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온 주입, 화학기상증착 등 수많은 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행함으로써, 제조될 수 있다.
이러한 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 박막의 특성을 균일하게 유지하기 위해서는 웨이퍼(wafer)가 챔버 내에서 긴밀하게 고정되는 것이 중요하다.
한편, 웨이퍼를 고정시키는 방식에는 기계척(mechanical chuck) 방식과 정전척(Electrostatic Chuck: ESC) 방식이 있으나, 웨이퍼와의 접촉면 전체에 고른 인력 또는 척력을 발생시켜, 웨이퍼 표면의 평탄도(flatness)를 보장하고, 웨이퍼가 접촉면에 긴밀하게 접촉하여 효과적으로 웨이퍼의 온도 조절이 가능한 정전척 방식이 널리 사용되고 있다.
종래 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 히터로 정전척의 표면 온도를 제어하였으나, -50℃ 이하의 초저온 식각 공정 방식을 이용함에 있어 공정 온도가 낮아짐에 따라 기존 히터로 온도 균일도를 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
KR 10-2003-0018604 A
본 발명의 목적은 전원을 공급받아 열을 발생시키는 별도의 히터 플레이트를 이용하지 않고, 채널부에 형성되는 유동 경로를 통해 유동하는 기체로 정전척의 표면 온도 제어가 가능한 정전척 및 이를 이용한 정전척의 온도 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 재질로 형성되는 베이스 바디; 상기 베이스 바디를 커버하는 플레이트부; 상기 베이스 바디 및 상기 플레이트부 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되어 기체의 유동 경로를 형성하는 채널부; 상기 채널부로 기체를 공급하는 기체공급부; 및 상기 기체공급부와 전기적으로 연결되며, 상기 채널부로 유입되는 기체의 압력을 조절하도록 상기 기체공급부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척을 제공한다.
상술한 온도 제어가 가능한 정전척에 있어서, 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 플레이트부의 온도를 측정하는 온도측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도측정부로부터 상기 플레이트부의 온도에 관한 정보를 전달받아, 상기 채널부로 유입되는 기체가 미리 설정되는 압력을 가지도록 상기 기체공급부의 구동을 제어할 수 있다.
상술한 온도 제어가 가능한 정전척에 있어서, 상기 채널부에는 외부로부터 상기 베이스 바디로 상기 기체가 유입되는 유입부와; 상기 베이스 바디로부터 외부로 상기 기체가 배출되는 배출부;가 형성될 수 있다.
상술한 온도 제어가 가능한 정전척에 있어서, 상기 베이스 바디에는 냉매의 유동 경로를 제공하는 냉매유로부;가 형성될 수 있다.
상술한 온도 제어가 가능한 정전척에 있어서, 상기 플레이트부는 내부에 흡착 전극이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기체공급부가 베이스 바디 및 플레이트부 중 적어도 어느 하나에 형성되는 기체의 유동 경로인 채널부를 통해 기체를 공급하는 단계; 및 제어부가 플레이트부에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 단계;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 채널부로 유입되는 기체가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 온도 제어 방법을 제공한다.
상술한 정전척의 온도 제어 방법에 있어서, 온도측정부가 상기 플레이트부의 온도를 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어가 가능한 정전척 및 정전척의 온도 제어 방법은, 베이스 바디 및 플레이트부 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되는 채널부를 통해 유동하는 기체가 정전척의 표면 온도 균일도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수 개의 채널부가 독립적으로 구비되며 서로 다른 유동 경로를 형성하여 플레이트부의 표면 위치에 따라 온도를 다르게 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플레이트부와 베이스 바디 사이에 외부로부터 전원을 인가받아 열을 발생시키는 히터 플레이트로 정전척의 표면 온도를 제어하는 것이 아니라, 채널부에 형성되는 유동 경로를 유동하는 기체의 압력을 조절하여 정전척의 표면 온도를 제어함으로써 정전척의 표면 온도 균일도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 히터 플레이트를 요구하지 않아, 히터 플레이트로 온도를 제어하기 위한 열선, 상기 열선에 전압을 인가하기 위한 커넥터, 인슐레이터 등의 부품이 필요 없어 정전척의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 정전척의 표면 온도 균일도를 제어하기 위한 구성이 간소화됨에 따라 -50℃ 이하에서 수행되는 초저온 식각 공정에 적합할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A`를 도시한 단면도이다.
도 3, 도 4는 정전척의 표면 위치에 따른 표면 온도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A`를 도시한 단면도이다. 도 3, 도 4는 정전척의 표면 위치에 따른 표면 온도를 도시한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 도시한 블록구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 베이스 바디(110), 채널부(120), 접착층(130), 플레이트부(140), 기체공급부(150), 온도측정부(161), 압력측정부(165), 제어부(170)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 비등방성(anisotropic) 식각이 가능하고, 높은 종횡비(high aspect ratio, HAR) 구조를 가지는 극저온 식각 공정이 수행됨에 있어 웨이퍼(W)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 정전척(100)은 베이스 바디(110), 접착층(130), 플레이트부(140)가 순차적으로 적층되도록 결합되어 형성될 수 있다.
구체적으로 베이스 바디(110)의 상측에 플레이트부(140)가 배치될 수 있고, 베이스 바디(110)와 플레이트부(140) 사이에 배치되는 접착층(130)이 양측에서 베이스 바디(110), 플레이트부(140)와 접합될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 베이스 바디(110)와 접착층(130) 사이에는 절연층(도면 미도시)가 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 금속 재질로 형성되는 것으로, 플레이트부(140)의 하측(도 1 기준)에 배치될 수 있다. 구체적으로 베이스 바디(110)는 AL6061 등 알루미늄계 합금 재질로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 바디(110)는 챔버(도면 미도시) 내부에 수용되어, 뒤에 설명할 플레이트부(140)를 설치하기 위한 지지대로서 기능할 수 있다.
베이스 바디(110)의 일면(도 1 기준 상면)은 접착층(130), 플레이트부(140)가 배치되는 것으로, 편평한 원판 형상으로 형성될 수 있고, 높이 방향(도 1 기준 상하 방향)을 따라 면적이 다르게 형성될 수 있다.
베이스 바디(110)에는 플레이트부(140)에 전원을 인가하기 위한 전극부(도면 미도시)가 삽입되는 홀부가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)의 하부(도 1 기준)는 전극부가 설치되는 기판(도면 미도시)과 접촉되며, 기판에 설치되는 전극부가 베이스 바디(110)에 형성되는 홀부를 통과하여 플레이트부(140)에 전원을 인가할 수 있는 효과가 있다.
선택적 실시예로서, 전극부가 삽입되도록 베이스 바디(110)에 형성되는 홀부는 전극부가 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 전극부에 대응되도록 복수 개가 형성될 수 있고, 복수 개의 전극부가 삽입되며 플레이트부(140)에 전원을 인가할 수 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 바디(110)에는 플레이트부(140)에 형성되는 플레이트홀(141)을 통해 웨이퍼에 헬륨(He) 등의 기체가 전달되도록 통과유로(116, 146)이 형성될 수 있다.
상기 통과유로(116, 146)는 베이스 바디(110), 플레이트부(140)를 관통하며 일체로 형성될 수 있고, 플레이트부(140)에 형성되는 플레이트홀(141)에 연통될 수 있다.
통과유로(116, 146)를 통해 유동하는 기체는 외부로부터 베이스 바디(110)로 공급되며, 이러한 기체는 헬륨(He) 가스 등의 비활성 기체로 형성될 수 있다. 상기 기체는 플레이트부(140)와 기판(이하, '웨이퍼'라 함.)(W) 사이의 영역으로 배출될 수 있다.
이로 인하여 플레이트부(140) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다. 플레이트부(140)에 형성되는 플레이트홀(141)은 복수 개가 구비될 수 있다.
베이스 바디(110), 플레이트부(140)에 형성되는 통과유로(116, 146)로 공급되며, 플레이트홀(141)을 통해 배출되는 기체가 플레이트부(140)의 상면에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달함으로 인하여 웨이퍼(W)가 플레이트부(140) 상에 배치되며 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온 주입, 화학기상증착 등 수많은 공정들이 순차적 또는 반복적으로 수행되는 동안 헬륨 가스와 같은 비활성 기체로 웨이퍼를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
선택적 실시예로서, 베이스 바디(110)의 외부 또는 내부에는 플레이트부(140)의 상면에 배치되는 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각 수단(도면 미도시)이 더 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)에는 냉매유로부(115)가 형성될 수 있다. 냉매유로부(115)는 적어도 하나 이상이 구비되며, 베이스 바디(110)의 내부에 형성되며 베이스 바디(110)를 냉각시키기 위한 냉매(F)의 유동 경로를 제공할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 베이스 바디(110)에는 냉매유입로(도면부호 미설정), 냉매배출로(도면부호 미설정)가 구비될 수 있고, 냉매유입로, 냉매배출로는 베이스 바디(110)의 하부에 연결될 수 있으며, 냉매유로부(115)와 연결될 수 있다.
냉매유입로, 냉매배출로는 내부가 중공으로 형성되며, 냉매유로부(115)로 냉매(F)를 공급하거나, 냉매유로부(115)로부터 통해 냉매(F)가 배출될 수 있는 효과가 있다.
이로 인하여 냉매(F)는 냉매유입로를 통해 베이스 바디(110)에 유입되고, 냉매유로부(115)를 통해 베이스 바디(110)의 내부에서 유동되면서 열전달을 통해 베이스 바디(110)의 열을 흡수하고, 냉매배출로를 통해 외부로 배출되며, 다시 새로운 냉매(F)가 냉매유입로를 통해 베이스 바디(110), 구체적으로 냉매유로부(115)로 유입되면서 베이스 바디(110)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(130)은 세라믹 소재의 플레이트부(140)와 열팽창 계수가 유사한 소재로서, 이종 재료의 접합이 가능한 다양한 접착제가 사용될 수 있다.
선택적 실시예로서, 접착층(130)은 액체(liquid) 형태의 실리콘 접착제일 수 있다. 접착층(130)은 상온 경화 또는 열 경화되어 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 접착층(130)은 액상으로 베이스 바디(110)의 상측에 도포될 수 있고, 플레이트부(140)로 베이스 바디(110)를 커버한 상태에서 플레이트부(140)를 가압함으로써 베이스 바디(110)와 플레이트부(140) 사이에 균일하게 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(130)을 사이로 베이스 바디(110)와 플레이트부(140)가 상하측에 각각 위치 고정되며 배치되고, 접착층(130)이 형성되는 영역만큼 베이스 바디(110)와 플레이트부(140)는 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 플레이트부(140)는 접착층(130)에 의해 베이스 바디(110)의 상면에 접합되며 배치되는 것으로, 외부로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 플레이트부(140)의 상측에 배치되는 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.
도 1을 참조하면, 플레이트부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)의 최상부에 배치되는 것으로, 플레이트부(140)의 상면에는 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다.
예를 들어, 플레이트부(140)는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 원판 형태로 제작될 수 있다. 정전기력(electrostatic force)을 기초로 웨이퍼를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 하기 위한 흡착 전극(145)이 플레이트부(140)의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트부(140)는 챔버 내 고온 환경에서 내구성이 있으며, 전극부(도면 미도시)에서 생성되는 정전기가 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재가 사용될 수 있다.
예를 들어, 플레이트부(140)는 Al2O3계 소재 또는 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AIN) 소재 또는 탄화규소(SiC) 소재로 제작될 수 있다. 그러나, 플레이트부(140)의 소재는 상술한 예에 제한되지 않는다.
선택적 실시예로서, 플레이트부(140)의 비저항 값은 1013(Ω·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다. 이에 따라 정전척(100)은 Johnsen-Rahbeck(J-R)이 아닌 쿨롱 힘을 이용한 고저항 정전척(100)일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트부(140)에는 플레이트홀(141)이 형성될 수 있다. 플레이트홀(141)은 플레이트부(140)의 상면(도 1 기준)에 형성되는 것으로, 베이스 바디(110), 플레이트부(140)에 각각 형성되는 통과유로(116, 146)와 연통될 수 있다.
통과유로(116, 146)를 통해 외부로부터 헬륨(He)과 같은 기체가 공급될 수 있고, 상기 기체는 플레이트홀(141)을 통과하여 웨이퍼(W)에 전달될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 전극(145)은 정전기력(electrostatic force)을 기초로 웨이퍼(W)를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 하기 위한 것으로, 플레이트부(140)의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
흡착 전극(145)은 전극부(도면 미도시)와 전기적으로 접촉이 가능하며, 흡착 전극(145)은 전극부를 통해 외부로부터 전원을 인가받아 정전기력을 발생시킬 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(도면 미도시)는 플레이트부(140)에 외부 전원을 공급하기 위한 것으로, 베이스 바디(110), 접착층(130), 플레이트부(140)에 형성되는 홀부를 관통하여 플레이트부(140)에 구비되는 흡착 전극(145)에 접촉할 수 있다.
정전척(100)은 단일 전극부를 포함(유니 폴라 방식)할 수 있고, 복수 개의 전극부를 포함(바이 폴라 방식)할 수 있다. 이때 홀부는 전극부의 위치 및 개수에 대응하여 형성될 수 있다.
전극부는 플레이트부(140)와의 접촉 특성을 강화하기 위하여, 플레이트부(140)와 유사한 열팽창 계수를 갖거나 혹은 열팽창 계수의 차이가 적은 물질로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부는 니켈(Ni), 텅스텐, 몰리브덴(Mo)등 전도성 재료로 제작될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)는 베이스 바디(110) 및 플레이트부(140) 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되는 것으로, 기체의 유동 경로를 형성할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)는 제1 유로(121), 제2 유로(125)를 포함할 수 있다. 제1 유로(121)는 베이스 바디(110)에 관통 형성되는 것이고, 제2 유로(125)는 제1 유로(121)와 연통되며 플레이트부(140)에 관통 형성될 수 있다.
채널부(120)는 내부가 중공으로 형성되며, 제1 유로(121), 제2 유로(125)의 내측 공간에 기체의 유동 경로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)에 구비되는 제1 유로(121), 제2 유로(125)는 연통되고, 베이스 바디(110)와 플레이트부(140) 사이에 배치되는 접착층(130)을 관통할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)에 형성되는 기체의 유동 경로를 따라 유동하는 기체(이하, '가스'라 함.)는 뒤에 설명할 기체공급부(150)로부터 공급되는 것으로, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N) 등일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 유로(121)는 베이스 바디(110)에 관통 형성되는 것으로, 베이스 바디(110)의 높이 방향(도 1 기준 상하 방향)을 따라 연장 형성될 수 있다.
제1 유로(121)는 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 제1 유로(121)는 기체공급부(150)와 연결될 수 있다.
이로 인하여 어느 하나의 제1 유로(121)를 통해 가스가 베이스 바디(110)를 통과하고, 제1 유로(121)와 연결되는 제2 유로(125)를 지나 다시 다른 하나의 제1 유로(121)를 통해 가스가 베이스 바디(110)에서 배출되어 기체공급부(150)로 유동될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 유로(125)는 플레이트부(140)에 형성되는 것으로, 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 즉, 제2 유로(125)는 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 원주 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
이로 인하여 제1 유로(121)를 통해 제2 유로(125)로 유입되는 가스는 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 둘레 방향을 따라 유동되며, 다시 제1 유로(121)를 통해 플레이트부(140), 베이스 바디(110)에서 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)는 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)는 독립적으로 구비되며, 서로 다른 유동 경로를 형성할 수 있다. 이로 인하여 기체공급부(150)에서 서로 다른 경로를 통해 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 독립적으로 가스(G1, G2, G3)가 공급될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120), 구체적으로 제2 유로(125)는 플레이트부(140)의 중심(C)에서 소정 거리 이격되어 배치될 수 있고, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 형성되는 제2 유로(125)는 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격만큼 이격 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 채널부(120a)에 형성되는 제2 유로(125a)는 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 상대적으로 가장 짧은 거리 이격되며 형성되고, 제2 채널부(120b)에 형성되는 제2 유로(125b), 제3 채널부(120c)에 형성되는 제3 유로(125c)로 갈수록 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터의 거리가 상대적으로 증가할 수 있다.
이로 인하여 제1 채널부(120a)에서 제3 채널부(120c)로 갈수록 제2 유로(125)의 길이가 상대적으로 길게 형성될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)에 형성되는 가스의 유동 경로는 폐회로 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로 제1 유로(121)를 통해 뒤에 설명할 기체공급부(150)에서 베이스 바디(110)로 유입되는 가스는 플레이트부(140)에 유입되면서 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 제2 유로(125)를 통과하고, 다시 베이스 바디(110)에 관통 형성되는 제1 유로(121)를 통해 외부 또는 기체공급부(150)로 배출될 수 있다.
이로 인하여 기체공급부(150)와 연결되며, 폐회로 구조로 형성되는 채널부(120)로 인하여 채널부(120), 구체적으로 제1 유로(121), 제2 유로(125)를 통과하는 가스가 순환되며 유동될 수 있는 효과가 있다.
도 1을 참조하면, 채널부(120), 구체적으로 제1 유로(121)에는 유입부(122)가 구비되며, 외부 또는 기체공급부(150)로부터 베이스 바디(110)로 가스가 유입부(122)를 통해 유입될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 유입부(122)가 구비되는 제1 유로(121)와 이격 배치되는 다른 제1 유로(121)에는 배출부(도면 미도시)가 구비되며 제2 유로(125)를 통과한 가스가 배출부를 통해 외부 또는 기체공급부(150)로 배출될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 둘레 방향을 따라 형성되는 제2 유로(125)는 플레이트부(140)에 형성되나, 이에 한정하는 것은 아니고 베이스 바디(110)에 형성되고, 베이스 바디(110)의 중심(C)을 기준으로 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1, 도 2, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체공급부(150)는 채널부(120)로 가스를 공급하는 것으로, 채널부(120)에 연결될 수 있다. 기체공급부(150)는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)와 연결될 수 있고, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 독립적으로 가스(G1, G2, G3)를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기체공급부(150)는 뒤에 설명할 제어부(170)와 전기적으로 연결되며, 제어부(170)로부터 전기적 신호를 전달받아 미리 설정되는 압력을 가지는 가스를 채널부(120)로 공급할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기체공급부(150)는 채널부(120)에 형성되는 유입부(122)와 연결되며, 유입부(122)를 통해 가스를 채널부(120)에 공급하고, 채널부(120), 구체적으로 제2 유로(125)를 통과하며 배출부(도면 미도시)를 통해 가스를 회수할 수 있다.
기체공급부(150)의 구동으로 인하여 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에는 각각 미리 설정되는 압력을 가지는 가스가 순환하며 유동될 수 있다.
기체공급부(150)는 채널부(120)와 연결되는 연결유로(151)를 포함할 수 있고, 연결유로(151)는 채널부(120)에 형성되는 유입부(122), 배출부와 연결되도록 복수 개가 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면, 연결유로(151) 상에는 압력측정부(165)가 배치될 수 있고, 압력측정부(165)로 인하여 연결유로(151)를 통해 유동하는 가스의 압력을 실시간으로 측정할 수 있다.
압력측정부(165)는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 대응되도록 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)와 연결되는 복수 개의 연결유로(151a, 151b, 151c)에 각각 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 압력측정부(165)는 채널부(120) 상에 배치되며, 채널부(120)에 형성되는 가스의 유동 경로를 따라 유동하는 가스의 압력을 실시간으로 측정할 수 있다.
압력측정부(165)에서 측정되는 가스의 압력에 관한 정보는 제어부(170)로 전달되고, 제어부(170)는 표면의 온도를 제어하기 위해 채널부(120)에 형성되는 유동 경로 내에서 유동하는 가스가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
도 1, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(161)는 플레이트부(140)의 온도를 측정하는 것으로, 플레이트부(140)의 미리 설정되는 영역에 배치될 수 있다.
온도측정부(161)는 복수 개가 구비될 수 있고, 구체적으로 복수 개의 온도측정부(161a, 161b, 161c)는 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 반경 방향으로 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치될 수 있다.
이로 인하여 복수 개의 온도측정부(161a, 161b, 161c)는 플레이트부(140)의 복수 개의 지점에서의 온도를 독립적으로 측정할 수 있고, 플레이트부(140)의 표면 온도에 관한 정보를 제어부(170)에 전기적 신호로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(161)는 열전대(thermocouple) 방식으로 플레이트부(140)의 온도를 측정할 수 있다. 열전대 방식과 관련하여는 공지된 기술인 바 이와 관련된 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(161)는 열전대 방식으로 형성되나, 이에 한정하는 것은 아니고, 제어부(170)와 전기적으로 연결되며 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치되며 복수 개의 영역의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 기술적 사상 안에서 다양한 방식으로 온도 측정이 가능하다.
도 3을 참조하면, 온도측정부(161)가 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 형성되는 복수 개의 영역의 온도를 측정함으로 인하여 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 표면 위치에 따른 표면 온도에 관한 정보를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C) 위치의 표면 온도를 제1 온도(LP0)이라 하고, 플레이트부(140)의 중심(C)에서 반경 방향으로 갈수록 플레이트부(140)의 표면 온도가 제2 온도(HP0)로 형성될 수 있다.
즉, 제1 온도(LP0)와 제2 온도(HP0) 사이에 표면 온도 편차가 발생하고, 이러한 표면 온도 편차로 인하여 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 표면 균일도가 저하될 수 있으며, 정전척(100)을 이용한 식각 공정의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 영역 간에 발생하는 온도 편차를 감소시켜 정전척(100) 표면의 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 제어부(170)와 함께 뒤에서 설명하도록 한다.
도 1, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 온도측정부(161) 및 기체공급부(150)와 전기적으로 연결되는 것으로, 온도측정부(161)로부터 플레이트부(140)의 온도에 관한 정보를 전달받아, 채널부(120)로 유입되는 가스가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제어부(170)는 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 미리 설정되는 간격만큼 이격 배치되는 복수 개의 온도측정부(161)로부터 플레이트부(140)의 표면 온도에 관한 정보를 전기적 신호로 전달받을 수 있다.
도 3을 참조하면, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 바깥으로 갈수록 온도가 상대적으로 높은 상태를 도시한 그래프이며, 제1 온도(LP0)와 제2 온도(HP0) 사이에 표면 온도 편차가 발생하고, 이러한 표면 온도 편차로 인하여 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 표면 균일도가 저하되고, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)을 이용한 식각 공정의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 기체공급부(150)로 전기적 신호를 전달하여 기체공급부(150)에서 채널부(120)로 공급되는 가스가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
이로 인하여 복수 개의 채널부(120)에 구비되며, 플레이트부(140)에 형성되는 각각의 제2 유로(125a, 125b, 125c)를 통해 서로 다른 압력을 가지는 가스(G1, G2, G3)가 독립적으로 공급되며 유동될 수 있다.
이를 다른 측면에서 보자면, 복수 개의 제2 유로(125a, 125b, 125c)를 통해 서로 다른 유량을 가짐에 따라 압력이 다르게 형성되는 것으로 설명할 수 있다.
가스의 유동 경로가 형성되는 채널부(120)의 부피는 일정하므로, 가스의 압력이 증가함에 따라 온도가 증가할 수 있고, 가스의 압력이 감소함에 따라 온도가 감소할 수 있다.
제어부(170)는 복수 개의 온도측정부(161)로부터 플레이트부(140)의 내부에 형성되는 복수 개의 영역의 온도에 관한 정보를 전달받고, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 표면 위치에 따른 표면 온도에서 상대적으로 가장 높은 제1 온도(HP0)와 상대적으로 가장 낮은 제2 온도(LP0)과의 온도 차이인 '온도 편차 값'을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 제1 온도(HP0)와 제2 온도(LP0)의 온도 차이가 미리 설정되는 값을 초과하면, 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 기체공급부(150)에서 채널부(120)로 공급되는 가스가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 정전척(100)의 표면 온도와 관련하여, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)에서의 온도가 상대적으로 가장 낮은 제2 온도(LP0)로 형성되고, 플레이트부(140)의 중심(C)에서 멀어질수록 온도가 상대적으로 높게 형성되며, 소정 위치에서의 온도가 제1 온도(HP0)로 형성될 수 있다.
이때, 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 반향을 따라 미리 설정되는 간격으로 이격 배치되는 복수 개의 채널부(120)를 통해 독립적으로 공급되는 가스의 압력이 다르게 형성되도록 제어부(170)가 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 가스의 압력을 증가시킴에 따라 온도가 증가하는 경우, 제2 온도(LP0)가 형성되는 플레이트부(140)의 중심(C) 부근에 형성되는 제1 채널부(120a)에 공급되는 가스(G1)의 압력을 증가시키도록 제어부(170)가 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 제1 온도(HP0)가 형성되는 플레이트부(140)의 중심(C)에서 이격되는 영역에 형성되는 제3 채널부(120c)에 공급되는 가스(G3)의 압력을 감소시키도록 제어부(170)가 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달할 수 있다.
이때, 제어부(170)는 제1 채널부(120a)와 제3 채널부(120c) 사이에 배치되는 제2 채널부(120b)에 공급되는 가스(G2)의 압력을 변경시키도록 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달할 수 있음은 물론이다.
제어부(170)는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어하면서, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 반경 방향을 따라 형성되는 위치에 따른 온도 편차 값을 산출하고, 상기 온도 편차 값이 미리 설정되는 값 이하인 경우 기체공급부(150)로 전기적 신호를 전달하여 구동을 정지시킬 수 있으며, 복수 개의 채널부(120)에 각각 형성되는 유동 경로 내에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 동일하게 형성되도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
압력측정부(165)는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 형성되는 유동 경로 내에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 압력을 측정하여 상기 압력에 관한 정보를 제어부(170)로 전기적 신호로 전달할 수 있다.
선택적 실시예로서, 기체공급부(150)는 제어부(170)로부터 전기적 신호를 전달하여 가스의 유량을 증가시킴으로써 가스의 압력을 조정할 수 있다.
구체적으로 제어부(170)는 기체공급부(150)에서 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)로 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 유량을 독립적으로 제어함으로써, 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격으로 이격 배치되는 채널부(120)의 유동 경로를 따라 유동하는 가스의 온도를 조절할 수 있다.
선택적 실시예로서, 제어부(170)는 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 반경 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 온도측정부(161a, 161b, 161c)로부터 정전척(100)의 표면 위치의 온도에 대응되는 온도에 관한 정보를 전달받을 수 있다.
제어부(170)는 정전척(100)의 표면 위치에 따른 정전척(100)의 표면 온도 편차가 미리 설정되는 값을 초과하면, 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 온도가 조절되도록 가스의 유량을 제어할 수 있다.
선택적 실시예로서, 가스의 유량이 증가됨에 따라 온도가 증가하는 경우에, 도 3, 도 4를 참조하면, 상대적으로 낮은 온도인 제2 온도(LP0)가 형성되며, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C) 부근에 위치하는 제1 채널부(120a)로 공급되는 가스(G1)의 유량은 증가시키고, 상대적으로 높은 온도인 제1 온도(HP0)가 형성되며, 플레이트부(140)의 중심(C)에서 제1 채널부(120a)에 비해 반경 방향을 따라 멀리 위치하는 제3 채널부(120c)로 공급되는 가스(G3)의 유량은 감소시킬 수 있다.
이에 따라 제어부(170)는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 유량을 조절하면서 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
제어부(170)는 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 반경 방향을 따라 형성되는 위치에 따른 온도 편차 값을 산출하고, 상기 온도 편차 값이 미리 설정되는 값 이하인 경우 기체공급부(150)로 전기적 신호를 전달하여 구동을 정지시킬 수 있고, 복수 개의 채널부(120)에 각각 형성되는 유동 경로 내에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 유량이 동일하게 형성되도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)의 온도 제어 방법에 관하여 기술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)의 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)의 온도 제어 방법은 온도측정부(161)가 플레이트부(140)의 온도를 측정하는 단계(S10), 채널부(120)를 통해 기체를 공급하는 단계(S20), 기체의 압력을 제어하는 단계(S30)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이하에서는 채널부(120)에 형성되는 기체의 유동 경로를 따라 유동되는 기체를 '가스'로 정의하여 설명하도록 한다.
도 1, 도 6을 참조하면, 온도측정부(161)가 플레이트부(140)의 온도를 측정하는 단계(S10)에서는 플레이트부(140)에 설치되는 온도측정부(161)가 플레이트부(140)의 소정 영역에서의 온도를 측정하여 제어부(170)로 전달할 수 있다.
온도측정부(161)는 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 온도측정부(161a, 161b, 161c)는 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치될 수 있다.
이로 인하여 도 3에 도시된 바와 같이, 정전척(100)의 표면 위치에 따른 정전척(100)의 표면 온도를 측정할 수 있고, 이에 관한 정보를 제어부(170)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정부(161)는 열전대 방식으로 플레이트부(140)의 온도를 측정할 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 제어부(170)와 전기적으로 연결되며 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치되며 복수 개의 영역의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 기술적 사상 안에서 다양한 방식으로 온도 측정이 가능하다.
채널부(120)를 통해 기체를 공급하는 단계(S20)는, 기체공급부(150)가 베이스 바디(110) 및 플레이트부(140) 중 적어도 어느 하나에 형성되는 가스의 유동 경로인 채널부(120)를 통해 가스를 공급하는 단계로서, 제어부(170)가 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 채널부(120)에 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널부(120)는 복수 개가 구비되며, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)는 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치되고, 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 기체를 공급하는 단계(S20)에서는 기체공급부(150)가 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)와 독립적으로 연결되며, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 공급되는 가스의 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.
도 1, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체의 압력을 제어하는 단계(S30)는 제어부(170)가 채널부(120)를 통해 플레이트부(140)에 공급되는 기체의 압력을 제어하는 단계로서, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)의 내부에 각각 형성되는 가스의 유동 경로를 유동하는 가스의 온도가 조절되도록 가스의 압력을 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 온도, 구체적으로 정전척(100)의 표면 온도가 다르게 형성되며 온도 편차가 발생할 수 있다.
정전척(100)의 표면 위치와 관련하여, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)에 근접하게 형성되는 제1 채널부(120a)와 플레이트부(140)의 중심(C)에서 반경 방향을 따라 제1 채널부(120a)보다 상대적으로 멀리 배치되는 제2 채널부(120b), 제3 채널부(120c)에 각각 채널부(120), 구체적으로 제2 유로(125a, 125b, 125c)가 둘레 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
제어부(170)는 기체공급부(150)에 전기적 신호를 전달하여 가스의 온도가 조절되도록 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 서로 다른 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 가스의 압력이 증가함에 따라 온도가 증가하는 경우에 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(170)는 플레이트부(140)의 중심(C) 영역에 배치되는 제1 채널부(120a)로 공급되는 가스(G1)의 압력은 증가시키고, 제1 채널부(120a)보다 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 상대적으로 먼 거리를 가지며 배치되는 제3 채널부(120c)로 공급되는 가스(G3)의 압력은 감소시키도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
제어부(170)는 압력측정부(165)로부터 전기적 신호를 전달받아 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있고, 정전척(100)의 표면 위치에 따른 정전척(100)의 표면 온도의 차이인 온도 편차가 도 4에 도시된 바와 같이 감소하며 미리 설정되는 값 이하로 감소하면 기체공급부(150)의 구동을 정지시킬 수 있고, 복수 개의 채널부(120)에 각각 형성되는 유동 경로 내에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 동일하게 형성되도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법에 관하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법은 채널부를 통해 기체를 공급하는 단계(S10`), 기체의 압력을 제어하는 단계(S20`)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법과 달리 온도측정부(161)가 플레이트부(140)의 온도를 측정하는 단계를 구비하지 않는 점에서 차이가 있으므로 이하에서는 이러한 차이를 중점적으로 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 채널부를 통해 기체를 공급하는 단계(S10`)에서는 기체공급부(150)가 구동됨에 따라 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)로 가스(G1, G2, G3)를 각각 공급할 수 있다.
이때, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)로 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 압력은 동일하게 형성될 수 있다.
기체의 압력을 제어하는 단계(S20`)에서는 기체공급부(150)에 구비되는 복수 개의 연결유로(151a, 151b, 151c)에 각각 배치되는 복수 개의 압력측정부(165a, 165b, 165c)에서 가스(G1, G2, G3)의 압력을 측정할 수 있다.
복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)가 플레이트부(140)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치됨으로 인하여, 정전척(100), 구체적으로 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 위치에 따라 정전척(100)의 표면 온도가 다르게 형성되며 온도 편차가 발생하는 경우 기체공급부(140)에서 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)로 각각 공급되는 가스(G1, G2, G3)의 압력이 초기 압력과 다르게 형성될 수 있다.
제어부(170)는 복수 개의 압력측정부(165a, 165b, 165c)로부터 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 각각 형성되는 유동 경로에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 압력 변화량에 관한 정보를 전달받을 수 있다.
구체적으로 플레이트부(140)의 온도가 상대적으로 높은 영역에 위치하는 채널부(120)에서 유동하는 가스의 압력은 증가할 수 있고, 플레이트부(140)의 온도가 상대적으로 낮은 영역에 위치하는 채널부(120)에서 유동하는 가스의 압력은 감소할 수 있다.
제어부(170)는 압력 변화량에 관한 정보를 압력측정부(165)로부터 전달받아, 플레이트부(140)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격을 가지며 이격 배치되는 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에서 유동하는 가스(G1, G2, G3)의 압력을 독립적으로 조절하도록 기체공급부(150)의 구동을 제어할 수 있다.
이로 인하여 플레이트부(140)의 중심(C)으로부터 반경 방향을 따라 형성되는 온도 편차를 저감시켜 정전척(100)의 표면 온도의 균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 온도 제어 방법은, 온도측정부가 플레이트부(140)의 온도를 측정하여 온도 편차를 측정하지 않고, 복수 개의 채널부(120a, 120b, 120c)에 동일한 압력의 가스를 공급한 다음, 온도 편차에 의해 발생하는 압력 변화량을 압력측정부(165)가 측정, 제어부(170)에 전달함으로 인하여 온도 편차를 줄이는 방향으로 제어부(170)가 기체공급부(150)의 구동을 제어하는 것을 제외하고는 본 발명의 일 실시에에 따른 정전척의 온도 제어 방법과 동일하므로 이와 중복되는 범위에서 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 따른 온도 제어가 가능한 정전척은, 플레이트부와 베이스 바디 사이에 외부로부터 전원을 인가받아 열을 발생시키는 히터 플레이트로 정전척의 표면 온도를 제어하는 것이 아니라, 채널부에 형성되는 유동 경로를 유동하는 가스의 압력을 조절하여 정전척의 표면 온도를 제어함으로 인하여 정전척의 표면 온도 균일도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 별도의 히터 플레이트를 요구하지 않아, 히터 플레이트로 온도를 제어하기 위한 열선, 상기 열선에 전압을 인가하기 위한 커넥터, 인슐레이터 등의 부품이 필요 없어 정전척의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 정전척의 표면 온도 균일도를 제어하기 위한 구성이 간소화됨에 따라 -50℃ 이하에서 수행되는 초저온 식각 공정에 적합할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 온도 제어가 가능한 정전척 G1, G2, G3: 가스
F: 냉매 W: 웨이퍼
110: 베이스 바디 115: 냉매유로부
116, 146: 통과유로 120: 채널부
121: 제1 유로 122: 유입부
125: 제2 유로 130: 접착층
140: 플레이트부 141: 플레이트홀
145: 흡착 전극 150: 기체공급부
151: 연결유로 161: 온도측정부
165: 압력측정부
170: 제어부

Claims (7)

  1. 금속 재질로 형성되는 베이스 바디;
    상기 베이스 바디를 커버하는 플레이트부;
    상기 베이스 바디 및 상기 플레이트부 중 적어도 어느 하나의 내부에 형성되어 기체의 유동 경로를 형성하는 채널부;
    상기 채널부로 기체를 공급하는 기체공급부; 및
    상기 기체공급부와 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하고,
    상기 채널부는 복수 개가 구비되며,
    복수 개의 상기 채널부에 각각 형성되는 기체의 유동 경로는 폐회로 구조로 형성되며 상기 기체공급부와 독립적으로 연결되고,
    복수 개의 상기 채널부에 각각 형성되는 기체의 유동 경로는 상기 플레이트부의 중심을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격만큼 이격 배치되며,
    상기 제어부는 복수 개의 상기 채널부에 각각 공급되는 기체의 유량을 독립적으로 조절하도록 상기 기체공급부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 플레이트부의 온도를 측정하는 온도측정부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도측정부로부터 상기 플레이트부의 온도에 관한 정보를 전달받아, 상기 채널부로 유입되는 기체가 미리 설정되는 압력을 가지도록 상기 기체공급부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널부에는 외부로부터 상기 베이스 바디로 상기 기체가 유입되는 유입부와; 상기 베이스 바디로부터 외부로 상기 기체가 배출되는 배출부;가 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 바디에는 냉매의 유동 경로를 제공하는 냉매유로부;가 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트부는 내부에 흡착 전극이 구비되는 것을 특징으로 하는, 온도 제어가 가능한 정전척.
  6. 기체공급부가 베이스 바디 및 플레이트부 중 적어도 어느 하나에 형성되는 기체의 유동 경로인 채널부를 통해 기체를 공급하는 단계; 및
    제어부가 상기 플레이트부에 공급되는 기체의 압력을 조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 채널부로 유입되는 기체가 미리 설정되는 압력을 가지도록 기체공급부의 구동을 제어하고,
    상기 채널부는 복수 개가 구비되며,
    복수 개의 상기 채널부에 각각 형성되는 기체의 유동 경로는 폐회로 구조로 형성되며 상기 기체공급부와 독립적으로 연결되고,
    복수 개의 상기 채널부에 각각 형성되는 기체의 유동 경로는 상기 플레이트부의 중심을 기준으로 반경 방향을 따라 미리 설정되는 간격만큼 이격 배치되며,
    상기 제어부는 복수 개의 상기 채널부에 각각 공급되는 기체의 유량을 독립적으로 조절하도록 상기 기체공급부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 온도 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    온도측정부가 상기 플레이트부의 온도를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전척의 온도 제어 방법.
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