KR101585082B1 - The heating unit and method of fabricating the same and the ESC of controllable temperature using thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a heating unit, a manufacturing method thereof, and an electrostatic chuck capable of controlling temperature including the heating unit. The heating unit comprises at least two thermally conductive layers which include titanium (Ti) or a Ti alloy, and are formed to have a heater unit embedded therein wherein the heater unit is capable of controlling a temperature to uniformly heat a substrate. Filler metal is interposed between the two thermally conductive layers to brazing-bond the thermally conductive layers.

Description

히팅 유닛 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온도 제어가 가능한 정전척{The heating unit and method of fabricating the same and the ESC of controllable temperature using thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating unit, a manufacturing method thereof, and a temperature controllable electrostatic chuck using the same,

본 발명은 반도체 기판용 히팅 유닛 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 온도 제어가 가능한 히팅 유닛 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온도 제어가 가능한 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to a heating unit for a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a heating unit capable of temperature control, a manufacturing method thereof, and an electrostatic chuck capable of temperature control using the same.

현재 반도체 소자의 집적도 상승에 따른 칩의 미세패턴 및 선폭 구현을 위해 안정적이고 고기능성 정전척(electrostatic chuck, ESC)의 필요성이 높아지고 있다.Currently, there is a growing need for a stable and highly functional electrostatic chuck (ESC) for the implementation of micropatterns and linewidths of chips due to increased integration of semiconductor devices.

특히, 고출력, 고밀도의 플라즈마로 공정수율 및 반도체 소자 제조 공정시간을 단축시켜, 생산성 향상을 위한 노력이 계속되고 있다. 고온에 지속적으로 노출되고, 반응 가스에 의한 부식성 등 가혹한 공정 환경에 대한 내구성이 뛰어난 반도체 웨이퍼용 정전척 개발이 요구되어지고 있다.Particularly, efforts are being made to improve the productivity by shortening the process yield and the time for manufacturing the semiconductor device with high output and high density plasma. Development of electrostatic chucks for semiconductor wafers which are continuously exposed to high temperature and excellent in durability against severe process environments such as corrosion due to reaction gas is demanded.

이를 해결하기 위해, 열팽창 계수를 고려해, 금속바디에 실리콘계 접착제를 이용해 접착한 세라믹시트를 정전척으로 사용하고 있다. 그러나 이러한 실리콘 접착제의 경우 열전도성이 떨어지는 문제점으로 인하여 웨이퍼 및 정적척의 방열이 효과적이지 않다. 그로 인해, 정전척의 기능저하가 발생하고, 부식성 가스에 의한 정전척 접착부의 내구성이 문제가 되고 있다. 다양한 공정을 수행함에 따라 공정중인 웨이퍼를 고정하고 동시에 웨이퍼의 온도를 기존보다 높여 제어하는 다기능 정전척이 요구된다.To solve this problem, a ceramic sheet adhered to a metal body using a silicone adhesive is used as an electrostatic chuck in consideration of the thermal expansion coefficient. However, in the case of such a silicone adhesive, heat dissipation of the wafer and the static chuck is not effective due to the problem of poor thermal conductivity. As a result, the function of the electrostatic chuck is lowered, and the durability of the electrostatic chucking portion due to the corrosive gas becomes a problem. There is a need for a multifunctional electrostatic chuck that fixes a wafer in process and simultaneously controls the temperature of the wafer to be higher than the conventional one.

일본등록특허 제 5080954호 (2012.09.07.)Japanese Patent No. 5080954 (2012.09.07.)

현재 안정적인 웨이퍼 온도 및 미세선폭을 달성하기 위해, 정전척 부품의 금속바디와 세라믹시트와의 실리콘접착제를 대체 가능한 재료의 요구가 증가하고 있다.In order to achieve a stable wafer temperature and fine line width at present, there is an increasing demand for a material substitutable for a metal body of an electrostatic chuck part and a silicon adhesive with a ceramic sheet.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 열방출 효과를 최대화 할 수 있는 구조를 포함하는 온도 제어가 가능한 히팅 유닛 및 그 제조방법 및 온도 제어가 가능한 정전척을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a heating unit capable of temperature control including a structure capable of maximizing a heat emission effect, a method of manufacturing the same, and an electrostatic chuck capable of temperature control, . However, these problems are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, 히팅 유닛은 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금을 포함하며, 기판을 균일하게 가열할 수 있도록 온도 제어가 가능한 히터부를 내장할 수 있도록 형성된 적어도 둘 이상의 열전도층;을 포함하고, 상기 적어도 둘 이상의 열전도층은 각각의 상기 열전도층 사이에 필러메탈(filler metal)을 개재하여 서로 브레이징 접합될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the heating unit includes at least two thermally conductive layers including titanium (Ti) or a titanium alloy and formed so as to embed a heater part capable of temperature control so as to uniformly heat the substrate , The at least two thermally conductive layers may be brazed to each other via a filler metal between the thermally conductive layers.

상기 열전도층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 이용하여 캐닝함으로써 상기 열전도층을 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 감싸고 있는 구조를 포함할 수 있다.The thermally conductive layer may include a structure in which the aluminum or aluminum alloy surrounds the thermally conductive layer by carrying out canning using aluminum (Al) or an aluminum alloy.

상기 필러메탈은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 또는 알루미늄(Al)계열 필러메탈 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The filler metal may include any one of titanium (Ti), zirconium (Zr), and aluminum (Al) filler metals.

상기 알루미늄계열 필러메탈을 사용하여 브레이징 접합 시에는 상기 상부 구조체 상에 몰리브덴-망간 메탈라이징층을 추가로 개재하여 브레이징 접합될 수 있다.When the aluminum-based filler metal is used for brazing, a molybdenum-manganese metallizing layer may be additionally brazed on the upper structure.

상기 히터부는 시스히터(sheath heater), 카트리지히터(cartridge heater), 케이블히터(cable heater) 또는 스트립히터(strip heater) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The heater unit may include any one of a sheath heater, a cartridge heater, a cable heater, and a strip heater.

상기 열전도층은 냉각유로 또는 가스유로를 더 포함할 수 있다.The thermally conductive layer may further include a cooling channel or a gas channel.

상기 열전도층 상에 세라믹층을 더 포함할 수 있다.And a ceramic layer on the thermally conductive layer.

상기 열전도층과 상기 세라믹층 사이에 필러메탈을 개재하여 브레이징 접합될 수 있다.And a brazing metal may be interposed between the thermally conductive layer and the ceramic layer.

상기 세라믹층은 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.The ceramic layer may include alumina (Al 2 O 3 ).

본 발명의 다른 관점에 따르면, 히팅 유닛 제조방법은 적어도 둘 이상의 열전도층을 준비하는 단계; 및 기판을 가열할 수 있는 히터부를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 열전도층을 브레이징 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a heating unit includes the steps of: preparing at least two heat conduction layers; And a heater unit capable of heating the substrate, and brazing the at least two heat conduction layers.

상기 열전도층 내에 유체가 흐를 수 있는 유로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a flow path through which the fluid can flow in the thermally conductive layer.

상기 브레이징 접합하는 단계는 상기 열전도층 사이에 필러메탈(filler metal)을 개재하여 상기 필러메탈을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The brazing step may include heat treating the filler metal through a filler metal between the thermally conductive layers.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 온도 제어가 가능한 정전척은 상술한 히팅 유닛;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, an electrostatic chuck capable of temperature control may include the above-described heating unit.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속바디와 세라믹시트를 직접 접합하여 접착력이 우수하고, 저가격으로 방열효과를 최대화할 수 있는 구조를 가지고, 온도제어가 가능한 정전척을 제조할 수 있다.According to the embodiment of the present invention described above, an electrostatic chuck having a structure capable of directly bonding a metal body and a ceramic sheet and having an excellent adhesive force and maximizing a heat radiation effect at a low cost and capable of temperature control is manufactured .

또한, 반도체 공정 중 웨이퍼의 온도를 균일하게 유지시켜 공정성능이 향상되고, 이에 따라 우수한 미세선폭을 구현할 수 있는 온도제어가 가능한 정전척 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an electrostatic chuck capable of temperature control capable of realizing an excellent micro-line width by improving the process performance by uniformly maintaining the temperature of the wafer during the semiconductor process, and a manufacturing method thereof.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛의 구성 요소들을 분리한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛의 제조방법을 개략적으로 나타내는 공정순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 히팅 유닛을 제조하는 방법의 순서도이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시된 히팅 유닛의 제조방법을 순차적으로 도해하는 단면도들이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a heating unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded view illustrating the components of a heating unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a process flow chart schematically showing a method of manufacturing a heating unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a heating unit according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method of manufacturing a heating unit according to another embodiment of the present invention.
6A to 6E are sectional views sequentially illustrating the manufacturing method of the heating unit shown in Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

본 실시예를 설명하는 과정에서 언급하는 "상의" 또는 "하의"와 같은 용어들은, 도면에서 도해되는 것처럼, 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 상대적인 관계를 기술하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 상대적 용어들은 도면에서 묘사되는 방향과 별도로 구조체의 다른 방향들을 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 예를 들어, 도면들에서 구조체의 상하가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하면 상에 존재할 수 있다. 그러므로 예로써 든, "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향을 기준으로, "상의" 및 "하의" 방향 모두를 포함할 수 있다.Terms such as "top" or "bottom" referred to in the process of describing the present embodiment may be used to describe the relative relationship of certain elements to other elements, as illustrated in the figures. That is, relative terms may be understood to include different directions of the structure apart from the directions depicted in the figures. For example, if the top and bottom of the structure are inverted in the figures, the elements depicted as being on the top surface of the other elements may be on the bottom surface of the other elements. Thus, by way of example, the term "tops" may include both "top" and "bottom" directions, relative to a particular direction in the figures.

또한, 본 실시예를 설명하는 과정에서, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치하거나, 다른 구성요소에 "연결"된다고 언급할 때는, 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소의 직접 상에 위치하거나, 상기 다른 구성요소에 직접 연결되는 것을 의미할 수도 있으나, 나아가, 하나 또는 둘 이상의 개재하는 구성요소들이 그 사이에 존재할 수 있음을 의미할 수도 있다. 하지만, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소의 "직접 상에" 위치하거나, 다른 구성요소에 "직접 연결"된다거나, 또는 다른 구성요소에"직접 접촉"한다고 언급할 때는, 별도의 언급이 없다면 그 사이에 개재하는 구성요소들이 존재하지 않음을 의미한다.Further, in the course of describing the present embodiment, when it is mentioned that an element is located on another element, or "connected" to another element, the element is positioned directly on the other element Or directly connected to the other component, but may also mean that one or more intervening components may be present therebetween. However, when an element is referred to as being "directly on" another element, "directly connected" to another element, or "directly in contact" with another element, Which means that there are no intervening components.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.In the following embodiments, the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on the orthogonal coordinate system, and can be interpreted in a broad sense including the three axes. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

일반적으로 정전척의 경우, 정전기력 및 방열특성이 우수한 질화알루미늄(AlN)을 사용한다. 그러나, 질화알루미늄은 고가의 재료로써 반도체 칩의 단가를 상승시키는 요인이 된다.In general, in the case of an electrostatic chuck, aluminum nitride (AlN) excellent in electrostatic force and heat radiation characteristics is used. However, aluminum nitride is a high-priced material and causes a rise in the unit price of the semiconductor chip.

알루미나가 이를 대체되어 사용되지만 방열특성이 좋지 않아 금속물질을 접합하여 사용한다. 알루미나와 금속물질간 열팽창계수의 차이에 의해 실리콘 접착제를 이용하나 실리콘 접착제의 열전도성이 떨어지는 문제로 인해 정전척의 기능저하가 발생한다.Alumina is used instead of this, but the heat dissipation property is not good and metal materials are bonded and used. Due to the difference in thermal expansion coefficient between alumina and metallic material, silicon adhesive is used, but the electroconductive chuck is deteriorated due to low thermal conductivity of the silicone adhesive.

이를 해결하기 위해 본 발명에 의하면, 종래의 공정과 다른 온도제어가 가능한 정전척 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided an electrostatic chuck capable of temperature control different from a conventional process and a manufacturing method thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a heating unit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 히팅 유닛(1)은 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금으로 이루어진 열전도층(10, 11, 12)을 포함한다. 히팅 유닛(1)은 위에서 바라봤을 때, 정사각형 또는 원 형상일 수 있다. 히팅 유닛(1)의 상면에는 기판이 배치될 수 있으며, 또는 히팅 유닛(1) 상에 세라믹층이나 다른 금속층이 형성된 구조체 에 기판이 배치 될 수도 있다. 상기 기판은 반도체나 디스플레이 제품을 형성하기 위한 기판을 포함하며, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 기판이나 글래스 기판 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a heating unit 1 according to the present invention includes a thermally conductive layer 10, 11, 12 made of titanium (Ti) or a titanium alloy. The heating unit 1 may be square or circular when viewed from above. The substrate may be disposed on the upper surface of the heating unit 1, or the substrate may be disposed on a structure in which a ceramic layer or another metal layer is formed on the heating unit 1. [ The substrate includes a substrate for forming a semiconductor or a display product, and may include, for example, a silicon wafer substrate, a glass substrate, or the like.

히팅 유닛(1)은 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 기판을 냉각하는 유체가 흐를 수 있도록 냉각유로(13) 및 가스유로(14)를 내장할 수 있다. 도 1에서 유로(13, 14)를 원통형의 형상으로 도시하였으나, 반드시 원통형일 필요는 없다. 유로(13, 14)는 적용되는 유체에 따라 직육면체 형상일 수도 있다.The heating unit 1 may be made of titanium (Ti) or a titanium alloy material, and the cooling channel 13 and the gas channel 14 may be embedded to allow the fluid for cooling the substrate to flow. Although the flow paths 13 and 14 are shown as cylindrical shapes in Fig. 1, they need not always be cylindrical. The flow paths 13 and 14 may have a rectangular parallelepiped shape depending on the fluid to which they are applied.

히팅 유닛(1)은 냉각유로(13) 및 가스유로(14)가 형성되어야 하기 때문에 히팅 유닛(1)을 2단 또는 3단의 기계가공 후 브레이징법으로 접합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 히팅 유닛(1)을 제 1 열전도층(10), 제 2 열전도층(11) 및 제 3 열전도층(12)의 3단으로 가공하여 도시하였다. 그러나, 히팅 유닛(1)은 냉각유로(13) 및 가스유로(14)의 설계에 따라 단층으로 구성될 수도 있으며, 그 형상도 변형되어 설계될 수 있다.Since the cooling unit 13 and the gas passage 14 must be formed in the heating unit 1, the heating unit 1 can be joined by brazing after two or three stages of machining. In the embodiment of the present invention, the heating unit 1 is formed by three steps of the first heat conduction layer 10, the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12. However, the heating unit 1 may be configured as a single layer according to the design of the cooling channel 13 and the gas channel 14, and the shape thereof may be designed to be modified.

또한, 기판을 균일하게 가열할 수 있도록 다중온도 조절이 가능한 히터부(17)를 구비할 수 있다. 히터부(17)의 형성 위치는 히팅 유닛(1) 내에 내장될 수 있다. 예를 들면, 유로(13, 14)와 같이 오목하게 제 2 열전도층(11)과 제 3 열전도층(12)을 가공하여 제 2 열전도층(11)과 제 3 열전도층(12) 사이에 히터부(17)를 내장할 수 있다. 여기서, 히터부(17)의 크기와 유로(13, 14)의 크기는 도 1에 도시된 것과 같이 설계될 수 있으나, 다르게 설계될 수도 있다. 내장된 히터부(17)는 건식 식각 또는 플라즈마 세정과 같은 공정 수행시 발생할 수 있는 히터부(17)의 내구성 저하를 방지할 수 있다.In addition, the heater unit 17 can be provided with multiple temperature adjustments to uniformly heat the substrate. The formation position of the heater section 17 can be embedded in the heating unit 1. [ For example, the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12 are concavely formed like the flow paths 13 and 14 to form a heater (not shown) between the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12. [ And the like. Here, the size of the heater unit 17 and the sizes of the flow paths 13 and 14 may be designed as shown in FIG. 1, but they may be designed differently. The built-in heater section 17 can prevent a decrease in the durability of the heater section 17, which may occur during a process such as dry etching or plasma cleaning.

예를 들어, 히터부(17)는 시스히터(sheath heater), 카트리지히터(cartridge heater), 케이블히터(cable heater) 또는 스트립히터(strip heater) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 예를 들면, 시스히터는 금속보호관에 발열체를 코일 모양으로 내장한 뒤 절연분말로 채워 전기 절연한 것이다. 시스히터의 양 끝에 전원용 단자가 있다. 시스히터는 열효율이 좋아 매우 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 또, 진동 및 충격 등과 같은 기계적 강도가 우수하고, 설치하고자 하는 장소에 따라 다양한 형태로 가공하기가 쉬워 설치가 용이한 장점이 있다.For example, the heater unit 17 may use any one of a sheath heater, a cartridge heater, a cable heater, and a strip heater. For example, a sheath heater is formed by inserting a heating element into a metal protection tube in the shape of a coil, then filling it with insulation powder and electrically insulated. Both ends of the sheathed heater have power supply terminals. The sheath heater has a good thermal efficiency and can be very economical. In addition, it is excellent in mechanical strength such as vibration and impact, and can be easily processed in various forms depending on the place where it is to be installed, which is advantageous in that it is easy to install.

한편, 히터부(17)는 하나의 히터로 형성될 수 있으나 적어도 둘 이상의 히터로 구성될 수도 있다. 만약, 히터가 하나로 구성될 경우, 소면적 기판을 대상으로 할 때, 하나의 히터만으로 기판 전면의 온도 균일도가 큰 차이가 나지 않을 수도 있다. 그러나, 대면적 기판을 사용할 경우, 하나의 히터만으로는 상기 기판의 온도제어가 용이하지 않아 상기 기판의 온도 균일도가 좋지 않을 수 있다. 반면에, 적어도 둘 이상의 히터를 사용할 경우, 히터를 기판의 영역별로 구분지어 제어할 수 있다. 따라서, 소면적 기판뿐만 아니라 대면적 기판의 경우도 다중온도 조절이 가능하기 때문에 기판의 온도를 균일하게 가열하는 것이 가능하고, 기판의 온도를 일정하게 유지하거나 기판의 온도를 냉각하는 것을 자유롭게 조절할 수 있다.Meanwhile, the heater unit 17 may be formed of one heater, but it may be composed of at least two heaters. If the heater is composed of a single substrate, the temperature uniformity on the entire substrate may not be greatly varied by only one heater when the substrate is a small-sized substrate. However, when a large area substrate is used, temperature control of the substrate is not easy with only one heater, and the temperature uniformity of the substrate may not be good. On the other hand, when at least two heaters are used, the heaters can be divided and controlled according to the regions of the substrate. Therefore, it is possible to control the temperature of the substrate uniformly, and it is possible to freely control the temperature of the substrate to be kept constant or the temperature of the substrate to be cooled have.

또한, 히팅 유닛(1)은 어느 하나의 축을 중심으로 회전을 할 수 있도록 설계될 수도 있다. 그 축을 기반으로 히팅 유닛(1)은 상부와 하부로 이동이 가능하고, 기판을 로딩 또는 언로딩 할 수 있도록 수평으로 이동이 가능하도록 설계될 수 있다.Also, the heating unit 1 may be designed to rotate about any one of the axes. The heating unit 1 can be moved upward and downward based on the axis, and can be designed to be horizontally movable so as to load or unload the substrate.

적어도 둘 이상의 열전도층(10, 11, 12)는 각각의 열전도층(10, 11, 12) 사이에 필러메탈(filler metal, 25)을 개재하여 서로 브레이징 접합될 수 있다. 브레이징 접합되는 부분은 브레이징 접합에 사용되는 필러메탈(25)과 열전도층(10, 11, 12) 중 적어도 일부가 용융 확산되는 하이브리드 접합으로 이해될 수 있으며, 도면에서는 명시적으로 도시하였으나, 실제로 구현된 구조체에서는 각각의 열전도층(10, 11, 12)이 명확하게 구분되지 않을 수 있다.At least two thermally conductive layers 10, 11 and 12 may be brazed to each other via filler metal 25 between the thermally conductive layers 10, 11 and 12. The portion to be brazed can be understood as a hybrid joint in which at least a part of the filler metal 25 and the thermally conductive layer 10, 11, 12 used for brazing is melted and diffused. Although shown explicitly in the drawings, The respective thermally conductive layers 10, 11, and 12 may not be clearly distinguished from each other.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 히팅 유닛(1)은 티타늄 또는 티타늄 합금 소재를 사용함에 따라 방열 특성이 우수하다. 또, 각각의 열전도층(10, 11, 12) 사이에 필러메탈(25)을 개재하여 접합함으로써 내구성이 향상될 수 있다. 이렇게 제조된 히팅 유닛(1)은 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 기판 지지대의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 히터부(17)를 구비하고 있기 때문에, 기판의 건식 식각 및 고밀도 플라즈마 세정을 수행할 때, 공정중인 웨이퍼를 고정하고 동시에 웨이퍼의 온도를 제어하는 다기능 히팅 유닛(1)으로서 이용이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, the heating unit 1 is excellent in heat radiation characteristics by using a titanium or titanium alloy material. In addition, durability can be improved by joining the thermally conductive layers 10, 11, 12 with the filler metal 25 interposed therebetween. The heating unit 1 thus manufactured can serve as a substrate support for supporting a substrate such as a wafer. In addition, since the heater unit 17 is provided, it can be used as a multifunction heating unit 1 for fixing the wafer in process and controlling the temperature of the wafer at the same time when performing dry etching and high density plasma cleaning of the substrate .

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 의한 다중 온도 제어가 가능한 히팅 유닛(1)의 제조방법을 설명하고자 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛의 구성 요소들을 분리한 분해도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛의 제조방법을 개략적으로 나타내는 공정순서도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the heating unit 1 capable of multi-temperature control according to the embodiments of the present invention will be described. FIG. 2 is an exploded view of a heating unit according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heating unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 히팅 유닛(1)은 적어도 둘 이상의 열전도층을 준비하는 단계(S10)를 포함할 수 있다. 다음으로 준비된 열전도층 내에 유로(13, 14) 및 히터부(17)를 형성하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 냉각유로(13) 및 가스유로(14)를 쉽게 형성하기 위해서 열전도층을 예를 들어, 제 1 열전도층(10), 제 2 열전도층(11) 및 제 3 열전도층(12)으로 나누어 가공할 수 있다. 또한, 열전도층을 단층 또는 2단을 사용하여 일 실시예와 다른 형상의 구조체를 구비할 수 있다.2 and 3, the heating unit 1 according to an embodiment of the present invention may include preparing at least two heat conduction layers (S10). And then forming the flow paths 13 and 14 and the heater portion 17 in the prepared heat conduction layer (S20). The heat conduction layer is divided into the first heat conduction layer 10, the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12 in order to easily form the cooling passage 13 and the gas passage 14 . Further, a structure having a shape different from that of the first embodiment may be provided using a single layer or two stages of heat conduction layers.

제 1 열전도층(10), 제 2 열전도층(11) 및 제 3 열전도층(12)에 각각 냉각유로(13) 및 가스유로(14)를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 유로(13, 14)를 각각 맞닿게 조립한다.The cooling passage 13 and the gas passage 14 can be formed in the first heat conduction layer 10, the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12, respectively. The flow paths 13 and 14 thus formed are assembled to abut each other.

또한, 유로(13, 14)와 같은 제조방법으로 홀을 형성하고, 상기 홀에 히터부(17)를 형성할 수 있다. 히터부(17)는 하나의 히터로 구성될 수도 있으나, 적어도 둘 이상의 히터로 구분하여 형성할 수 있다. 적어도 둘 이상의 히터로 이루어진 히터부(17)는 개별적으로 온도제어가 가능하도록 위 구성과 별도로 온도센서(미도시) 및 전원공급장치(미도시)를 구비할 수 있다.In addition, holes can be formed by the same manufacturing method as the flow paths 13 and 14, and the heater portion 17 can be formed in the holes. The heater unit 17 may be composed of one heater, but may be divided into at least two heaters. The heater unit 17 including at least two heaters may be provided with a temperature sensor (not shown) and a power supply unit (not shown) separately from the above configuration so that the temperature can be individually controlled.

순차적으로 조립된 열전도층 사이에 필러메탈을 개재하여 브레이징 접합하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 냉각유로(13) 및 가스유로(14)를 가공 한 후, 가공된 제 1 열전도층(10), 제 2 열전도층(11) 및 제 3 열전도층(12)을 브레이징법을 이용해 완전히 접합해 각 유로(13, 14)를 밀폐해야 한다. 여기에서, 필러메탈(25)은 예를 들어, 티타늄, 지르코늄 및 알루미늄계열 필러메탈 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.And a step (S30) of performing brazing bonding between the sequentially assembled thermally conductive layers with the filler metal interposed therebetween. The processed first thermally conductive layer 10, the second thermally conductive layer 11 and the third thermally conductive layer 12 are completely joined together by using the brazing method after processing the cooling channel 13 and the gas channel 14, The flow paths 13 and 14 must be sealed. Here, the filler metal 25 may use, for example, at least one of titanium, zirconium and aluminum-based filler metals.

종래의 브레이징용 필러메탈(25)의 경우, 필러메탈(25)의 융점을 낮추기 위해 구리(Cu)원소가 다량 첨가되어 있다. 그러나, 이러한 구리원소의 경우, 반도체공정 중 가스 분위기에서 쉽게 반응하여 오염물질로 생성될 수 있다. 따라서, 열전도층(10, 11, 12) 사이에 구리원소가 포함되지 않은 필러메탈(25)을 개재하여 열처리함으로써 온도제어가 가능한 히팅 유닛(1)이 형성될 수 있다.In the case of the conventional brazing filler metal 25, a large amount of copper (Cu) is added to lower the melting point of the filler metal 25. However, in the case of such a copper element, it can easily react in a gas atmosphere during semiconductor processing and be formed as a contaminant. Therefore, the heating unit 1, which can be temperature-controlled, can be formed by performing the heat treatment between the thermally conductive layers 10, 11, 12 via the filler metal 25 not containing the copper element.

또한, 상기 브레이징 접합하는 단계에서, 티타늄계 필러메탈 대신에 알루미늄계 필러메탈을 사용할 경우, 몰리브덴(Mo)-망간(Mn) 메탈라이징층(26)을 개재하여 브레이징 접합을 수행할 수 있다. 이는 접합 계면에서의 열전도율 저하 및 고온 환경에서 응력증가에 의한 접합부분의 크랙 및 탈착을 예방한다.When the aluminum-based filler metal is used in place of the titanium-based filler metal in the brazing step, brazing can be performed through the molybdenum (Mo) -manganese (Mn) metallization layer 26. This prevents deterioration of the thermal conductivity at the bonding interface and cracking and desorption of the bonding portion due to stress increase in a high temperature environment.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a heating unit according to another embodiment of the present invention.

도 4에 의하면, 도 1을 참조하여 상술한 히팅 구조체 상에 세라믹층(30)을 더 형성할 수 있다. 예를 들면, 세라믹층(30)은 알루미나(Al2O3) 소재를 사용할 수 있다. 열전도층과 세라믹층(30) 사이에 필러메탈을 개재하여 브레이징 접합할 수 있다.Referring to FIG. 4, a ceramic layer 30 may be further formed on the heating structure described above with reference to FIG. For example, the ceramic layer 30 may be made of alumina (Al 2 O 3 ). The filler metal may be interposed between the heat conduction layer and the ceramic layer 30 to perform brazing bonding.

또한, 알루미나와 같은 세라믹 재질로 코팅하기 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용하여 캐닝할 수 있다. 예를 들어, 티타늄 또는 티타늄 합금 소재로 이루어진 적어도 둘 이상의 열전도층을 이용한다고 가정하면, 제 1 열전도층(10)에는 기판을 냉각할 수 있는 유체가 흐를 수 있도록 냉각유로(13)를 구비할 수 있다. 제 1 열전도층(10) 상에 제 2 열전도층(11)을 형성할 수 있다. 제 1 열전도층(10)과 제 2 열전도층(11)은 브레이징 접합될 수 있다. 제 2 열전도층(11) 상에 제 3 열전도층(12)을 형성할 수 있다. 제 3 열전도층(12)을 형성하기 이전에 제 2 열전도층(11)의 상에 홀(미도시)을 형성할 수 있다. 제 2 열전도층(11)과 제 3 열전도층(12) 사이에 형성된 홀에 히터부(17)를 형성할 수 있다. 히터부(17)는 다중 온도 제어가 가능하도록 복수개의 히터로 배치될 수 있다. 제 2 열전도층(11)과 제 3 열전도층(12)도 상술한 바와 같이 브레이징 접합되어 형성될 수 있다.Also, aluminum or aluminum alloy can be used for canning to coat with a ceramic material such as alumina. For example, assuming that at least two thermally conductive layers made of titanium or a titanium alloy material are used, the first thermally conductive layer 10 may be provided with a cooling channel 13 so that a fluid capable of cooling the substrate can flow. have. The second thermally conductive layer 11 can be formed on the first thermally conductive layer 10. The first thermally conductive layer 10 and the second thermally conductive layer 11 may be brazed. The third thermally conductive layer 12 can be formed on the second thermally conductive layer 11. Holes (not shown) may be formed on the second thermally conductive layer 11 before the third thermally conductive layer 12 is formed. The heater portion 17 can be formed in the hole formed between the second heat conduction layer 11 and the third heat conduction layer 12. [ The heater unit 17 may be arranged as a plurality of heaters so that multiple temperatures can be controlled. The second thermally conductive layer 11 and the third thermally conductive layer 12 may also be formed by brazing as described above.

상술한 제 1 열전도층(10), 제 2 열전도층(11) 및 제 3 열전도층(12)을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 감싸는 구조로 캐닝부(40)가 형성될 수 있다. 캐닝부(40)는 티타늄으로 형성된 열전도층(10, 11, 12)의 표면에 예를 들어, 아노다이징법을 이용하여 알루미나를 쉽게 코팅할 수 있도록 도움을 준다. 따라서, 캐닝부(40)는 추후 히팅 유닛(1)과 세라믹층(30)을 균일하게 접합이 잘되도록 도움을 줄 수 있다.The canning portion 40 may be formed in a structure in which the first heat conduction layer 10, the second heat conduction layer 11, and the third heat conduction layer 12 are wrapped with aluminum or an aluminum alloy. The canning portion 40 helps to easily coat alumina on the surface of the thermally conductive layers 10, 11, and 12 formed of titanium, for example, using an anodizing method. Therefore, the canning portion 40 can help to uniformly bond the heating unit 1 and the ceramic layer 30 well in the future.

한편, 이렇게 제작된 히팅 유닛(1)을 포함하는 정전척에 이용될 수 있다. 이 때, 히팅 유닛(1) 상에 세라믹층을 더 형성할 수 있고, 상기와 같은 방법으로 제조된 히팅 유닛(1)을 이용한다면, 접합이 더 용이할 수 있다. 세라믹층과 히팅 유닛의 열팽창계수 차이는 온도제어가 가능한 정전척의 열응력에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 그러므로 세라믹층 구성하는 알루미나와 히팅 유닛을 구성하는 열전도층의 열팽창계수의 차이를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 열전도층으로 티타늄 또는 티타늄 합금을 사용할 수 있다. 티타늄 또는 티타늄 합금의 열팽창계수는 8~10ppm으로 알루미나의 열팽창계수와 유사하다. 따라서, 티타늄 및 알루미나를 직접 접합시 열팽창계수 차이로 인한 열응력 발생 가능성은 매우 적어 정전척의 내구성이 향상될 수 있다.On the other hand, it can be used for an electrostatic chuck including the heating unit 1 thus manufactured. At this time, a ceramic layer can be further formed on the heating unit 1, and bonding can be made easier if the heating unit 1 manufactured in the above-described manner is used. The difference in thermal expansion coefficient between the ceramic layer and the heating unit is an important factor affecting the thermal stress of the electrostatic chuck capable of temperature control. Therefore, it may be desirable to minimize the difference in thermal expansion coefficient between the alumina constituting the ceramic layer and the heat conduction layer constituting the heating unit. For example, titanium or a titanium alloy can be used as the heat conduction layer. Titanium or titanium alloys have a thermal expansion coefficient of 8 to 10 ppm which is similar to that of alumina. Therefore, when titanium and alumina are directly bonded, the possibility of occurrence of thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient is very small, and the durability of the electrostatic chuck can be improved.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 히팅 유닛을 제조하는 방법의 순서도이고, 도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시된 히팅 유닛의 제조방법을 순차적으로 도해하는 단면도들이다.FIG. 5 is a flow chart of a method of manufacturing a heating unit according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6E are sectional views sequentially illustrating the manufacturing method of the heating unit shown in FIG.

도 5 및 도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐닝부(140)를 구비하는 히팅 유닛(100)을 제조하기 위하여, 먼저 티타늄 또는 티타늄 합금을 준비한다(S110). 예를 들어, 히팅 구조체(120)를 형성하기 위하여 히터부(117)가 장착될 수 있는 홈(H)이 가공된 플레이트 즉, 제 1 열전도층(111) 및 제 2 열전도층(112)을 준비할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6A to 6E, in order to manufacture the heating unit 100 having the canning portion 140 according to another embodiment of the present invention, titanium or a titanium alloy is first prepared (S110). For example, in order to form the heating structure 120, a plate in which a groove H capable of mounting the heater portion 117 is formed, that is, a first heat conduction layer 111 and a second heat conduction layer 112 are prepared can do.

본 발명에서는 티타늄 또는 티타늄 합금을 이용한 온도제어가 가능한 정전척에 대하여 서술하지만 탄소가공체를 사용할 수도 있다. 탄소가공체는 상부 구조체(130)에 사용되는 세라믹의 열팽창 계수와 같거나 작은 열팽창계수를 가질 수 있다.In the present invention, an electrostatic chuck capable of temperature control using titanium or a titanium alloy is described, but a carbon-processed body may also be used. The carbon-processed material may have a coefficient of thermal expansion equal to or lower than that of the ceramic used in the upper structure 130.

계속하여, 히터부(117)를 제작하고 조립한다(S120). 예를 들면, 히터부(117)가 시스히터인 경우, 인코넬(Inconel) 재질의 튜브로 제작된 히터를 히팅플레이트와 같은 형태로 제조한 후, 제조된 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112) 사이에 놓여질 수 있도록 설계할 수 있다.Subsequently, the heater unit 117 is manufactured and assembled (S120). For example, when the heater unit 117 is a sheath heater, a heater made of an Inconel tube is manufactured in the same shape as the heating plate, and then the first heat conductive layer 111 and the second heat conductive layer Layer 112 of the first embodiment.

계속하여, 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112) 상에 메탈라이징층(126)을 형성한다(S130). 메탈라이징층(126)은, 예를 들어, 제조된 제 1 열전도층(111), 제 2 열전도층 (112) 및 히터부(117)를 조립한 후에 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112)의 접합면에 필러메탈을 투입한 후 조립할 수 있다. 또한, 조립된 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112)의 외부면에도 메탈라이징이 가능한 필러메탈을 투입하여 브레이징 퍼니스를 이용하여 메탈라이징 및 접합을 동시에 진행할 수 있다. 브레이징 및 메탈라이징용 필러메탈은 티타늄 계열, 지르코늄 계열 또는 알루미늄 계열 필러메탈 중 어느 하나를 사용할 수 있다.Subsequently, a metalizing layer 126 is formed on the first thermally conductive layer 111 and the second thermally conductive layer 112 (S130). The metalizing layer 126 may be formed by, for example, assembling the manufactured first thermally conductive layer 111, the second thermally conductive layer 112, and the heater portion 117, and then the first thermally conductive layer 111 and the second thermally- The filler metal may be injected into the bonding surface of the layer 112 and then assembled. In addition, the filler metal capable of metalizing can be put into the outer surfaces of the assembled first and second thermally conductive layers 111 and 112, and the metalizing and bonding can be simultaneously performed using the brazing furnace. The filler metal for brazing and metalizing may be one of titanium-based, zirconium-based or aluminum-based filler metal.

계속하여 전체를 조립하는 단계(S140)와 브레이징 하는 단계(S150)를 수행한다. 이 단계들은, 예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 제조방법을 적용하여 수행될 수 있다. 히터부(117)를 구비하는 히팅 유닛(120)과 알루미나로 형성된 세라믹층(130)은 필러메탈(125)을 사이에 개재하여 브레이징 접합될 수 있다. 메탈라이징층(126)이 형성된 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112)의 경우 표면이 금속층이기 때문에 반도체 공정에서 사용되는 부식성 가스에 의해 공정 중 부식이 될 수 있을 뿐만 아니라, 공정 중 불순물로 작용하여 제품 품질이 열화될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 메탈라이징된 제 1 열전도층(111)과 제 2 열전도층 (112)의 전면에 대하여 알루미늄 소재로 밀폐시키는 캐닝(canning) 공정을 실시할 수 있다. 알루미늄 소재의 큰 열팽창계수에 의한 열응력을 완화시키기 위하여 두께를 약 2mm 정도로 최소화할 수 있다. 조립 후에 고진공 퍼니스를 이용하여 브레이징을 수행하며, 이 경우 필러금속은 알루미늄 계열 소재를 이용하여 약 600℃, 약 30분의 공정조건을 적용할 수 있다.Subsequently, a whole assembling step S140 and a brazing step S150 are performed. These steps may be performed, for example, by applying the manufacturing method described with reference to Figs. The heating unit 120 including the heater unit 117 and the ceramic layer 130 formed of alumina can be brazed with the filler metal 125 interposed therebetween. In the case of the first thermally conductive layer 111 and the second thermally conductive layer 112 having the metalizing layer 126 formed thereon, since the surface is a metal layer, corrosion can be caused by the corrosive gas used in the semiconductor process, It may act as an impurity in the product and deteriorate the product quality. Therefore, in this embodiment, a canning process for sealing the entire surfaces of the first and second metallized heat conductive layers 111 and 112 with an aluminum material can be performed. The thickness can be minimized to about 2 mm in order to alleviate the thermal stress due to the large thermal expansion coefficient of the aluminum material. After assembly, brazing is performed using a high-vacuum furnace. In this case, the filler metal can be processed at about 600 ° C. for about 30 minutes using an aluminum-based material.

이후에, 선택적으로, 표면처리 하는 단계(S160)를 더 수행할 수도 있다. 도 8e를 참조하면, 표면처리는, 예를 들어, 아노다이징이나 수퍼옥사이드코팅 등의 공정을 이용하여, 캐닝부(140) 상에 산화알루미늄층(140a)을 형성함으로써 최종적으로 다중 온도 제어가 가능한 히팅 유닛(100)을 구현할 수 있다.Thereafter, optionally, a surface treatment step (S160) may be further performed. Referring to FIG. 8E, the surface treatment may be performed by forming an aluminum oxide layer 140a on the canning portion 140 using a process such as anodizing or superoxide coating, for example, Unit 100 may be implemented.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 온도 제어가 가능한 히팅 유닛은, 반도체 공정 중 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 기능을 하는 파트로 이용이 가능하다. 따라서, 반도체 기판 홀더에 이용되는 정전척을 제조하기 위한 방법으로서, 반도체 기판이 재치되는 부분에는 절연체인 세라믹을 이용하고, 반도체 공정을 수행함에 따라 발생되는 고열을 빠르게 방열시키기 위한 방열 구조체로서, 금속 소재를 이용할 수 있다.As described above, the heating unit capable of temperature control according to the embodiments of the present invention can be used as a part functioning to support a substrate such as a wafer during a semiconductor process. Therefore, as a method for manufacturing an electrostatic chuck used for a semiconductor substrate holder, a ceramic as an insulator is used as a part where a semiconductor substrate is placed, and a heat dissipation structure for rapidly dissipating heat generated by a semiconductor process, Materials can be used.

세라믹층의 소재는 알루미나를 사용할 수 있으며, 다중 온도 제어가 가능한 히팅 유닛을 구성하는 금속 소재는 티타늄 또는 티타늄 합금을 사용할 수 있다. 상기 알루미나와 티타늄을 브레이징 방법으로 결합함으로써 열방출 효과를 최대화 할 수 있는 반도체 공정용 정전척을 제공할 수 있다. 알루미나와 티타늄을 브레이징 접합시 티타늄계열, 지르코늄계열 또는 알루미늄계열 필러메탈 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 알루미늄계열 필러메탈을 사용할 경우, 상부 구조체 상에 몰리브덴-망간 메탈라이징층을 추가로 개재할 수 있다.Alumina can be used as a material of the ceramic layer, and titanium or a titanium alloy can be used as a metal material constituting the heating unit capable of multi-temperature control. It is possible to provide an electrostatic chuck for semiconductor processing which can maximize the heat radiation effect by combining the alumina and titanium by a brazing method. When alumina and titanium are brazed, any one of titanium-based, zirconium-based or aluminum-based filler metal may be used. When an aluminum-based filler metal is used, a molybdenum-manganese metallizing layer may be additionally provided on the upper structure.

한편, 세라믹층의 내부에 정전기력 발생용 전극을 내장할 수 있다. 상기 전극에 정전기력을 발생시키기 위하여 전원 장치를 별도로 구성할 수 있다. 또, 히팅 유닛은 기판을 냉각할 수 있는 냉각유로 또는 가스유로를 구비할 수 있다. 추가적으로 상기 유로 이외에도 히터부를 형성할 수 있는 홀을 구비할 수 있다. 상기 홀에 히터부를 형성할 수 있으며, 히터부는 예를 들면, 시스히터(sheath heater), 카트리지히터(cartridge heater), 케이블히터(cable heater) 또는 스트립히터(strip heater) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 히터부는 적어도 둘 이상의 히터가 복수개 배치되어 형성될 수 있고, 각 히터부는 개별적으로 온도 제어가 가능하도록 온도센서 및 전압을 공급할 수 있는 교류 또는 직류전원 장치가 연결될 수 있다.On the other hand, an electrode for generating an electrostatic force can be embedded in the ceramic layer. In order to generate an electrostatic force on the electrode, a power supply device may be separately provided. The heating unit may include a cooling channel or a gas channel for cooling the substrate. In addition to the above-described flow path, a hole capable of forming a heater portion may be provided. A heater portion may be formed in the hole, and the heater portion may include any one of a sheath heater, a cartridge heater, a cable heater, and a strip heater, for example. have. The heater unit may be formed by arranging a plurality of at least two heaters, and each heater unit may be connected to a temperature sensor and an AC or DC power supply capable of supplying voltage so that the temperature can be individually controlled.

또한, 개별적으로 히터를 제어함에 따라 대면적 기판의 다중 온도 조절이 가능하고, 이에 따라 대면적 기판의 온도 균일도가 향상될 수 있다. 온도 제어가 가능한 정전척은 브레이징 접합에 의해 양호한 접합 계면을 가질 수 있다. 급격한 온도 변화에서도 내구성을 가지며, 열방출 효과를 최대화 할 수 있다. 우수한 방열 특성을 갖는 다기능성 온도제어가 가능한 정전척을 제조함에 따라 반도체 소자의 생산성 및 내구성이 향상될 수 있다. 또, 차세대 정전척에도 적용이 가능하며, 종래의 수입에 의존하던 정전척 부품의 국산화를 통한 국내업계의 기술이 향상될 수 있다.Also, by controlling the heaters individually, it is possible to control multiple temperatures of the large-area substrate, thereby improving the temperature uniformity of the large-area substrate. An electrostatic chuck capable of temperature control can have a good bonding interface by brazing. It has durability even under sudden temperature changes and can maximize heat dissipation effect. The productivity and durability of a semiconductor device can be improved by manufacturing an electrostatic chuck capable of multifunctional temperature control with excellent heat radiation characteristics. In addition, it can be applied to next-generation electrostatic chuck, and the technology of the domestic industry can be improved by localization of electrostatic chuck parts which have been dependent on conventional imports.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1, 100 : 히팅 유닛
10, 111 : 제 1 열전도층
11, 112 : 제 2 열전도층
12: 제 3 열전도층
13 : 냉각유로
14 : 가스유로
17, 117 : 히터부
25, 125 : 필러메탈
120 : 히팅 구조체
126 : 메탈라이징층
130 : 세라믹층
40, 140 : 캐닝부
140a : 산화알루미늄층1, 100: Heating unit
10, 111: first thermally conductive layer
11, 112: second thermally conductive layer
12: third thermally conductive layer
13:
14: gas channel
17, 117: heater part
25, 125: filler metal
120: heating structure
126: Metallized layer
130: Ceramic layer
40, 140:
140a: aluminum oxide layer

Claims (13)

티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금을 포함하며, 기판을 균일하게 가열할 수 있도록 온도 제어가 가능한 히터부를 내장할 수 있도록 형성된 적어도 둘 이상의 열전도층; 및
알루미나(Al2O3)를 포함하며, 상기 열전도층 상에 몰리브덴-망간 메탈라이징층과 필러메탈을 개재하여 브레이징 접합되는 세라믹층;을 포함하고,
상기 적어도 둘 이상의 열전도층은 각각의 상기 열전도층 사이에 필러메탈(filler metal)을 개재하여 서로 브레이징 접합되고,
브레이징 접합된 상기 열전도층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 이용하여 캐닝함으로써 상기 열전도층을 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 감싸고 있는 구조를 포함하는,
히팅 유닛.At least two thermally conductive layers formed of titanium (Ti) or a titanium alloy and capable of embedding a temperature-controllable heater section so as to uniformly heat the substrate; And
And a ceramic layer including alumina (Al 2 O 3 ) and brazed to the heat conduction layer via a molybdenum-manganese metallization layer and a filler metal,
Wherein the at least two thermally conductive layers are brazed to each other via a filler metal between the thermally conductive layers,
Wherein the thermally conductive layer brazed with the aluminum or aluminum alloy surrounds the thermally conductive layer by carrying out canning using aluminum (Al) or an aluminum alloy,
Heating unit. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 필러메탈은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 또는 알루미늄(Al)계열 필러메탈 중 어느 하나를 포함하는, 히팅 유닛.The method according to claim 1,
Wherein the filler metal comprises any one of titanium (Ti), zirconium (Zr), and aluminum (Al) filler metals. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 히터부는 시스히터(sheath heater), 카트리지히터(cartridge heater), 케이블히터(cable heater) 또는 스트립히터(strip heater) 중 어느 하나를 포함하는, 히팅 유닛.The method according to claim 1,
Wherein the heater section comprises any one of a sheath heater, a cartridge heater, a cable heater or a strip heater. 제 1 항에 있어서,
상기 열전도층은 냉각유로 또는 가스유로를 더 포함하는, 히팅 유닛.The method according to claim 1,
Wherein the heat conduction layer further comprises a cooling channel or a gas channel. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 유체가 흐를 수 있는 유로를 구비하는 적어도 둘 이상의 열전도층을 준비하는 단계;
기판을 가열할 수 있는 히터부를 구비하고, 상기 적어도 둘 이상의 열전도층 사이에 필러메탈(filler metal)을 개재하여 브레이징 접합하는 단계;
상기 열전도층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 이용하여 캐닝하는 단계; 및
상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 캐닝된 상기 열전도층 상에 몰리브덴-망간 메탈라이징층과 필러메탈을 개재하여 세라믹층을 브레이징 접합하는 단계;
를 포함하고,
상기 세라믹층은 알루미나(Al2O3)를 포함하는,
히팅 유닛 제조방법.Preparing at least two thermally conductive layers having flow paths through which fluids can flow;
A step of brazing a filler metal between the at least two thermally conductive layers and a heater part capable of heating the substrate;
The heat conductive layer is canned using aluminum (Al) or an aluminum alloy; And
Brazing the ceramic layer through the molybdenum-manganese metallizing layer and the filler metal on the thermally conductive layer which is canned with the aluminum or aluminum alloy;
Lt; / RTI >
Wherein the ceramic layer comprises alumina (Al 2 O 3 )
A method of manufacturing a heating unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742606A (en) * 2017-10-30 2018-02-27 桂林电子科技大学 A kind of structure for being bonded wafer and preparation method thereof
US10281520B2 (en) 2016-08-30 2019-05-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Diagnosing an abnormal state of a substrate-processing apparatus
KR20190046439A (en) * 2017-10-26 2019-05-07 에이피티씨 주식회사 Wafer chuck including heater pattern and method of fabricating the same
WO2022231190A1 (en) * 2021-04-26 2022-11-03 디이티 주식회사 Coating-type high-temperature electrostatic chuck

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10281520B2 (en) 2016-08-30 2019-05-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Diagnosing an abnormal state of a substrate-processing apparatus
KR20190046439A (en) * 2017-10-26 2019-05-07 에이피티씨 주식회사 Wafer chuck including heater pattern and method of fabricating the same
KR102027110B1 (en) * 2017-10-26 2019-10-01 에이피티씨 주식회사 Wafer chuck including heater pattern and method of fabricating the same
CN107742606A (en) * 2017-10-30 2018-02-27 桂林电子科技大学 A kind of structure for being bonded wafer and preparation method thereof
CN107742606B (en) * 2017-10-30 2024-04-02 桂林电子科技大学 Structure for bonding wafers and preparation method thereof
WO2022231190A1 (en) * 2021-04-26 2022-11-03 디이티 주식회사 Coating-type high-temperature electrostatic chuck

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