KR101591455B1 - 정전척 및 이의 리페어 방법 - Google Patents

정전척 및 이의 리페어 방법 Download PDF

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Abstract

척 플레이트와, 상기 척 플레이트의 외측에 배치되는 포커스 링을 포함하고, 상기 척 플레이트는 제1척 플레이트와, 상기 제1척 플레이트의 외측 둘레에 배치되며, 상기 제1척 플레이트에 본딩되는 제2척 플레이트를 포함하는 정전척을 개시한다.

Description

정전척 및 이의 리페어 방법{ELECTOSTATIC CHUCK AND METHOD FOR REPARING THE SAME}
본 발명은 반도체 제조장치에 사용되는 정전척에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 가스에 의해 척 플레이트에 크랙이 발생될 때 이를 쉽게 리페어할 수 있는 정전척 및 이의 리페어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 정전척은 정전기를 이용하여 대상물, 예로 들면, 반도체 기판을 흡착하는 장치를 말한다. 이러한 정전척은 반도체 소자의 제조 공정 중 반도체 기판을 클램핑 하는 용도로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 정전척을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 정전척은 척 바디(10)와, 이 척 바디(10)에 본딩되는 척 플레이트(20)와, 척 플레이트(20)의 외주에 배치되는 포커스 링(30)을 포함한다.
상기의 척 플레이트(20)는 도시된 바와 같이 평판부(21)와 이 평판부(21)로부터 수직 연장되는 연장부(23)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 척 플레이트(20)는 단차부를 갖는 형상으로 마련될 수 있다. 이는 플라즈마에 의해 척 플레이트(20) 및 척 바디(10)가 손상되는 것을 줄이기 위함이다.
포커스 링(30)은 척 플레이트(20)의 연장부(23) 외측에 배치된다. 이때의 포커스 링(30)은 척 플레이트(20)에 밀착되도록 배치되지만 소정 간격의 갭(G)이 형성되는 것이 불가피하다.
한편, 종래의 정전척을 지속적으로 사용하다 보면 척 플레이트(20)에 크랙(C)이 발생될 수 있다. 이는 척 플레이트(20)와 포커스 링(30) 사이의 갭(G)으로 플라즈마 가스가 침투하여 척 플레이트(20)의 평판부(21)를 식각하기 때문이다.
상기와 같이 척 플레이트(20)에 크랙(C)이 발생되면, 이 척 플레이트(20)의 제조 단가가 매우 높음에도 불구하고 폐기해야 하는 어려움이 있다.
본 발명의 실시예는 척 플레이트에 크랙이 발생될 때 이를 용이하게 리페어 할 수 있는 정전척 및 이의 리페어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 정전척은, 척 플레이트와, 상기 척 플레이트의 외측에 배치되는 포커스 링을 포함하고,
상기 척 플레이트는, 제1척 플레이트와, 상기 제1척 플레이트의 외측 둘레에 배치되며, 상기 제1척 플레이트에 본딩되는 제2척 플레이트를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기의 정전척의 리페어 방법은, 상기 제2척 플레이트에 크랙이 발생되는 정전척이 제공되는 단계; 상기 크랙이 발생된 제2척 플레이트를 상기 제1척 플레이트로부터 분리하는 단계; 및 제3척 플레이트를 제조하고, 상기 제3척 플레이트를 상기 제2척 플레이트가 분리된 상기 제1척 플레이트에 본딩하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 리페어 방법은, 크랙이 발생된 가장자리를 갖는 척 플레이트가 제공되는 단계; 상기 크랙이 발생된 가장자리를 지정된 폭으로 연마하여 제거하는 단계; 및 상기 척 플레이트의 가장자리부를 제조하여 상기 지정된 폭으로 제거된 척 플레이트에 상기 가장자리부를 본딩하는 단계를 포함한다.
본 기술에 의하면, 크랙이 주로 발생되는 부분을 연마 또는 분리하여 새로운 부분으로 교체할 수 있으므로, 척 플레이트의 교체 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 리페어 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 리페어 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성요소들의 크기가 과장 또는 축소될 수 있고, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전척은 척 바디(110)와, 척 플레이트(120) 및 포커스 링(130)을 포함한다.
척 바디(110)는 척 플레이트(120)를 지지하며, 알루미늄과 같은 도전재질로 이루어질 수 있다. 이러한 척 바디(110)에는 후술할 척 플레이트(120)의 전극(미도시)으로 바이어스용 전력을 인가하는 고주파 전원부(미도시)가 연결된다.
또, 척 바디(110)의 내부에는 이송로봇(미도시)에 의해 반도체 기판(미도시)을 정전척에 로딩 및 언로딩하기 위하여 반도체 기판을 승강시키는 승강핀(미도시)이 배치될 수 있다.
더불어 척 바디(110)에는 척 플레이트(120)에 지지되어 있는 반도체 기판을 냉각시키기 위한 헬륨가스 공급라인(미도시)이 형성될 수 있다.
척 플레이트(120)는 반도체 장치를 제조하기 위한 공정 중 반도체 기판과 직접적으로 접촉되는 부분으로서, 본딩제(미도시)를 통해 척 바디(110)와 본딩될 수 있다. 여기서 본딩제는 열경화성 실리콘, 에폭시, 접합용 글래스 중에서 채택할 수 있으며, 척 플레이트(120)와 척 바디(110)의 온도에 따라 압착 온도에 내성이 있는 본딩제를 선택하여 사용할 수 있다.
척 플레이트(120)는 도시된 바와 같이 단차부를 갖는 형상, 예를 들면, 모자와 같은 형상으로 형성된다. 이와 같인 척 플레이트(120)가 단차부를 갖는 형상으로 형성되는 것은 플라즈마에 의해 척 플레이트(120) 및 척 바디(110)가 손상되는 것을 줄이기 위함이다.
구체적으로, 척 플레이트(120)는 제1척 플레이트(121)와, 이 제1척 플레이트(121)의 외측 둘레에 배치되는 제2척 플레이트(123)를 포함한다.
제1척 플레이트(121)는 도시된 바와 같이 상부 척 플레이트(평판부,121a)와 이 상부 척 플레이트(121a)로부터 수직 연장되는 하부 척 플레이트(연장부,121b)를 갖는 형상으로 형성된다.
이때, 하부 척 플레이트(121b)는 도시된 바와 같이 상부 척 플레이트(121a) 보다 작은 폭을 갖도록 마련된다. 다시 말하면, 제1척 플레이트(121)는 척 플레이트(120)의 전체 형상과 반대 형상, 즉, 역모자 형상으로 형성될 수 있다.
상기의 제1척 플레이트(121)는 Al2O3 함량이 99.5% 이상인 고순도 세라믹 플레이트로 이루어질 수 있다. 제1척 플레이트(121)의 내부에는 반도체 기판을 정전 흡착하기 위한 전극(미도시)이 수용된다.
전극은 상술한 바와 같이 척 플레이트(120)의 내부에 수용될 수 있다. 이러한 전극은 몰리브텐 또는 텡스텐과 같은 도전성 부재를 사용하여 스크린 프린팅 방식에 의해 형성될 수 있다.
제2척 플레이트(123)는 환형으로 이루어져 제1척 플레이트(121)의 하부,즉, 하부 척 플레이트(121b)의 외측 둘레에 배치된다. 이러한 제2척 플레이트(123)는 제1척 플레이트(121)와 같은 재질로 이루어질 수 있으며, 본딩제(미도시)를 통해 제1척 플레이트(121)와 본딩될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에서 척 플레이트(120)는 제1,2척 플레이트(121,123)의 결합을 통해 단차부를 갖는 형상으로 마련된다. 그리고 제2척 플레이트(123)는 제1척 플레이트(121) 하부의 외측 둘레에 배치되되, 제1척 플레이트(121)의 상부 척 플레이트(121a)의 하부 외면과 하부 척 플레이트(121b)의 외측면에 접하는 접합면을 갖게 된다.
포커스 링(130)은 도시된 바와 같이 제1척 플레이트(121)의 상부 척 플레이트(121a)의 외측에 배치된다. 이러한 포커스 링(130)은 플라즈마를 이용한 공정 처리 시 공정 균일도(Uniformity)를 향상시켜주는 역할을 한다.
미설명부호 140는 척 플레이트(120)의 측벽을 외부로부터 격리시켜 척 플레이트(120)의 측벽이 플라즈마 가스에 노출되는 것을 방지하는 커버링이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 리페어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 상기와 같은 구성을 갖는 정전척에 크랙이 발생한 상태를 나타낸 것이다. 크랙(C)은 도시된 바와 같이 척 플레이트(120)와 포커스 링(130) 사이의 갭(G)에 플라즈마 가스가 침투하여 제2척 플레이트(123)에 형성될 수 있다.
상기와 같이 제2척 플레이트(123)에 크랙(C)이 형성되면 도 3b에 도시된 바와 같이, 크랙(C)이 발생된 제2척 플레이트(123)를 제1척 플레이트(121)로부터 분리시킨다.
이후 도 3c에 도시된 바와 같이, 새롭게 제작된 제3척 플레이트(125)를 제1척 플레이트(121)에 본딩제(미도시)를 이용하여 압착 결합시킨다. 이때의 제3척 플레이트(125)는 제2척 플레이트(123)와 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 과정을 통해 척 플레이트(120)에 크랙(C)이 발생될 때 척 플레이트(120) 전체를 교체하는 것이 아닌 크랙(C)이 발생된 제2척 플레이트(123)을 동일한 크기의 제3척 플레이트(125)와 교체하여 척 플레이트의 교체 비용을 절감할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 리페어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4a는 종래의 정전척에 크랙이 발생한 상태를 나타낸 것이다. 크랙(C)은 도시된 바와 같이 척 플레이트(20)와 포커스 링(30, 도 1 참조) 사이의 갭(G,도 1 참조)에 플라즈마 가스가 침투하여 형성될 수 있다. 바람직하게 크랙(C)은 척 플레이트(20)의 평판부(21)에 형성될 수 있다.
상기와 같이 척 플레이트(20)의 평판부(21)에 크랙(C)이 발생되면 도 4b에 도시된 바와 같이, 척 플레이트(20)의 가장자리를 지정된 폭으로 연마하여 제거한다. 이와 같이 가장자리가 제거된 평판부(21a)와 연장부(23)를 포함하는 척 플레이트(22)의 형상은 제1척 플레이트(121,도 2 참조)의 형상일 수 있다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이 새롭게 제작된 가장자리부(25)를 척 플레이트(22)에 본딩제(미도시)를 이용하여 본딩한다. 이때의 가장자리부(25)는 기존 평판부(21)로부터 제거된 부분과 동일한 크기를 가질 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 종래의 척 플레이트의 평판부(21)에서 크랙(C)이 발생되는 경우라도 평판부(21)의 가장자리를 제거한 후 가장자리부(25)를 기존의 척 플레이트(22)에 본딩시킴에 따라 척 플레이트의 교체 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10,110: 척 바디 20,120: 척 플레이트
21: 척 플레이트의 평판부 21a: 가장자리가 연마된 평판부
23: 척 플레이트의 연장부 25: 가장자리부
121: 제1척 플레이트 121a: 상부 척 플레이트
121b: 하부 척 플레이트 123: 제2척 플레이트
125: 제2척 플레이트 30,130: 포커스 링
C: 크랙 G: 갭

Claims (13)

  1. 반도체 기판을 클램핑하는 척 플레이트를 포함하는 정전척에 있어서,
    상기 척 플레이트는,
    상부 척 플레이트와, 상기 상부 척 플레이트로부터 수직 방향으로 연장되되 상기 상부 척 플레이트 보다 작은 폭을 갖는 하부 척 플레이트를 포함하는 제1척 플레이트; 및
    상기 하부 척 플레이트의 외측 둘레에 배치되어 본딩되는 제2척 플레이트를 포함하고,
    상기 제2척 플레이트는, 상기 제1척 플레이트와 상기 제1척 플레이트 외측에 배치되는 포커스링 사이의 갭으로 플라즈마 가스가 침투하여 형성된 크랙을 제거한 부위에 본딩되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2척 플레이트는 상기 하부 척 플레이트의 외측면 및 상기 상부 척 플레이트의 하면에 본딩되는 접촉면을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
  4. 삭제
  5. 척 플레이트를 갖는 정전척의 리페어 방법에 있어서,
    상부 척 플레이트와, 상기 상부 척 플레이트로부터 수직 방향으로 연장되되 상기 상부 척 플레이트 보다 작은 폭을 갖는 하부 척 플레이트를 포함하는 제1척 플레이트; 및 상기 하부 척 플레이트의 외측 둘레에 배치되어 본딩되는 제2척 플레이트를 포함하고, 상기 상부 척 플레이트와 상기 상부 척 플레이트의 외측에 배치되는 포커스 링 사이에 플라즈마 가스가 침투하여 크랙이 발생된 상기 제2척 플레이트를 포함하는 정전척이 제공되는 단계;
    상기 크랙이 발생된 상기 제2척 플레이트를 상기 제1척 플레이트로부터 분리하는 단계; 및
    제3척 플레이트를 제조하고, 상기 제3척 플레이트를 상기 제2척 플레이트가 분리된 상기 제1척 플레이트에 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3척 플레이트는 상기 제2척 플레이트와 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2,3척 플레이트는 상기 하부 척 플레이트의 외측면 및 상기 상부 척 플레이트의 하면에 본딩되는 접촉면을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
  10. 반도체 기판을 클램핑하는 척 플레이트를 포함하는 정전척의 리페어 방법에 있어서,
    평판부와, 상기 평판부로부터 수직 연장되되 상기 평판부 보다 작은 폭을 갖는 연장부를 포함하며, 크랙이 발생된 가장자리를 갖는 척 플레이트가 제공되는 단계;
    상기 크랙이 발생된 가장자리를 지정된 폭으로 연마하여 제거하는 단계;
    상기 척 플레이트의 가장자리부를 제조하여 상기 지정된 폭으로 제거된 척 플레이트에 상기 가장자리부를 본딩하는 단계를 포함하며,
    상기 크랙은 상기 연장부와 상기 연장부 외측에 배치되는 포커스링 사이의 갭으로 플라즈마 가스가 침투하여 상기 평판부에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 척 플레이트의 가장자리를 연마하는 단계는, 상기 평판부의 가장자리를 연마하는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가장자리부는 상기 척 플레이트의 지정된 폭으로 연마된 부분과 동일한 크기를 가지며,
    상기 가장자리부는 상기 연마된 평판부의 외측면 및 상기 연장부의 하면에 본딩되어 접촉되는 것을 특징으로 하는 정전척의 리페어 방법.
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