KR101534900B1 - 다중 영역 제어가 가능한 정전식 척 - Google Patents

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Abstract

휘어진 공작물을 클램핑하기 위한 정전식 척은 유전체 층을 포함하는 클램핑 표면을 갖는다. 유전체 층은 상이한 유전 재료로 형성되는 필드 및 하나 이상의 영역을 갖는다. 하나 이상의 전극은 전원에 커플링되며, 컨트롤러는 전원을 통해 하나 이상의 전극에 공급되는 클램핑 전압을 제어한다. 정전식 척의 유전체 층의 필드 및 하나 이상의 영역 각각과 관련되는 정전기적 인력이 유도되는데, 상기 정전기적 인력은 필드 및 상기 하나 이상의 영역 각각의 유전 재료에 기초하여 변한다. 상기 정전기적 인력은 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서 더 커서, 공작물의 휘어진 영역을 클램핑 표면으로 끌어당기며 휘어진 공작물을 휘어진 공작물의 표면을 가로질러 클램핑 표면에 클램핑한다.

Description

다중 영역 제어가 가능한 정전식 척{ELECTROSTATIC CHUCK WITH MULTI-ZONE CONTROL}
본 발명은 다중 영역 제어가 가능한 정전식 척에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 실리콘 웨이퍼와 같은 공작물을 공작물의 처리 중에 유지하기 위해 정전식 척(ESC; ElectroStatic Chuck)이 종종 사용된다. 일부 시스템 아키텍쳐에 있어서, 다양한 처리 장치들 사이에서 공작물을 전달하기 위해 공작물을 정전식 척으로 또는 정전식 척으로부터 전달하도록 로봇이 구성된다.
보통, 공작물은, 유전체 층 아래에 존재하는 하나 이상의 전극에 가해지는 전압의 인가를 통해 ESC의 유전체 층과 공작물 사이에 형성되는 정전기적 인력에 의해 정전식 척의 표면으로 끌어당겨진다.
그러나, 통상적인 정전식 척은 종종, 공작물의 이전 처리로 인해 공작물이 이미 구부러졌을 때 공작물을 정전식 척의 표면에 대해 적절하게 끌어당기고 클램핑하는 데 있어서 어려움을 겪는다.
본 발명의 목적은 다중 영역 제어가 가능한 정전식 척을 제공하는 것이다.
이하는, 개시내용의 하나 이상의 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 단순화한 개요를 제시한다. 이러한 개요는 본 개시내용의 광범위한 개관이 아니며, 본 발명의 중요한 요소 또는 비결을 확인하거나 또는 본 발명의 범위를 기술하려는 의도도 아니다. 오히려, 본 개요의 일차적인 목적은, 이하에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서론으로서 개시내용의 일부 사상을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 본 개시내용은, 다수의 영역을 갖는 정전식 척으로서, 공작물과 관련되는 인력이 다수의 영역 내에 있는 유전체 재료에 기초하여 변하는 것인 정전식 척에 관한 것이다.
이하의 설명 및 첨부된 도면은 개시내용의 실시 및 특정한 예시적인 양태를 상세하게 설명한다. 본 발명의 원리가 채용될 수 있는 다양한 방식 중 오직 일부만이 제시된다.
본 발명에 따르면, 다중 영역 제어가 가능한 정전식 척을 얻을 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 예시적인 일 양태에 따른 정전식 척의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 개시내용의 예시적인 다른 양태에 따른 정전식 척의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 개시내용의 예시적인 또 다른 양태에 따른 또 다른 예시적인 정전식 척의 평면도를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시내용의 또 다른 양태에 따른 정전식 척 상에서 휘어지는 예시적인 공작물들 각각의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 개시내용의 다른 예시적인 양태에 따른 정전식 클램핑 시스템의 개략도를 도시한 것이다.
본 명세서에서의 설명은 도면을 참고하여 제시되는데, 도면에서 동일한 도면부호는 일반적으로 전체에 걸쳐 동일한 요소를 지시하기 위해 사용되고, 다양한 구조는 반드시 축척에 따라 도시된 것은 아니다. 이하의 설명에 있어서, 설명하려는 목적으로, 이해를 용이하게 하고자 다수의 특정한 세부사항이 기술된다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 양태는 특정한 이들 세부사항을 덜 포함하면서 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명확할 것이다. 다른 경우에 있어서, 공지된 구조 및 장치는 이해를 용이하게 하기 위해 블록선도로 도시되어 있다.
이제 도면을 참고하면, 도 1은 개시내용의 일 양태를 도시한 것으로서, 공작물(102)을 클램핑하기 위한 정전식 척(100)이 마련되는 것을 도시한 것이다. 일례에 따르면, 공작물(102)은 공작물의 표면(104)을 가로질러 휘어지는데, 이러한 휨은 공작물의 이전 처리의 결과이다. 예를 들면, 공작물의 상부 표면(106) 상에 형성되는 재료의 얇은 층(도시되어 있지 않음)은 일반적으로 오목한 형태로 또는 볼록한 형태로 공작물(102)이 휘어지도록 한다.
도 1의 정전식 척(100)은, 예를 들면, 공작물(102)의 표면(104)과 접촉하도록 구성되는 클램핑 표면(108)을 포함한다. 도 1에서는 명확하게 되어 있지 않지만, 공작물(102)의 표면(104)과 클램핑 표면(108) 사이의 거리(110)는 앞서 설명한 휨으로 인해 공작물을 가로질러 변하게 된다. 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, 그리고 이후 도면에서 더욱 현저하게 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 정전식 척(100)은, 거리(110)의 초기 변동과 무관하게, 일반적으로 클램핑 표면(108)에 대해 공작물(102)을 클램핑하도록 구성된다.
일례에 따르면, 정전식 척(100)은 유전체 층(112)을 포함하는데, 상기 유전체 층은 필드(114) 및 이 유전체 층 내에 형성되는 하나 이상의 영역(116)을 더 포함한다. 필드(114)는, 예를 들어, 제1 유전 재료(118)로 이루어지며, 상기 하나 이상의 영역(116)은 제2 유전 재료(120)로 이루어지는데, 제1 유전 재료 및 제2 유전 재료 각각은 이와 관련하여 상이한 유전 상수를 갖는다.
하나 이상의 전극(122)은 또한, 상기 유전체 층 내에 또는 아래에 배치되는 바와 같이, 유전체 층(112)과 관련되는데, 하나 이상의 전극에 공급되는 전압은 필드(114) 및 상기 하나 이상의 영역(116) 각각과 관련되는 정전기적 인력을 유도하도록 구성된다. 이에 따라, 공작물(102)과 정전식 척(100)의 클램핑 표면(108) 사이의 정전기적 인력은 각각의 필드(114) 및 상기 하나 이상의 영역(116) 각각의 유전 재료(118 및 120)의 조성에 기초하여 변하게 된다. 일례에 따르면, 정전기적 인력은 필드(114)에서보다 상기 하나 이상의 영역(116)에서 더 크다.
도 2는 예시적인 정전식 척(100)의 평면도를 도시한 것인데, 하나 이상의 영역(116)은, 클램핑 표면의 중앙(126)과 관련된 하나 이상의 중앙 영역(124) 및 클램핑 표면의 주변(130)과 관련된 주변 영역(128)을 포함한다. 중앙 영역(124)은, 예를 들어, 일반적으로 필드(114)에 의해 둘러싸인 제2 유전 재료(120)의 디스크(도시되어 있지 않음) 및 링(132) 중 하나 이상을 포함한다. 대안으로, 중앙 영역(124) 및 주변 영역(128) 중 하나 이상은, 도 3에 제시된 바와 같이, 복수 개의 섬(islands; 133) 또는 제2 유전 재료(120)의 다른 패턴(도시되어 있지 않음)을 포함한다. 제2 유전 재료(120)의 임의의 패턴은 중앙 영역(124) 및 주변 영역(128)에 대해 계획된다는 것을 이해할 것이다.
이에 따라, 정전기적 인력은, 하나 이상의 전극(122)에 동일한 클램핑 전압을 인가할 때 필드(114)에서보다 중앙 영역(124) 및 주변 영역(128)에서 더 크다. 예를 들면, 도 4a에 제시된 바와 같이, 볼록하게 휘어진 공작물(134)은 필드(114)의 나머지에서보다 중앙 영역(124)에서 더 큰 클램핑 힘[화살표(136)로 지시됨]에 의해 클램핑 표면(108)으로 끌어당겨지며, 따라서 볼록하게 휘어진 공작물 전체가 클램핑 표면을 향해 끌어당겨진다. 마찬가지로, 도 4b에 제시된 바와 같이, 오목하게 휘어진 공작물(138)은 필드(114)의 나머지에서보다 주변 영역(128)에서 더 큰 클램핑 힘[화살표(140)로 지시됨]에 의해 클램핑 표면(108)으로 끌어당겨지며, 따라서 오목하게 휘어진 공작물 전체가 클램핑 표면을 향해 끌어당겨진다.
다른 예에 따르면, 정전식 클램핑 시스템(200)이 도 5에 도시되어 있는데, 상기 정전식 클램핑 시스템은, 도 3a 및 도 3b의 볼록하게 휘어진 공작물(134) 및/또는 오목하게 휘어진 공작물(138)과 같이 휘어진 공작물을 클램핑하도록 구성된다. 정전식 클램핑 시스템(200)은, 예를 들어, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4a 및 도 4b의 정전식 척(100) 또는 그 표면을 가로질러 가변적인 유전 특성을 갖는 임의의 다른 정전식 척을 포함할 수 있다. 도 5의 시스템(200)은, 예를 들어, 전원(202)을 더 포함할 수 있는데, 예컨대 상기 전원은 도 1의 정전식 척(100)의 하나 이상의 전극(122)에 작동 가능하게 커플링될 수 있다. 도 5에 제시된 바와 같은 컨트롤러(204)는 또한 전원(202)의 제어를 통해 하나 이상의 전극(122)에 공급되는 클램핑 전압을 제어하도록 구성되는데, 정전기적 인력을 유도하는 것은 앞서 설명된 정전식 척(100)의 유전체 층(112)의 상기 하나 이상의 영역(116) 및 필드(114) 각각과 관련된다. 따라서, 정전기적 인력은, 필드(114) 및 상기 하나 이상의 영역(116) 각각의 유전 재료에 기초하여 변하는데, 정전기적 인력은 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서 더 크다. 따라서, 휘어진 공작물의 휘어진 영역(예컨대, 도 4a 및 도 4b의 134 및 138)은 이에 따라 정전식 척(100)의 클램핑 표면(108)으로 끌어당겨지고, 이에 따라 휘어진 공작물의 표면(104)을 가로질러 클램핑 표면에 클램핑된다. 예를 들면, 전원(202)에 의해 공급되는 단일 클램핑 전압은, 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서, 휘어진 공작물에 대해 더 큰 정전기적 인력을 제공한다.
따라서, 본 개시내용은, 유전체 층을 포함하는 클램핑 표면을 포함하는 정전식 척을 제공하는데, 상기 유전체 층은 유전체 층에서 정의되는 필드 및 하나 이상의 영역을 또한 포함한다. 필드는 제1 유전 재료로 이루어지며, 상기 하나 이상의 영역은 제2 유전 재료로 이루어지는데, 제1 유전 재료 및 제2 유전 재료 각각은 이와 관련하여 상이한 유전 상수를 갖는다. 하나 이상의 전극은, 상기 유전체 층 내에 또는 아래에 배치되는 바와 같이, 유전체 층과 관련되는데, 하나 이상의 전극에 공급되는 전압은 필드 및 상기 하나 이상의 영역 각각과 관련되는 정전기적 인력을 유도하도록 구성된다. 정전기적 인력은 이에 따라, 필드 및 상기 하나 이상의 영역 각각의 유전 재료에 기초하여 정전식 척의 표면을 가로질러 변하게 된다.
이에 따라, 일례에서는, 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서 정전기적 인력이 더 크다. 상기 하나 이상의 영역은, 예를 들어, 클램핑 표면의 중앙과 관련된 중앙 영역 및 클램핑 표면의 주변과 관련된 주변 영역을 포함한다. 중앙 영역은, 예를 들어, 일반적으로 필드에 의해 둘러싸인 제2 유전 재료의 링을 포함한다. 다른 예에 있어서, 주변 영역은, 일반적으로 필드에 의해 둘러싸인 제2 유전 재료의 링을 포함한다. 일 변형례에 있어서, 중앙 영역은 제2 유전 재료의 중앙 디스크를 포함한다. 또 다른 변형례에 있어서, 중앙 영역 및 주변 영역 중 하나 이상은, 제2 유전 재료의 복수 개의 섬을 포함한다. 정전기적 인력은 이에 따라, 예컨대 필드에서보다 중앙 영역 및 주변 영역 중 하나 이상에서 더 큰데, 이로 인해 휘어진 공작물에 가변적인 클램핑 힘을 효과적으로 제공하며, 공작물의 표면을 가로질러 정전식 척의 클램핑 표면에 대해 공작물을 일반적으로 클램핑한다.
휘어진 공작물을 클램핑하기 위한 정전식 클램핑 시스템이 또한 마련되는데, 전원은 정전식 척의 하나 이상의 전극에 작동 가능하게 커플링된다. 컨트롤러는 또한 전원의 제어를 통해 하나 이상의 전극에 공급되는 클램핑 전압을 제어하도록 구성되는데, 정전기적 인력을 유도하는 것은 정전식 척의 유전체 층의 하나 이상의 영역 및 필드 각각과 관련된다. 정전기적 인력은, 필드 및 하나 이상의 영역 각각의 유전 재료에 기초하여 변하는데, 정전기적 인력은 필드에서보다 하나 이상의 영역에서 더 크다. 따라서, 휘어진 공작물의 휘어진 부분은 가변적인 힘으로 유전체 층의 클램핑 표면으로 끌어당겨지는데, 이는 휘어진 공작물의 표면을 가로질러 클램핑 표면에 대해 휘어진 공작물을 클램핑한다. 일례에 있어서, 단일 클램핑 전압은 전원에 의해 하나 이상의 전극에 공급되는데, 이는, 필드에서보다 하나 이상의 영역에서 휘어진 공작물에 대해 더 큰 정전기적 인력을 제공한다.
본 명세서에서 설명되는 방법론의 양태를 언급하면서 본 명세서 전체에 걸쳐 예시적인 구조를 참고하고 있지만, 상기 방법론은 제시된 대응하는 구조에 의해 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 상기 방법론(및 구조)은 서로 독립적인 것으로 간주되어야 하며, 독립적으로 적용 가능하고, 도면에 도시된 구체적인 임의의 양태와 무관하게 실시될 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에서 설명되는 층은, 스핀 온(spin on), 스퍼터링, 성장 및/또는 증착 기법 등과 같은 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 등가의 변경 및/또는 변형은, 상세한 설명의 검토 및/또는 이해 그리고 첨부된 도면에 기초하여 당업자에게 가능할 것이다. 본 명세서에서의 개시내용은 이러한 모든 변형 및 변경을 포함하며, 이에 따라 일반적으로 한정하려는 의도가 아니다. 추가적으로, 다양한 실시 중 오직 하나와 관련하여 구체적인 특징 또는 양태가 개시되었지만, 이러한 특징 또는 양태는 바람직하다면 다른 실시의 하나 이상의 다른 특징 및/또는 양태와 조합될 수 있다. 더욱이, 용어 "포함하는", "갖는", "갖는다", "갖춘" 및/또는 본 명세서에서 사용된 그 변형의 한도 내에서, 이러한 용어는 "이루어지는"과 유사한 의미를 포함하려는 의도이다. 또한, "예시적인"은 최선이라기보다는 단지 "예"를 의미하려는 의도이다. 본 명세서에 도시된 특징, 층 및/또는 요소는 단순화 및 이해의 용이성을 위해 서로에 대해 구체적인 치수 및/또는 배향을 갖도록 제시된 것이며 실제 치수 및/또는 배향은 본 명세서에 제시된 것과 실질적으로 상이할 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
100 : 정전식 척
102 : 공작물
104 : 공작물의 표면
106 : 상부 표면
108 : 클램핑 표면
110 : 공작물의 표면과 클램핑 표면 사이의 거리
112 : 유전체 층
114 : 필드
116 : 하나 이상의 영역
118 : 제1 유전 재료
120 : 제2 유전 재료
122 : 전극

Claims (10)

  1. 정전식 척으로서,
    유전체 층을 포함하는 클램핑 표면으로서, 상기 유전체 층은 내부에 형성되는 필드 및 하나 이상의 영역을 포함하고, 상기 필드는 제1 유전 재료를 포함하고, 상기 하나 이상의 영역은 제2 유전 재료를 포함하며, 상기 제1 유전 재료 및 제2 유전 재료 각각은 이와 관련된 상이한 유전 상수를 갖고, 상기 하나 이상의 영역은 상기 클램핑 표면의 중앙과 관련된 중앙 영역 및 상기 클램핑 표면의 주변과 관련된 주변 영역을 포함하고, 상기 필드는 상기 중앙 영역과 주변 영역 사이에 배치되는 것인 클램핑 표면; 및
    상기 유전체 층과 관련된 하나 이상의 전극으로서, 상기 하나 이상의 전극에 공급되는 전압은 상기 필드 및 상기 하나 이상의 영역 각각과 관련된 정전기적 인력을 유도하도록 구성되며, 상기 정전기적 인력은 상기 필드 및 상기 하나 이상의 영역 각각의 유전 재료에 기초하여 변하며 상기 필드에서보다 상기 하나 이상이 영역에서 더 큰 것인 하나 이상의 전극
    을 포함하는 정전식 척.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 중앙 영역 및 주변 영역 중 하나 이상은 제2 유전 재료의 복수 개의 섬(islands)을 포함하는 것인 정전식 척.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극은 상기 유전체 층 아래에 또는 상기 유전체 층 내에 배치되는 것인 정전식 척.
  8. 휘어진 공작물을 클램핑하기 위한 정전식 클램핑 시스템으로서,
    상기 정전식 클램핑 시스템은 정전식 척, 전원 및 컨트롤러를 포함하며, 상기 정전식 척은:
    유전체 층을 포함하는 클램핑 표면으로서, 상기 유전체 층은 내부에 형성되는 필드 및 하나 이상의 영역을 포함하고, 상기 필드는 제1 유전 재료를 포함하고, 상기 하나 이상의 영역은 제2 유전 재료를 포함하며, 제1 유전 재료 및 제2 유전 재료 각각은 이와 관련된 상이한 유전 상수를 갖고, 상기 하나 이상의 영역은 상기 클램핑 표면의 중앙과 관련된 중앙 영역 및 상기 클램핑 표면의 주변과 관련된 주변 영역을 포함하고, 상기 필드는 상기 중앙 영역과 주변 영역 사이에 배치되는 것인 클램핑 표면, 및
    상기 유전체 층과 관련되는 하나 이상의 전극
    을 포함하고, 상기 전원은 상기 하나 이상의 전극에 작동 가능하게 커플링되며,
    상기 컨트롤러는, 상기 전원을 통해 상기 하나 이상의 전극에 공급되어 상기 정전식 척의 유전체 층의 필드 및 하나 이상의 영역 각각과 관련되는 정전기적 인력을 유도하는 클램핑 전압을 제어하도록 구성되고, 상기 정전기적 인력은 상기 필드 및 하나 이상의 영역 각각의 유전 재료에 기초하여 변하며, 상기 정전기적 인력은 상기 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서 더 커서 휘어진 공작물의 휘어진 영역을 상기 정전식 척의 클램핑 표면으로 끌어당기고 상기 휘어진 공작물을 이 휘어진 공작물의 표면을 가로질러 클램핑 표면에 대해 클램핑하는 것인 정전식 클램핑 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전원에 의해 공급되는 단일 클램핑 전압은, 상기 필드에서보다 상기 하나 이상의 영역에서 상기 휘어진 공작물에 대해 더 큰 정전기적 인력을 제공하는 것인 정전식 클램핑 시스템.
  10. 삭제
KR1020120075962A 2012-02-02 2012-07-12 다중 영역 제어가 가능한 정전식 척 KR101534900B1 (ko)

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