KR100965414B1 - 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전 척에 관한 것으로, 양의 전극과 음의 전극에 전압을 인가하여 웨이퍼 또는 기판 등의 피흡착체를 쿨롱(coulomb)힘으로 흡착하는 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전척에 관한 것이다.
본 발명인 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척을 이루는 구성수단은, 전극이 패턴화되는 영역을 복수개의 분할 영역으로 나누고, 양의 전극 및 음의 전극을 분기하여 각 분할 영역에 분할 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척{Electrostatic Chuck having bi-polar electrode pattern}

본 발명은 정전 척에 관한 것으로, 양의 전극과 음의 전극에 전압을 인가하여 웨이퍼 또는 기판 등의 피흡착체를 쿨롱(coulomb)힘으로 흡착하는 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전척에 관한 것이다.

최근, 반도체 또는 액정의 제조 프로세스, 예컨대 반도체 또는 패널 제조장치에는, 그것의 일부를 구성하고 있는 드라이 에칭, 이온주입, CVD, PVD, 합착 등의 처리가, 자동화 및 공해방지의 입장에서, 습식법으로부터 건식법에 의한 처리로 변화하고 있다. 그 건식법에 의한 처리의 대부분은, 진공분위기하에서 행하여지는 것이 보통이다.

이러한 건식처리에 있어서 중요한 것은, 예컨대, 기판으로서 사용하고 있는 실리콘 웨이퍼 또는 유리판 등에 대해서는, 최근, 회로의 고집적화 또는 미세가공화의 관점에서, 패터닝 때의 위치결정 정밀도를 향상시키는 것에 있다.

이러한 요청에 따르기 위해서 종래, 기판의 반송 또는 흡착고정에 있어서, 진공척 또는 기계척을 채용하고 있었다. 그렇지만, 진공척은, 진공하에서의 처리가 되기 때문에, 압력차가 적어 흡착 효과가 적고, 가령 흡착할 수 있었다고 해도 흡착부분이 국부적으로 되기 때문에, 기판에 변형이 생긴다고 하는 결점이 있었다.

또한, 웨이퍼처리의 고온화에 따르는 가스냉각을 할 수 없기 때문에, 최근의 고성능 반도체 제조 프로세스에 적용할 수 없다고 하는 불편이 있었다. 한편, 기계척의 경우, 장치가 복잡해지고, 보수점검에 시간을 요하는 등의 결점이 있었다.

이러한 종래 기술의 결점을 보충하기 위해서 최근, 정전기력을 이용한 정전 척이 개발되고, 널리 채용되어 있다. 상기 정전 척은 하나의 전극을 사용하는 유니폴라(uni-polar) 정전 척과 두 개의 전극을 사용하는 바이폴라(bi-polar) 정전 척으로 나뉠 수 있다.

상기 유니 폴라 정전 척은 정전기력이 약하고 고전압이 요구되기 때문에 대형의 기판 등에서는 적용하기 힘든 단점이 있는 반면, 상기 바이 폴라 정전 척은 정전기력이 강하고 저전압에서도 기판 흡착이 가능하기 때문에 대형의 기판을 흡착할 수 있는 장점이 있다.

상기 정전 척은 기본 구성 요소로서 절연층과 전극을 가지고 있으며, 절연층 위에 웨이퍼 등의 피흡착제가 얹어 놓아진다. 즉, 절연층을 통하여, 웨이퍼와 전극이 대향 배치되게 된다. 이 상태에서 피흡착체와 전극과의 사이에 전압을 인가하면, 한족에 +, 다른 쪽에 -의 전하가 생기고, 이 전하들 간에 쿨롱힘이 작용하게 된다. 결과적으로 이 쿨롱힘에 의해 피흡착체가 흡착된다.

이와 같은 동작에 따라 피흡착체를 흡착하는 종래의 정전 척은 도 1에 도시된 바와 같은, 전극 패턴으로 이루어져 있다. 즉, 정전 척의 전면에 양의 전극 패턴이 형성되고, 상기 양의 전극 사이 사이에 음의 전극이 맞물려서 형성된다. 더 상세하게 설명하면, 손가락 형태의 양의 전극이 상기 정전척 전면에 걸쳐 패턴화되고, 손가락 형태의 음의 전극이 상기 양의 전극 사이 사이에 끼워져서 패턴화된다. 이와 같이 손가락 형태의 양의 전극와 음의 전극이 서로 맞물려서 패턴화되는 것을 이하에서는 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴이라 명한다.

상기와 같은 전극 패턴(정전 척 전면에 걸쳐 형성된 하나의 인터디지테이티드 패턴)을 가지는 종래의 정전 척에서, 전극 패턴의 일정 부분(도 1에서 'A'로 표시된 부분)에서 단락이 발생한 경우에는 정전 척을 사용할 수 없는 단점이 있다. 즉, 정전척의 전극 패턴 중 어느 한 부분이라도 단락(short)이 발생한 경우에는 정전기력이 전혀 발생하지 않으므로 피흡착체를 흡착하기 위한 정전 척으로 사용할 수 없는 문제점이 발생한다.

또한 이 경우에는 정전 척 자체를 교체하지 않고서는 피흡착체를 흡착할 수 없기 때문에, 전극 패턴의 일부 결함에 따른 무조건적인 정전 척 교체라는 비효율성의 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 정전 척에 전극이 패턴화되는 영역을 복수개의 분할 영역으로 나누고, 전극을 분기하여 각 분할 영역에 분할 전극 패턴을 형성하거나, 정전 척에 형성되는 전극 패턴을 다중화함으로써, 전극의 일부에 결함이 발생한 경우에도 정전기력이 발생하도록 하여 피흡착체를 흡착할 수 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 정전 척을 이루는 구성수단은, 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 있어서, 전극이 패턴화되는 영역을 복수개의 분할 영역으로 나누고, 양의 전극 및 음의 전극을 분기하여 각 분할 영역에 분할 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 분할 전극 패턴은 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴인 것이 바람직하고, 상기 양의 전극 및 음의 전극은 n개로 분기되고, 상기 분할 영역은 n * n 개인 것이 바람직하다.

또한, 다른 실시예에 따른 본 발명의 구성수단은, 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 있어서, 상기 전극 패턴은 양의 전극 또는 음의 전극을 시작으로 바깥 쪽에서부터 안 쪽으로 순차적으로 반복해서 감겨지는 다중 패턴인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 전극 패턴은 두 개의 양의 전극과 두 개의 음의 전극이 서로 교차하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 다른 실시예에 따른 본 발명의 구성수단은, 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 있어서, 상기 정전 척 전면에 특정 양의 전극과 특정 음의 전극이 서로 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴으로 형성되고, 별도의 음의 전극이 상기 특정 양의 전극의 주위를 따라 형성되며, 별도의 양의 전극이 상기 특정 음의 전극의 주위를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 다른 실시예에 따른 본 발명의 구성수단은, 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 있어서, 전극이 패턴화되는 영역을 복수개의 분할 영역으로 나누고, 양의 전극 및 음의 전극을 분기하여 각 분할 영역에 분할 전극 패턴을 형성하되, 일부의 분할 영역에는 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴이 형성되고, 나머지 부분에는 양의 전극 또는 음의 전극을 시작으로 바깥 쪽에서부터 안 쪽으로 순차적으로 반복해서 감겨지는 다중 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴은 상기 정전 척의 중앙 부분에 형성되고, 상기 다중 패턴은 상기 중앙 부분 이외의 가장 자리 부분에 형성되이 바람직하다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 의하면, 패턴화된 전극의 일부에 결함이 발생하더라도 계속적으로 일정한 흡착력을 유지한 상태로 피흡착체를 흡착할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전 척의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전 척의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전 척의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전 척의 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명인 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척의 제1 실시예를 설명하기 위한 정전 척의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척(10)은 전극이 패턴화되는 영역이 복수개로 분할되어 있다. 이하에서는 각각의 전극 패턴이 형성되는 각각의 영역을 분할 영역이라 칭하고, 각 분할 영역에 패턴화되는 전극을 분할 전극이라 칭한다.

도 2에서는 분할 영역은 9개(1-1 내지 3-3)로 예시되어 있고, 각 분할 영역의 명확한 패턴은 일부 분할 영역(1-1, 2-2, 3-1)에만 도시되고 있지만, 분할 영역의 개수는 이에 한정하지 않고, 다른 분할 영역(1-2, 2-2, 3-2, 1-3, 2-3, 3-3)도 동일한 패턴으로 이루어져 있다.

상기 각각의 분할 영역에 패턴화된 전극 패턴은 양의 전극 분기점(13) 및 음의 전극 분기점(11)으로부터 분기되는 양의 전극 및 음의 전극으로 패턴화되어 있다.

즉, 1-1 분할 영역에 패턴화된 분할 전극 패턴은 음의 전극 분기점(11)으로부터 분기된 음의 전극(11c)과 양의 전극 분기점(13)으로부터 분기된 양의 전극(13c)으로 패턴화되어 형성되고, 2-1 분할 영역에 패턴화된 분할 전극 패턴은 음의 전극 분기점(11)으로부터 분기된 음의 전극(11b)과 양의 전극 분기점(13)으로부터 분기된 양의 전극(13b)으로 패턴화되어 형성되고, 3-1 분할 영역에 패턴화된 분할 전극 패턴은 음의 전극 분기점(11)으로부터 분기된 음의 전극(11a)과 양의 전극 분기점(13)으로부터 분기된 양의 전극(13a)으로 패턴화되어 형성된다.

상기와 같이 패턴화되는 각각의 분할 전극 패턴은 손가락 형태의 양의 전극과 음의 전극이 서로 맞물려서 패턴화된다. 이하에서는 상기와 같이 손가락 형태의 양의 전극과 음의 전극이 서로 맞물려서 패턴화되는 것을 "인터디지테이티드(interdigitated) 패턴"이라 칭한다.

한편, 상기 분기점(11, 13)으로부터 분기되는 분기 전극 개수와 분할 영역의 개수는 다양하게 변경 가능하나, 본 발명에서는 정전척 전면에 형성되는 분할 영역이 가로와 세로 방향으로 동일한 개수로 형성되고, 상기 분기되는 양의 전극과 음의 전극은 상기 가로(세로) 방향으로 형성되는 분할 영역의 개수와 동일한 개수로 분기된다. 즉, 본 발명에 따른 분할 영역은 n * n개로 형성되고, 상기 양의 전극과 음의 전극은 n개로 분기된다.

상기와 같은 전극 패턴을 가지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 전압을 인가하면, 각각의 분할 영역마다 정전기력에 의하여 흡착력이 발생하여 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다.

즉, 양의 전압 입력단(17)에 양의 전압을 인가하고, 음의 전압 입력단(15)에 음의 전압을 인가하면, 양의 전극과 음의 전극이 분기되어 각각의 분할 영역에 패턴화되어 있기 때문에, 각각의 분할 영역마다 흡착력이 발생한다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구조에서, 특정 분할 영역(도 2에서 2-1의 분할 영역)에 패턴화된 전극 패턴 중 일정 부분(도 2에서 'B'로 표기됨)에 단락과 같은 결함이 발생하더라도, 상기 특정 분할 영역(도 2에서 2-1의 분할 영역)을 제외한 분할 영역에서는 여전히 정전기력이 발생하기 때문에 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다.

다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척의 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전 척은 양의 전극과 음의 전극이 순차적으로 반복해서 패턴화되어 있다. 즉, 양의 전극과 음의 전극들로 이루어진 전극 패턴은 상기 양의 전극 또는 음의 전극을 시작으로 정전척의 바깥 쪽(정전 척의 가장 자리 쪽)에서부터 안 쪽(정전 척의 중심 쪽)으로 순차적으로 반복해서 감겨지는 패턴으로 형성된다. 이하에서는, 상기와 같이 양의 전극 또는 음의 전극을 시작으로 정전척의 바깥 쪽(정전 척의 가장 자리 쪽)에서부터 안 쪽(정전 척의 중심 쪽)으로 순차적으로 반복해서 감겨지는 패턴을 "다중 패턴"이라 칭한다.

도 3에서는 제1 양의 전극(21)을 시작으로 제1 음의 전극(23), 제2 양의 전극(25), 제2 음의 전극(27) 순으로 반복해서 패턴화되어 있다. 상기 본 발명의 정전 척의 전극 패턴을 구성하는 음의 전극과 양의 전극의 개수는 다양하게 변경될 수 있지만, 본 발명에서는 전극 패턴의 복잡도와 일정 이상의 흡착력 유지를 고려하여 두 개의 양의 전극과 두 개의 음의 전극을 이용한다. 이때, 상기 두 개의 양의 전극과 두 개의 음의 전극은 서로 교차된 상태(양의 전극, 음의 전극, 양의 전극, 음의 전극 순으로 교차된 상태 또는 그 반대로 교차된 상태)로 순차 반복해서 감겨진다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전 척에 전압을 인가하면, 정전척의 전면적에서 정전기력이 발생하여 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다. 이 때, 도 3에 도시된 전극 패턴 중 일정 부분(도 3에서 'C'로 표기됨)에 단락과 같은 결함이 발생한 경우에도, 제1 양의 전극(21)과 제1 음의 전극(23)에 의한 정전기력은 발생하지 않지만, 제2 양의 전극(25)과 제2 음의 전극(27)에 의한 정전기력에 의하여 여전히 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다.

다음은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척의 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전 척의 바이폴라 전극 패턴은 특정 양의 전극(31)과 특정 음의 전극(37)이 상기 정전 척 전면에 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴으로 형성되고, 별도의 음의 전극(33)이 상기 특정 양의 전극(31)의 주위를 따라 패턴 형성되며, 별도의 양의 전극(35)이 상기 특정 음의 전극(37)의 주위를 따라 패턴 형성된다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전 척에 전압을 인가하면, 정전척의 전면적에서 정전기력이 발생하여 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다. 이 때, 도 4에 도시된 전극 패턴 중 일정 부분(도 4에서 'D'로 표기됨)에 단락과 같은 결함이 발생한 경우에도, 별도의 양의 전극(35)과 특정 음의 전극(37)에 의한 정전기력은 발생하지 않지만, 특정 양의 전극(31)과 별도의 음의 전극(33)에 의한 정전기력에 의하여 여전히 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 전극 패턴 중 일정 부분(도 4에서 'E'로 표기됨)에 단락과 같은 결함이 발생한 경우에도, 별도의 양의 전극(35)과 별도의 음의 전극(33)에 의한 정전기력은 발생하지 않지만, 인터디지테이티드 패턴의 전극을 구성하는 특정 양의 전극(31)과 특정 음의 전극(37)에 의한 정전기력에 의하여 여전히 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다.

물론 이 경우에는 특정 양의 전극(31)과 특정 음의 전극(37) 간의 간격이 커서 흡착력이 다소 떨어지는 단점이 있으나, 전극에 인가하는 전압을 증대시켜 원하는 정도의 흡착력을 유지할 수 있다.

다음은 본 발명의 제4 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척의 개략도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전 척의 바이폴라 전극 패턴은, 상기 제1 실시예와 동일하게 전극이 패턴화되는 영역을 복수개의 분할 영역으로 나누고, 양의 전극 및 음의 전극을 분기하여 각 분할 영역에 분할 전극 패턴을 형성한다.

다만, 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전 척의 바이폴라 전극 패턴은 상기 분할 영역 중 일부 영역에는 상기 제1 실시예에서 설명한 인터디지테이티드 패턴을 형성하고, 나머지 부분에는 상기 제2 실시예에서 설명한 바와 같은, 양의 전극 또는 음의 전극을 시작으로 바깥 쪽에서부터 안 쪽으로 순차적으로 반복해서 감겨지는 다중 패턴으로 형성한다.

상기 제4 실시예에 따른 바이폴라 전극 패턴을 구성하는 인터디지테이티드 패턴과 다중 패턴은 다양한 구조로 배치할 수 있지만, 본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 정전 척의 중앙 부분에는 인터디지테이티드 패턴을 형성하고, 상기 중앙 부분 이외의 가장 자리 부분에는 다중 패턴을 형성한다.

여기서 중요한 것은, 상기 인터디지테이티드 패턴으로 형성된 분할 영역의 분할 전극들은 상기 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 양의 전극과 음의 전극이 분기되어 패턴화된 것이다. 그리고 상기 다중 패턴으로 형성된 분할 영역의 분할 전극들은 상기 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 전극 패턴으로 형성된다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전 척에 전압을 인가하면, 정전척의 전면적에서 정전기력이 발생하여 피흡착체를 효과적으로 흡착할 수 있다. 이 때, 도 5에 도시된 전극 패턴 중 일정 부분에 단락과 같은 결함이 발생한 경우에도, 단락과 같은 결함이 발생한 일정 부분이 포함되는 분할 영역에는 흡착력이 발생하지 않지만, 나머지 분할 영역에서는 정상적으로 흡착력이 발생하기 때문에 효과적으로 피흡착체를 흡착할 수 있다.

10: 정전 척
31: 특정 양의 전극
32: 특정 음의 전극
33: 별도의 음의 전극
35: 별도의 양의 전극

Claims (1)

1. 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척에 있어서,
   상기 정전 척 전면에 특정 양의 전극과 특정 음의 전극이 서로 인터디지테이티드(interdigitated) 패턴으로 형성되고, 별도의 음의 전극이 상기 특정 양의 전극의 주위를 따라 형성되며, 별도의 양의 전극이 상기 특정 음의 전극의 주위를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 바이폴라 전극 패턴이 형성된 정전 척.

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