KR102184705B1 - 정전척의 수리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 정전척의 수리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 수리 방법은 수리 대상 정전척을 제공하는 단계, 상기 수리 대상 정전척의 상부면을 제1 연마 깊이만큼 연마하여 제1 재생 플레이트를 생성하는 단계, 상기 제1 재생 플레이트의 외주면을 제2 연마 깊이만큼 연마하여 제2 재생 플레이트를 생성하는 단계 및 상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 제조된 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계를 포함한다.

Description

정전척의 수리 방법{METHOD OF REPAIRING OF ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명은 정전척의 수리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 손상된 정전척을 보다 효과적으로 수리할 수 있는 정전척의 수리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 챔버(chamber) 내에 안치된 웨이퍼에 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온 주입, 화학기상증착 등 수많은 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행함으로써, 제조될 수 있다.
이러한 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 박막의 특성을 균일하게 유지하기 위해서는 웨이퍼(wafer)가 챔버 내에서 긴밀하게 고정되는 것이 중요하다.
한편, 웨이퍼를 고정시키는 방식에는 기계척(mechanical chuck) 방식과 정전척(Electrostatic Chuck: ESC) 방식이 있으나, 웨이퍼와의 접촉면 전체에 고른 인력 또는 척력을 발생시켜, 웨이퍼 표면의 편평도(flatness)를 보장하고, 웨이퍼가 접촉면에 긴밀하게 접촉하여 효과적으로 웨이퍼의 온도 조절이 가능한 정전척 방식이 널리 사용되고 있다.
그러나, 반도체 공정은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 스퍼터링(sputtering), 원자층증착(Atomic Layer Deposion:ALD), 건식식각(Dry Etch) 등과 같은 고온 고압의 환경에서 공정이 진행되기 때문에, 챔버 내부를 구성하는 부품들이 견딜 수 있는 물리적인 한계가 존재한다.
특히, 정전척의 상부면은 웨이퍼와 직접 접촉하는 영역으로서, 반복된 척킹(chucking) 및 디척킹(dechucking) 동작에 의해 손상(예를 들어, crack, fracture 등)될 수 있다. 또한, 정전척의 상부면은 노출 면적이 넓으므로 챔버 내의 화학 물질, 플라즈마 등에 의해 쉽게 손상(예를 들어, crack, fracture 등)될 수 있다.
이러한 정전척의 상부면이 손상되는 경우, 전극 레이어에서 발생된 누설 전류가 챔버 내로 급속하게 방출되어, 챔버 내의 아킹(arcing) 현상을 일으킬 수 있다. 또한, 정전척의 상부면이 손상되는 경우, 목표하는 클램핑 기능을 온전히 수행할 수 없어 반도체 공정에 있어 심각한 불량을 야기할 수 있다.
종래에는 정전척의 상부면이 손상되는 경우 정전척 전부를 교체하였으나, 정전척은 매우 고가의 장비이므로, 정전척의 교체에 따른 반도체 소자의 제조 비용이 증가된다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 손상된 정전척을 재생할 수 있는, 정전척의 수리 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 수리 방법은 수리 대상 정전척을 제공하는 단계, 상기 수리 대상 정전척의 상부면을 제1 연마 깊이만큼 연마하여 제1 재생 플레이트를 생성하는 단계, 상기 제1 재생 플레이트의 외주면을 제2 연마 깊이만큼 연마하여 제2 재생 플레이트를 생성하는 단계 및 상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 제조된 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 연마 깊이는 상기 전극 레이어가 매설된 깊이에 기초하여 설정된다.
또한, 상기 제1 연마 깊이는 상기 히터 레이어가 매설된 깊이 및 상기 전극 레이어가 매설된 깊이에 기초하여 설정된다.
또한, 상기 제2 연마 깊이는 상기 제1 재생 플레이트의 외주면으로부터 상기 히터 레이어의 최외각까지의 거리 보다 작게 설정된다.
또한, 상기 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는 전극층을 포함하는 리페어 플레이트를 제공하는 단계 및 상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 상기 리페어 플레이트의 상부면 또는 하부면을 연마하여 상기 톱 플레이트를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는 리페어 플레이트를 제공하는 단계, 상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 상기 리페어 플레이트의 상부면 또는 하부면을 연마하는 단계 및 상기 연마된 리페어 플레이트에 전극 패턴을 인쇄하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정전척 수리 방법은 재사용 가능한 부분을 재생 플레이트로써 재사용하므로, 반도체의 제조 단가는 물론 폐기물의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 재생 플레이트는 톱(top) 플레이트에 의해 완전 차폐 되므로, 수리된 정전척은 신품 정전척과 동일 또는 유사한 성능을 발휘하고, 따라서, 기대하는 척킹(chunking) 또는 디척킹(dechunking) 제어가 가능하다는 이점이 있다.
또한, 재생 플레이트는 톱 플레이트에 의해 완전 차폐 되므로, 챔버 내의 아킹(arcing) 현상이 제거된다는 이점이 있다. 이에 따라, 본 발명의 정전척 수리 방법은 반도체 소자의 불량률을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 재생 플레이트가 톱 플레이트와 접촉하는 영역에 따라 상이한 접착제가 사용되므로, 본래 정전척이 유지되는 한편, 제조의 용이성이 증대된다는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 수리 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3은, 제1 실시예에 따른 정전척 수리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 제1 재생 플레이트 및 제2 재생 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 톱 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 제2 재생 플레이트 및 톱 플레이트의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 제2 실시예에 따른 정전척 수리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 제1 재생 플레이트 및 제2 재생 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 톱 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7의 제2 재생 플레이트 및 톱 플레이트의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 "상~", "상측" 또는 "상부"라는 의미는 다른 구성 "바로 위에"라는 의미뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성이 있는 경우도 포함한다. 또한, "하~", "하측" 또는 "하부"라는 의미는 다른 구성 "바로 아래에"라는 의미뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성이 있는 경우도 포함한다. 또한, 이하에서 정전척의 "상측" 또는 "상부"는 웨이퍼가 접촉하는 방향을 의미하고, "하측" 또는 "하부"는 웨이퍼가 접촉하는 방향의 반대 방향을 의미한다.
이하에서, "손상"의 의미는 정전척의 상부면에 균열(crack), 파괴(fracture), 변형(deformation) 등이 발생한 경우를 의미할 수 있다. 또한, 이하에서 손상은 정전척 상부면의 균열, 파괴, 변형과 같은 결함으로 인하여, 정전척이 제 기능을 수행하지 못하는 모든 경우를 의미할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전척(100)은 그린 시트(green sheet) 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 정전척(100)은 복수의 그린 시트가 적층된 후 소결 공정에 의하여 제조될 수 있다. 정전척(100)은 상부 또는 하부에서 바라보았을 때 원형으로 형성될 수 있다. 도 1에서 상측(Up)은 웨이퍼가 접촉하는 방향을 의미하고, 하측(Down)은 웨이퍼가 접촉하는 방향의 반대 방향을 의미할 수 있다.
정전척(100)은 히터 레이어(120) 및 히터 레이어(120) 보다 상측(Up)에 배치되는 전극 레이어(130)를 포함할 수 있다.
히터 레이어(120)는 히터 패턴이 인쇄된 제1 그린 시트를 의미할 수 있다. 또한, 히터 레이어(120)는 제1 그린 시트가 매설된 레이어를 의미할 수도 있다. 마찬가지로, 전극 레이어(130)는 전극 패턴이 인쇄된 제2 그린 시트를 의미할 수 있다. 또한, 전극 레이어(130)는 제2 그린 시트가 매설된 레이어를 의미할 수도 있다.
히터 레이어(120)는 정전척(100)의 온도 제어 수단으로서, 히터 패턴을 포함할 수 있다. 히터 패턴은 저항성 소자로서, 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로서 열을 발생시킬 수 있다.
이때, 히터 패턴은, 몰리브덴(Mo), 스테인리스(SUS), 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금, 텅스텐(W), 바람직하게는 인코넬(inconel)로 형성될 수 있다.
한편, 히터 레이어(120)에서 발생된 열은, 고밀도 플라즈마 공정에서 가스 및/또는 웨이퍼(wafer)의 온도 제어에 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 히터 레이어(120)는 원판 형태로 제작되고, 가공의 용이성을 위하여 20T 두께로 제작된 후 절삭 연마 가공될 수 있다.
히터 레이어(120)에 포함된 각각의 히터 패턴에는 설명의 편의를 위해 도시하지 않은 히터 라인이 연결될 수 있다. 히터 패턴은 히터 라인을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
정전척(100)의 상부면(110)은 웨이퍼(wafer)가 안착되는 부분으로서, 정전기력(electrostatic force)을 기초로 웨이퍼(wafer)를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking)하기 위한 전극 레이어(130)가 히터 레이어(120) 및 상부면(110) 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 전극 레이어(130)는 히터 레이어(120) 보다 상측에 배치되되, 상부면(110)으로부터 기 설정된 거리(D1)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 거리(D1)는 0.33mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
한편, 전극 레이어(130)의 매설 관점에서 기 설정된 거리(D1)는 기 설정된 깊이(D1)로 해석될 수 있다. 다시 말해, 기 설정된 거리(D1)는 상부면(110)으로부터 하측(Down) 방향으로의 기 설정된 깊이(D1)와 동일한 의미일 수 있다.
전극 레이어(130)는 정전기력을 발생시키기위한 전극 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 패턴은, 니켈(Ni), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등의 전도성 재료를 포함할 수 있다.
전극 레이어(130)에 포함된 각각의 전극 패턴에는 설명의 편의를 위해 도시하지 않은 전극 라인이 연결될 수 있다. 전극 패턴은 전극 라인을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
한편, 정전척(100)의 상부면(110)은 챔버 내 고온 환경에서 내구성이 있으며, 전극 레이어(130)에서 생성되는 정전기력이 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재가 사용될 수 있다.
예를 들어, 정전척(100)의 상부면(110)은, Al2O3계 소재, 또는 Al2O3계 소재 보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AlN) 소재 또는 탄화 규소(SiC) 소재가 사용될 수 있다. 또한, 정전척(100)의 상부면(110)의 비저항 값은 1013 (옴·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다. 이에 따라, 본 발명의 정전척(100)은 Johnsen-Rahbeck(J-R)이 아닌 쿨롱 힘을 이용한 고저항 정전척일 수 있다.
한편, 도 1은 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 정전척(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 정전척(100)은 상부면(110)에 열을 균일하게 전달하기 위한 열전도 부재(미도시), 상부면(110)에 접촉된 웨이퍼를 냉각하기 위한 냉각수단(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 정전척(100)의 상부면(110)은 웨이퍼와 직접 접촉하는 영역으로서, 반복된 척킹 및 디척킹 동작에 의해 손상될 수 있다. 또한, 정전척의 상부면(110)은 노출 면적이 넓으므로 챔버 내의 고온, 고압 환경에서 쉽게 손상될 수 있다.
종래에는 정전척(100)의 상부면(110)이 손상되는 경우, 정전척(100) 전부를 교체하였으나, 정전척(100)은 매우 고가의 장비이므로, 정전척(100)의 교체에 따른 반도체 소자의 제조 비용이 증가된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전척(100)의 사용 가능한 부분을 재활용함으로써 반도체 소자의 제조 비용을 저감하고, 폐기물 처리 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 정전척(100)의 수리 방법을 제안한다.
이하 도 2 이하에서 보다 상세하게 살펴본다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 수리 방법을 도시하는 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 수리 대상 정전척을 제공하는 단계(S210), 수리 대상 정전척의 상부면을 제1 연마 깊이만큼 연마하여 제1 재생 플레이트를 생성하는 단계(S220), 제1 재생 플레이트의 외주면을 제2 연마 깊이만큼 연마하여 제2 재생 플레이트를 생성하는 단계(S230) 및 제1 연마 깊이 및 제2 연마 깊이에 기초하여 제조된 톱 플레이트를 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
먼저, 수리 대상 정전척을 제공하는 단계(S210)는 반복되는 척킹/디척킹 동작 또는 반복되는 식각 공정, 플라즈마 공정 등으로 인하여 정전척(100)의 상부면(110)이 손상된 정전척을 준비하는 단계이다.
정전척(100)이 상부면(110)이 손상되는 경우란 정전척(100)의 상부면(110)에 균열(crack), 파괴(fracture), 변형(deformation) 등이 발생한 경우를 의미할 수 있다. 또한, 상부면(110)이 손상되는 경우란 정전척(100) 상부면(110)의 균열, 파괴, 변형과 같은 결함으로 인하여, 정전척(100)이 제 기능을 수행하지 못하는 모든 경우를 의미할 수 있다.
다음, 제1 재생 플레이트를 생성하는 단계(S220)는 손상된 정전척의 상부면(110)을 MCT(Machining Center) 가공을 통해 연마하는 단계이다.
이때, 제1 연마 깊이는 정전척(100)의 상부면(110)에 수직한 방향으로 측정되되, 상부면(110)으로부터 하측(Down) 방향 또는 내부 방향으로 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 연마 깊이는 전극 레이어(130)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다. 다른 실시예에서 제1 연마 깊이는 전극 레이어(130)가 매설된 깊이 및 히터 레이어(120)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다.
다음, 제2 재생 플레이트를 생성하는 단계(S220)는 제1 재생 플레이트의 외주면(140)을 MCT(Machining Center) 가공을 통해 연마하는 단계이다.
제1 재생 플레이트의 외주면의 제1 재생 플레이트의 옆면(140)과 동일한 의미일 수 있다. 또한, 제2 연마 깊이는 정전척(100)의 외주면(140)에 수직한 방향으로 측정되되, 외주면(140)으로부터 내부 방향으로 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 연마 깊이는 제1 재생 플레이트의 외주면으로부터 히터 레이어(120)의 최외각까지의 거리 보다 작게 설정될 수 있다.
다음, 톱 플레이트를 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는 제1 연마 깊이 및 제2 연마 깊이에 기초하여 제조된 톱 플레이트를 제2 재생 플레이트에 결합함으로써, 신품 정전척과 동일 또는 유사한 성능을 발휘하는 재생 정전척을 생성하는 단계이다.
이때, 톱 플레이트 및 제2 재생 플레이트는 접착제를 매개로 접합될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 재생 플레이트의 상부면은 제1 접착제를 매개로 톱 플레이트와 접착하고, 제2 재생 플레이트의 외주면은 제2 접착제를 매개로 톱 플레이트와 접착할 수 있다. 예를 들어, 제1 접착제 및 제2 접착제는 액체(liquid) 형태의 접착제일 수 있다.
제1 접착제 및 제2 접착제는 상온 경화 또는 열경화되어, 접착층을 형성할 수 있다. 이때, 접착층은 0.01mm 수준으로 매우 얇게 형성되므로, 접착층이 고온의 환경에 노출되더라도 정전척의 평편도에 영향을 줄 정도로 변형이 이루어지지 않을 수 있다.
이하에서는 도 2의 각 단계를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은, 제1 실시예에 따른 정전척 수리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 제1 재생 플레이트 및 제2 재생 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 톱 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 3의 제2 재생 플레이트 및 톱 플레이트의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3에는 수리 대상 정전척(200)이 도시되어 있다. 수리 대상 정전척(200)은 반복된 척킹/디척킹 동작, 화학 물질, 플라즈마 등에 의하여 상부면(230)에 균열(crack), 파괴(fracture), 변형(deformation) 등이 발생한 정전척(100)을 의미할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 수리 대상 정전척(200)의 상부면(230)을 제1 연마 깊이(D2)만큼 연마하여 제1 재생 플레이트(410)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 깊이는 상부면(230)에 수직한 방향, 특히 하측(Down) 방향에 대응되는 거리를 의미할 수 있다.
제1 연마 깊이(D2)는 수리 대상 정전척(200)의 상부면(230)으로부터 전극 레이어(220)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서 제1 연마 깊이(D2)는 전극 레이어(220)가 매설된 깊이로 설정될 수 있다. 다시 말해, 제1 연마 깊이(D2)는 상부면(230)과 전극 레이어(220) 사이의 거리로 설정될 수 있다.
도 4에는 수리 대상 정전척(200)의 상부면(230)이 연마된 제1 재생 플레이트(410)가 도시되어 있다. 도 4에서와 같이, 수리 대상 정전척(200)은 상부면(230)으로부터 전극 레이어(220)까지 제거된 것을 알 수 있다.
한편, 제1 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 전극 레이어(220)의 제거를 육안으로 확인하면서 연마 작업을 수행할 수 있으므로, 후술하는 제2 실시예에 비하여 가공의 용이성이 우수하다는 이점이 있다.
다시 도 3에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수리 방법은 제1 재생 플레이트(410)의 외주면(240)을 제2 연마 깊이(D3)만큼 연마하여 제2 재생 플레이트(420)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 깊이는 외주면(240)에 수직한 방향, 특히 내부 방향에 대응되는 거리를 의미할 수 있다.
제2 연마 깊이(D3)는 제1 재생 플레이트(410)의 외주면(240)으로부터 히터 레이어(210)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서 제2 연마 깊이(D3)는 제1 재생 플레이트(410)의 외주면(240)으로부터 히터 레이어(210)의 최외각까지의 거리(D4) 보다 작게 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 히터 레이어(210)가 히터 패턴을 포함하는 경우, 제2 연마 깊이(D3)는 제1 재생 플레이트(410)의 외주면(240)으로부터 히터 레이어(210)에 포함된 히터 패턴이 시작되는 지점까지의 거리(D4) 보다 작게 설정될 수 있다.
도 4에는 제1 재생 플레이트(410)의 외주면(240)이 연마된 제2 재생 플레이트(420)가 도시되어 있다. 도 4에서와 같이, 제1 재생 플레이트(410)는 외주면(240)으로부터 히터 레이어(210) 사이의 소정 마진(margin)을 두고 제거된 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 수리 방법은 히터 레이어(210)를 온전히 재사용할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 제1 연마 깊이(D2) 및 제2 연마 깊이(D3)에 기초하여 제조된 톱 플레이트(600)를 제2 재생 플레이트(420)에 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 5에서 톱 플레이트(600)를 제2 재생 플레이트(420)에 결합하는 단계는 톱 플레이트(600)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 톱 플레이트(600)를 제조하는 단계는 리페어 플레이트(500)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5에는 리페어 플레이트(500)가 도시되어 있다. 리페어 플레이트(500)는 그린 시트 방식으로 제조될 수 있다. 리페어 플레이트(500)는 복수의 그린 시트가 적층된 후 소결 공정에 의하여 제조될 수 있다. 리페어 플레이트(500)는 상부(Up) 또는 하부(Down)에서 바라보았을 때 원형으로 형성되며, Al2O3계 소재, 또는 Al2O3계 소재 보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AlN) 소재 또는 탄화 규소(SiC) 소재를 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 리페어 플레이트(500)의 비저항 값은 1013 (옴·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다.
톱 플레이트(600)를 제조하는 단계는 제1 연마 깊이 및 제2 연마 깊이에 기초하여 리페어 플레이트(500)의 상부면(520) 또는 하부면(510)을 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5에는 하부면(510)이 연마된 리페어 플레이트(500)가 도시되어 있다. 도 5에서, 리페어 플레이트(500)는 하부면(510)의 외주연으로부터 제2 연마 깊이(D3)에 대응되는 지점부터 연마된다. 또한, 리페어 플레이트(500)는 하부면(510)으로부터 내부 방향으로 제3 연마 깊이(D5)만큼 연마되되, 리페어 플레이트(500)의 상부 폭이 제1 연마 깊이(D2)만큼 남도록 연마될 수 있다. 이때, 상부 폭은 리페어 플레이트(500)의 상부면(520)에 수직한 방향으로 측정되되, 상부면(520)으로부터 하측(Down) 또는 내부 방향으로 측정될 수 있다.
톱 플레이트(600)를 제조하는 단계는 연마된 리페어 플레이트(500)에 전극 패턴(610)을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전극 패턴(610)은 스퍼터링 방식에 의해서 리페어 플레이트(500)에 인쇄될 수 있다. 전극 패턴(610)이 인쇄된 리페어 플레이트(500)는 톱 플레이트(600)라고 명명할 수 있다.
도 5에는 톱 플레이트(600)가 도시되어 있다. 톱 플레이트(600)는 캡 형태로 제조되어 제2 재생 플레이트(420)를 덮을 수 있다.
구체적으로, 도 6에서 톱 플레이트(600)를 제2 재생 플레이트(420)에 결합하는 단계는 제2 재생 플레이트(420)의 상부면(421)을 제1 접착제를 매개로 톱 플레이트(600)와 결합하는 단계 및 제2 재생 플레이트(420)의 외주면(423)을 제2 접착제를 매개로 톱 플레이트(600)와 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 접착제 및 제2 접착제의 물성은 가공의 용이성 및 결합 부위의 전기적 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 이때 물성은 점도(viscosity), 상온 경화 시간(cure time at room temperature), 열 경화 시간(heat cure time), 비중(specific gravity) 및 체적 저항(volume resistivity) 중 적어도 어느 하나에 의해 결정될 수 있다.
도 6에서 제2 재생 플레이트(420)의 상부면(421)은 톱 플레이트(600)의 전극 패턴(610)과 접촉하므로, 제2 재생 플레이트(420)와 톱 플레이트(600)를 기포 없이 완전 접착시키기 위하여 제1 접착제의 점도는 작게 설정되어야 한다. 반면, 제2 재생 플레이트(420)의 외주면(423)은 평탄할 뿐만 아니라, 점도가 낮은 경우 중력에 의해 접착제가 흘러 내릴 가능성이 있으므로, 제2 접착제의 점도는 크게 설정되어야 한다. 다시 말해, 제1 접착제의 점도는 제2 접착제의 점도 보다 작게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착제의 점도가 19,000cp(centipoise)인 경우 제2 접착제의 점도는 108,000cp로 설정될 수 있다.
마찬가지로 제2 접착제의 흘러 내림을 방지하기 위하여 제2 접착제의 상온 경화 시간은 제1 접착제의 상온 경화 시간 보다 작게 설정될 수 있다. 또한, 제2 접착제의 열 경화 시간도 제1 접착제의 열 경화 시간 보다 작게 설정될 수 있다.
또한, 제2 재생 플레이트(420)와 톱 플레이트(600)의 견고한 결합을 위해서 제1 접착제 및 제2 접착제의 비중은 기 설정된 비중 이상으로 설정되되, 정전척의 동작 방법을 고려할 때, 제1 접착제의 비중은 제2 접착제의 비중 보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 비중은 2.0으로 설정되고, 제1 접착제의 비중은 2.59로 설정되고, 제2 접착제의 비중은 2.22로 설정될 수 있다.
또한, 제1 접착제는 전극 패턴(610)과 직접 접촉하므로 절연성을 위하여 체적 저항이 크게 설정되어야 하는 반면, 제2 접착제는 제조 비용 절감을 위하여 제1 접착제의 체적 저항 보다 작게 설정될 수 있다. 다시 말해, 제1 접착제의 체적 저항은 제2 접착제의 체적 저항 보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 점착제의 체적 저항이 2.00E+15인 경우 제2 접착제의 체적 저항은 1.00E+15로 설정될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 신품 정전척과 동일 또는 유사 성능을 발휘하는 재생된 정전척(700)을 제조할 수 있게 된다.
한편, 재생된 정전척(700)에 기포가 포함되는 경우, 기포에 함유된 수분을 통해, 전극에서 발생된 누설 전류가 챔버 내로 급속하게 방출될 수 있다. 방출된 누설 전류는 챔버 내에서 아킹(arcing) 현상을 일으켜, 반도체 공정에 심각한 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 제2 재생 플레이트(420) 및 톱 플레이트(600)의 결합 후에 제1 접착제 및 제2 접착제 내부의 기포를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 발포 작업은 정전척(100)의 교반, 회전, 압력 인가 등에 의해 수행될 수 있다.
도 7은, 제2 실시예에 따른 정전척 수리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 제1 재생 플레이트 및 제2 재생 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 7의 톱 플레이트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 7의 제2 재생 플레이트 및 톱 플레이트의 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 7에는 수리 대상 정전척(800)이 도시되어 있다. 도 7의 수리 대상 정전척(800)은 제3의 수리 대상 정전척(800)과 동일할 수 있다. 즉, 도 7의 수리 대상 정전척(800)은 반복된 척킹/디척킹 동작, 화학 물질, 플라즈마 등에 의하여 상부면(230)에 균열(crack), 파괴(fracture), 변형(deformation) 등이 발생한 정전척(100)을 의미할 수 있다. 제1 실시예와의 차이점은 제1 연마 깊이(D6)의 차이에 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 수리 대상 정전척(800)의 상부면(830)을 제1 연마 깊이(D6)만큼 연마하여 제1 재생 플레이트(910)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 깊이는 상부면(830)의 수직한 방향, 특히 하측(Down) 방향에 대응되는 거리를 의미할 수 있다.
제1 연마 깊이(D6)는 수리 대상 정전척(800)의 상부면(830)으로부터 히터 레이어(810)가 매설된 깊이 및 수리 대상 정전척(800)의 상부면(830)으로부터 전극 레이어(820)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서 제1 연마 깊이(D6)는 상부면(830)과 전극 레이어(820) 사이의 거리보다 크고 상부면(830)과 히터 레이어(810) 사이의 거리보다 작게 설정될 수 있다. 다시 말해, 제1 연마 깊이(D6)는 전극 레이어(820)와 히터 레이어(810) 사이의 깊이로 설정될 수 있다.
도 8에는 수리 대상 정전척(800)의 상부면(830)이 연마된 제1 재생 플레이트(910)가 도시되어 있다. 도 8에서와 같이, 수리 대상 정전척(800)은 도 4의 수리 대상 정전척(200) 보다 깊게 연마된 것을 알 수 있다.
다시 도 7에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 제1 재생 플레이트(910)의 외주면(840)을 제2 연마 깊이(D7)만큼 연마하여 제2 재생 플레이트(920)를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 깊이는 외주면(840)에 수직한 방향, 특히 내부 방향에 대응되는 거리를 의미할 수 있다.
제2 연마 깊이(D7)는 제1 재생 플레이트(910)의 외주면(840)으로부터 히터 레이어(810)가 매설된 깊이에 기초하여 설정될 수 있다. 일 실시예에서 제2 연마 깊이(D7)는 제1 재생 플레이트(910)의 외주면(840)으로부터 히터 레이어(810)의 최외각까지의 거리(D8) 보다 작게 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 히터 레이어(810)가 히터 패턴을 포함하는 경우, 제2 연마 깊이(D7)는 제1 재생 플레이트(910)의 외주면(840)으로부터 히터 레이어(810)에 포함된 히터 패턴이 시작되는 지점까지의 거리(D8) 보다 작게 설정될 수 있다.
도 8에는 제1 재생 플레이트(910)의 외주면(840)이 연마된 제2 재생 플레이트(920)가 도시되어 있다. 도 8에서와 같이, 제1 재생 플레이트(910)는 외주면(840)으로부터 히터 레이어(810) 사이의 소정 마진(margin)을 두고 제거된 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 수리 방법은 히터 레이어(810)를 온전히 재사용할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 제1 연마 깊이(D6) 및 제2 연마 깊이(D7)에 기초하여 제조된 톱 플레이트(1100)를 제2 재생 플레이트(920)에 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 9에서 톱 플레이트(1100)를 제2 재생 플레이트(920)에 결합하는 단계는 톱 플레이트(1100)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 톱 플레이트(1100)를 제조하는 단계는 리페어 플레이트(1000)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5의 제1 실시예와의 차이점은 리페어 플레이트(1000)가 전극 패턴(1020)을 포함하는지 여부이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 리페어 플레이트(1000)는 전극 패턴(1020)을 포함할 수 있다. 전극 패턴(1020)은 그린 시트 방식으로 제조될 수 있다.
리페어 플레이트(1000)는 상부(Up) 또는 하부(Down)에서 바라보았을 때 원형으로 형성되며, Al2O3계 소재, 또는 Al2O3계 소재 보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AlN) 소재 또는 탄화 규소(SiC) 소재를 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 리페어 플레이트(500)의 비저항 값은 1013 (옴·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다.
톱 플레이트(1100)를 제조하는 단계는 제1 연마 깊이 및 제2 연마 깊이에 기초하여 리페어 플레이트(1000)의 상부면(1030) 또는 하부면(1010)을 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9에는 하부면(1010)이 연마된 리페어 플레이트(1000)가 도시되어 있다. 도 9에서, 리페어 플레이트(1000)는 하부면(1010)의 외주연으로부터 제2 연마 깊이(D7)에 대응되는 지점부터 연마된다. 또한, 리페어 플레이트(1000)는 하부면(1010)으로부터 내부 방향으로 제3 연마 깊이(D9)만큼 연마되되, 리페어 플레이트(1000)의 상부 폭이 제1 연마 깊이(D6)만큼 남도록 연마될 수 있다. 이때, 상부 폭은 리페어 플레이트(1000)의 상부면(1030)에 수직한 방향으로 측정되되, 상부면(1030)으로부터 하측(Down) 또는 내부 방향으로 측정될 수 있다.
도 9에는 톱 플레이트(1100)가 도시되어 있다. 톱 플레이트(1100)는 캡 형태로 제조되어 제2 재생 플레이트(920)를 덮을 수 있다. 제2 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 전극 패턴(610)이 톱 플레이트(1100)의 내부에 배치되므로, 제1 실시예에 비하여 전기 절연성이 우수하다는 이점이 있다.
구체적으로, 도 10에서 톱 플레이트(1100)를 제2 재생 플레이트(920)에 결합하는 단계는 제2 재생 플레이트(920)의 상부면(921)을 제1 접착제를 매개로 톱 플레이트(1100)와 결합하는 단계 및 제2 재생 플레이트(920)의 외주면(923)을 제2 접착제를 매개로 톱 플레이트(1100)와 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 접착제 및 제2 접착제의 물성은 가공의 용이성 및 결합 부위의 전기적 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 이때 물성은 점도(viscosity), 상온 경화 시간(cure time at room temperature), 열 경화 시간(heat cure time), 비중(specific gravity) 및 열 전도도(thermal conductivity) 중 적어도 어느 하나에 의해 결정될 수 있다.
도 10에서 제2 재생 플레이트(920)의 상부면(921)에 도포된 접착제는 중력의 영향이 작은 반면, 제2 재생 플레이트(920)의 외주면(923)에 도포된 접착제는 중력의 영향으로 흘러 내릴 가능성이 있다. 따라서, 제2 접착제의 점도는 제1 접착제의 점도 보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 접착제의 점도가 108,000cp인 경우, 제1 접착제의 점도는 19,000cp(centipoise)로 설정될 수 있다.
마찬가지로 제2 접착제의 흘러 내림을 방지하기 위하여 제2 접착제의 상온 경화 시간은 제1 접착제의 상온 경화 시간 보다 작게 설정될 수 있다. 또한, 제2 접착제의 열 경화 시간도 제1 접착제의 열 경화 시간 보다 작게 설정될 수 있다.
또한, 제2 재생 플레이트(920)와 톱 플레이트(1100)의 견고한 결합을 위해서 제1 접착제 및 제2 접착제의 비중은 기 설정된 비중 이상으로 설정되되, 정전척의 동작 방법을 고려할 때, 제1 접착제의 비중은 제2 접착제의 비중 보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 비중은 2.0으로 설정되고, 제1 접착제의 비중은 2.59로 설정되고, 제2 접착제의 비중은 2.22로 설정될 수 있다.
또한, 제2 재생 플레이트(920)의 상부면(921)은 히터 레이어(810)에서 발생된 열이 전달되는 경로에 배치되므로, 제1 접착제의 열 전도도는 제2 접착제의 열 전도도 보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착제의 열 전도도가 2.2인 경우, 제2 접착제의 열전도도는 0.92로 설정될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 신품 정전척과 동일 또는 유사 성능을 발휘하는 재생된 정전척(1200)을 제조할 수 있게 된다.
한편, 재생된 정전척(1200)에 기포가 포함되는 경우, 기포에 함유된 수분을 통해, 전극에서 발생된 누설 전류가 챔버 내로 급속하게 방출될 수 있다. 방출된 누설 전류는 챔버 내에서 아킹(arcing) 현상을 일으켜, 반도체 공정에 심각한 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척(100)의 수리 방법은 제2 재생 플레이트(920) 및 톱 플레이트(1100)의 결합 후에 제1 접착제 및 제2 접착제 내부의 기포를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 발포 작업은 정전척(100)의 교반, 회전, 압력 인가 등에 의해 수행될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 정전척
200, 800: 수리 대상 정전척
410, 910: 제1 재생 플레이트
420, 920: 제2 재생 플레이트
500, 1000: 리페어 플레이트
600, 1100: 톱 플레이트
700, 1200: 재생된 정전척

Claims (6)

  1. 히터 레이어 및 상기 히터 레이어 보다 상부에 배치되는 전극 레이어를 포함하는 정전척에 있어서,
    수리 대상 정전척을 제공하는 단계;
    상기 수리 대상 정전척의 상부면을 제1 연마 깊이만큼 연마하여 제1 재생 플레이트를 생성하는 단계;
    상기 제1 재생 플레이트의 외주면을 제2 연마 깊이만큼 연마하여 제2 재생 플레이트를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 제조된 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계;를 포함하고,
    상기 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는
    상기 제2 재생 플레이트의 상부면을 제1 접착제를 매개로 상기 톱 플레이트와 결합하는 단계; 및
    상기 제2 재생 플레이트의 외주면을 제2 접착제를 매개로 상기 톱 플레이트와 결합하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 접착제의 점도는 상기 제2 접착제의 점도 보다 작게 설정되고,
    상기 제2 접착제의 상온 경화 시간은 상기 제1 접착제의 상온 경화 시간 보다 작게 설정되고,
    상기 제2 접착제의 열 경화 시간은 상기 제1 접착제의 열 경화 시간 보다 작게 설정되고,
    상기 제1 접착제의 비중은 상기 제2 접착제의 비중 보다 크게 설정되는 정전척의 수리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연마 깊이는
    상기 전극 레이어가 매설된 깊이에 기초하여 설정되는 정전척의 수리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연마 깊이는
    상기 히터 레이어가 매설된 깊이 및 상기 전극 레이어가 매설된 깊이에 기초하여 설정되는 정전척의 수리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연마 깊이는
    상기 제1 재생 플레이트의 외주면으로부터 상기 히터 레이어의 최외각까지의 거리 보다 작게 설정되는 정전척의 수리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는
    전극층을 포함하는 리페어 플레이트를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 상기 리페어 플레이트의 상부면 또는 하부면을 연마하여 상기 톱 플레이트를 생성하는 단계;를 포함하는 정전척의 수리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 톱 플레이트를 상기 제2 재생 플레이트에 결합하는 단계는
    리페어 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 제1 연마 깊이 및 상기 제2 연마 깊이에 기초하여 상기 리페어 플레이트의 상부면 또는 하부면을 연마하는 단계; 및
    상기 연마된 리페어 플레이트에 전극 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함하는 정전척의 수리 방법.
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