KR101468184B1 - 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도 플레이트를 사용하면서 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 히터가 구비된 정전척은 하면에 전극이 인쇄된 상판 플레이트와; 하면의 중앙부분을 둘러싸도록 하면의 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부가 형성되고, 상면이 제 1 접합층을 매개로 상기 상판 플레이트의 하면에 접합되는 하판 플레이트와; 상면에 히터가 인쇄되고, 상기 하판 플레이트의 차단링부에 의해 둘러싸이는 내부영역에 제 2 접합층을 매개로 접착되는 히터 플레이트를 포함한다.

Description

히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CHUCK WITH HEATER AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고순도 플레이트를 사용하면서 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판 처리 장치는 웨이퍼 상에 막을 증착하거나, 반도체 기판상에 증착된 막을 식각하는 장치들을 지칭한다. 이와 같은 기판 처리 장치를 통해 막을 형성하고 식각하여 반도체 소자, 평판 표시 패널, 광학 소자 및 솔라셀 등을 생산한다.
기판 처리 장치를 통해 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 경우에는, 웨이퍼가 처리되는 공간을 제공하는 챔버의 내부에 웨이퍼를 안치시킨 다음 화학기상증착, 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온주입 등 수많은 단위 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행하고 가공하는 방법을 통해 웨이퍼 표면에 소정의 막을 형성한다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도로서, 기판 처리 장치는 웨이퍼(W)가 처리되는 공간을 제공하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 하부에 구비되어 웨이퍼(W)가 안치되는 기판 안치유닛(20)과, 상기 기판 안치유닛(20)의 상부에 구비되어 박막의 증착 또는 식각을 위한 공정가스가 분사되는 가스 분사유닛(30)이 구비된다. 이때 상기 기판 안치유닛(20)은 정전기력을 사용해 웨이퍼(W)를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking)시키는 정전척이 일반적으로 사용된다.
기판 처리 장치에서 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 진행하기 위해서는 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내부의 기판 안치유닛(이하, 예를 들어 이하 "정전척"이라 함)(20)에 척킹시켜서 웨이퍼(W)를 가공한 후, 다음 단계의 가공을 위해 디척킹하는 과정을 여러번 반복하게 된다.
정전척(ESC; 20)은 젠센-라벡효과(A. Jehnson & K. Rahbek's Force)에 의한 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정시키는 웨이퍼 지지대로서, 건식가공 공정이 일반화되어가는 최근의 반도체소자 제조기술의 추세에 부응하여 진공척이나 기계식 척을 대체하여 반도체소자 제조공정 전반에 걸쳐 사용되고 있는 장치이며, 특히 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭공정에서는, 챔버 상부에 설치되는 RF 상부전극에 대한 하부전극의 역할을 하며, 고온(약 150∼200℃)가공되는 웨이퍼의 배면 측에 불활성 가스를 공급하거나 별도의 수냉부재가 설치되어 웨이퍼의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
정전척(20)의 사용에 대하여 부연하자면, 챔버(10)의 내부로 웨이퍼(W)를 로딩시킨 후 정전척(20)에 내장된 전극(21)에 전원을 인가하면, 상기 정전척(20)의 표면에 정전기가 발생되어 웨이퍼(W)를 견고히 고정되는 척킹 작업이 수행되는 것이다. 이 상태에서 상기 챔버(10)의 내부에서 웨이퍼(W)의 표면을 가공하고, 가공이 완료된 후 전극(21)에 공급된 전원을 차단하고 상기 웨이퍼(W)를 정전척(20)에서 분리하는 디척킹 작업을 수행하게 된다.
한편, 정전척(20)에는 웨이퍼(W)를 가열시키는 히터(22)도 내장된다. 이렇게 정전척(20)의 내부에는 전극(21) 및 히터(22)와 같은 요소들이 내장되어야 하기 때문에 여러 장의 플레이트에 전극(21) 또는 히터(22)를 인쇄하고, 이렇게 전극(21) 또는 히터(22)가 인쇄된 여러 장의 플레이트를 서로 접합하여 제작된다. 이때 여러 장의 플레이트는 접착제에 의해 접합되는데, 일반적으로 실리콘 접착제가 사용된다.
한편, 최근 반도체 공정에서는 초미세 선폭의 구현 및 대구경화를 위하여 고밀도 플라즈마 공정이 필요하게 되었으면, 이에 따른 정전척 표면의 내플라즈마성이 점점 중요해 지고 있다. 그런데 저순도의 정전척 플레이트의 경우 액상 소결조제로 첨가된 SiO2, CaO, MgO 등의 성분이 플레이트 표면에서 식각되어 챔버오염을 발생시키게 되고, 표면조도가 거칠어져 정전척의 수명 증진에 한계가 있다. 특히 고밀도 플라즈마 공정에서는 저순도 정전척(예; <97% Al2O3)의 경우 표면이 크게 움푹 패이는 현상이 나타날 수 있으며, 불균일한 식각반응으로 인하여 사용 초기에 표면조도가 매우 거칠어 지게 되어 입자발생으로 인한 챔버 오염이 우려된다.
반면에 고순도 세라믹 정전척(예; >99% Al2O3)의 경우에서는 균일한 식각반응으로 인하여 저순도 정전척보다 식각 깊이 및 입자발생현상을 크게 개선시킬 수 있다. 하지만 기존의 그린 시트(Green sheet)를 이용하여 정전척 플레이트를 제작하는 방법으로는, 액상 물질이 반드시 포함되어야 하기 때문에 97% 이상의 고순도 플레이트를 제조하기가 어려워 상술한 챔버 오염이 필연적으로 발생하게 되는 문제가 있으며, 고온가압(Hot Press)방식에 의한 방법은 고순도 세라믹 정전척 플레이트를 제작할 수 있지만 대구경화 및 소재의 다변화에 대처하기가 매우 난이하므로 제조원가가 높아지게 되는 문제점이 있다.
그래서, 본 출원인은 플라즈마에 의해 정전척 플레이트 표면이 식각되거나 플레이트 간 접착제가 손상되어 챔버의 내부가 오염되는 것을 개선시킬 수 있는 고순도 세라믹 정전척을 제작하는 방법을 제안하였으며, 그 방법에 대해서는 "글래스 접합방식을 이용한 고순도 세라믹 정전척의 제조방법 및 그에 따른 정전척(등록특허 10-1103821; 특허문헌 1)"에서 구체적으로 공지되어 있다.
특허문헌 1의 방법을 이용하면 고순도의 플레이트를 이용하여 정전척을 제작할 수 있는 장점이 있었다. 하지만, 본 출원인은 고순도의 플레이트를 이용하면서도 정전척의 온도 균일도를 증진시킬 수 있는 방법을 모색하였다.
하지만, 고순도의 플레이트와 열전도성이 높은 플레이트는 서로 열팽창계수가 달라 접합용 글래스를 이용하여 접합시키는 것에 한계가 있고, 서로 다른 플레이트를 접합시키기 위하여 실리콘 접착제를 사용하는 경우 고밀도의 플라즈마에 의해 실리콘 접착제가 손상되는 한계가 있었다.
등록특허 10-1103821 (2012. 01. 02)
본 발명은 고순도의 플레이트를 사용하여 플레이트 표면의 식각에 의한 챔버 오염을 방지하면서 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.
특히, 고순도 플레이트에 열전도성이 높은 히터 플레이트를 접합하여 사용하면서도 히터 플레이트 및 히터 플레이트의 접합을 위한 접착제를 플라즈마로부터 보호할 수 있는 히터가 구비된 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 히터가 구비된 정전척은 하면에 전극이 인쇄된 상판 플레이트와; 하면의 중앙부분을 둘러싸도록 하면의 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부가 형성되고, 상면이 제 1 접합층을 매개로 상기 상판 플레이트의 하면에 접합되는 하판 플레이트와; 상면에 히터가 인쇄되고, 상기 하판 플레이트의 차단링부에 의해 둘러싸이는 내부영역에 제 2 접합층을 매개로 접착되는 히터 플레이트를 포함한다.
상기 히터 플레이트는 상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트 보다 열전도성이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재이고, 상기 히터 플레이트는 상기 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 것이 바람직하다.
상기 히터 플레이트는 알루니늄 나이트라이드(AIN)계 소재 또는 탄화규소(SiC)계 소재인 것이 바람직하다.
상기 제 1 접합층은 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성되고, 상기 제 2 접합층은 실리콘 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 하면 플레이트 중 적어도 상기 히터 플레이트가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역은 상기 상판 플레이트의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척 제조방법은 상판 플레이트 및 하판 플레이트를 마련하는 단계와; 상기 상판 플레이트의 하면에 전극을 인쇄하는 단계와; 상기 하판 플레이트의 상면에 접합용 글래스를 인쇄하는 단계와; 상기 상판 플레이트의 하면과 상기 하판 플레이트의 상면이 마주하도록 상기 상판 플레이트와 상기 하판 플레이트를 접합하는 단계와; 상기 하판 플레이트의 하면 중앙부분을 가공하여 상기 하판 플레이트 하면의 중앙부분을 둘러싸도록 상기 하판 플레이트의 하면 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부를 형성하는 단계와; 히터 플레이트를 마련하는 단계와; 상기 히터 플레이트의 상면에 히터를 인쇄하는 단계와; 상기 하판 플레이트의 하면 중 상기 차단링부의 내측영역에 상기 히터 플레이트의 상면을 접착제를 이용하여 접합하는 단계를 포함한다.
상기 히터 플레이트를 마련하는 단계에서, 상기 히터 플레이트는 상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트 보다 열전도성이 높은 재료로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 하판 플레이트의 상면에 접합용 글래스를 인쇄하는 단계에서, 상기 접합용 글래스는 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나이고, 상기 하판 플레이트에 히터 플레이트를 접합하는 단계에서, 상기 접착제는 실리콘 및 폴리이미드 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 하판 플레이트에 히턴 플레이트를 접합하는 단계 이후에, 상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트 상단의 가장자리를 절삭가공하여 상기 하면 플레이트 중 적어도 상기 히터 플레이트가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역은 상기 상판 플레이트의 직경보다 크게 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고순도의 플레이트를 사용하여 고밀도 플라즈마 공정에서도 플레이트의 표면 식각을 방지하여 챔버 내부가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고순도의 플레이트에 열전도성이 높은 히터 플레이트를 접합하되, 고순도 플레이트가 히터 플레이트를 둘러싸도록 하여 고밀도 플라즈마에 노출되지 않게 함에 따라 히터 플레이트의 표면이 식각되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 히터 플레이트와 고순도 플레이트의 접합면이 고밀도의 플라즈마에 직접 노출되지 않도록 하여 이종 플레이트의 접합에 사용되는 접착제가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 제작하는 단계를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 제작하는 단계를 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척은 상판 플레이트(100), 하판 플레이트(400) 및 히터 플레이트(700)가 서로 접합되어 이루어진다.
본 실시예에서 상판 플레이트(100)와 하판 플레이트(400)는 전극(200)을 형성하기 위하여 서로 구성되는 요소로서, 원판 형태로 제작되고 서로 같은 재질로 형성된다. 특히 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)는 특정 성분에 대해 기설정된 값 이상의 고순도인, 예를 들어 Al2O3 소재의 경우에는 97.0~99.99% 범위에서 99.5%이상의 고순도 플레이트인 것이 바람직하며, Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재의 경우에는 Al2O3함량이 90.0~97.0% 범위를 만족하는 고순도 플레이트인 것이 바람직하다. 그래서, 저순도 플레이트에 액상소결 조제로 첨가된 SiO2, CaO, MgO 등의 성분이 플레이트 표면에서 식각되어 챔버 내부를 오염시키는 것을 현저하게 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 상판 플레이트(100)의 하면에는 전극(200)이 패턴되어 인쇄된다. 상기 전극(200)은 Mo-Mn 전극 및 텅스텐 전극 등이 될 수 있다.
그리고 상기 하판 플레이트(400)의 상면에는 접합용 글래스가 인쇄되고, 이러한 접합용 글래스에 의해 상기 하판 플레이트(400)의 상면과 상기 상판 플레이트(100)의 하면이 접합된다. 하판 플레이트(400)와 상판 플레이트(100) 접합 후에 접합용 글래스는 상기 전극(200)을 덮으면서 상기 하판 플레이트(400)의 상면과 상기 상판 플레이트(100)의 하면 사이에 개재된 상태가 되고, 이를 제 1 접합층(300)이라 지칭하도록 한다.
상기 제 1 접합층(300)을 형성하는 접합용 글래스는 상기 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)와 열팽창계수가 유사한 재질로서, 본 실시예에서는 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성된다. 예를 들어 CAS 글래스는 wt%로, MgO 0 ~ 3%, CaO 22 ~ 28%, Al2O3 8 ~ 15%, SiO2 59 ~ 62%를 만족하는 것이 바람직하며, K2O 및 Fe2O3 등의 불순물은 1%이내인 것이 바람직하다. 또한 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)와 열팽창계수를 비슷하게 제어하기 위하여 AlN, Al2O3, SiO2, Codierite, Si3N4 등의 필러가 0 ~ 10%이내의 범위에서 첨가될 수 있다.
한편, 상기 하판 플레이트(400)의 하면에는 히터 플레이트(700)를 보호하도록 중앙부분에 포켓부(420)가 형성되는데, 포켓부(420)의 형성을 위하여 하판 플레이트(400)의 하면 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부(410)를 형성함에 따라 하판 플레이트(400)의 중앙부분을 둘러싼다. 즉 포켓부(420)는 하판 플레이트(400)의 하면 중앙부분과 차단링부(410)에 의해 상부영역과 측부영역이 둘러싸이게 된다.
그래서 상기 포켓부(420)에 상기 히터 플레이트(700)가 접합된다.
히터 플레이트(700)는 그 상면에 히터(600)가 패턴되어 인쇄되고, 히터(600)에 의해 발생되는 열을 하판 플레이트(400)의 전체면에 골고루 빠르게 전달시키는 수단으로서, 상기 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400) 보다 열전도성이 높은 재료로 제작된다. 예를 들어 본 실시예에서는 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루니늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AIN)계 소재 또는 탄화규소(SiC)계 소재가 사용된다.
이렇게 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)와 히터 플레이트(700)의 재질을 서로 다르게 하고, 특히 히터 플레이트(700)의 열전도성이 더 높음에 따라 히터(600)에 의해 상승된 열이 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)로 빠르게 전달되어 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)의 온도 균일도를 향상시킬 수 있다.
한편, 서로 접합되는 하판 플레이트(400)와 히터 플레이트(700)의 재질이 서로 다르기 때문에 상호 간의 접합을 위하여 실리콘 또는 폴리이미드와 같은 접착제가 사용된다.
그래서, 하판 플레이트(400)의 포켓부(420)에 히터 플레이트(700)가 내장되어 상기 접착제에 의해 접합된다. 하판 플레이트(400)와 히터 플레이트(700) 접합 후에 접착제는 상기 히터(600)를 덮으면서 상기 히터 플레이트(700)의 상부영역 및 측부영역과 상기 하판 플레이트(400) 사이에 개재된 상태가 되고, 이를 제 2 접합층(500)이라고 지칭하도록 한다. 이렇게 히터 플레이트(700) 및 제 2 접합층(500)은 하판 플레이트(400)의 포켓부(420)에 내장되는 형태를 유지하여 플라즈마에 직접적으로 노출되는 것이 방지되고, 이에 따라 히터 플레이트(700) 및 제 2 접합층(500)이 식각되거나 손상되는 것이 방지된다.
이렇게 구성되는 정전척에는 전극(200) 및 히터(600)에 각각 전원을 인가하기 위한 제 1 단자홀(401) 및 제 2 단자홀(701)이 전극(200) 및 히터(600)의 패턴에 대응하여 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척의 제작과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 고순도의 Al2O3계 재료를 이용하여 원판형의 상판 플레이트(100) 및 하판 플레이트(400)를 마련한다. 이때 하판 플레이트(400)에는 포켓부(420)의 형성을 위하여 상판 플레이트(100)보다 두께를 두껍게 제작한다. 이때 상기 하판 플레이트(400)에는 전극(200)으로 전원을 인가하기 위한 제 1 단자홀(401)을 적어도 하나 이상 가공할 수 있다.
그리고, 상기 상판 플레이트(100)의 하면에 전극을 패터닝하여 인쇄하고, 상기 하판 플레이트(400)의 상면에 접합용 글래스(300)를 인쇄(도포)한다.
이때 전극(200)의 인쇄는 예를 들어, 인쇄두께 10 ~ 15㎛, 경화온도 110℃ 조건에서 약 10분 동안 수행될 수 있다. 그런 다음 전극(200) 소성 과정이 수행될 수 있다. 전극(200) 소성 과정은 1300 ~ 1450℃의 범위에서 이루어지고, 바람직하게는 1350℃의 온도에서 15분간 실행하며 승온 속도는 5~12℃/min의 범위에서 수행될 수 있다. 또한 전극(200) 소성 분위기는 질소 분위기에서 행하며, 바람직하게는 산화를 방지하기 위하여 수소-질소 혼합 분위기에서 수행될 수 있다.
그리고 접합용 글래스(300)의 인쇄는 바인더를 제거하는 하소 공정이 함께 수행되며 예를 들어, 온도 600℃에서 승온속도 5℃/min로 약 1시간 동안 수행될 수 있다.
이렇게 상판 플레이트(100)와 하판 플레이트(400)가 마련되었다면, 상판 플레이트(100)의 하면과 하판 플레이트(400)의 상면이 마주하도록 접합한다. 이때 접합소성온도 범위는 1000 ~ 1250℃에서 이루어질 수 있으며, 승온속도는 1 ~ 5℃/min로 1 ~ 2분간 수행될 수 있다. 접합소성온도는 예를 들어 1050℃에서 승온속도 2.5℃/min로 1mim 동안 수행될 수 있다.
상판 플레이트(100)와 하판 플레이트(400)가 접합되었다면, 하판 플레이트(400)에 포켓부(420)를 가공한다. 포켓부(420)의 가공은 하판 플레이트(400)의 중앙부분을 절삭하여 하판 플레이트(400)의 가장자리에 차단링부(410)를 형성하는 가공을 의미한다. 이때 가공방법은 다양한 방식이 적용될 수 있을 것이다.
다음으로, 상기 하판 플레이트(400)의 포켓부(420)에 내장되는 히터 플레이트(700)를 마련한다.
히터 플레이트(700)는 상기 하판 플레이트(400)보다 열전도성이 높은 재질로 형성한다. 그리고, 상기 히터 플레이트(700)의 상면에 히터(600)를 인쇄한다. 이때 히터(600)를 형성하는 재료는 한정되지 않는다.
히터 플레이트(700)가 마련되면 하판 플레이트(400)의 포켓부(420)에 접착제(500), 예를 들어 실리콘 또는 폴리미이드를 도포한다. 그리고, 히터 플레이트(700)의 상면이 하판 플레이트(400)의 하면에 마주하도록 히터 플레이트(700)와 하판 플레이트(400)를 접착제(500)에 의해 접합시킨다. 이때 접착제(500)의 종류에 따라 접착제를 경화시키는 온도 및 시간을 조정하여 실시한다.
이렇게 히터 플레이트(700)의 접합이 완료되면 히터 플레이트(700)에 히터(600)로 전원을 인가하기 위한 제 2 단자홀(701)을 적어도 하나 가공할 수 있다. 그리고 히터 플레이트(700)를 상기 하판 플레이트(400)에 형성되는 제 1 단자홀(401)을 연장하도록 가공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 구비된 정전척은 챔버 내부에 배치될 때 별도의 부속품, 예를 들어 포커스링 또는 쉐도우링을 결합하기 위하거나, 히터 플레이트에서 전달되는 열의 흐름을 제어하여 정전척 전체의 열균일도를 향상하기 위하여 형상을 가공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터가 구비된 정전척을 보여주는 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 하판 플레이트(400) 중 적어도 상기 히터 플레이트(700)가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역은 상기 상판 플레이트(100)의 직경보다 크게 형성된다.
부연하자면, 전술된 실시예의 상판 플레이트(100), 하판 플레이트(400) 및 히터 플레이트(700)를 그대로 채택하면서, 상판 플레이트(100)의 가장자리와 함께 하판 플레이트(400)의 상단 가장자리를 절삭가공하여 링체결홈부(800)를 형성할 수 있다.
이렇게 형성된 링체결홈부(800)에 의해 하판 플레이트(400)는 히터 플레이트(700)가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역인 차단링부(410)의 면적이 넓어져서 히터 플레이트(700)에서 발생되는 열을 하판 플레이트(400)의 측부 방향으로도 빠르게 전달하여 정전척 전체적으로 에지부에 열을 빠르게 전달함에 따라 정전척 전체의 열균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 상판 플레이트 200: 전극
300: 제 1 접합층(접합용 글래스) 400: 하판 플레이트
401: 제 1 단자홀 410: 차단링부
420: 포켓부 500: 제 2 접합층(접착제)
600: 히터 700: 히터 플레이트
701: 제 2 단자홀 800: 링체결홈부

Claims (10)

  1. 하면에 전극이 인쇄된 상판 플레이트와;
    하면의 중앙부분을 둘러싸도록 하면의 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부가 형성되고, 상면이 제 1 접합층을 매개로 상기 상판 플레이트의 하면에 접합되는 하판 플레이트와;
    상면에 히터가 인쇄되고, 상기 하판 플레이트의 차단링부에 의해 둘러싸이는 내부영역에 제 2 접합층을 매개로 접착되는 히터 플레이트를 포함하고,
    상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트는 Al2O3를 90.0 ~ 99.9wt% 함유하는 Al2O3계 소재이고,
    상기 히터 플레이트는 상기 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 히터가 구비된 정전척.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 알루니늄 나이트라이드(AIN)계 소재 또는 탄화규소(SiC)계 소재인 히터가 구비된 정전척.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 접합층은 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나로 형성되고,
    상기 제 2 접합층은 실리콘 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성되는 히터가 구비된 정전척.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하판 플레이트 중 적어도 상기 히터 플레이트가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역은 상기 상판 플레이트의 직경보다 크게 형성되는 히터가 구비된 정전척.
  7. 상판 플레이트 및 하판 플레이트를 마련하는 단계와;
    상기 상판 플레이트의 하면에 전극을 인쇄하는 단계와;
    상기 하판 플레이트의 상면에 접합용 글래스를 인쇄하는 단계와;
    상기 상판 플레이트의 하면과 상기 하판 플레이트의 상면이 마주하도록 상기 상판 플레이트와 상기 하판 플레이트를 접합하는 단계와;
    상기 하판 플레이트의 하면 중앙부분을 가공하여 상기 하판 플레이트 하면의 중앙부분을 둘러싸도록 상기 하판 플레이트의 하면 가장자리에서 하부방향으로 연장되는 차단링부를 형성하는 단계와;
    히터 플레이트를 마련하는 단계와;
    상기 히터 플레이트의 상면에 히터를 인쇄하는 단계와;
    상기 하판 플레이트의 하면 중 상기 차단링부의 내측영역에 상기 히터 플레이트의 상면을 접착제를 이용하여 접합하는 단계를 포함하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 히터 플레이트를 마련하는 단계에서,
    상기 히터 플레이트는 상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트 보다 열전도성이 높은 재료로 마련되는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 하판 플레이트의 상면에 접합용 글래스를 인쇄하는 단계에서,
    상기 접합용 글래스는 CAS 글래스 및 MgO가 도핑된 CAS 글래스 중 어느 하나이고,
    상기 하판 플레이트에 히터 플레이트를 접합하는 단계에서,
    상기 접착제는 실리콘 및 폴리이미드 중 어느 하나인 히터가 구비된 정전척 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 하판 플레이트에 히턴 플레이트를 접합하는 단계 이후에,
    상기 상판 플레이트 및 하판 플레이트 상단의 가장자리를 절삭가공하여 상기 하판 플레이트 중 적어도 상기 히터 플레이트가 배치되는 영역의 측부에 해당되는 영역은 상기 상판 플레이트의 직경보다 크게 형성시키는 단계를 포함하는 히터가 구비된 정전척 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11410869B1 (en) 2021-02-22 2022-08-09 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with differentiated ceramics
US11881423B2 (en) 2021-02-09 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with metal bond

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1064984A (ja) * 1996-08-16 1998-03-06 Sony Corp ウエハステージ
JPH11111682A (ja) * 1996-08-14 1999-04-23 Sony Corp ドライエッチング法
JP2005347559A (ja) 2004-06-03 2005-12-15 Ngk Spark Plug Co Ltd 静電チャック及びセラミック製の静電チャックの製造方法
JP2011151336A (ja) * 2009-12-21 2011-08-04 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 静電チャック、その製造方法及び静電チャック装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11111682A (ja) * 1996-08-14 1999-04-23 Sony Corp ドライエッチング法
JPH1064984A (ja) * 1996-08-16 1998-03-06 Sony Corp ウエハステージ
JP2005347559A (ja) 2004-06-03 2005-12-15 Ngk Spark Plug Co Ltd 静電チャック及びセラミック製の静電チャックの製造方法
JP2011151336A (ja) * 2009-12-21 2011-08-04 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 静電チャック、その製造方法及び静電チャック装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11881423B2 (en) 2021-02-09 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with metal bond
US11410869B1 (en) 2021-02-22 2022-08-09 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with differentiated ceramics

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