KR100655073B1 - 정전 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각가스 통로의 간단한 개선에 의해 에지부에서의 냉각 효율을 더욱 증강시켜 공정의 안정된 수행과 제품에 대한 신뢰성이 향상되도록 하는 정전 척에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 금속 기반과 절연층과 전극층 및 유전체층으로 이루어지며, 상기 유전체층의 표면으로 냉각가스 통로를 형성하는 정전 척에 있어서, 상기 냉각가스 통로는 유전체층의 표면에서 센터부로부터 에지부측으로 요입 깊이가 하향 단차지도록 하는 구성인 바 이로인해 에지부측의 냉각가스 유동량을 증대시켜 웨이퍼(60)의 전면에 걸쳐 균일한 가공성을 갖도록 하고, 그에 따라 제품 특성의 균일화 및 신뢰성을 높이는 동시에 생산성이 증대되도록 하는 것이다.

반도체 제조, 웨이퍼, 정전 척, 웨이퍼 냉각, 에칭, 냉각가스 통로

Description

정전 척{Electrostatic chuck}

도 1은 일반적인 정전 척의 구조를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 정전 척의 일실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 정전 척의 다른 실시예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 금속 기반 20 : 절연층

30 : 전극층 40 : 유전체층

본 발명은 정전 척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각가스 통로의 간단한 개선에 의해 에지부에서의 냉각 효율을 더욱 증강시켜 공정의 안정된 수행과 제품에 대한 신뢰성이 향상되도록 하는 정전 척에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 제조하는 공정에서 반도체 웨이퍼의 노광, CVD(화학 기상 증착), 스퍼터링등의 성막 공정이나 미세가공, 에칭, 다이싱과 같은 공정에는 반도체 웨이퍼를 가공기의 소정 부위에 고정 및 유지시키기 위한 유지수단이 필요로 되는바 특히 반도체 웨이퍼상에 미세한 패턴을 묘화하여 다수의 반도체 소자를 형성하는 집적회로의 제작을 위해서는 반드시 반도체 웨이퍼를 평탄한 면에 확실하게 유지시켜야만 한다.

반도체 웨이퍼를 유지시키는 수단으로서 종래에는 기계식, 진공식 및 전기식의 척 장치를 사용하였는바 이 중에서도 전기식 척 장치인 정전 척은 취급이 간편하고, 진공중이라도 사용이 용이하다는 이점 때문에 그 사용 분야가 점차 증가하고 있는 추세이다.

또한 반도체 웨이퍼의 가공 중에는 빔 입자등과의 충돌에 의해서 반도체 웨이퍼상에는 열에너지가 발생하게 되는데 이 발생 열에너지에 의해서 반도체 웨이퍼의 국부적 팽창 및 변형을 초래하기도 하므로 반드시 정전 척은 반도체 웨이퍼상의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있어야만 한다.

따라서 정전 척은 반도체 웨이퍼를 소정 부위에 확실하게 유지시킴과 동시에 열전도성이 높아야 하는 기능이 요망된다.

이러한 정전 척은 도 1에 도시한 바와같이 크게 금속 기반(1)과 절연막(2)과, 전극(3) 및 유전막(4)이 적층되는 구성으로서 이루어지는 것이 대부분이다.

이때 절연막(2)은 금속 기반(1)을 양극산화한 산화막으로 이루어지며, 전극(3)과 유전막(4)은 차례로 용사에 의해 전극물질과 유전물질을 증착시키므로서 형성되는 구성이다.

한편 정전 척은 전술한 바와같이 공정의 수행시 웨이퍼의 표면 냉각을 위하 여 유전체의 표면으로 냉각가스가 유동할 수 있도록 하는 냉각가스 통로를 형성하게 되며, 이러한 냉각가스 통로를 통해 냉각가스가 유동하면서 웨이퍼를 균일하게 냉각시키게 되는 것이다.

하지만 유전막(4)의 표면에 형성되는 냉각가스 통로는 통상 웨이퍼의 센터를 통해 공급되어 외측의 에지방향으로 냉각가스가 유동하도록 형성되어 있는바 따라서 냉각가스에 의한 냉각 효율 측면에서 웨이퍼의 센터가 에지부에 비해 높고, 이러한 냉각 효율의 차이는 웨이퍼 표면의 불균일한 온도 차이를 유발시키게 된다.

이같은 온도 차이는 에칭 공정의 수행시 웨이퍼의 센터에서 보다는 에지부에서의 에칭량을 커지게 하는 원인이 되므로 웨이퍼 표면의 에지부측 패턴 두께가 보다 얇게 되면서 패턴의 단락이나 연결상태의 불량을 초래하기도 하므로 제품 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 유전체에 형성되는 냉각통로의 깊이를 센터부보다는 에지부에서 보다 깊게 형성되도록 단차지는 형상으로 형성하므로서 냉각 효과가 균일하게 발생될 수 있도록 하는 정전 척을 제공하고자 하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금속 기반과 절연층과 전극층 및 유전체층으로 이루어지며, 상기 유전체층의 표면으로 냉각가스 통로를 형성하는 정전 척에 있어서, 상기 냉각가스 통로는 유전체층의 표면에서 센터부로부터 에지부측으로 요입 깊이가 하향 단차지도록 하는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 유전체층에 형성되는 냉각가스 통로의 구조를 개선시키고자 하는 것이다.

유전체층의 표면으로는 통상 기계 또는 화학적인 방법에 의해서 냉각가스를 유동시키는 냉각가스 통로를 형성하면서 이러한 냉각가스 통로는 센터부로부터 에지부측으로 방사형상으로 형성되도록 하고 있다.

이와같이 센터부에서부터 에지부측으로 유동할 수 있도록 형성되는 냉각가스 통로를 센터부로부터 점차 에지부측으로 요입 깊이가 하향 단차지는 형상으로 형성되도록 하는 것이 가장 두드러진 특징이다.

이렇게 에지부측으로 냉각가스 통로의 요입 깊이를 깊게 형성시키는 것은 에지부측으로의 가스 유동량이 더욱 증대되도록 하기 위한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 것으로서, 금속 기반(10)의 표면으로는 양극산화에 의해 일정한 두께로 절연층(20)을 형성하고, 절연층(20)의 상부면에는 전극층(30)이 증착되며, 이러한 전극층(30)의 상부면에 유전체층(40)이 구비되도록 하는 구성은 종전과 동일하다.

다만 본 실시예에서는 유전체층(40)의 상부면으로 요철형상의 헬륨가스가 유동하는 냉각가스 통로(50)를 형성하면서 이 냉각가스 통로(50)가 센터부에서 에지 부측으로 요입되는 홈의 깊이가 점차 하향 단차지는 형상으로서 구비되도록 하는 것이다.

따라서 냉각가스 통로(50)를 통해 유동하는 냉각가스의 량이 센터부로부터 에지부측으로 갈수록 점차 증가될 수 있도록 하는 것이다.

이와같은 냉각가스 통로(50)를 형성한 유전체층(40)의 상부면으로 웨이퍼(60)를 안착시키게 되면 웨이퍼(60)의 에칭 공정시 플라즈마의 충돌에 의해 발생되는 열에너지가 냉각가스에 의해서 냉각되면서 센터부에서의 냉각효율과 거의 동등하게 에지부를 냉각시키게 되는 효과가 있게 된다.

이로서 에칭 공정 중에 웨이퍼(60)를 균일하게 냉각시키면서 전면에 걸쳐 균일한 온도를 유지할 수 있도록 하여 웨이퍼(60)의 온도 편차에 따른 공정 오류 및 제품에 대한 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수가 있게 되는 것이다.

그리고 도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에서 금속 기반(10)의 표면으로 양극산화에 의해 일정한 두께로 절연층(20)을 형성하고, 절연층(20)의 상부면에는 전극층(30)을 증착하며, 이러한 전극층(30)의 상부면에 유전체층(40)이 구비되도록 하는 구성은 종전이나 전기한 실시예와 동일하다.

다만 본 실시예에서는 유전체층(40)에 형성하는 냉각가스 통로(50)를 센터부에서 일정 반경내에는 동일한 깊이로서 형성하고, 에지부는 그보다 하향 요입되게 하므로서 에지부측에서의 냉각가스 유동량이 더욱 증대되도록 하는 것이다.

다시말해 유전체층(40)의 센터부를 기준으로 일정 반경내의 냉각가스 통로(51)보다 그 외측의 에지부에 형성되는 냉각가스 통로(52)가 더 깊게 요입되게 하므로서 냉각가스가 유동하게 되는 단면적이 확장되도록 하는 것이다.

이와같이 에지부의 냉각가스 통로(52)를 센터부측보다 상대적으로 더 깊게 형성시키게 되면 센터부보다 에지부를 지나는 냉각가스의 유동량이 더욱 증대되면서 유전체층(40)의 상부에서 척킹되는 웨이퍼(60)의 센터부와 에지부가 거의 균일하게 냉각되는 효과를 나타낼 수가 있게 되는 것이다.

따라서 에칭 공정에 의해 웨이퍼(60)를 가공하게 되면 웨이퍼(60)가 전면에 걸쳐 균일한 온도를 유지하게 되므로서 가공 특성이 양호해지고, 이로서 공정 오류 및 제품에 대한 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수가 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정전 척은 유전체층(40)의 상부면에서 웨이퍼(60)의 냉각을 위해 형성하게 되는 냉각가스 통로(50)를 센터부측보다 에지부측의 요입 깊이가 더욱 깊게 형성되도록 하는 간단한 구조 개선에 의해 에지부측의 냉각가스 유동량을 증대시켜 웨이퍼(60)의 전면에 걸쳐 균일한 가공성을 갖도록 하고, 그에 따라 제품 특성의 균일화 및 신뢰성을 높이는 동시에 생산성이 증대되도록 하는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (2)

1. 금속 기반과 절연층과 전극층 및 유전체층으로 이루어지며, 상기 유전체층의 표면으로 냉각가스 통로를 형성하는 정전 척에 있어서,

   상기 냉각가스 통로는 유전체층의 표면에서 센터부로부터 에지부측으로 점차 요입 깊이가 하향 단차지도록 하는 구성으로 이루어지는 정전 척.
2. 금속 기반과 절연층과 전극층 및 유전체층으로 이루어지며, 상기 유전체층의 표면으로 냉각가스 통로를 형성하는 정전 척에 있어서,

   상기 냉각가스 통로는 유전체층의 표면에서 센터부로부터 일정 반경내에는 동일한 깊이를 갖도록 하고, 에지부는 그보다 하향 요입되게 단차지도록 하는 정전 척.

Images