Search

KR-20260061650-A - THERMAL INTERFACE PAD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARTURS COMPRISING THE SAME

KR20260061650AKR 20260061650 AKR20260061650 AKR 20260061650AKR-20260061650-A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 열전달 패드는 금속 시트와, 상기 금속 시트의 적어도 일면에 형성되는 수지층을 포함하는 열전달 패드로서, 상기 수지층은 수지 매트릭스 및 상기 수지 매트릭스 내에 두께 방향으로 배향되어 포함되는 섬유 형태의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 열전달 패드에 압축력이 인가되더라도 변형이 최소화되는 효과가 있다.

Inventors

  • 이기룡
  • 김수웅
  • 성진일

Assignees

  • 세메스 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (10)

  1. 금속 시트와, 상기 금속 시트의 적어도 일면에 형성되는 수지층을 포함하는 열전달 패드로서, 상기 수지층은, 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에 두께 방향으로 배향되어 포함되는 섬유 형태의 제2 필러를 포함하는 열전달 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 필러는 카본 섬유를 포함하는 열전달 패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 필러는 열전달 패드 제조 과정에서 외력에 의해 두께 방향으로 배향되는 열전달 패드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 필러는 자성 또는 전도성 소재로 형성되는 열전달 패드.
  5. 제1항에 있어서, 고온 팽창 소재로 형성되는 제3 필러를 더 포함하는 열전달 패드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3 필러의 열팽창율은 알루미늄의 열팽창율보다 큰 열전달 패드.
  7. 제1항에 있어서, 카본 입자로 형성되는 제1 필러를 더 포함하는 열전달 패드.
  8. 적어도 부분적으로 서로 밀착 결합되는 제1 부품과 제2 부품을 포함하는 기판 처리 장치로서, 상기 제1 부품과 제2 부품 사이에는 열전달 패드가 삽입되고, 상기 열전달 패드는, 금속 시트와 상기 금속 시트의 적어도 일면에 형성되는 수지층을 포함하고, 상기 수지층은 수지 매트릭스 및 상기 수지 매트릭스 내에 두께 방향으로 배향되어 포함되는 섬유 형태의 필러를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수지층은 고온 팽창 소재로 형성되는 제3 필러를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 샤워헤드 유닛을 포함하고, 상기 샤워헤드 유닛은 상기 샤워헤드 유닛의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단을 포함하는 온도 조절 플레이트, 상기 온도 조절 플레이트의 하부에 결합되고 가스 분배 공간을 포함하는 가스 분배 플레이트, 상기 가스 분배 플레이트의 하부에 결합되고 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위해 관통 형성된 가스 공급홀을 포함하는 샤워 플레이트를 포함하고, 상기 제1 부품 및 제2 부품은 상기 온도 조절 플레이트와 상기 가스 분배 플레이트이거나, 또는 상기 가스 분배 플레이트와 상기 샤워 플레이트인 기판 처리 장치.

Description

열전달 패드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 {THERMAL INTERFACE PAD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARTURS COMPRISING THE SAME} 본 발명은 열전달 패드 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 반도체 소자 제조를 위해 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 소정의 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치가 일반적으로 사용된다. 소정의 처리는 기판 표면에 소정 막을 형성하기 위한 증착 공정, 기판에 형성된 막에 소정 패턴을 형성하기 위한 식각 공정, 기판 표면을 물리적 또는 화학적으로 세정하기 위한 세정 공정, 기판을 소정 온도로 열처리하기 위한 열처리 공정 등 다양한 공정이 있다. 기판 처리 장치는 여러 부품들로 구성된다. 이러한 부품들은 서로 체결되거나 접합된다. 이러한 부품들은 적어도 일부 면적에서 서로 밀착될 수 있다. 예를 들어 기판 처리 장치는 내부에 기판 처리 공간을 제공하는 처리 챔버를 포함하고, 처리 챔버의 상부에는 샤워헤드 유닛이 구비될 수 있다. 샤워헤드 유닛은 상부 플레이트, 온도 조절 플레이트, 가스 분배 플레이트, 샤워 플레이트 등 복수의 부품들이 체결되어 조립될 수 있다. 기판 처리 공정은 통상 의도적으로 조절된 온도 환경에서 수행되므로, 기판 처리 장치를 구성하는 부품들 간의 원활하고 균일한 열전달은 바람직한 기판 처리 공정 결과를 얻기 위해 매우 중요하다. 이를 위해 기판 처리 장치를 구성하는 복수의 부품들 사이에 열전달 패드가 삽입되는 경우가 있다. 열전달 패드로는 알루미늄 등 금속 시트 또는 금속 시트의 적어도 일면에 열전도성 수지층을 형성한 구조가 있다. 그러나 열전달 패드가 부품들 사이에 삽입되어 지속적으로 압축력을 받는 경우 열전달 패드 자체에 변형이 일어날 수 있다. 특히 열전도성 수지층이 형성된 경우 수지층의 변형이 상대적으로 심하게 발생하고, 물리적 변형뿐만 아니라 식각 가스 등 기판 처리 가스에 노출되는 경우 처리 가스와의 반응에 의한 화학적 변형도 발생할 수 있다. 이러한 물리적 및/또는 화학적 변형은 열전달 패드의 열전달 특성이 열화되는 원인이 될 수 있다. 또한 볼트와 같은 체결 부재에 의해 밀착되도록 결합되는 두 부품 사이에 열전달 패드가 배치되는 경우 볼트 체결 부위에서 특히 압축력을 받게 되므로, 열전달 패드의 변형이 해당 위치에 집중될 수 있다. 이는 열전달 패드의 두께가 위치에 따라 달라지는 것을 의미하므로 결과적으로 불균일한 열전달의 원인이 되며, 이로 인해 기판 처리 결과도 불균일해질 수 있다. 또한 열전달 패드를 삽입하여 결합된 두 부품들이 열팽창하는 경우 열전달 패드와의 접촉 부위의 밀착성이 저하되고 공극이 발생될 수 있다. 이러한 공극 발생 부위에서는 열전달이 제대로 일어나지 않는 문제가 있다. 따라서 압축력과 같은 외력에 의한 물리적 변형 및/또는 화학적 변형이 크지 않고, 부품들의 열팽창에 대응할 수 있는 열전달 패드가 요구된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 샤워헤드 유닛의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전달 패드의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전달 패드의 제조방법 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전달 패드의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 패드의 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 패드의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명확하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 처리 공간(S)을 제공하는 처리 챔버(100)를 포함한다. 처리 공간(S)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간으로, 처리 챔버(100)의 챔버 바디(101) 내부에 형성된다. 챔버 바디(101)는 알루미늄 등 금속으로 형성될 수 있다. 기판 처리 공정은 플라즈마 처리 공정일 수 있다. 플라즈마 처리 공정은 감압 분위기에서 수행될 수 있으며, 이를 위해 처리 챔버(100)에는 배기구(102)가 형성될 수 있다. 배기구(102)는 처리 챔버 바닥에 형성될 수 있다. 배기구(102)에는 배기 라인(104) 및 배기 밸브(103)를 통해 배기 펌프(P)가 연결된다. 배기 펌프(P)를 동작시키고 배기 밸브(103)를 조절하여 처리 챔버(100) 내부의 처리 공간(S)을 소정 압력으로 조절할 수 있다. 처리 챔버(100)의 내부에는 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지 유닛(110)이 구비된다. 기판 지지 유닛(110)은 베이스 플레이트(111), 베이스 플레이트(111) 위에 지지되며 기판(W)을 흡착하여 고정하기 위한 유전 플레이트(112)를 포함하여 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(111)와 유전 플레이트(112)는 접착층(113)에 의해 접착될 수 있고, 접착층(113)은 실리콘(silicone) 접착제 등으로 형성될 수 있다. 유전 플레이트(112)는 알루미나 등의 유전체 재질로 이루어질 수 있으며, 내부에 정전기력(Electrostatic Force)을 발생시키기 위한 척킹 전극(114)이 구비될 수 있다. 도시를 생략한 전원에 의해 척킹 전극(114)에 전압이 인가되면, 정전기력이 발생하여 기판(W)이 유전 플레이트(112)에 흡착 고정된다. 유전 플레이트(112)에는 기판(W)의 온도를 조절하기 위한 히터(115)가 구비될 수 있다. 히터(115)는 기판(W) 영역별로 독립적으로 온도를 제어할 수 있도록 분리된 복수의 존(zone) 히터로 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(111)는 유전 플레이트(112)의 하부에 배치되며, 알루미늄 등의 금속 물질로 이루어질 수 있다. 베이스 플레이트(111)는 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉매 유로(117)가 형성되어, 기판(W)을 냉각시키는 냉각 수단의 기능을 수행할 수 있다. 냉매 유로(117)는 냉각 유체가 순환하는 순환통로로서 제공될 수 있다. 기판 지지 유닛(110)은 유전 플레이트(112) 주위를 둘러싸는 링 부재(116)를 포함할 수 있다. 링 부재(116)의 상부에는 단차가 형성되어 기판(W)의 외주면을 지지하도록 구성될 수 있다. 링 부재(116)는 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 링 부재(116)는 복수의 단위 링들을 포함할 수 있다. 링 부재(116)는 포커스 링을 포함할 수 있다. 처리 챔버(100)의 처리 공간(S) 상부에는 샤워헤드 유닛(200)이 구비될 수 있다. 샤워헤드 유닛(200)은 가스 공급 유닛(300)으로부터 공급된 가스를 처리 공간(S)으로 공급한다. 샤워헤드 유닛(200)의 구성은 도 2를 참조하여 뒤에 상세히 설명한다. 가스 공급 유닛(300)은 처리 공간(S)으로 기판 처리에 필요한 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급원(310), 가스 공급 라인(320), 가스 유량 제어기(330)를 포함할 수 있다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급원(310)과 샤워헤드 유닛(200)을 연결하고, 가스 유량 제어기(330)는 가스 공급 라인(320)을 흐르는 가스의 유량을 조절하거나 가스 공급 라인(320)을 차단할 수 있다. 도 1에는, 가스 공급원(310), 가스 공급 라인(320) 및 가스 유량 제어기(330)를 각각 하나만 도시하였으나, 본 발명의 가스 공급 유닛(300)은 복수의 가스를 처리 공간(S)으로 공급할 수 있도록 복수의 가스 공급원 및 각 가스의 공급을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 가스 유량 제어기를 포함할 수 있다. 복수의 가스는 기판(W)에 형성된 처리막을 식각하는데 사용되는 식각 가스일 수 있다. 처리막은 실리콘 산화막일 수 있다. 식각 가스는 예를 들어 불소(F)계 가스를 포함할 수 있다. 또한 복수의 가스는 탄소(C)를 포함하는 가스, 산소(O)를 포함하는 가스, 수소(H)를 포함하는 가스, 불활성 가스 등 다른 가스들을 더 포함할 수 있다. 플라즈마 생성 유닛(130)은 고주파 전력을 공급하여 처리 공간(S)에 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전원(131) 및 임피던스 매칭을 위한 정합기(132)를 포함할 수 있다. 고주파 전원(131)은 수백 kHz 내지 수백 MHz 범위의 고주파 전력을 제공할 수 있다. 고주파 전원(131)은 하부 전극으로 기능하는 기판 지지 유닛(110)에 고주파 전력을 공급할 수 있으며, 이때 상부 전극으로 기능하는 샤워헤드 유닛(200)은 접지될 수 있다. 도 1에는 고주파 전원(131)이 하부 전극에 연결된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 처리 공간(S)에 플라즈마를 생성하기 위해 상부 전극에