(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体パッケージの集積度が向上するにつれて、急速加熱及び急速冷却のための迅速且つ精密な温度制御が可能でありながらも、簡単な構造を通じて全面積に均一なヒーティングが可能なヒーターアセンブリーを提供する。【解決手段】半導体素子製造用ボンディング装置に装着されるヒーターアセンブリーであって、第１主面１００Ｕ及び第２主面１００Ｂを含み、第１主面上に被処理半導体構造体ＰＳが解除可能に支持されるヒーティングプレート１００と、ヒーティングプレートの第２主面側に配置され、ヒーティングプレートを支持する電気的絶縁ボディー２００と、ヒーティングプレートと電気的絶縁ボディーとの間に配置され、ヒーティングプレートの熱放出及び電源印加のための少なくとも２個以上のバスバー３００とを含んでヒーターアセンブリーを構成する。【選択図】図１Ａ
2020096069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子製造用ボンディング装置に装着されるヒーターアセンブリーであって、
第１主面及び第２主面を含み、前記第１主面上に被処理半導体構造体が解除可能に支持されるヒーティングプレートと、
前記ヒーティングプレートの前記第２主面側に配置され、前記ヒーティングプレートを支持する電気的絶縁ボディーと、
前記ヒーティングプレートと前記電気的絶縁ボディーとの間に配置され、前記ヒーティングプレートの熱放出及び電源印加のための少なくとも２個以上のバスバーと、を含むヒーターアセンブリー。
【請求項２】
前記ヒーティングプレートの第２主面上に形成された発熱薄膜層により、前記ヒーティングプレートの第１主面上に形成された発熱本体の面相加熱が行われる、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項３】
前記少なくとも２個以上のバスバーは、前記ヒーティングプレートの前記第２主面に対して平行な方向に伸張された構造を有し、互いに平行に離隔した２個のバスバーを含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項４】
前記電気的絶縁ボディーは、前記バスバーの底部のうち少なくとも一部を収容するためのトレンチ部を有し、前記バスバーの前記少なくとも一部が前記トレンチ部に挿入されて支持される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項５】
前記バスバーは締結孔を含み、前記電気的絶縁ボディーは貫通ホールを含み、前記貫通ホール及び前記締結孔を通じる締結部材によって前記バスバーが前記電気的絶縁ボディーに固定される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項６】
前記バスバーの上部のうち一部は、前記ヒーティングプレートの前記第２主面と離隔し、冷却気体流路を確保するリセスされた表面を有する、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項７】
前記バスバーは、放熱のための放熱ホール、多孔質体又は放熱フィンを更に含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項８】
前記バスバーは、金属、金属合金、炭素体又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項９】
前記バスバーの上部のうち一部に前記ヒーティングプレートが締結されたり、
前記バスバーの上部のうち一部に前記電気的絶縁ボディーが締結される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１０】
前記ヒーティングプレートは、前記被処理半導体構造体を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第１真空ホールを含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第１真空流路を含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１１】
前記ヒーティングプレートは、少なくとも一つ以上の冷却ホールを含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記冷却ホールに冷却気体を供給するための冷却気体流路を含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１２】
前記冷却気体流路のアウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと離隔し、前記冷却気体流路のアウトレットから放出される冷却気体の一部が前記冷却ホールに伝達され、前記ヒーティングプレートの前記第１主面上に伝達される、請求項１１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１３】
前記冷却気体流路の前記アウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと前記ヒーティングプレートの第２主面に対して垂直な方向にオフセットされた、請求項１１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１４】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面を保護するように前記被処理半導体構造体と前記ヒーティングプレートの前記第１主面との間に配置され、前記ヒーティングプレートの前記第２主面上に配置されるアタッチ部材を更に含み、
前記ヒーティングプレートは、前記アタッチ部材を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第２真空ホールを更に含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第２真空流路を更に含む、請求項１１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１５】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記冷却ホールから伝達される前記冷却気体を前記第１主面に沿って拡張して流動させる第１トレンチパターンが形成され、前記トレンチパターンの少なくとも一部を前記アタッチ部材が覆う、請求項１３に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１６】
前記トレンチパターンは、前記アタッチ部材の縁部を越えて縦断されたり、前記ヒーティングプレートの縁部まで延長される、請求項１４に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１７】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記アタッチ部材によって覆われて密閉される第２トレンチパターンが更に形成された、請求項１３に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１８】
前記電気的絶縁ボディーを貫通し、前記少なくとも２個以上のバスバー間を経て前記ヒーティングプレートの前記第２主面に接触し、互いに独立的に温度を測定するための少なくとも２個のサーモカップルを更に含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１９】
前記電気的絶縁ボディーは、サーモカップル用単一貫通ホールを含み、
前記少なくとも２個のサーモカップルは、各測定端部が互いに３ｍｍ内の離隔距離を有するようにアセンブリー化され、前記サーモカップル用単一貫通ホールを通じて前記第２主面に接触する、請求項１８に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項２０】
アセンブリー化された前記少なくとも２個のサーモカップルは、複数のサーモカップルワイヤを通過させて互いに結ぶための多口チューブを含む、請求項１９に記載のヒーターアセンブリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関し、より詳細には、半導体パッケージの製造時に迅速且つ正確な温度制御が可能なヒーターアセンブリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子製品の高機能化に必ず伴われなければならないことは、集積度の向上を通じた半導体チップの軽薄短小化である。前記半導体チップの高集積化のための半導体パッケージも、従来のワイヤボンディング方式のみでは軽薄短小化に限界を有する。よって、最近は、ワイヤボンディングを用いることなく、半導体チップの入出力端子であるパッド上に別途のソルダーバンプやパッドなどの電極部材を形成した後、半導体チップをキャリア基板やテープ配線基板などの配線基板に前記電極部材を用いて結合したり、半導体チップを他の半導体チップに直接積層する方式で配線工程を行う方式が広く使用されている。代表的な例として、前記半導体チップが裏返された状態で基板にボンディングされるフリップチップボンディング技術と、貫通型シリコンビア（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｉａ；ＴＳＶ）を用いた各半導体チップの３次元積層技術とがある。
【０００３】
前記フリップチップボンディング及びＴＳＶを用いた半導体パッケージ技術において、各電極のボンディングは、熱圧着方式又はレーザー圧着方式を通じて行われる。これらのうち、前記熱圧着方式は、加圧アームの内部にヒーターが内蔵され、加圧アームの先端に半導体チップの吸着のための吸入ホールを有する加圧ヘッドからなるヒーターアセンブリーによって行われる。
【０００４】
例えば、フリップチップボンディング工程において、前記ヒーターアセンブリーは、光学的認識装置などの位置整列装置によって配線基板の所定位置にボンディングするフリップチップの位置を合わせた後、加圧アームを下降させ、前記フリップチップを前記配線基板に加圧させながら前記加圧アーム内部のヒーターを加熱し、前記加圧ヘッド側に熱が伝導されながら前記フリップチップを加熱し、このような状態を所定時間維持することによって前記配線基板に前記フリップチップの電極パッドをボンディングさせる。必要に応じて、前記フリップチップと基板との間に熱硬化性樹脂が塗布され、前記熱圧着の間に熱硬化性樹脂の硬化が行われ、前記フリップチップのボンディング構造が保護される場合もある。その後、加圧ヘッドのヒーターを減温させ、加圧アームを上昇させることによって基板を引き出せるようにする。
【０００５】
前記ＴＳＶを用いた半導体パッケージ工程においても、各半導体チップの表面に露出した各貫通電極を互いに対向するように整列した後、積層された各半導体チップを加熱し、前記各貫通電極間をボンディングするために前記ヒーターアセンブリーが使用可能である。
【０００６】
半導体パッケージの軽薄短小化が持続的に要求されるにつれて、半導体チップ上の各電極間の距離が極小化され、前記各電極間の接続に短絡がないか、熱衝撃によるクラックがない信頼性のあるボンディングのために前記ヒーターアセンブリーの精密な温度制御が要求される。特に、急速加熱及び急速冷却を具現するための迅速な温度制御は、半導体パッケージの集積度が増加するほど各電極間の距離及び高さが減少するので必須的である。
【０００７】
しかし、従来のヒーターアセンブリーにおいては、一般に線形ヒーターが使用されており、その結果、前記ヒーターアセンブリーを加熱するための加熱構造及び冷却構造が複雑であり、前記ヒーターを所定温度まで迅速に加熱してから再び急速に冷却できる信頼性のある温度プロファイルの精密制御を得ることが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、半導体パッケージの集積度が向上するにつれて、急速加熱及び急速冷却のための迅速且つ精密な温度制御が可能でありながらも、簡単な構造を通じて全面積への均一なヒーティングが可能なヒーターアセンブリーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例によると、半導体素子製造用ボンディング装置に装着されるヒーターアセンブリーであって、第１主面及び第２主面を含み、前記第１主面上に被処理半導体構造体が解除可能に支持されるヒーティングプレートと、前記ヒーティングプレートの前記第２主面側に配置され、前記ヒーティングプレートを支持する電気的絶縁ボディーと、前記ヒーティングプレートと前記電気的絶縁ボディーとの間に配置され、前記ヒーティングプレートの熱放出及び電源印加のための少なくとも２個以上のバスバー（ｂｕｓ  ｂａｒｓ）とを含むヒーターアセンブリーが提供され得る。前記ヒーティングプレートの第２主面上に形成された発熱薄膜層により、前記ヒーティングプレートの第１主面上に形成された発熱本体の面相加熱が行われる。
【００１０】
本発明の実施例において、前記少なくとも２個以上のバスバーは、前記ヒーティングプレートの前記第２主面に対して平行な方向に伸張された構造を有し、互いに平行に離隔した２個のバスバーを含み得る。前記電気的絶縁ボディーは、前記バスバーの底部のうち少なくとも一部を収容するためのトレンチ部を有し、前記バスバーの前記少なくとも一部が前記トレンチ部に挿入されて支持され得る。また、前記バスバーは締結孔を含み、前記電気的絶縁ボディーは貫通ホールを含み、前記貫通ホール及び前記締結孔を通じる締結部材により、前記バスバーは前記電気的絶縁ボディーに固定され得る。前記バスバーの上部のうち一部は、前記ヒーティングプレートの前記第２主面と離隔し、冷却気体流路を確保するリセスされた表面を有し得る。前記バスバーは、金属、金属合金、炭素体又はこの組み合わせを含み得る。本発明の一実施例において、前記バスバーは、放熱のための放熱ホール、多孔質体又は放熱フィンを更に含み得る。前記バスバーの上部のうち一部に前記ヒーティングプレートが締結されたり、前記バスバーの上部のうち一部に前記電気的絶縁ボディーが締結され得る。
【００１１】
前記ヒーティングプレートは、前記被処理半導体構造体を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第１真空ホールを含み、前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第１真空流路を含み得る。本発明の一実施例において、前記ヒーティングプレートは少なくとも一つ以上の冷却ホールを含み、前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記冷却ホールに冷却気体を供給するための冷却気体流路を含み得る。
【００１２】
前記冷却気体流路のアウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと離隔し、前記冷却気体流路のアウトレットから放出される冷却気体の一部は、前記冷却ホールに伝達された後、前記ヒーティングプレートの前記第１主面上に伝達され得る。本発明の一実施例において、前記冷却気体流路の前記アウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと前記ヒーティングプレートの第２主面に対して垂直な方向にオフセットされ得る。
【００１３】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面を保護するように前記被処理半導体構造体と前記ヒーティングプレートの前記第１主面との間に配置され、前記ヒーティングプレートの前記第２主面上に配置されるアタッチ部材を更に含み、前記ヒーティングプレートは、前記アタッチ部材を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第２真空ホールを更に含み、前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第２真空流路を更に含み得る。
【００１４】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記冷却ホールから伝達される前記冷却気体を前記第１主面に沿って拡張して流動させる第１トレンチパターンが形成され、前記トレンチパターンの少なくとも一部を前記アタッチ部材が覆うことができる。前記トレンチパターンは、前記アタッチ部材の縁部を越えて終端されたり、前記ヒーティングプレートの縁部まで延長され得る。
【００１５】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記アタッチ部材によって覆われて密閉される第２トレンチパターンが更に形成され得る。
【００１６】
本発明の一実施例において、前記電気的絶縁ボディーを貫通し、前記少なくとも２個以上のバスバー間を経て前記ヒーティングプレートの前記第２主面に接触し、互いに独立的に温度を測定するための少なくとも２個のサーモカップルを更に含み得る。前記電気的絶縁ボディーは、サーモカップル用単一貫通ホールを含み、前記少なくとも２個のサーモカップルは、各測定端部が互いに３ｍｍ内の離隔距離を有するようにアセンブリー化され、前記サーモカップル用単一貫通ホールを通じて前記第２主面に接触し得る。アセンブリー化された前記少なくとも２個のサーモカップルは、複数のサーモカップルワイヤを通過させて互いに結ぶための多口チューブを含み得る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施例によると、バスバーを用いてヒーティングプレートの冷却構造を具現することによって発熱体の瞬間的な温度上昇と共に急激な冷却を具現し、精密な温度制御が可能な半導体素子製造用ボンディング装置に装着されるヒーターアセンブリーを提供することができる。
【００１８】
また、本発明の実施例によると、ヒーティングプレート上に配置されるアタッチ部材もヒーティングプレートの冷却の間に冷却気体によって独立的に強制に冷却されることによって、ヒーティングプレートの冷却によって間接的にアタッチ部材が冷却される機構に比べてより精密な急速冷却が可能なヒーターアセンブリーが提供され得る。
【００１９】
また、本発明の実施例によると、ヒーティングプレートの温度検出及びこれを通じたヒーティングプレートの温度制御のために使用されるサーモカップルをペア化して設置することによって、いずれか一つのサーモカップルに異常が発生したとしても、他の一つのサーモカップルによって正常な動作を可能にし、サーモカップルの故障によるヒーティング工程の中断を防止し、ペア化されたサーモカップルによって同一の測定部分で複数の独立した温度測定データを得ることによって不正確な温度測定可能性を最小化し、精密な加熱及び冷却が可能なヒーターアセンブリーが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリーを上部から見た分解斜視図である。
【図１ｂ】図１ａのヒーターアセンブリーを底部から見た分解斜視図である。
【図２ａ−３ｄ】本発明の多様な実施例に係る放熱構造を有する各バスバーを示す斜視図である。
【図４ａ−４ｂ】本発明の多様な実施例に係るヒーティングプレートの第２主面に接触し、互いに独立的に温度を測定するサーモカップルを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に係るヒーティングプレートの第２主面に接触可能なサーモカップルの配置を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例において、冷却気体がヒーティングプレートの第２主面に供給されるときの冷却気体の流れを説明するための図である。
【図７ａ−７ｅ】本発明の多様な実施例に係る多様な形態の真空ホール、真空吸入流路、冷却ホール及び冷却気体吐出流路を有するヒーティングプレートを示す平面図である。
【図８】本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリーの結合状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリーを用いたフリップチップボンディング装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００２２】
本発明の各実施例は、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明を更に完全に説明するために提供されるものである。下記の実施例は、多様な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。むしろ、これらの実施例は、本開示を更に充実且つ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
【００２３】
また、以下の図面における各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張して表現したものであって、図面上における同一の符号は同一の要素を称する。本明細書で使用された「及び／又は」という用語は、該当の列挙した項目のうちいずれか一つ及び一つ以上の全ての組み合わせを含む。
【００２４】
本明細書で使用された用語は、特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使用されたように、単数の形態は、文脈上、他の場合を明確に指摘するものでない限り、複数の形態を含み得る。
【００２５】
また、本明細書で使用された「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、言及した各形状、数字、段階、動作、部材、要素及び／又はこれらのグループの存在を特定するものであって、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素及び／又はグループの存在又は付加を排除するものではない。
【００２６】
本明細書において、「第１」、「第２」などの用語は、多様な部材、部品、領域、各層及び／又は各部分を説明するために使用されるが、これらの部材、部品、領域、各層及び／又は各部分は、これらの用語によって限定されてはならないことは自明である。これらの用語は、一つの部材、部品、領域、層又は部分を他の部材、部品、領域、層又は部分と区別するためにのみ使用される。
【００２７】
したがって、以下で詳細に説明する「第１」部材、部品、領域、層又は部分は、本発明の教示から逸脱することなく、「第２」部材、部品、領域、層又は部分を称することができる。
【００２８】
本実施例において、ヒーターアセンブリーは、チップ間の積層又は基板上へのチップボンディングのためのボンディング装置に装着されるヒーターであり得る。例えば、ヒーターアセンブリーは、上端チップと下端チップとを貫通電極で連結するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ：シリコン貫通電極）を用いた半導体パッケージに使用されてもよい。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、チップのボンディングのための多様な形態のボンディング装置に適用可能であることは当然である。
【００２９】
図１ａは、本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリー１０を上部から見た分解斜視図で、図１ｂは、図１ａのヒーターアセンブリー１０を底部から見た分解斜視図である。
【００３０】
図１ａ及び図１ｂは、半導体素子製造用ボンディング装置に使用されるヒーターアセンブリー１０を開示する。ヒーターアセンブリー１０は、ヒーティングプレート１００と、電気的絶縁ボディー２００と、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に配置される各バスバー３００とを含み得る。
【００３１】
ヒーティングプレート１００は、互いに反対の第１主面１００Ｕと、第１主面１００Ｕと対向する第２主面１００Ｂとを含む。第１主面１００Ｕ及び第２主面１００Ｂは、いずれも電気絶縁性表面を有し得る。このために、ヒーティングプレート１００は電気絶縁体であり得る。他の実施例において、ヒーティングプレート１００は導電体であって、前記導電体の第１主面１００Ｕ及び第２主面１００Ｂの表面には、絶縁層、例えば、ＳｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３などの絶縁膜が形成されてもよい。
【００３２】
ヒーティングプレート１００は、高速加熱と冷却が同時に可能でなければならなく、被処理半導体構造体ＰＳの接触表面の全面積に均一な温度の熱量を提供することが好ましいので、熱伝導率が高く、熱変形の少ない材料で形成される発熱本体１２０を含むことが好ましい。一実施例において、発熱本体１２０は、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）、ベリリウム酸化物（ＢｅＯ）、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）、又はこれらの混合物を含み得る。しかし、これは例示的なものに過ぎなく、本発明がこれに限定されることはない。例えば、発熱本体１２０は、非制限的な例として、ガラス、石英、アルミニウム酸化物、カルシウムフッ化物又はイットリウム酸化物などのセラミックを含んでもよく、高温運営に適したものではないが、可撓性及び弾性が要求される場合、ポリイミドなどの熱硬化性高分子系材料を含んでもよい。
【００３３】
発熱本体１２０の第１主面１００Ｕは、ボンディング工程が行われる被処理半導体構造体ＰＳに接触し、被処理半導体構造体ＰＳに熱を伝達すると共に圧力を印加する。被処理半導体構造体ＰＳは、例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、又は半導体ウエハーなどの基板であり得る。また、これらの被処理半導体構造体には、他の半導体構造体、例えば、半導体チップ、半導体パッケージ、半導体ウエハー、リードフレーム又はインターポーザーなどの基板にボンディングされ得る。例えば、チップ−ツー−チップ、チップ−ツー−ウエハー、ウエハー−ツー−ウエハーボンディングなどの積層工程が行われるが、これらの各例は例示的なものに過ぎなく、本発明がこれに限定されることはない。
【００３４】
発熱本体１２０の第２主面１００Ｂには、発熱本体１２０を加熱するための発熱薄膜層１１０が形成され得る。発熱薄膜層１１０は、印加された電力信号によってジュール熱で加熱され得る。発熱薄膜層１１０は、薄膜形成工程を通じてヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに直接形成されるものであるので、２次元の面相発熱を実現することができる。発熱薄膜層１１０は、被処理半導体構造体ＰＳに伝達される熱の熱源であって、半導体チップ又はパッケージのボンディング又は製造のために制御された温度で高速昇温及び高速冷却が可能な発熱層である。このような高速昇温及び高速冷却により、ヒーターの質量を極小化するという利点がある。一実施例において、発熱薄膜層１１０の厚さは、急速温度制御及び円滑な熱伝逹が可能になるように数百ｎｍ〜５μｍ以下の大きさを有する。
【００３５】
発熱薄膜層１１０は、電源の印加時、抵抗による瞬間的な熱発生が可能な導電性薄膜であって、導電性金属酸化物、導電性金属窒化物又は炭素系材料を含み得る。例えば、前記導電性金属酸化物としては、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２＝９０：１０、インジウムスズ酸化物）導電膜又はＦＴＯ（Ｆ−ｄｏｐｅｄ  ＳｎＯ２：フッ素（Ｆ）が含まれたスズ酸化物）導電膜が使用され得るが、本発明がこれに限定されることはなく、多様な種類の導電膜が使用され得る。発熱薄膜層１１０は、主なマトリックスを形成する金属などの構成材料の他に、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）又は塩素（Ｃｌ）などの非金属、チタン、ハフニウムなどの遷移金属、アルミニウム（Ａｌ）又はマグネシウム（Ｍｇ）などの他の金属、又はシリコン（Ｓｉ）などの準金属などのドーピング元素を更に含んでもよい。
【００３６】
これらの材料としては、８０℃〜８００℃の温度範囲内で発熱が可能なものであればいずれも使用可能である。好ましくは、発熱薄膜層１１０は、希土類なしで、高温発熱でも電気的、化学的及び機械的性能に優れた前記ＦＴＯを含み得る。
【００３７】
発熱薄膜層１１０は、２次元的な平面構造体全体が熱を発生するので、従来のコイルヒーティング、熱線などのパターン化された熱源又は炭素繊維などの導電性繊維体による線形加熱部材と異なり、加熱が行われないデッドゾーンや熱勾配を有していない。通常、上述した従来の各熱源には、デッドゾーンと加熱部材との間の温度偏差を克服するために埋立体又は表面コーティング剤が必ず適用されなければならなく、これらの物質は異種構造又は物質であるので、信頼性のある結合や接合のために別途の締結部材又は高温焼結などの追加工程が要求され得る。しかし、発熱薄膜層１１０は、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに化学気相蒸着、スパッタリング、熱分解、又はスプレー法などの気相蒸着法を用いて直接形成できるので、ヒーティングプレート１００と発熱薄膜層との間の別途の接合のための締結構造又は焼結などの後処理工程が要求されない。
【００３８】
発熱薄膜層１１０は、瞬間的な温度上昇が可能であり、気体、例えば、周辺空気又は気相冷媒の接触によって急激な冷却が可能である。例えば、２次元形態（コーティング膜）の発熱薄膜層１１０とミアンダ型コイル抵抗線のアルミニウム発熱体との間の熱量方程式、すなわち、Ｑ＝ｃｍ△ｔを比較してみると、同一の面積に対して同一の熱量Ｑが蓄積されるとき、発熱薄膜層１１０の質量（ｍ）は、アルミニウム発熱体の質量（ｍ）より小さく、発熱薄膜層１１０の比熱（ｃ、スズ／インジウム＝０．０５）は、アルミニウム発熱体の比熱（ｃ：アルミニウム＝０．２１）より小さいので、同一の面積に対する同一の熱量を基準にして、発熱薄膜層の温度変化（△ｔ）は、アルミニウム発熱体の温度変化（△ｔ）より遥かに向上し得る。結局、２次元構造の発熱薄膜層は、３次元構造を有するバルキーな従来の発熱体に比べて瞬間的な温度上昇が可能であり、その反対に、冷却気体に露出すると更に速く冷却され得るという利点も有する。
【００３９】
一実施例において、発熱薄膜層１１０上には保護層（図示せず）が更に形成され得る。また、保護層は、電気絶縁性を有し、不純物拡散障壁層、シーリング層、防汚層、及び防湿層のうち少なくともいずれか一つ又は２以上の積層構造を含み得る。前記保護層は、下地の発熱薄膜層１１０と化合物を形成しない絶縁層であり得る。例えば、前記保護層は、シリコン酸化物、ガラス、アルミニウム酸化物又はマグネシウム酸化物を含み得る。
【００４０】
本発明の実施例において、発熱本体１２０の両端部には、各バスバー３００の締結孔３１０及び電気的絶縁ボディー２００の貫通ホール（図示せず）と同一の垂直線上に位置する４個のヒーティングプレート組立ホール１０１が形成され得る。他の実施例において、２個のヒーティングプレート組立ホール１０１が発熱本体１２０の中央端部に形成されてもよい。
【００４１】
ヒーティングプレート１００、各バスバー３００及び電気的絶縁ボディー２００は、後述する締結部材９００がヒーティングプレート組立ホール１０１、各バスバー３００の締結孔３１０及び電気的絶縁ボディー２００の貫通ホール（図示せず）を貫通することによって互いに固定され得る。他の実施例において、ヒーティングプレート１００及び各バスバー３００が上部方向に締結部材９００によって固定され、各バスバー３００及び電気的絶縁ボディー２００が下部方向に他の締結部材によって固定されることによって、ヒーティングプレート１００、各バスバー３００及び電気的絶縁ボディー２００が互いに固定され得る。
【００４２】
本発明の実施例において、ヒーティングプレート１００には、被処理半導体構造体ＰＳ及びアタッチ部材ＤＡのうち少なくとも一つを解除可能に支持するように発熱本体１２０の斜線方向に真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３が形成され得る。発熱本体１２０の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は、後述する電気的絶縁ボディー２００の真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３及び後述するベース部４００の真空ホール４００ＶＨ１、４００ＶＨ２、４００ＶＨ３と垂直線上に位置し、真空吸入のために連通が形成され得る。その結果、前記真空吸入により、アタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳをヒーティングプレート１００に密着させることができる。
【００４３】
真空ホール４００ＶＨ１、４００ＶＨ２、４００ＶＨ３のうち真空ホール４００ＶＨ２、４００ＶＨ３は、それぞれトレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され、真空吸入流路ＶＰＬを通じてアタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳを吸入しようとする面積（以下、吸入面積と称する）が広くなり、アタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳをヒーティングプレート１００に安定的に密着させることができる。例えば、真空吸入流路ＶＰＬを通じて広い吸入面積を提供することによって、冷却ホール１２０ＣＨから吐出される冷却ガスによってアタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳが揺れることを改善させることができる。真空吸入流路ＶＰＬは、発熱本体１２０上にトレンチパターン形状に凹まれて形成され得る。また、アタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳがヒーティングプレート１００に密着したとしても、アタッチ部材ＤＡ又は被処理半導体構造体ＰＳとヒーティングプレート１００との間にトレンチパターンの空間が形成されることによってヒーティングプレート１００の吸入面積を広げることができる。
【００４４】
一実施例において、アタッチ部材ＤＡの大きさは、ヒーティングプレート１００の大きさと同一であり得るが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、アタッチ部材ＤＡの大きさは、ヒーティングプレート１００の大きさより小さくてもよい。
【００４５】
本発明の実施例において、少なくとも一つ以上の発熱本体１２０の冷却ホール１２０ＣＨが形成され得る。このとき、発熱本体１２０の冷却ホール１２０ＣＨは、ヒーティングプレート１００のみならず、アタッチ部材ＤＡを速く冷却させるために、後述する電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨと垂直線上でオフセットされて配置され得る。後述する電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨを介して吐出される冷却気体（又は低温の酸素、アルゴン又は窒素）は、一次的にヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂとぶつかってヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間の離隔空間に広がり、ヒーティングアセンブリー１０の外側に排出されることによってヒーティングプレート１００を冷却させることができる。前記冷却気体は、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間の離隔空間Ｓが周囲に露出することによってヒーティングプレート１００を冷却させることができる。次に、二次的にヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間の空間内で速く流れる冷却気体の一部が発熱本体１２０の冷却ホール１２０ＣＨを介して吐出され得る。このとき、冷却ホール１２０ＣＨは、それぞれトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬと連結され、前記冷却気体の一部が冷却気体吐出流路ＣＰＬを介して流れながらアタッチ部材ＤＡを冷却させることができる。
【００４６】
冷却気体吐出流路ＣＰＬは、真空吸入流路ＶＰＬと同様に、発熱本体１２０上にトレンチパターン形状に凹まれて形成され得る。また、アタッチ部材ＤＡがヒーティングプレート１００に密着したとしても、アタッチ部材ＤＡとヒーティングプレート１００との間にトレンチパターンの空間が形成されることによって、冷却気体は前記空間を介して移動しながら排出され得る。発熱本体１２０の真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３、真空吸入流路ＶＰＬ、冷却ホール１２０ＣＨ、及び冷却気体吐出流路ＣＰＬの多様な形成は、下記の図６ａ〜図６ｅを参照して説明する。
【００４７】
ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに配置され、ヒーティングプレート１００を支持する電気的絶縁ボディー２００は、発熱薄膜層１１０を含むヒーティングプレート１００を電気的絶縁ボディー２００の後端に締結されるベース部４００と電気的に絶縁しながらヒーティングプレート１００を安定的に支持する役割をすることができる。電気的絶縁ボディー２００は、アルミニウム酸化物などの高強度を有するセラミック成形体であり得る。
【００４８】
一実施例において、電気的絶縁ボディー２００は、後述するバスバー３００の底部のうち少なくとも一部を収容するためのトレンチ部２００ＴＲを有し、バスバー３００の前記少なくとも一部がトレンチ部２００ＴＲに挿入され得る。また、電気的絶縁ボディー２００内には、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３と連通し、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３にそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３が形成され得る。このとき、真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３は突出した形態を有し得る。
【００４９】
一実施例において、発熱薄膜層１１０との離隔間隔を維持するために、電気的絶縁ボディー２００の上面には支持突起２１０が突出して形成され得る。支持突起２１０は、電気的絶縁ボディー２００の上面コーナー部に離隔して設置される４個の支持突起である。これらの支持突起２１０間に離隔空間Ｓが形成されるので、電気的絶縁ボディー２００の４方向（前後左右方向）に冷却気体が流入し得る。
【００５０】
一実施例において、電気的絶縁ボディー２００には、真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３と異なる位置に冷却ホール２００ＣＨが形成され得る。また、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間の離隔空間Ｓの内部に冷却気体を供給するために、冷却ホール２００ＣＨはヒーティングプレート１００と密着しないように形成され得る。
【００５１】
また、電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨのアウトレットは、ヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨと垂直線上で互いにオフセットされ、電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨのアウトレットから放出される冷却気体の一部は、ヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨに伝達された後、ヒーティングプレート１００の第１主面１００Ｕに伝達され得る。電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨのアウトレットとヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨとが垂直線上でオフセットされずに互いに一致して整列される場合、電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨのアウトレットから噴出される冷却気体の圧力がヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨを介してアタッチ部材ＤＡに直接伝達され、ヒーティングプレート１００の表面からアタッチ部材ＤＡが脱着する危険が発生し得る。
【００５２】
一実施例において、電気的絶縁ボディー２００は、少なくとも一つのサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨを含み、前記少なくとも２個のサーモカップルの各測定端部は、例えば、互いに３ｍｍ内の離隔距離を有するようにアセンブリー化され、サーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＨＣを通じてヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触し得る。
【００５３】
図１ａ及び図１ｂを参照すると、電気的絶縁ボディー２００内で一つのサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨが形成されるが、本発明がこれに制限されることはなく、真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３及び冷却ホール２００ＣＨと互いに異なる位置に複数のサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨが形成されてもよい。
【００５４】
一部の実施例において、電気的絶縁ボディー２００上の支持突起２１０によってヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に離隔空間Ｓが形成され、冷却ホール２００ＣＨを介して離隔空間Ｓに冷却気体が供給されるとき、一部の冷却気体はヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨに伝達され、ヒーティングプレート１００を冷却させた他の一部の冷却気体は排出口（図示せず）を介して外部に排出され得る。前記排出口は、電気的絶縁ボディー２００上の支持突起２１０によってヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に離隔空間Ｓが形成されるとき、離隔空間Ｓの側面に形成された排出口である。
【００５５】
本発明の実施例において、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に配置される各バスバー３００には、ヒーティングプレート１００に電力を供給するために互いに異なる極性を有する電力信号がそれぞれ印加され得る。各バスバー３００は、電気的導体でありながら、ヒーティングプレート１００の冷却の間に熱が放出されることを促進する放熱体として利用可能である。このために、各バスバー３００は、アルミニウムなどの金属、インバー（ｉｎｖａｒ）（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などの金属合金、グラファイトなどの炭素系材料、又は導電性繊維体で形成され得るが、本発明がこれに限定されることはない。発熱薄膜層１１０によってヒーティングプレート１００が加熱される実施例において、各バスバー３００の少なくとも一部が発熱薄膜層１１０に圧着されることによって電力信号を発熱薄膜層１１０に印加することができる。
【００５６】
一実施例において、各バスバー３００は、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに対して平行な方向に伸張された構造を有し、互いに平行に離隔した２個のバスバー３００を含み得る。各バスバー３００は剛体形状を有する。一実施例において、電気的絶縁ボディー２００は、各バスバー３００の底部のうち少なくとも一部を収容するためのトレンチ部２００ＴＲを有し得る。また、バスバー３００の前記少なくとも一部はトレンチ部２００ＴＲに挿入されて支持され得る。
【００５７】
バスバー３００は、少なくとも一つ以上の締結孔３１０、３２０、３３０を有し得る。一実施例において、各締結孔は、ヒーティングプレート１００をバスバー３００に締結するための第１締結孔、及びバスバー３００を電気的絶縁ボディー２００に締結するための第２締結孔のうち少なくとも一つを含み得る。一実施例において、各バスバー３００は電気的絶縁ボディー２００に締結され、ヒーティングプレート１００は各バスバー３００によって固定され得る。この場合、バスバー３００を電気的絶縁ボディー２００に締結するとき、電気的絶縁ボディー２００に形成された貫通ホール（図示せず）及びバスバー３００の第２締結孔を通じる締結部材、例えば、ボルトによってバスバー３００が電気的絶縁ボディー２００に固定され、バスバー３００の第２締結孔及びヒーティングプレート１００の第１締結孔を通じる締結部材、例えば、ボルトによってヒーティングプレートがバスバーに固定されてもよい。
【００５８】
一実施例において、バスバー３００の締結孔３１０は、バスバー３００の締結孔３２０又はバスバー３００の締結孔３３０に取り替えられるので、バスバー３００の締結孔３１０が用いられる場合は、バスバー３００の締結孔３２０又は締結孔３３０が形成されなくてもよく、バスバー３００の締結孔３２０が用いられる場合は、バスバー３００の締結孔３１０が形成されなくてもよい。
【００５９】
一実施例において、バスバー３００の上部のうち一部は、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂと離隔し、冷却気体の流路を確保するリセスされた表面を有し得る。図２ａ〜図２ｄに示した実施例では、２個のリセスされた表面を有し得る。リセスされた表面の個数は１個又は３個以上であり得るが、本発明がこれに限定されることはない。また、リセスされた表面は平らであり得るが、これは例示的なものに過ぎなく、本発明がこれに限定されることはない。
【００６０】
本発明の実施例において、バスバー３００と発熱薄膜層１１０との間に低抵抗接触面を提供したり、発熱薄膜層１１０への信頼性のある電源印加のために、バスバー３００と発熱薄膜層１１０との間に金属ペースト（図示せず）を更に含み得る。前記金属ペーストは、導電性金属、ガラスフリット、及び有機バインダーを含み得る。また、前記導電性金属としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）及び鉄（Ｆｅ）からなる群から選ばれた１種以上の金属を含み得る。前記金属ペーストは、バスバー３００及び発熱薄膜層１１０の一部領域に塗布又はコーティングされ得る。
【００６１】
図２ａ〜図２ｄは、本発明の多様な実施例に係る放熱構造を有する各バスバーを示す斜視図である。
【００６２】
図２ａを参照すると、一実施例に係るバスバー３００Ａは、冷却気体の流れＴを円滑にする放熱構造であって、曲面（又は流線形）を有するリセスされた表面３００＿Ｒを有する。曲面を有するリセスされた表面３００＿Ｒとヒーティングプレートの第２主面１００Ｂとの間には、冷却気体の流れのための流路が拡張される。
【００６３】
図２ｂを参照すると、他の実施例に係るバスバー３００Ｂは、冷却気体の流れＴ１、Ｔ２のためのリセスされた表面３００＿Ｒ及び放熱ホールＤＨを含んでもよい。放熱ホールＤＨは、冷却気体の流れを確保しながら冷却気体との接触表面を拡張する機能を行う。図面には示していないが、バスバー３００Ｂにおいて、リセスされた表面３００＿Ｒは省略されてもよく、放熱ホールＤＨは２個以上の複数個であってもよい。
【００６４】
図２ｃを参照すると、更に他の実施例に係るバスバー３００Ｃは多孔質体で形成されてもよい。前記多孔質体は、非制限的な例であって、導電体の発泡工程、気孔を形成するための犠牲物質のエッチング工程、又はワイヤなどの線形構造体を規則的又はランダムに結ぶ工程によって形成され得る。前記多孔質体の内部を介して冷却気体の流れＴ３が可能になってもよい。更に他の実施例では、上述したように、バスバー３００Ｃにはリセスされた表面３００＿Ｒ又は放熱ホールＤＨが更に提供され、これを通じて冷却気体の流れＴ１、Ｔ２が追加的に誘導されてもよい。
【００６５】
図２ｄを参照すると、更に他の実施例に係るバスバー３００Ｄは、放熱構造として各放熱フィン３００Ｐを更に含んでもよい。各放熱フィン３００Ｐは、放熱表面積を増大させ、冷却気体の流れＴとの接触面積を更に拡張させることもできる。各放熱フィン３００Ｐの形状は、図示した板状に限定されるものではなく、ニードル状、しわ状又はその複合形態などの多様な３次元構造を有することができ、本明細書では、これらを放熱フィンと総称する。各放熱フィン３００Ｐ間への冷却気体の流れＴ３が可能になり、バスバー３００Ｄが強制に冷却され得る。他の実施例において、各放熱フィン３００Ｐの他に、リセスされた表面や放熱ホールなどの追加的な放熱構造が更に提供されてもよい。
【００６６】
図２ａ〜図２ｄに開示したバスバー３００Ａ〜３００Ｄのリセスされた表面を有する第１主面とヒーティングプレート１００の第２主面とが接触し、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄとヒーティングプレート１００とが締結され、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄのリセスされた表面を含んでいない第２主面と電気的絶縁ボディー２００のトレンチ部２００ＴＲとが接触し、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄと電気的絶縁ボディー２００とが締結され得る。
【００６７】
一実施例において、発熱薄膜層１１０に高電力の電源印加が必要である場合、図３ａ〜図３ｄに示すように、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄと発熱薄膜層１１０との間の接触面積を増加させるために、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄのリセスされた表面を含んでいない第２主面とヒーティングプレート１００の第２主面とが接触し、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄとヒーティングプレート１００とが締結され、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄのリセスされた表面を有する第１主面と電気的絶縁ボディー２００のトレンチ部２００ＴＲとが接触し、各バスバー３００Ａ〜３００Ｄと電気的絶縁ボディー２００とが締結され得る。矛盾しない限り、図３ａ〜図３ｄに開示した各バスバー３００Ａ〜３００Ｄに関する説明は、図２ａ〜図２ｄに開示した各バスバー３００Ａ〜３００Ｄを参照すればよい。
【００６８】
また、図２ａ〜図３ｄを参照して開示した各バスバー３００Ａ〜３００Ｄの形状は例示的であって、リセスされた表面、放熱ホール又は各放熱フィンは、単独で適用されてもよく、少なくとも２以上が組み合わされて適用されてもよい。これらの放熱構造は、ヒーティングプレート１００の内部から外部に放出される冷却気体の流れを円滑に確保するための方向に整列され得る。例えば、放熱ホールの軸は冷却気体の流れ方向と一致し、各放熱フィンも冷却気体の流れ方向に整列され得る。本発明の実施例によると、ヒーターアセンブリー１０の冷却段階で各バスバーが放熱構造を通じて自然に冷却されると共に、放熱構造が冷却気体の流れＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に露出して強制に冷却され得る。各バスバー３００の強制冷却を通じてヒーティングプレートの熱放出が促進され、ヒーティングプレート１００の急速冷却が確保され得る。
【００６９】
再び図１ａ及び図１ｂを参照すると、ベース部４００は、電気的絶縁ボディー２００が装着される支持ブロックであって、ベース部４００にはヒーターアセンブリー１０が組み立てられる。例えば、ベース部４００には、電気的絶縁ボディー２００との結合のために第１固定ボルト（図示せず）が挿入される第１固定ホール４０３と、後述する下部プレート６００との結合のために第２固定ボルトが挿入される第２固定ホール４０１とが形成され得る。
【００７０】
第１固定ホール４０３は、ベース部４００の中央端部側に電気的絶縁ボディー２００の該当の各ホール２２０と整列されて配置され得る。また、第２固定ホール４０１は、ベース部４００の縁部側に後述する下部プレート６００の該当の各ホールと整列されて配置され得る。
【００７１】
一実施例において、ベース部４００内には、真空ホール４００ＶＨ１、４００ＶＨ２、４００ＶＨ３及び冷却ホール４００ＣＨが形成され得る。また、ベース部４００の真空ホール４００ＶＨ１、４００ＶＨ２、４００ＶＨ３は、電気的絶縁ボディー２００の真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３及びヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３と垂直方向に一致して位置し得る。そして、ベース部４００の冷却ホール４００ＣＨは、電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨと垂直方向に一致して位置し、ヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨと垂直方向に離隔して位置し得る。また、これらの電気的絶縁ボディー２００とベース部４００との間の間隙では、冷却気体の漏出を防止するために気密を維持することができる。
【００７２】
本発明の他の実施例に係るヒーターアセンブリー１０は、発熱薄膜層１１０が形成されたヒーティングプレート１００と、エアが流入する離隔空間Ｓを提供する電気的絶縁ボディー２００と、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に配置され、ヒーティングプレート１００の熱放出のための少なくとも２個以上のバスバー３００と、冷却気体が循環されるように冷却流路を提供するベース部４００と、ヒーティングプレート１００の上面に着脱可能に装着されるアタッチ部材ＤＡとを含み得る。ヒーティングプレート１００、電気的絶縁ボディー２００、２個以上のバスバー３００及びベース部４００の説明は、矛盾しない限り、上述した図１ａ〜図１ｂの説明を参照すればよい。
【００７３】
ヒーティングプレート１００の第１主面１００Ｕを保護するように、アタッチ部材ＤＡは、一実施例において、熱伝逹能に優れたセラミックパッドで形成され得る。アタッチ部材ＤＡは、ヒーターアセンブリー１０を通じたチップのボンディング作動時、ヒーティングプレート１００と被処理半導体構造体ＰＳとの間に位置するので、ヒーティングプレート１００と被処理半導体構造体ＰＳとの間の直接的な損傷を防止し、ヒーターアセンブリー１０及び被処理半導体構造体ＰＳを衝撃から保護するバッファー部材として機能することができる。
【００７４】
一実施例において、アタッチ部材ＤＡ内には、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１と垂直方向に貫通する真空ホールＤＡＨが形成される。また、真空ホールＤＡＨに連結され、被処理半導体構造体ＰＳとの吸入面積を広げるトレンチパターンを有する真空吸入流路ＤＡＬが形成され得る。
【００７５】
アタッチ部材ＤＡは、ヒーティングプレート１００への着脱が可能な構造を通じて、熱変形及び損傷が頻繁に発生する部品に対する迅速な取り替えが可能である。本実施例において、被処理半導体構造体ＰＳは、アタッチ部材ＤＡの真空ホールＤＡＨを通じた真空吸入力によってアタッチ部材ＤＡに着脱可能である。勿論、本発明がこれに限定されることはなく、アタッチ部材ＤＡは多様な結合方式を通じてヒーティングプレート１００に着脱可能である。例えば、アタッチ部材ＤＡは、クリップ又はクランプ部材を用いてヒーティングプレート１００の上面に付着又は分離され得る。
【００７６】
本発明の実施例において、電気的絶縁ボディー２００とベース部４００との間には、少なくとも一つの配線通路として電源線及び温度測定用配線が提供され得る。電源線がバスバー３００と連結されることによって発熱薄膜層１１０に電源が印加され、温度測定用配線を介してサーモカップル、温度センサーなどの温度測定用センサーの検出信号が外部測定装置に伝達され得る。
【００７７】
少なくとも２個以上のバスバー３００間を経てヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触し、互いに独立的に温度を測定するための少なくとも２個のサーモカップルを更に含み得る。前記各サーモカップルは、電気的絶縁ボディー２００のサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨを通じてヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触し得る。好ましくは、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触するサーモカップルの測定端部は、ヒーティングプレート１００の第１主面１００Ｕに密着し、加熱される被処理半導体構造体ＰＳの加熱面積範囲内に位置し得る。実質的に、ヒーティングプレート１００の面積は、被処理半導体構造体ＰＳの面積より大きく、ヒーティングプレート１００の一部領域が被処理半導体構造体ＰＳを加熱するので、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触するサーモカップルの測定端部の位置は、被処理半導体構造体ＰＳを加熱しないヒーティングプレート１００の一部領域から除外させることによって、被処理半導体構造体ＰＳを加熱するヒーティングプレート１００の一部領域内で温度測定が行われる。しかし、このようなサーモカップルの測定端部の位置はこれらに限定されなく、被処理半導体構造体ＰＳを加熱するヒーティングプレート１００の一部領域、及び被処理半導体構造体ＰＳを加熱しないヒーティングプレート１００の一部領域に対して温度測定が行われる。
【００７８】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の多様な実施例に係るヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触し、互いに独立的に温度を測定するサーモカップルＴＣを示す斜視図である。
【００７９】
図４ａを参照すると、一実施例に係るサーモカップル５００ａは、２口チューブ５０１と、測定端部５０３と、測定端部５０３からの測定信号を外部温度測定装置（図示せず）に伝達するサーモカップルワイヤ５０２とを含み得る。測定端部５０３は、ゼーベック効果を用いて温度による異種金属の接触面、例えば、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂとサーモカップル５００ａの金属のいずれか一つの接触面で発生する起電力を発生させ、発生した起電力は、サーモカップルワイヤ５０２を介して外部温度測定装置（図示せず）に伝達され得る。
【００８０】
図４ｂを参照すると、一実施例に係るサーモカップル５００ｂは、４口チューブ５０１'と、複数の測定端部５０３ａ、５０３ｂと、測定端部５０３ａ、５０３ｂからの測定信号を外部温度測定装置（図示せず）に伝達する複数のサーモカップルワイヤ５０２ａ、５０２ｂとを含み得る。測定端部５０３ａは、ゼーベック効果を用いて温度による異種金属の接触面、例えば、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂとサーモカップル５００ｂの金属の第１接触面で発生する起電力を発生させ、発生した起電力は、サーモカップルワイヤ５０２ａを介して外部温度測定装置（図示せず）に伝達され得る。また、測定端部５０３ｂは、ゼーベック効果を用いて温度による異種金属の接触面、例えば、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂとサーモカップル５００ｂの金属の第１接触面と異なる第２接触面で発生する起電力を発生させ、発生した起電力は、サーモカップルワイヤ５０２ｂを介して外部温度測定装置（図示せず）に伝達され得る。好ましくは、第１測定端部５０３ａと第２測定端部５０３ｂは、互いに３ｍｍ内の離隔距離を有するように４口チューブ５０１'を通じてアセンブリー化され、電気的絶縁ボディー２００のサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨを介してヒーティングプレート１００の第２主面に接触し得る。アセンブリー化された前記少なくとも２個のサーモカップル５００ｂは、複数のサーモカップルワイヤ５０２ａ、５０２ｂを通過させて互いに結ぶための４口チューブ５０１'を含み得る。しかし、本発明において、サーモカップル５００ｂは、４口以上、例えば、ｎ（ｎは整数、ｎ＝５、６、７、…）口チューブを含み得る。
【００８１】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、複数のサーモカップル５００ａをヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに分散させて接触させることによって、ヒーティングプレート１００によって被処理半導体構造体ＰＳが均一に加熱されるかどうかを測定することができる。また、サーモカップル５００ｂをヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触させることによって、第１測定端部５０３ａ及び第２測定端部５０３ｂのうちいずれか一つはアクティブ測定端部として用いられ、他の一つはスタンバイ用測定端部として用いられて二重化（Ａｃｔｉｖｅ／Ｓｔａｎｄｂｙ）される。その結果、いずれか一つの測定端部を通じて温度測定が不可能であるとしても、他の測定端部を通じて温度測定が可能になることによって温度測定の安定性を図ることができる。一部の実施例において、隣接したヒーティングプレート１００の２個の接触面に対して平均温度値を活用することによって、信頼性のある温度測定が可能である。本発明の他の実施例において、均一で、安定的で、且つ信頼性のある温度測定のために、図４ａ及び図４ｂの各サーモカップルが下記の図５のように混合され、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに分散・接触してもよい。
【００８２】
図５は、本発明の一実施例に係る電気的絶縁ボディー２００のサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨを通じてヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに接触可能なサーモカップル５００ａ、５００ｂを説明するための図である。
【００８３】
図５を参照すると、電気的絶縁ボディー２００内の真空ホール２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３及び冷却ホール２００ＣＨと互いに異なる位置に形成された少なくとも一つ以上のサーモカップル用単一貫通ホール２００ＴＣＨを通じて、複数のサーモカップル５００ａ、５００ｂ、５００ｃが電気的絶縁ボディー２００の上部表面に導出され得る。また、導出された複数のサーモカップル５００ａ、５００ｂ、５００ｃの各測定端部はヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに分散・接触し得る。
【００８４】
図６は、本発明の一実施例において、ベース部４００の冷却ホール４００ＣＨと垂直方向に一致する電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨから冷却気体がヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂに供給されるときの冷却気体の流れを説明するための図である。
【００８５】
図６を参照すると、ベース部４００の冷却ホール４００ＣＨと垂直方向に一致する電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨを介して冷却気体が垂直方向Ｔ１に供給されるとき、垂直方向Ｔ１の冷却気体は、ヒーティングプレート１００の第２主面１００Ｂとぶつかって水平方向Ｔ２、Ｔ３に分岐され得る。前記水平方向Ｔ２、Ｔ３に分岐された冷却気体の一部は、ヒーティングプレート１００を冷却させた後、排出口ＯＬを介して外部に噴出されてもよく、前記水平方向Ｔ２、Ｔ３に分岐された冷却気体の他の一部は、電気的絶縁ボディー２００の冷却ホール２００ＣＨと離隔しているヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨを介して冷却気体吐出流路ＣＰＬ方向Ｔ５、Ｔ７に沿って流れてもよい。
【００８６】
図７ａ〜図７ｅは、本発明の多様な実施例に係る多様な形態の真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３、真空吸入流路ＶＰＬ、冷却ホール１２０ＣＨ、及び冷却気体吐出流路ＣＰＬを有するヒーティングプレート１１０を示す平面図である。
【００８７】
図７ａを参照すると、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は斜線方向に位置し、このうち真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は、トレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され得る。また、ヒーティングプレート１００の４個の冷却ホール１２０ＣＨ'は、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１を中心に矩形状に位置し、それぞれのヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨ'は分岐形態のトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬ'と連結され、図１ａの冷却気体吐出流路ＣＰＬより広い冷却面積を提供することができる。
【００８８】
図７ｂを参照すると、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は斜線方向に位置し、このうち真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は、トレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され得る。また、ヒーティングプレート１００の２個の冷却ホール１２０ＣＨは、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１を中心に対称的に位置し、それぞれのヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨは分岐形態のトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬ''と連結され、図１ａの冷却気体吐出流路ＣＰＬより広い冷却面積を提供することができる。
【００８９】
図７ｃを参照すると、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は斜線方向に位置し、このうち真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は、トレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され得る。また、ヒーティングプレート１００の２個の冷却ホール１２０ＣＨは、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１を中心に対称的に位置し、それぞれのヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨはジグザグ状のトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬ'''と連結され、図１ａの冷却気体吐出流路ＣＰＬより広い冷却面積を提供することができる。
【００９０】
図７ｄを参照すると、２個のヒーティングプレート組立ホール１０１'は中央端部に位置し得る。また、ヒーティングプレート１２０の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は斜線方向に位置し、このうち真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は、トレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され得る。また、ヒーティングプレート１００の２個の冷却ホール１２０ＣＨは、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１を中心に対称的に位置し、それぞれのヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨは分岐形態のトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬ''''と連結され、図１ａの冷却気体吐出流路ＣＰＬより広い冷却面積を提供することができる。
【００９１】
図７ｅを参照すると、２個のヒーティングプレート組立ホール１０１'は中央端部に位置し得る。また、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は斜線方向に位置し、このうち真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３は分岐形態のトレンチパターンを有する真空吸入流路ＶＰＬと連結され得る。また、ヒーティングプレート１００の２個の冷却ホール１２０ＣＨは、ヒーティングプレート１００の真空ホール１２０ＶＨ１を中心に対称的に位置し、それぞれのヒーティングプレート１００の冷却ホール１２０ＣＨは円状の分岐形態のトレンチパターンを有する冷却気体吐出流路ＣＰＬ'''''と連結され、図１ａの冷却気体吐出流路ＣＰＬより広い冷却面積を提供することができる。
【００９２】
本発明は、図７ａ〜図７ｅを参照して説明した多様な形態の真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３、真空吸入流路ＶＰＬ、冷却ホール１２０ＣＨ及び冷却気体吐出流路ＣＰＬに限定されない。例えば、冷却面積又は吸入面積を最大化できる真空ホール１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３及び冷却ホール１２０ＣＨの配置、冷却面積又は吸入面積を最大化できる真空吸入流路ＶＰＬ及び冷却気体吐出流路ＣＰＬの形態であればいずれも適用可能である。
【００９３】
図８は、本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリー１０の結合状態を示す斜視図である。
【００９４】
図８を参照すると、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００は、ヒーティングプレート組立ホール１０１、ヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００との間に配置されたバスバー３００の締結孔３１０及び電気的絶縁ボディー２００の貫通ホールを通過する締結部材９００を通じて締結され得る。また、電気的絶縁ボディー２００とベース部４００は、電気的絶縁ボディー２００の組立ホール２２０とベース部４００の第１固定ホール４０３を通過する締結部材８００を通じて締結され得る。また、ベース部４００と下部プレート６００は、ベース部４００の第２固定ホール４０１及び下部プレート６００の組立ホール（図示せず）を通過する締結部材７００を通じて締結され得る。一実施例において、締結部材７００、８００、９００は固定ボルトを含み得るが、これらに制限されることはなく、締結部材を通じてヒーティングプレート１００と電気的絶縁ボディー２００、電気的絶縁ボディー２００とベース部４００、又はベース部４００と下部プレート６００とが締結され得る。
【００９５】
一実施例において、下部プレート６００は、真空吸入のための吸入部６１０と、冷却気体を注入する引入部６２０とを含み得る。図面には示していないが、下部プレート６００の内部には、ベース部４００の真空ホール４００ＶＨ１、４００ＶＨ２、４００ＶＨ３と吸入部６１０との間を連結させる真空吸入経路が形成され、真空吸入流路とは別途に、ベース部４００の冷却ホール４００ＣＨと引入部６２０との間を連結させる冷却気体流路が形成され得る。
【００９６】
一実施例において、下部プレート６００は、冷却気体の流入及び循環のための陰圧を提供することができる。このために、下部プレート６００の内部には、陰圧の発生のためにガス移動を案内するメイン流路と、前記メイン流路と連通した冷却気体流路とが設けられる。前記冷却気体流路は、前記メイン流路と同一の直径を有し得るが、本発明がこれに限定されることはなく、前記冷却気体流路の個数は１個又は複数個であり得る。
【００９７】
前記メイン流路において前記メイン流路の入口６２０から出口６１０にガス（エア）が高速に移動すると、前記メイン流路は冷却気体流路より低い圧力（陰圧）を維持することができ、前記メイン流路と冷却気体流路との間の圧力差により、前記冷却気体流路内のガス（例えば、エア）は前記メイン流路に移動し、前記メイン流路の出口６１０を介して排出され得る。このように、前記メイン流路内でガス（エア）の流れが発生し、前記メイン流路内のガス（エア）の速度が発生（増加）すると、前記メイン流路内の圧力は冷却気体流路内の圧力より低く（ベルヌーイの定理）なるので、前記冷却気体流路は離隔空間Ｓを介して冷却気体を流入させ、前記冷却気体の流れに露出する発熱薄膜層１１０は、流入する前記冷却気体によって急冷されたり、温度上昇が抑制され得る。一実施例において、発熱薄膜層１１０の急冷のためには、前記メイン流路に沿って流れるガスの流速を増加させることができ、発熱薄膜層１１０が一定の温度に維持される場合、発熱薄膜層１１０に印加される電力の制御を通じて温度を調節したり、前記電力の制御と共に冷却させる方式で発熱薄膜層１１０の温度を一定に制御することができる。
【００９８】
前記冷却気体流路は、前記メイン流路の一側及び他側から分岐される２個の冷却気体流路として提供され得る。これらの４個の冷却気体流路は、電気的絶縁ボディー２００の２個の冷却ホール２００ＣＨにそれぞれ連通し得る。その結果、離隔空間Ｓを介して流入したエアは、ヒーティングプレート１００の熱によって加熱された状態で２個の冷却ホール２００ＣＨを介して２個の冷却気体流路に移動し得る。また、前記冷却気体流路に移動した冷却気体は、前記メイン流路を通過して前記メイン流路の出口６１０に迅速に排出され得る。このような冷却気体の迅速な流れを通じて、ヒーティングプレート１００は急速に冷却され得る。
【００９９】
図９は、本発明の一実施例に係るヒーターアセンブリー１０を用いたフリップチップボンディング装置である。
【０１００】
図９を参照すると、フリップチップボンディング装置は、ベアチップ２０、ＩＣ基板４０、及びベアチップ２０とＩＣ基板４０との間に形成されたバンプパッド３０からなる半導体チップパッケージＳＣＰと、ヒーターアセンブリー１０と、ヒーターアセンブリー１０の全般的な動作を制御する制御モジュール（図示せず）とを含み得る。ヒーターアセンブリー１０を構成するヒーティングプレート１００、電気的絶縁ボディー２００、各バスバー３００、ベース部４００及び下部プレート６００は、矛盾しない限り、図１ａ〜図７を参照して説明した内容を参照すればよい。
【０１０１】
ベアチップ２０は、ウエハーから切り取った集積回路チップであって、パッケージング段階直前の状態のものとしてベアダイ（ｂａｒｅ  ｄｉｅ）と称する。ＩＣ基板４０は、ベアチップ２０と主基板（図示せず）とを電気的に連結し、動作電源を供給し、信号の入出力（Ｉ／Ｏ）を可能にし、内蔵されたベアチップ２０を外部衝撃から保護する役割もする。バンプパッド３０は、ベアチップ２０に電流を流入させる端子としての役割をすることができる。また、制御モジュール（図示せず）は、外部装置（図示せず）を通じて冷却ガス供給及び真空吸入がヒーターアセンブリー１０内で行われるように制御することができる。具体的に、制御モジュール（図示せず）は、半導体チップパッケージＳＣＰが準備されると、熱加圧（ＴＰ）を行い、ベアチップ２０がＩＣ基板４０にボンディングできるようにヒーターアセンブリー１０を制御することができる。これによって、半導体チップパッケージＳＣＰ内にベアチップ２０とＩＣ基板４０とが電気的及び機械的に連結され得る。また、制御モジュール（図示せず）は、ヒーターアセンブリー１０を通じた熱加圧によってベアチップ２０とＩＣ基板４０とを接合させた後、後続する半導体チップパッケージＳＣＰを製造するために、熱加圧が行われた半導体チップパッケージＳＣＰ、ヒーターアセンブリー１０内のヒーティングプレート１００、及びアタッチ部材ＤＡのうち少なくとも一つが冷却されるように、ヒーターアセンブリー１０の冷却ホール１２０ＣＨ、２００ＣＨ、４００ＣＨを介して冷却気体が流れるように制御することができる。
【０１０２】
一実施例において、制御モジュール（図示せず）は、真空吸着力を通じてヒーターアセンブリー１０のヒーティングプレート１００にベアチップ２０を吸着させた後、前記吸着したベアチップ２０がＩＣ基板４０にボンディングできるようにヒーターアセンブリー１０を制御することができる。
【０１０３】
本発明の一実施例に係る発熱薄膜層１１０は、その上部に拡散防止膜を更に含み得る。発熱薄膜層１１０がＦＴＯ導電膜である場合、約２００℃以上の高温で加熱して使用されると、高い電圧による影響で薄膜の微細構造が変化したり、膜の酸化状態に変化がもたらされ得る。このように前記ＦＴＯ導電膜を加熱又は冷却する工程が繰り返され、原子移動による欠陥又は微細構造の変化が累積される場合、前記ＦＴＯ導電膜の表面には劣化が発生し、クラックなどの欠陥が発生し得る。その結果、前記欠陥は、前記薄膜発熱体の安定性及び耐久性を劣化させる原因となり得る。
【０１０４】
本発明の一実施例において、このような欠陥を最小化するために発熱薄膜層１１０上に拡散防止膜（図示せず）を更に形成することができる。前記拡散障壁層によって発熱薄膜層１１０のスズ及び／フッ素の原子移動又は揮発が防止され、発熱薄膜層１１０の表面の劣化が防止され得るので、安定性及び耐久性が向上した発熱構造体が提供され得る。また、前記拡散障壁層は、発熱薄膜層１１０を覆うことによって酸素、水分、メタンガス、酸化性気体又は還元性気体などの大気中の気体分子が発熱薄膜層１１０に浸透することを遮断することができる。
【０１０５】
本発明の実施例に係る加熱体においては、実際の使用時、主に発熱薄膜層１１０で寿命と関連する欠陥が発生し得る。発熱薄膜層１１０は、基板（図１ａの１２０参照）に別途に形成されるものであるので、単純に寿命が終了した発熱薄膜層１１０を化学的エッチングや物理的研磨を通じて除去し、露出した基板表面に再び発熱薄膜層１１０を形成することによって加熱体を再生させることができる。このような本発明は、パターン電極のように異種の材料を複合化及び焼結して製造される従来の加熱体に比べて優れた経済性を有するという利点を有する。
【０１０６】
発熱薄膜層１１０を用いた加熱体によって半導体製造工程の被処理体に熱を均一に伝逹するためには、ヒーティングプレート（図１ａの１００参照）の高速昇温又は高速冷却時、加熱体の表面と被処理体の表面との接触界面が全領域にわたって維持されなければならなく、このためには加熱体の熱変形が起こってはならない。本発明者は、このような熱変形が基板と発熱薄膜層１１０との間の熱膨張係数の差によって発生することを確認した。基板と発熱薄膜層１１０との間の熱膨張係数の差により、高速昇温又は高速冷却時、ヒーティングプレート（図１ａの１００参照）が被処理体の表面を基準にして凹状に又は凸状に変形可能であり、この場合、被処理体との接触時、全面積にわたって熱を均一に伝逹できないという問題が発生し得る。また、前記熱膨張係数の差は、発熱薄膜層１１０が基板から剥離される現象をもたらし、ヒーティングプレート１００の寿命を短縮させる場合もある。特に、半導体を製造するための熱圧着ボンディング装置（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｂｏｎｄｅｒ；ＴＣＢ）の精密ヒーターとして発熱薄膜層１１０を適用するためにはこれを改善する必要がある。
【０１０７】
本発明の一実施例によると、セラミック系発熱薄膜層１１０に対して基板１２０をセラミック系材料で構成し、基板１２０の材料組成を調節する。一実施例において、基板１２０は、絶縁体であるシリコン窒化物を主な構成材料として含み得る。しかし、シリコン窒化物は、金属酸化物である発熱薄膜層に比べて熱膨張率が小さい。前記シリコン窒化物で構成される基板１２０の熱膨張係数と発熱薄膜層１１０の熱膨張係数とをマッチングさせるために、熱膨張係数が発熱薄膜層に比べて大きいセラミック材料、例えば、チタン窒化物（ＴｉＮ）を混合して使用することができる。すなわち、本発明の実施例に係る基板１２０は、熱膨張係数が低いとしても、電気絶縁性に優れたセラミック材料を主な基板材料として使用し、主に金属酸化物を含むので、前記主な基板材料より高い熱膨張率を有する発熱薄膜層１１０と基板１２０との間の熱膨張係数の差をマッチングさせるために、熱膨張係数が大きい付加セラミック材料を混合させることができる。その結果、主な基板材料及び付加セラミック材料を含む混合組成の基板は、混合規則（ｒｕｌｅ  ｏｆ  ｍｉｘｔｕｒｅ）により、これらの材料の相対的混合比に線形的に比例する熱膨張係数を有することができる。
【０１０８】
一実施例において、ＦＴＯ発熱薄膜層との熱膨張係数のマッチングのために、前記混合組成の基板は、シリコン窒化物とチタン窒化物との混合組成を有することができる。一実施例において、基板１２０は、シリコン窒化物粉末とチタン窒化物粉末とを混合することによってスラリーを形成した後、これを焼結して形成され得る。このとき、チタン窒化物は、材料自体が導電性を有するので、前記混合粉末の総重量に対してチタン酸化物が３０重量％未満で混合されたときに基板１２０の絶縁性を維持することができる。
【０１０９】
したがって、本発明の多様な実施例に係る発熱薄膜層１１０を含むヒーターアセンブリー１０は、急速加熱及び急速冷却に有利なだけでなく、均一な熱分布及び別途の形成によって再生的利点を有する。
【０１１０】
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって明白であろう。
【符号の説明】
【０１１１】
１００    ヒーティングプレート
１１０    発熱薄膜層
１２０    発熱本体
１２０ＣＨ    冷却ホール
１２０ＶＨ１、１２０ＶＨ２、１２０ＶＨ３    真空ホール
２００    電気的絶縁ボディー
２００ＴＲ    トレンチ部
２００ＶＨ１、２００ＶＨ２、２００ＶＨ３    真空ホール
２００ＣＨ    冷却ホール
２００ＴＣＨ    サーモカップル用単一貫通ホール
３００    バスバー
３１０、３２０、３３０    締結孔
４００    ベース部
４０１    第２固定ホール
４０３    第１固定ホール
６００    下部プレート
ＤＡ    アタッチ部材
ＰＳ    被処理半導体構造体
【図１Ａ】
2020096069.tif 000003
【図１Ｂ】
2020096069.tif 000004
【図２Ａ】
2020096069.tif 000005
【図２Ｂ】
2020096069.tif 000006
【図２Ｃ】
2020096069.tif 000007
【図２Ｄ】
2020096069.tif 000008
【図３Ａ】
2020096069.tif 000009
【図３Ｂ】
2020096069.tif 000010
【図３Ｃ】
2020096069.tif 000011
【図３Ｄ】
2020096069.tif 000012
【図４Ａ】
2020096069.tif 000013
【図４Ｂ】
2020096069.tif 000014
【図５】
2020096069.tif 000015
【図６】
2020096069.tif 000016
【図７Ａ】
2020096069.tif 000017
【図７Ｂ】
2020096069.tif 000018
【図７Ｃ】
2020096069.tif 000019
【図７Ｄ】
2020096069.tif 000020
【図７Ｅ】
2020096069.tif 000021
【図８】
2020096069.tif 000022
【図９】
2020096069.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月13日(2020.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子製造用ボンディング装置に装着されるヒーターアセンブリーであって、
第１主面及び第２主面を含み、前記第１主面上に被処理半導体構造体が解除可能に支持されるヒーティングプレートと、
前記ヒーティングプレートの前記第２主面側に配置され、前記ヒーティングプレートを支持する電気的絶縁ボディーと、
前記ヒーティングプレートと前記電気的絶縁ボディーとの間に配置され、前記ヒーティングプレートの熱放出及び電源印加のための少なくとも２個以上のバスバーと、を含むヒーターアセンブリー。
【請求項２】
前記ヒーティングプレートの第２主面上に形成された発熱薄膜層により、前記ヒーティングプレートの第１主面上に形成された発熱本体の面相加熱が行われる、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項３】
前記少なくとも２個以上のバスバーは、前記ヒーティングプレートの前記第２主面に対して平行な方向に伸張された構造を有し、互いに平行に離隔した２個のバスバーを含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項４】
前記電気的絶縁ボディーは、前記バスバーの底部のうち少なくとも一部を収容するためのトレンチ部を有し、前記バスバーの前記少なくとも一部が前記トレンチ部に挿入されて支持される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項５】
前記バスバーは締結孔を含み、前記電気的絶縁ボディーは貫通ホールを含み、前記貫通ホール及び前記締結孔を通じる締結部材によって前記バスバーが前記電気的絶縁ボディーに固定される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項６】
前記バスバーの上部のうち一部は、前記ヒーティングプレートの前記第２主面と離隔し、冷却気体流路を確保するリセスされた表面を有する、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項７】
前記バスバーは、放熱のための放熱ホール、多孔質体又は放熱フィンを更に含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項８】
前記バスバーは、金属、金属合金、炭素体又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項９】
前記バスバーの上部のうち一部に前記ヒーティングプレートが締結されたり、
前記バスバーの下部のうち一部に前記電気的絶縁ボディーが締結される、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１０】
前記ヒーティングプレートは、前記被処理半導体構造体を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第１真空ホールを含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第１真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第１真空流路を含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１１】
前記ヒーティングプレートは、少なくとも一つ以上の冷却ホールを含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記冷却ホールに冷却気体を供給するための冷却気体流路を含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１２】
前記冷却気体流路のアウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと離隔し、前記冷却気体流路のアウトレットから放出される冷却気体の一部が前記冷却ホールに伝達され、前記ヒーティングプレートの前記第１主面上に伝達される、請求項１１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１３】
前記冷却気体流路の前記アウトレットは、前記ヒーティングプレートの前記冷却ホールと前記ヒーティングプレートの第２主面に対して垂直な方向にオフセットされた、請求項１２に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１４】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面を保護するように前記被処理半導体構造体と前記ヒーティングプレートの前記第１主面との間に配置され、前記ヒーティングプレートの前記第２主面上に配置されるアタッチ部材を更に含み、
前記ヒーティングプレートは、前記アタッチ部材を解除可能に支持するための少なくとも一つ以上の第２真空ホールを更に含み、
前記電気的絶縁ボディーの内部には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールにそれぞれ密着して気密を維持する少なくとも一つ以上の第２真空流路を更に含む、請求項１１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１５】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記冷却ホールから伝達される前記冷却気体を前記第１主面に沿って拡張して流動させる第１トレンチパターンが形成され、前記第１トレンチパターンの少なくとも一部を前記アタッチ部材が覆う、請求項１４に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１６】
前記第１トレンチパターンは、前記アタッチ部材の縁部を越えて縦断されたり、前記ヒーティングプレートの縁部まで延長される、請求項１５に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１７】
前記ヒーティングプレートの前記第１主面には、前記少なくとも一つ以上の第２真空ホールと連通し、前記アタッチ部材によって覆われて密閉される第２トレンチパターンが更に形成された、請求項１４に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１８】
前記電気的絶縁ボディーを貫通し、前記少なくとも２個以上のバスバー間を経て前記ヒーティングプレートの前記第２主面に接触し、互いに独立的に温度を測定するための少なくとも２個のサーモカップルを更に含む、請求項１に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項１９】
前記電気的絶縁ボディーは、サーモカップル用単一貫通ホールを含み、
前記少なくとも２個のサーモカップルは、各測定端部が互いに３ｍｍ内の離隔距離を有するようにアセンブリー化され、前記サーモカップル用単一貫通ホールを通じて前記第２主面に接触する、請求項１８に記載のヒーターアセンブリー。
【請求項２０】
アセンブリー化された前記少なくとも２個のサーモカップルは、複数のサーモカップルワイヤを通過させて互いに結ぶための多口チューブを含む、請求項１９に記載のヒーターアセンブリー。