KR101123968B1 - 정전척 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 손상된 DLC층과 실리콘층을 제거한 후, 새로 실리콘층과 글래스층을 형성함으로써, 손상된 정전척을 폐기하지 않고 다시 재생하여 사용할 수 있는 정전척의 재생 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 재생 방법은 바디층, 절연층, 제 1 실리콘층 및 DLC층이 차례로 증착되어 형성된 정전척에 있어서, 적어도 상기 DLC층이 에싱된 정전척을 준비하는 정전척 준비 단계; 상기 DLC층 및 제 1 실리콘층을 제거하는 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계; 상기 절연층의 상부에 제 2 실리콘층을 형성하는 제 2 실리콘층 형성 단계; 및 상기 제 2 실리콘층의 상부에 글래스층을 형성하는 글래스층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
정전척, 바디층, 절연층, 실리콘층, DLC층

Description

정전척 재생 방법{Recycle method of electrostatic chuck}
본 발명은 정전척 재생 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 화학기상증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 에칭, 이온주입 등 수많은 단위 반도체 제조 공정들이 순차적으로 또는 반복적으로 수행되며 가공되는데, 이러한 공정을 진행하기 위해서는 웨이퍼를 챔버 내부의 웨이퍼 지지대에 고정 또는 척킹시켜서 웨이퍼를 가공한 후, 다음 단계로의 가공을 위해 디척킹하는 과정을 여러번 반복하게 된다.
정전척(ESC)은 젠센-라벡효과(A. Jehnson amp; Rahbek's Force)에 의한 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 지지대로서, 건식가공 공정이 일반화되어가는 최근의 반도체 소자 제조 기술의 추세에 부응하여 진공척이나 기계식 척을 대체하여 반도체 소자 제조 공정 전반에 걸쳐 사용되고 있는 장치이다. 이러한 정전척은, 특히 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭공정에서 챔버 상부에 설치되는 RF 상부 전극에 대한 하부 전극의 기능을 하며, 고온 가공되는 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지시키는 기능을 한다.
한편, 상기 정전척은 반도체 제조 공정 중 고온의 분위기에서 반복적으로 사용되기 때문에, 사용 횟수가 많아지게 되면 그것의 표면 코팅층이 손상된다. 이러한 표면 코팅층의 손상은 파티클을 발생시키며, 결과적으로 정전척의 기능을 상실시킨다. 이에 따라, 새로운 정전척으로의 교체가 요구된다.
그런데, 정전척은 고가이므로 반도체 제조 공정의 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다. 따라서, 정전척의 재생 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 손상된 DLC층과 실리콘층을 제거한 후, 새로 실리콘층과 글래스층을 형성함으로써, 손상된 정전척을 폐기하지 않고 다시 재생하여 사용할 수 있는 정전척의 재생 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 바디층, 절연층, 제 1 실리콘층 및 DLC층이 차례대로 증착되어 형성된 정전척에 있어서, 적어도 상기 DLC층이 에싱된 정전척을 준비하는 정전척 준비 단계; 상기 DLC층 및 제 1 실리콘층을 제거하는 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계; 상기 절연층의 상부에 제 2 실리콘층을 형성하는 제 2 실리콘층 형성 단계; 및 상기 제 2 실리콘층의 상부에 글래스층을 형성하는 글래스층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계는 상기 절연층이 노출될때까지 상기 DLC층 및 제 1 실리콘층을 그라인딩 또는 식각 방법에 의해 제거할 수 있다.
상기 제 2 실리콘층 형성 단계는 상기 정전척을 회전구동장치를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치를 이용하여 상기 절연층 상부에 실리콘 물질을 도포하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제 2 실리콘층의 상부에 글래스층을 형성하는 글래스층 형성 단계는 상 기 정전척을 회전구동장치를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘층에 글래스 물질을 도포하는 과정을 포함할 수 있다.
상기와 같이 정전척 재생 방법에 의해 제조되는 정전척은 바디층; 상기 바디층 상부에 형성된 절연층; 상기 절연층의 상부에 형성되며, 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 실리콘층; 및 상기 실리콘층의 상부에 형성되며, 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 글래스층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 정전척에서 손상된 DLC층과 제 실리콘층을 제거한 후, 새로 실리콘층과 글래스층을 형성함으로써, 손상된 정전척을 폐기하지 않고 다시 재생하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 정전척이 손상된 경우 고가의 새로운 정전척으로 교체함으로써 소요되는 비용을 줄임으로써, 반도체 제조 공정의 제조 비용을 줄일 수 있다.
이와 같은 정전척 재생 방법에 의해 제조된 정전척은 실리콘층과 글래스층을 통해 정전척의 내부에 인입되는 가스의 누출을 방지할 수 있으며, 정전척의 표면이 에싱되는 것을 억제할 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법의 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 2a는 도 1의 정전척 준비 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이고, 도 2b는 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이고, 도 2c는 도 1의 제 2 실리콘층 형성 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이고, 도 2d는 도 1의 글래스층 형성 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 정전척 준비 단계(S1), DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계(S2), 제 2 실리콘층 형성 단계(S3) 및 글래스층 형성 단계(S4)를 포함한다.
상기 정전척 준비 단계(S1)는 적어도 DLC층(40)이 에싱된 정전척(100')을 준비하는 단계이다.
상기 정전척(100')은 바디층(10), 절연층(20), 제 1 실리콘층(30) 및 DLC(Diamond Like Carbon)층(40)이 차례대로 증착되어 형성된 정전척에서 적어도 상기 DLC층(40)이 에싱(ashing)된 상태, 즉 손상된 상태의 정전척을 말한다. 상기 DLC층(40)이 에싱되는 이유는 바디층(10), 전극층(20), 제 1 실리콘층(30) 및 DLC층(40)이 차례대로 증착되어 형성된 정전척이 반도체 제조 공정 중 고온의 분위기에서 반복적으로 사용되기 때문이다. 이렇게 DLC층(40)이 에싱된 정전척(100')은 반도체 제조 공정에서 정전기력에 의해 웨이퍼(미도시)를 클램핑하는 기능을 온전히 수행할 수 없다.
상기 정전척(100')의 구성을 살펴보면, 상기 바디층(10)은 도시되진 않았지 만 전원 인입봉이 수직한 상태로 설치될 수 있도록 내부에 형성된 수직 관통공을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 바디층(10)은 에어 및 냉각수를 공급하기 위한 공급라인을 포함할 수 있다. 이러한 바디층(10)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
상기 절연층(20)은 상기 바디층(10)의 상부에 형성되며, 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 평탄도를 위해서 상부 및 하부가 폴리싱 처리된다. 이러한 절연층(20)은 도시되진 않았지만 내부에 형성된 전극을 포함한다. 이에 따라, 상기 전원 인입봉을 통해 바디층(10)에 인입된 전원이 상기 절연층(20) 내부의 전극에 인가되어, 정전기력이 발생한다. 이러한 정전기력에 의해 정전척이 웨이퍼(미도시)를 클램핑한다.
상기 실리콘층(30)은 상기 절연층(20)의 상부에 형성되며, 이후 형성되는 DLC층(40)을 상기 절연층(20) 상에 형성시키기 위한 접착제로서 역할을 한다.
상기 DLC층(40)은 상기 실리콘층(30)의 상부에 형성된다. 이러한 DLC층(40)은 내마모성과 내산성이 우수하여, 반도체 제조 공정 중 고온의 분위기 하에서 정전척을 보호하는 역할을 한다. 한편, 상기 DLC층(40)은 정전척(100')의 최외각층에 형성되므로, 반도체 제조 공정 중 고온의 분위기 하에서 정전척(100')의 사용 횟수가 많아지게 되면 손상된다. 도 2a에서는, 상기 정전척(100')에서 상기 DLC층(40)이 손상됨을 도시하였다.
다음, 상기 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계(S2)는 상기 DLC층(40) 및 제 1 실리콘층(30)을 제거하는 단계이다.
상기 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계(S2)는 상기 절연층(20)이 노출될 때까지 상기 DLC층(40) 및 제 1 실리콘층(30)을 그라인딩 또는 식각방법에 의해 제거한다. 이렇게 상기 DLC층(40) 및 제 1 실리콘층(30)을 제거하는 이유는, 에싱(손상)된 DLC층(40)을 갖는 상기 정전척(100')을 폐기하지 않고, 다시 재생하여 사용하기 위함이다.
다음, 상기 제 2 실리콘 형성 단계(S3)는 상기 절연층(20)의 상부에 제 2 실리콘층(130)을 형성하는 단계이다.
구체적으로, 상기 제 2 실리콘 형성 단계(S3)는 상기 DLC층(40) 및 제 1 실리콘층(30)을 제거한 정전척(100')을 회전구동장치(6)를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치(7)를 이용하여 상기 절연층(20)의 상부에 실리콘 물질(130')을 도포한다. 여기서, 상기 코팅 장치(7)는 상기 절연층(20)의 중앙 부분의 상부에 배치되어, 상기 코팅 장치(7)로부터 실리콘 물질(130')이 상기 절연층(20)의 중앙 부분으로 분사된다. 이렇게 분사되는 실리콘 물질(130')은, 상기 정전척(100')의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해, 절연층(20)의 상부 중 중앙에서 가장자리로 갈수록높이가 낮아지는 제 2 실리콘층(130)을 형성하게 된다. 이러한 제 2 실리콘층(130)은 상온에서 경화되어 상기 절연층(20)에 고착된다.
상기 제 2 실리콘층(130)은 정전척의 내부에 냉각수를 공급하기 위해 사용되는 가스의 누설을 억제하며, 정전기력의 발생시 정전기력이 원할이 유지되도록 하는 역할을 한다. 이러한 제 2 실리콘층(130)은 상술한 바와 같이 절연층(20)의 상 부 중 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성되어, 후술되는 글래스층(140)과 함께 정전척(도 2d의 100)의 상부가 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 한다. 이는, 웨이퍼가 정전기력에 의해 정전척(도 2d의 100)에 클램핑 될 때 웨이퍼와 정전척(도 2d의 100) 간의 접촉면을 최소화 하도록 하여, 웨이퍼가 정전척(도 2d의 100)으로부터 언클램핑시 웨이퍼를 용이하게 분리될 수 있게 하기 위함이다. 한편, 정전척이 전체적으로 평평하면, 정전척과 웨이퍼의 접촉 면적이 크기 때문에 정전척과 웨이퍼의 언클래핑시 웨이퍼를 정전척으로부터 분리시키기 어려우며, 이경우 공정사고 생산 시간의 지연등이 발생한다. 상기와 같이, 상기 제 2 실리콘층(130)은 중앙에서 가장자리로 갈수로록 낮아지게 형성되어, 전체적으로 평평한 경우보다 정전척의 기능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 정전척(100')을 회전시키는 상기 회전구동 장치(6)는, 상기 정전측(100')을 지지하는 턴-테이블(1), 상기 턴-테이블(1)을 회전시키는 수직 회전부(2), 상기 수직 회전부(2)와 연동되게 회전하는 수평 회전부(3), 수평 회전부(3)를 회전시키는 기어(4) 및 상기 기어(4)를 동작시키기 위한 에너지를 제공하는 모터(5)를 포함하여 이루어질 수 있다.
다음, 상기 글래스층 형성 단계(S4)는 상기 제 2 실리콘층(130)의 상부에 글래스층(140)을 형성하는 단계이다.
구체적으로, 상기 글래스층 형성 단계(S4)는 상기 제 2 실리콘층(130)이 형성된 정전척(100')을 회전구동장치(6)를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치(7)를 이용하여 상기 제 2 실리콘층(130)의 상부에 글래스 물질(140')을 도포하여 형성한다. 여기서, 상기 코팅 장치(7)는 상기 제 2 실리콘층(130)의 중앙 부분의 상부에 배치되어, 상기 코팅 장치(7)로부터 글래스 물질(140')이 상기 실리콘층(130)의 중앙 부분으로 분사된다. 이렇게 분사되는 글래스 물질(140')은, 상기 정전척(100')의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해, 제 2 실리콘층(130)의 상부 중 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 글래스층(140)을 형성하게 된다. 이러한 글래스층(140)은 상온에서 경화되어 상기 제 2 실리콘층(130)에 고착된다.
상기 글래스층(140)은 표면의 정밀도가 높아 반도체 제조 공정의 고온 분위기에서 표면의 에싱을 억제하는 역할을 한다. 이러한 글래스층(140)은 상술한 바와 같이 제 2 실리콘층(130)의 상부 중 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성되어, 완성되는 정적척(100)의 상부가 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 한다. 이는, 앞에서 상술한 바와 같이 웨이퍼가 정전기력에 의해 완성되는 정전척(100)에 클램핑 될 때 웨이퍼와 완성되는 정전척(100) 간의 접촉면을 최소화 하도록 하여, 웨이퍼가 완성되는 정전척(100)으로부터 언클램핑시 웨이퍼를 용이하게 분리될 수 있게 하기 위함이다. 상기와 같이, 상기 글래스층(140)은 중앙에서 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성되어, 전체적으로 평평한 경우보다 완성되는 정전척(100)의 기능을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 정전척 재생 방법에 의해 제조되는 정전척(100)은, 바디층(10), 상기 바디층(10)의 상부에 형성되는 절연층(20), 제 2 실리콘층(130; 또는 실리콘층이라 함) 및 글래스층(140)을 포함한다. 상기 정전척(100)의 각 구성은 앞에서 설명하였으므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 정전척에서 손상된 DLC층(40)과 제 1 실리콘층(30)을 제거한 후, 제 2 실리콘층(130)과 글래스층(140)을 차례대로 형성함으로써, 손상된 정전척을 폐기하지 않고 다시 재생하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 정전척이 손상된 경우 고가의 새로운 정전척으로 교체함으로써 소요되는 비용을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법은 반도체 제조 공정의 제조 비용을 줄일 수 있다.
상기와 같은 정전척 재생 방법에 의해 제조된 정전척(100)은 실리콘층(130)과 글래스층(140)을 통해 정전척(100)의 내부에 인입되는 가스의 누출을 방지할 수 있으며, 정전척(100)의 표면이 에싱되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 재생 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 2a는 도 1의 정전척 준비 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이다.
도 2b는 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이다.
도 2c는 도 1의 제 2 실리콘층 형성 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이다.
도 2d는 도 1의 글래스층 형성 단계를 설명하기 위한 정전척의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 바디층 20: 절연층
30: 제 1 실리콘층 40: DLC(Diamond Like Carbon)층
100', 100: 정전척 130: 제 2 실리콘층
140: 글래스(glass)층

Claims (5)

  1. 바디층, 절연층, 제 1 실리콘층 및 DLC층이 차례대로 증착되어 형성된 정전척 재생 방법에 있어서,
    적어도 상기 DLC층이 에싱된 정전척을 준비하는 정전척 준비 단계;
    상기 DLC층 및 제 1 실리콘층을 제거하는 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계;
    상기 절연층의 상부에 제 2 실리콘층을 형성하는 제 2 실리콘층 형성 단계; 및
    상기 제 2 실리콘층의 상부에 글래스층을 형성하는 글래스층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 재생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DLC층 및 제 1 실리콘층 제거 단계는
    상기 절연층이 노출될때까지 상기 DLC층 및 제 1 실리콘층을 그라인딩 또는 식각 방법에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 정전척 재생 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실리콘층 형성 단계는
    상기 정전척을 회전구동장치를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치를 이용하 여 상기 절연층 상부에 실리콘 물질을 도포하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 재생 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실리콘층의 상부에 글래스층을 형성하는 글래스층 형성 단계는
    상기 정전척을 회전구동장치를 이용하여 회전시키면서, 코팅 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘층에 글래스 물질을 도포하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 재생 방법.
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