KR101052061B1 - 웨이퍼 제조 시스템에서 사용하기 위한 일체식으로 형성된베이킹 플레이트 장치 - Google Patents
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Abstract
베이킹 플레이트는 구리 디스크로 일체식으로 형성되고, 상기 디스크의 하부 표면은 전기적 전도성 저항 물질로 충전되는 원하는 가열기 엘리먼트 채널 패턴을 형성한다. 구리 오염 물질은 구조물을 코팅함으로써 방지된다. 상기 채널 패턴 및 충전 물질은 상기 베이킹 플레이트 표면에 대한 열적 균일성을 최적화시키고, 실질적으로 균일하고 반복될 수 있는 열 특성들을 갖도록 대량 생산될 수 있는 베이킹 플레이트를 생산하기 위해 가공될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로는 웨이퍼 제조 시스템에서 웨이퍼 온도를 상승시키는데 사용되는 플레이트 장치들을 베이킹하는 것과 관련하고, 더욱 상세하게는 특히 노출 후 베이킹 모듈 내에서 상기 베이킹 플레이트 장치들의 열특성들의 일관성과 재생산성, 및 상기 베이킹 플레이트 장치들의 수명을 개선시키는 것과 관련한다.
현대의 집적 회로들(IC)은 제조 사이트들에서 대량 생산된 반도체 웨이퍼들 상에 제조된다. 제조 사이트들(또는 "공장들")은 매우 정확하고 정밀하게 제어된 동작 파라미터들로서의 기능을 해야만 하는 다양한 유형들의 자동 장비를 사용한다. 도 1은 실행되는 몇몇 프로세스 단계들을 도시한다.
도 1의 좌측 상부 영역에서, 일련의 웨이퍼들이 소위 웨이퍼 트랙 시스템(10)으로 들어간다. 냉각 플레이트(20)는 일반적으로, 중합체 포토레지스트 막이 웨이퍼의 상부 표면에 배치되는 스핀 코팅기(30)로 웨이퍼들이 들어가기 전에 실온으로 약 0.2℃ 만큼 상기 웨이퍼 온도를 안정화시키기 위해 사용된다. 몇몇 프로세스들에서, 단계(30)에서 반사 방지 코팅이 우선 상부 웨이퍼 표면 상에 증착될 수 있고 그 후 웨이퍼가 베이킹 된 후(예를 들어, 단계 40)에 포토레지스트 증착을 위해 스핀 코팅기(30)에 배치된다. 몇몇 프로세스들에서는 상부 층에 대한 추가의 반사 방지막 또한 단계(30)에서 추가될 수 있다. 현대의 포토리소그래피에서는 더 짧은 파장의 광을 사용하는 점점 더 작아지는 피처 크기를 형성하려 하고, 자외선 반사가 큰 문제시됨에 있어 반사-방지 층들의 사용이 문제가 된다.
최종적으로 웨이퍼는 베이킹 플레이트(40)로 로봇식으로 통과되고, 이때 상기 베이킹 플레이트에서는 포토레지스트 막이 좀더 경화되고 초과 용매는 열에 의해 웨이퍼 외부로 배출된다. 최종 냉각 플레이트 프로세스(50)는, 웨이퍼들이 일반적으로 스탭퍼 및 주사기 기능들을 포함하는 노출 툴(60)에 제공된 이후에, 안정화된 실온으로 웨이퍼들을 냉각시킨다. 단계(70)에서 PEB(노출-후 베이킹: post-exposure bake) 베이킹 플레이트를 사용하는 PEB에 종속되고, 그 후 상기 웨이퍼들을 안정화된 주변 실온으로 리턴시킨다. 현상기 모듈 단계(90)는, 노출 툴 단계(60) 동안에 형성되었던 리소그래피 잠상이 웨이퍼 상부 표면 상의 중합체 막에서 현상되는 동안에 발생한다. 양의 화상(positive tone image)에서, 광에 노출된 포토레지스트의 일부는 웨이퍼 구조물의 원하는 영역들을 노출시키기 위해 용액에서 용해될수 있게 되어 용해된다. 베이킹 플레이트 단계(100)는 웨이퍼 표면을 건조시켜 경화시킨 후에 발생한다. 그 후, 에칭 단계(110)가 발생하고, 그렇게 처리된 웨이퍼들의 카세트는 단계(20)에서 냉각 플레이트로 다시 리턴된다. 도 1에 도시된 다양한 단계들은 해당 프로세스들의 특성들에 따라 동일한 웨이퍼에 대해 수십회 반복될 수 있다.
임의의 제조상의 목적은 가능한 최소 피처 크기 및 80% 이상의 고생산 수율 을 갖는 웨이퍼들을 생산하는 데에 있다. 이러한 목적으로 충족시키기 위해서는, 제시 오염물질들이 제어되고, 실질적 개수의 웨이퍼들로 완전히 특성을 만족시키도록 생산 파라미터들이 제어되는 것이 필요하다.
리소그래피로 인한 제조상의 변수들은 웨이퍼 제조의 노출 툴 단계 동안에 짧은 파장의 광원들의 사용이 부분적 원인이 되어 최근 계속 감소하여 왔다. 248nm 레이저 광의 사용이 제조 동안의 작은 엘리먼트 형성을 촉진시키는 동안, 그러한 광원들의 감소된 세기는 시스템 처리량을 감소시키는데 이는 더 긴 노출 시간들이 필요하기 때문이다. 그러한 레이저 파장들의 사용자는 시스템의 처리량을 시간당 160개의 웨이퍼들로 감소시킨다. 결과적으로, 종래 기술에서의 실질적 작업은 증폭된(또는 화학적으로 촉진된) 포토레지스트들의 개발을 포함하여 포토레지스트를 개선시키는 것과 관련하여 왔다. 그러한 포토레지스트는 필수적으로 광원 에너지의 하나의 광자로 하여금 포토레스트 재료 내의 다수의 분자들에 영향을 미치도록 허용하므로, 시스템 처리량 시간을 감소시킨다. 노출 툴 단계(60)로부터의 향상된 성능에 대한 하나의 결과로써, 노출-후 베이킹 단계(70)는 웨이퍼 패턴을 형성하는 데 있어 임계 치수들에 대한 특정화를 달성하는 실질적 계수가 된다. 일반적으로, 노출-후 베이킹 단계는 현재 웨이퍼 생산에 있어 임계 치수 달성에서 시스템(10)에 의한 에러의 50% 내지 60%를 나타낸다. 아마도 남아있는 에러의 25%는 현상기 모듈(90)과 관련되고 15%는 스핀 코팅기(30)와 관련된다.
PEB 베이킹 플레이트의 설계시 어려운 점은 주어진 시간 주기 주기에 대해 재생산 가능한 원하는 PEB 온도 특성화를 달성하여 유지하는 능력의 고 균일화를 달성하는 점이다. 설계상의 목표는, 스핀 코팅기(30)가 각각이 서로 다른 BED 베이킹 플레이트 온도 및 시간 관리를 필요로 하는 다수의 서로 다른 유형들의 포토레지스트들을 수용할 수 있다는 사실로부터 달성하기 어렵게 된다. 시스템(10)의 사용자들은 서로 다른 포토레지스트들에 대한 서로 다른 열적 설정 포인트들을 수용하도록 신속하게 프로그래밍될 수 있는 PEB 장치(70)를 필요로 한다.
약 13인치(33cm)의 직경을 갖는 PEB 베이킹 플레이트에 대해 양호한 열적 균일성을 달성하는 것은 종래 기술에 있어서는 상당히 어려운 점이었다. PEB 베이킹 플레이트는 일반적으로 진공 시스템에 의해 배기될 수 있는 엔클로저 내에서 그 기능을 한다. PEB 베이킹 플레이트의 면에 대한 온도의 균일성은 ±0.1℃ 내에 존재해야만 하는데 종종 산업 현장에서는 지켜지지 않는다. 이러한 규일성의 특정화는 충족시키는 것이 어려웠고, 베이킹 플레이트 면에 대한 이상적 균일화는 ±0.05℃ 내에 존재하는 것이 바람직하고, 이는 종래기술에서는 달성하기 어려운 목표이다.
도 2a는 도 1에서는 PEB 모듈(70) 및/또는 임의의 또는 모든 베이킹 플레이트 모듈들(40 및 100)에서 사용될 수 있는 것과 같은 종래 기술의 베이킹 플레이트(150)을 도시한다. 베이킹 플레이트(150)는 열전도성 물질의 디스크(160)를 포함하는데, 상기 물질은 일반적으로 알루미늄이고 상기 디스크의 하부측은 그루브들 또는 리세스들(170)을 형성하는데 그 속으로 저항 와이어(180)의 코일이 삽입된다. 그 후, 알루미늄 디스크(190)는 디스크(160)의 하부측에 본딩된다. 전기적 전원 (VS)은 와이어(180)의 각 단부에 결합된다. 와이어(180)를 통해 흐르는 전기적 전류는 주방 토스트기의 동작과 유사하게 열을 생성하는데, 이러한 방식에 의해 베이킹 플레이트(150)가 가열될 수 있다. 로봇식 제어의 플랫폼(200)은 다수의 리프트 핀들(210)에 결합되는데, 상기 핀들은 베이킹 플레이트(160)의 개구부(220)를 통해 수직으로 통과할 수 있다. 웨이퍼(230)는 핀들(210)의 정상에 위치되어, 장치(200)를 하향 이동시킴으로써 베이킹 플레이트(150)의 상부 표면과 열적으로 접촉되도록 낮추어질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같은 비-단일 구성의 베이킹 플레이트들은 일리노이주 시카고 소재의 Watlow에 의해 제조된다.
저항성 와이어 가열기(180)는 알루미늄 캐스팅 동안에 알루미늄 엘리먼트들(160 및 190) 사이에서 영구적으로 현상되는 것이 필수적이다. 열적 페이스트 또는 접착제(미도시됨)가 상기 가열기 와이어와의 본딩을 위해 캐비티들(170) 내에서 사용될지라도, 와이어의 부분들과 상기 캐비티들(170)의 내부 사이의 열적 인터페이스를 일관되게 유지하는 것은 어렵다. 일부 영역들에서, 상기 인터페이스는 상대적으로 양호할 수 있으나 다른 영역에서는 덜 양호할 수 있는데, 이는 와이어 도는 그루브들의 물리적 치수에 있어 비일관성 때문일 수 있다. 또한, 초기의 양호한 열적 접촉은 시간에 따라 저하될 수 있고, 그 결과 베이킹 플레이트(160)의 장기간 안정화 및 재생산성이 문제시된다.
도 2b는 Minco(미네소타 회사) 및 Joeun Technology(한국 회사)에 의해 제조되는 유형과 어느 정도 유사한 베이킹 플레이트(250)를 도시한다. 베이킹 플레이 트(250)는 낮은 열전도성의 폴리이미드 시트들(290) 안에 놓여 있는 저항성의 박막 가열기 엘리먼트들(270)을 갖는 알루미늄 디스크(260)를 포함한다. 상기 가열기 엘리먼트들은 전압원(Vs)에 연결될 때 열을 발생시킨다. 불행히도 베이킹 플레이트(250)는 적층되어 사용시에 얇은 층들로 갈라지는데, 예를 들어 시트들(290)은 디스크(260)로부터 느슨해질 수 있고 이는 웨이퍼 제조 응용에 대해 사용할 수 없는 베이킹 플레이트임을 나타낸다.
논의한 바와 같이, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같은 종래 기술의 베이킹 플레이트들은 ±0.1℃ 의 설계 특정화를 달성하는데 있어 어려움을 겪어왔고, 예상되는 ±0.05℃ 의 향후 특정화라는 과제를 남겼다. 또한, 그러한 베이킹 플레이트의 열적 특성들의 일관성 및 재생산성은 더 긴 베이킹 플레이트 수명의 관점에서 필요하다.
본 발명은 개선된 열적 특성들, 개선된 열적 일관성 및 재생산성, 및 향상된 수명을 갖는 일체식으로 형성된 베이킹 플레이트를 제공한다.
본 발명은 바람직하게 구리 플레이트 기계의 하부쪽 표면에 원하는 가열기 엘리먼트 패턴을 에칭함으로써 일체식으로 형성된 베이킹 플레이트를 제공하는 것인데, 상기 플레이트의 상부 표면은 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼를 가열할 것이다. 패턴은 그루브들 도는 채널 영역들을 형성하는 더 낮은 플레이트 표면에서 형성되는데, 상기 영역에 가열 엘리먼트 구조물이 위치될 것이다. 리프트 핀들에 대한 홀들을 통해 기계화되고, 플레이트 표면들이 코팅되는데 구리 이동성과 연관되는 문제점을 방지하기 위해 전기 도금 니켈 및 CVD 다이아몬드 형의 막을 코팅되는 것이 바람직하다. 전도성 페이스트를 포함할 수 있는 와이어들 또는 다른 전도성 물질과 같은 전기적 저항 물질은 예를 들어 페이스트에 대한 박막 인쇄 기술들을 사용하여, 상기 형성된 그루브 내에 위치된다. 플레이트의 측부들 및 후면들은 폴리이미드의 보호막으로 커버될 수 있는데 상기 막은 나중에 큐어링 된다. 냉각 관을 포함하는 뒤판이 형성되어서, 신속한 온도 설정-포인트 변화를 위해 플레이트의 하부측과 접촉하여 배치되는 것이 바람직하다.
알루미늄에 대해 구리의 더 높은 열전도성은 베이킹 플레이트의 효율성을 향상시킨다. 만일 필요하다면, 플레이트의 다른 영역들은 서로 다른 형태 또는 크기를 갖는 그루브들 및/또는 서로 다른 저항 특성들을 갖는 전도성 페이스트를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 베이킹 플레이트의 열적 특성들이 상당히 균일해질 수 있고, 베이킹 플레이트들이 반복될 수 있는 열 특성을 가지면서 상대적으로 저렴하게 대량 생산될 수 있다.
본 발명의 다른 특성들 및 장점은 첨부된 도면들과 연관하여 좀 더 자세히 설명되는 바람직한 실시예들의 설명에서 좀 더 명확해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적 웨이퍼 공정 단계들 및 모듈들을 도시하는 블록 다이아그램.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따라, 비-일체식으로 형성된 베이킹 플레이트 장치들의 횡단면도들.
도 3은 본 발명에 따라 일체식으로 형성된 베이킹 플레이트의 횡단면도.
도 4는 본 발명에 따라 베이킹 플레이트를 하우징하는 개방 가능한 챔버를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따라, 베이킹 플레이트를 생산하는데 사용되는 예시적 방법의 단계들을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라, 일체식으로 제조된 베이킹 플레이트(300)를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에서 반복된 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 나타낸다는 것이 이해될 수 있다. 그러므로, 도 3에서 엘리먼트(230)는, 리프트 핀들(210)이 로봇식 장치(200)에 의해 수직으로 낮추어질 때 가열되는 웨이퍼이다. 도 4는 본 발명에 따라 베이킹 플레이트(300)가 위치되는 개방 가능한 챔버(370)를 도시한다. 도 5는 본 발명에 따라 베이킹 플레이트를 제조하는데 수반되는 주요 단계들을 도시한다.
도 3 및 도 5의 방법의 단계(400)에서, 플레이트 디스크(310)가 바람직하게는 알루미늄보다는 알루미늄보다 약 2배의 열전도성을 갖는 구리를 사용하여 특정화되어 형성된다. 우수한 열적 특성들을 갖는 구리 사용의 장점은, 시스템(10)(도 1에 도시된 바와 같음)의 성능에 있어서 PEB 모듈(70)(다른 베이킹 플레이트 장치들보다는 PEB 모듈) 내의 베이킹 플레이트(300)가 원하는 온도를 좀더 쉽게 획득하여 유지할 수 있도록 향상될 수 있다는 점이다. 구리 이외의 다른 열전도성 물질들 예를 들어 은이 사용될 수 있으나 이는 비용이 문제시되지 않을 때의 이야기이 다. 구리는 일반적으로 공장들에서 통상적으로 사용되지는 않는데, 그 이유는 구리 이동성과 관련된 오염 물질 문제 때문이다. 그러나, 구리 디스크(310)(약 15mm 또는 그 이상의 두께에 약 33cm 직경을 가짐)는 니켈로 전기도금되거나 스퍼터링으로 형성된 층 및 CVD 다이아몬트 형태의 막(320)으로 코팅되는 것이 바람직하다. 도 3에서는 편의상 도시하지 않았지만, 니켈층 역시 구리 물질의 측들 상에 형성된다. 대안으로써, 텅스텐 또는 몰리브덴이 구리 디스크를 넣기 위해 스퍼터 물질로써 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 단계(410)에서, 포토레지스트가 구리 디스크(310)의 하부 표면에 도포되고, 가열기 엘리먼트들이 위치되도록 형성하는 패턴이 형성되어 현상되는 것이 바람직하다. 도 3에서, 채널 영역들(330, 330-1)은 에칭-후 구조물을 도시한다. DuPont 브랜드의 Riston 과 같은 건조 막 포토레지스트가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 물질은, 깨끗한 플라스틱 박막이 포토레지스트 표면을 코팅하지만 패턴 현상 전에 덜어지는 접촉-인쇄를 가속화시킨다. 대안적 포토레지스트 기술이 또한 사용될 수 있다.
도 5의 단계(420)에서, 원하는 패턴이 예를 들어 에칭 기술들을 사용하여, 디스크(310)의 상부 표면 및 측부 표면에 도포되는 보호 에칭-정지부를 갖는 하부 구리 표면에 물리적으로 형성된다. 가열기 엘리먼트 패턴의 레이아웃 설계는 종료된 베이킹 플레이트(300)의 상부 표면에 대해 고 온도 균일성을 촉진하도록 선택된다. 이후에 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 설계 레이아웃은 컴퓨터 열적 모델들에 기초하고, 2-존 또는 3-존 가열을 제공하는 것이 바람직하다. 일단 채널 영역들(330, 330-1)의 에칭이 완료되어 에칭된 패턴들이 검사되면, 모든 레지스트 및 에칭-정지부는 구조물로부터 벗겨진다. 채널 영역들(330, 330-1)에 대한 치수들 및 형태-구성등이 설계 사항에 의해 결정될 것이지만, 3mm 내지 6mm의 범위의 가로 치수가 일반적이다. 베이킹 플레이트의 상부 표면에 대한 열 분포가 근접한 외부 플레이트 직경들에 의해 리프트 핀들에 대한 개구부들을 통과하는 위치에 의해 영향을 받을 것이라는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 평면상에서 채널 영역들에 대한 패턴은 완벽한 대칭 나선형일 수는 없을 것이고, 예를 들어 구불구불한 패턴 형태일 수는 있다.
도 3의 횡단면도는 디스크(310)의 하부 표면에서 내부쪽을 향해 연장하는 330으로 표시된 그루브 형태의 채널들을 도시한다. 평면적으로 살펴보면, 상기 채널들은 연속 경로, 즉 구불구불한 경로를 형성할 수 있고, 상기 경로 내부로는 전기 전도성 물질이 위치될 것이다. 채널들(330)의 패턴 및 에칭 형성의 장점은 상당한 가요성이 존재한다는 데에 있다는 것이 이해될 것이다. 필요하다면, 예를 들어 열전도성의 고려 사항에 대해 모든 채널 영역들이 동일한 형태를 가질 필요는 없다는 것이 인지되어야 한다. 예를 들어 채널 영역들(330-1)은 다른 채널들(330)보다 더 큰 형태로 도시된다.
도 5의 단계(430)에서, 리프트 핀들(210)을 통과하는 크기의 통과 개구부들(220)은 디스크(310) 뿐만 아니라 다른 적절한 피처들, 리세스들 옆에 기계화될 수 있다. 단계(440)에서, 디스크 구조물이 세정되고, 전기도금된 니켈층(320)이 도포된다. 니켈은 구리 상에 매우 양호한 배리어막을 형성하고 특히 전기 도금시키기 위해 간편한 물질이다. 에칭된 채널 영역들(330, 330-1)등에서, 플레이트 표면에서의 전계 구성으로 인한 전기도금 동력은 바람직하게 채널 영역들의 측벽들을 좀더 수직으로 만드는 경향이 있다.
단계(440)에서, 디스크의 상부 표면은 예를 들어 화학적 기상 증착(CVD)을 사용하여 증착된 다이아몬드-형 층(325)으로 코팅된다. 편의상 도 3에서는 도시되어 있지 않을지라도, 디스크(310)의 측부들 또한 층(325)으로 코팅될 것이지만 더 얇은 두께로 코팅된다.
CVD 다이아몬드-형 막이 매우 높은 견고성을 가질지라도, 구리 CVD 다이아몬드-형 막 증착 물질들의 2.56배의 열전도성, 및 테플론과 유사한 매끄러음은 예를 들어 PA, Allentown 의 Diamonex 사로부터 상업적으로 사용 가능하다.
이와 연관하여, 채널들(330)은 전원(Vs)으로부터 전류를 유도하고 전류 흐름에 응답하여 저항적으로 가열하는 물질로 충전될 것이다. 여러 개의 다른 기술들이 이러한 시점에서 사용될 수 있고, 도 5의 단계(450)는 다음의 기술들을 포용함을 이해할 수 있을 것이다.
에칭된 채널 그루브들을 충전하는 하나의 기술로써, 베이킹 플레이트 디스크의 바닥 표면은 CVD 다이아몬드-형의 막 증착, 또는 CVD 다이아몬드-형 막(325)으로 디스크의 상부 표면을 코팅하기 전에 증착된 스퍼터링된 알루미늄 옥사이드 증착으로 코팅된다. 이러한 실시예에서, 그 후 가열기 와이어는 하부 디스크 표면 내 에칭된 리세스들 경로들(330)로 수동 자극된다. 이러한 실시예에서, 도 3의 참조 번호(340)는 그러한 가열기 와이어를 참조한다. 그 후 균일한 막 비전도 폴리 이미드가 니크롬 가열기 와이어(340)에 대해 상기 에칭된 리세스들(330) 내로 형성되어, 상승된 온도에서 열 플레이트를 가열함으로써 큐어링된다. 비전도성 폴리이미드 막이 후막 인쇄 기술들을 사용하여 도포될 수 있고, 상기 기술들은 레지스트 차단 비-에칭된 영역들을 갖는 정련된 스테인리스강 스크린, 및 스퀴지를 사용한다. 그 후, 도 3의 층(360)은 이러한 폴리이미드 막을 나타내게 된다.
에칭된 채널 그루브들을 충전하기 위한 제 2 기술들로써, 후막 인쇄 기술이 균일한 전도성 폴리이미드 막을 도포하거나, 절연 가열기 와이어가 플레이트들 내에서 에칭된 리세스 경로들로 수동으로 통과된 이후에 상기 에칭된 리세스들로 납땜 합금 페이스트 도포하는 데 사용될 수 있다. 가열기 와이어들은 무기 절연체로 절연되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄 및 실리콘은 577℃ 에서 녹고 88.3%의 Al:11.7%의 Si에서의 공융(eutectic)을 형성한다. 추가의 실리콘 추가로 인해 Ao/So 공융에서 실리콘 미량 성분의 침전 화합물을 형성할 수 있다. 전기적 저항성의 화합물의 표면 산화는 고 온도 퍼니스(furnace) 라이너들에 대해 사용된 뮬라이트 세라믹과 어느 정도 유사한 알루미늄 실리케이트 유형의 전기적-절연 막의 다중 코팅(integrated coating)을 형성할 수 있다. 대안으로써, 증착된 무기 절연물로 코팅된 다른 유형의 저항 와이어가 사용될 수 있다. 폴리이미드-코팅된 저항 와이어가 전도성 폴리이미드 접착제와 연관하여 고려될 수 있다. 그 후, 예를 들어 상승된 온도로 플레이트를 가열함으로써 스크린-인쇄 막이 큐어링될 수 있다.
에칭된 채널 그루브들을 충전시키는 제 3의 기술은 향상된 가요성을 제공하 고, 그루브들로의 통합된 박막 또는 후막 레지스터 가열기 엘리먼트를 증착시킨다. 엘리먼트 물질은 페이스트 또는 슬러리로써 도포될 수 있고, 유리하게는 채널 영역들(330)의 내부 표면과의 가까운 접촉을 형성한다. 가열기 와이어가 균일한 횡단면 및 와이어 길이를 따른 비균일한 열적 특성들을 가지는 반면, 가열기 물질(340)은 페이스트로부터 형성되어 높은 가요성이 사용가능하다. 채널 영역(330-1) 내의 가열기 물질(340)에 의해 도시된 바와 같이, 만일 채널 영역이 다른 채널들보다 더 크다면, 더 많은 가열기 물질(340)이 상기 채널을 충전하기 위해 이용된다. 가열기 물질(340-1)에 의해 도시된 바와 같이, 필요하다면, 페이스트 물질의 열적 특성들은 베이킹 플레이트(300)의 가열 상부 표면에 대한 좀더 균일한 열적 특성들을 얻기 위해 비-균일하게 될 수 있다. 물질들(340, 340-1 등)의 저항 특성들은 약 100 옴/스퀘어 에서 5,000 옴/스퀘어로 변화시키도록 될 수 있다.
전기적-절연 CVD 다이아몬드-형의 막들 또는 스퍼터링된 알루미늄 옥사이드 막드이 절연을 위해 사용될 수 있다. 스퍼터링된 박막 크롬 실리사이드 가열기 엘리먼트 막들은 레지스트 리프트-오프, 에칭, 또는 랩핑에 의해 증착되어 패턴화될 수 있다. 대부분의 스크린-인쇄 가능 레지스터 및 절연체 형성은 대개 본 발명에 대해서도 높을 수 있는 적어도 500℃ 의 온도에서 굽는것(firing)을 필요로 한다. 페이스트이 형태로 납땜 합금하는 것은 예를 들어, 360℃ 의 공융을 갖는 75 중량%의 금/25 중량%의 안티몬 또는 451℃ 의 공융을 갖는 73 중량%의 금/27 중량%의 인듐과 같은 물질(340)에 대해 고려될 수 있다. 비전도성 폴리이미드는 결과적으로 전기적 절연체를 위한 납땜 합금 가열기에 대해 스크린-인쇄될 수 있다.
스크린-인쇄 가능 열경화성 후막 페이스트 형성 또한 사용될 수 있고, 합성 고온 합금을 형성하기 위해 상대적인 저온에서 다른 합금하는 두 개의 개별적 두개의 합금들의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 52인듐/48주석 공융은 118℃ 에서 녹는다. 그러한 낮은-녹는점의 납땜 페이스트는 예를 들어 50구리/50니켈(50μΩㆍ㎝ 저항) 또는 30구리/70팔라듐(47μΩㆍ㎝ 저항) 또는 40은/60팔라듐 또는 니켈/은 합금과 혼합될 수 있다. 알맞은 온도에서 가열하는 것은 용해 인듐/주석을 고온의 녹는점을 갖는 합금과 합금시키도록 하여, 높은 저항성을 갖는 고온-녹는점을 갖고 부식-저항성을 가지며 납땜 가능한 합금 화합물을 가져온다. 비전도성 폴리이미드 또는 저 온의 후막 글레이즈가 전기적 절연은 위해 상기 합금된 가열기 엘리먼트들에 대해 최종적으로 스크린-인쇄될 수 있다. 폴리이미드-기질의 레지스터 페이스트 물질들이 존재할지라도, 그것들의 장기간 안정성의 부족으로 인해 본 발명에서는 그러한 물질이 바람직하지 않다.
채널 경로(330)의 구불구불한 형태 또는 다른 형태는 일반적으로 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 결정된다. 베이킹 플레이트의 초기 설계에 있어서, 특정 채널 경로 설계를 재형성, 베이킹 플레이트 상에서의 다양한 영역들에서의 채널 경로 치수, 및 페이스 또는 다른 물질(340, 340-1 등)의 열 특성들에 있어 시행 착오가 존재한다. 그러나, 일단 설계가 정밀하게 조절되면, 그후 베이킹 플레이트(300)는 상대적 저비용(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 의한 예시적 종래 기술의 구성들에 대해 장치당 10,000 내지 40,000 달러에 비해 장치당 약 5,000달러)으로 대량 생산될 수 있다.
도 5를 참조하면, 단계(460)에서, 다음으로 플레이트(310)의 하부측은 전기적 절연막(350)으로 코팅된다. 단계(470)에서 냉각 코일 어셈블리(360)가 추가된다. 제조 동안에 서로 다른 포토레지스트들이 웨이퍼(230) 상에서 사용될 수 있고, 각각의 포토레지스트는 상이한 온도 규제를 필요로 한다. 베이킹 플레이트가 상대적으로 신속하게 하나의 그러한 온도 규제에서 다른 온도 규제로 변화할 수 있어야 하는데, 예를 들어 3분 내에 20℃ 를 변화시켜 베이킹 플레이트의 상부 표면에 대한 원하는 양호한 온도 일관성을 유지할 수 있어야 하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 도 5의 단계(480)에서, 냉각 어셈블리와 관련된 폴리이미드 막은 상승된 온도, 즉 시간 주기동안 약 350℃ 에서 큐어링된다.
베이킹 플레이트를 형성하기 위해 위에서 언급한 기술들 및 절차와는 관계없이, 도 3에서 360으로 표시된 냉각 판 엘리먼트가 형성될 수도 있다. (베이킹 플레이트(300)가 웨이퍼(230)의 온도를 균일하게 상승시키고자할지라도, 신속한 온도 설정-포인트 변화를 실행시키는 것 또한 바람직하다.) 나선 관 형태의 평면적 뒷판이 적절한 길이의 튜브를 평면형 나선으로 권선함으로써 형성될 수 있고, 이를 통해 냉각제(예를 들어, 물, 냉각 기체등)가 웨이퍼(230)를 냉각시키도록 통과될 것이다. 튜브 물질은 부식-방지성을 갖는 것이 바람직하고, 다른 물질들 중에서 니켈 튜브, 스테인리스강 튜브, 및 알루미늄/실리콘 공융 합금을 포함할 수 있다. 평면형 나선 튜브는 리프트 핀들 및 다른 피처들의 위치들에 정확하게 대응하여, 평면 플레이트를 통해 느슨하게 상향 연장하는 원통형의 바디들을 갖는 상기 평면 플레이트 상에 위치된다. 그 후, 제 2의 평면 플레이트가 상기 어셈블리에 대해 위치되고, 유압 프로세스가 상기 평면형 나선 튜브를 부분적으로 평평하게 하기 위해 사용된다. 평평화는 좀더 소형의 계수를 생산하면서 열적 결합을 향상시키기 위해, 단축(minor axis)의 약 두 배 길이의 장축(major axis)이었던 섹션에 대해 타원형을 형성한다. 평평화 동안에 상기 평면형 나선 튜브 뒷판을 샌드위치화시키기 위해 사용되는 플레이트는 상기 평면형 나선 튜브 뒷판의 내부 종단으로 하여금 상기 플레이트를 통해 연장하도록 하기 위해 중심에서 벗어나 위치된 개구부를 가질 수 있다.
평면형의 나선 튜브 뒷판(360)은 일차적으로 제조 공정 방식의 변화의 부분으로써 온도 설정-포인트 변화를 위한 신속한 베이킹 플레이트를 구현하기 위해 열적으로 결합된 엘리먼트를 제공하는 역할을 한다. 대안으로써, 이러한 뒷판은 또한 베이킹 플레이트(300)의 하부 표면에 대해 열적 절연 및 물리적 보호의 일부 측정을 제공하고, 또한 열적 팽창 및 수축을 별개로 수용하는 것을 보조한다.
다시 베이킹 플레이트(300)의 제조를 고려할 때, 정련 스테인리스강 스크린 및 스퀴지를 사용하는 후막 인쇄 기술은 베이킹 플레이트(300)의 하부 표면에(홀 개구부들을 통하는 임의의 기계화를 커버하지 않음) 전도성의 폴리이미드(360)의 균일막을 도포하는데 사용되는 것이 바람직하다. 편의를 위해 도 3에는 도시하지 않았을지라도, 베이킹 플레이트의 수직 측 표면들은 상기 하부 표면을 코팅하기 전에 폴리이미드 막으로 코팅된다. 그 후, 평면형의 나선 튜브 뒷판은 리프트 핀 개구부 위치들을 정렬시키도록 하면서 가열기 플레이트 상에 압축된다. 그 후, 바람직하게는 상기 베이킹 플레이트(300) 어셈블리를 상승된 온도에서 가열하면서, t상 기 폴리이미드가 큐어링된다.
청구항에서 정의되는 바와 같은 본 발명의 개념 및 범주를 벗어나지 않으면서, 개시된 실시예들의 다양한 변형 및 수정이 가능하다.
Claims (20)
- 웨이퍼 생산 공장에서 사용하기 위한 베이킹 플레이트로서,상부 표면과 하부 표면을 가진 열전도성 물질의 디스크를 포함하고,상기 하부 표면은 전기적 전도성 저항 물질로 충전될 수 있는 적어도 하나의 연속적 채널 패턴을 형성하고, 상기 채널 패턴은 상기 디스크의 상부 표면과 수직인 평면 상에서 관찰할 때 비-균일한 깊이를 갖고,상기 전기적 전도성 저항 물질은 상기 하부 표면에 상기 채널 패턴을 충전시키도록 배치되며,상기 전기적 전도성 저항 물질은 전기적 전원에 연결될 때 상기 상부 표면과 접촉하는 웨이퍼가 상기 상부 표면에 대해 실질적으로 균일하게 가열되도록 열을 발생시키는, 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 열전도성 물질은 구리인 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 전기적 전도성 저항 물질은 상기 채널 패턴의 연속하는 길이에 대해 일정한 저항을 갖는 저항성 페이스트인 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 전기적 전도성 저항 물질은 상기 채널 패턴의 연속하는 길이에 대해 가변 저항을 갖도록 선택되는 저항성 페이스트인 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이 트.
- 제 1 항에 있어서,상기 채널 패턴은 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 균일한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 채널 패턴은 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 비-균일한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 열전도성 물질은 구리이고, 상기 구리 표면들은 (a)전기 도금과 (b)스퍼터링 중 적어도 하나에 의해 형성된 니켈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이킹 플레이트의 최외부쪽의 표면들은 다이아몬드-형 막의 화학적 기상 증착에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이킹 플레이트의 온도를 감소시키는 수단을 더 포함하며, 상기 온도를 감소시키는 수단은 상기 하부 표면과 접촉하여 배치되는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 웨이퍼 생산 공장에서 사용하기 위한 베이킹 플레이트로서,상부 표면과 하부 표면을 갖는 구리 디스크를 포함하고,상기 하부 표면은 전기적 전도성 저항 물질로 충전될 수 있는 적어도 하나의 연속적 채널 패턴을 형성하고,상기 채널 패턴은 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 비-균일한 깊이를 갖고,상기 전기적 전도성 저항 물질은 상기 하부 표면에 상기 채널 패턴을 충전하도록 배치되며, 상기 구리 디스크로부터 전기적으로 절연되며,상기 패턴의 형태 및 상기 저항 물질의 저항 중 적어도 하나는 상기 상부 표면에 대해 열적 변동을 최소화시키도록 선택되고,전기적 전원에 연결될 때 상기 상부 표면과 접촉하는 웨이퍼가 상기 상부 표면에 대해 실질적으로 균일하게 가열되도록 상기 전기적 전도성 저항 물질이 열을 발생시키는, 베이킹 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,상기 전기적 전도성 저항 물질은 (a)와이어, (b)상기 채널 패턴의 연속하는 길이에 대해 일정한 저항을 갖는 저항성 페이스트, 및 (c)상기 채널 패턴의 연속하는 길이에 대해 비-일정한 저항을 갖는 저항성 페이스트로 구성된 그룹으로부터 선 택되는 적어도 하나의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,상기 채널 패턴은 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 균일한 영역 및 비-균일한 영역 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,상기 디스크의 표면들은 (a)전기 도금과 (b)스퍼터링 중 적어도 하나에 의해 형성된 니켈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,상기 베이킹 플레이트의 최외부쪽의 표면들은 다이아몬드-형 막의 화학적 기상 증착에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 제 10 항에 있어서,상기 베이킹 플레이트의 온도를 감소시키는 수단을 더 포함하며, 상기 온도를 감소시키는 수단은 상기 하부 표면과 접촉하여 배치되는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트.
- 웨이퍼 생산 공장에서 사용하기 위한 베이킹 플레이트 제조 방법으로서,웨이퍼를 가열하기 위한 크기로 제조된 열전도성 물질의 디스크를 제공하는 단계 - 상기 디스크는 상부 표면과 하부 표면을 가짐-;채널 패턴의 적어도 하나의 길이를 상기 하부 표면 내에 형성하는 단계 - 상기 채널 패턴은 상기 디스크의 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 비-균일한 깊이를 갖음-; 및상기 채널 패턴을 전압원에 연결될 때 열을 발생시키는 전기적 전도성 물질로 충전하는 단계를 포함하는 베이킹 플레이트 제조 방법.
- 삭제
- 제 16 항에 있어서,상기 채널 패턴은, 상기 상부 표면에 수직인 평면 상에서 관찰할 때, 균일한 영역 및 비-균일한 영역 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 열전도성 물질은 구리이고, 상기 전기적 전도성 물질은 상기 구리로부터 전기적으로 절연되고, 상기 방법은 상기 구리 표면들을 니켈층으로 커버하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 베이킹 플레이트의 적어도 하나의 최외부층을 다이아몬드-형의 물질 막으로 커버하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이킹 플레이트 제조 방법.
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