KR102255246B1 - 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각가스가 공급되는 유로를 개선하여 아크현상이 발생하는 것을 억제할 수 있는 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 정전척은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 웨이퍼가 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 되는 정전척으로서, 금속 소재로 이루어지는 베이스 바디와; 상기 베이스 바디의 상면에 접합되는 유전체를 포함하고, 상기 베이스 바디에는 상기 웨이퍼의 하면으로 공급되는 냉각가스가 유동되는 제 1 가스공급홀이 형성되고, 상기 제 1 가스공급홀을 둘러싸서 유동되는 냉각가스가 베이스 바디에 직접 노출되는 것을 차단하는 아킹억제수단이 구비되고, 상기 유전체에는 상기 제 1 가스공급홀에 연통되는 제 2 가스공급홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

정전척 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CHUCK HAVING HEATER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각가스가 공급되는 유로를 개선하여 아크현상이 발생하는 것을 억제할 수 있는 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 안착시킨 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 안착되는 기판 안착유닛(20)과, 상기 기판 안착유닛(20)의 상부에 구비되어 박막의 증착 또는 식각을 위한 공정가스가 분사되는 가스 분사유닛(30)이 구비된다. 이때 상기 기판 안착유닛(20)은 정전기력을 사용해 웨이퍼를 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 안착유닛(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)가 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, 웨이퍼(W)에 막을 증착하거나, 증착된 막을 식각하는 경우에 웨이퍼(W) 효과적인 온도제어는 매우 중요하다. 그래서, 웨이퍼(W)의 효과적인 냉각을 위하여 정전척의 내부에는 온도 제어수단으로서 웨이퍼의 배면 쪽의 정전척에 헬륨가스 등의 냉각가스를 냉각가스 공급원으로부터 공급한다.
도 2는 일반적인 정전척을 보여주는 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 정전척은 알루미늄 소재로 이루어지는 베이스 바디(20a)와, 본딩층(20c)을 매개로 상기 베이스 바디(20a)의 상면에 접합되는 유전체(20b)를 포함한다. 이때 유전체(20b)에는 전극(21) 및 히터(22)가 내장되고, 베이스 바디(20a)에는 냉각수 유동홀(23 형성된다. 그리고, 헬륨(He)과 같은 냉각가스를 웨이퍼(W)의 배면으로 공급하기 위하여 가스공급홀(24)이 형성된다. 예를 들어 가스공급홀(24)로는 베이스 바디(20a)에는 제 1 가스공급홀(24a)이 형성되고, 유전체(20b)에는 상기 제 1 가스공급홀(24a)에 연통되는 제 2 가스공급홀(24b)이 형성된다.
그래서, 냉각가스, 예를 들어 헬륨(He)을 공급하는 공급원으로부터 소정의 압력으로 헬륨(He)이 공급되어 베이스 바디(20a)의 제 1 가스공급홀(24a) 및 유전체(20b)의 제 2 가스공급홀(24b)을 따라 유동되고, 결국 유전체(20b)에 안착된 웨이퍼(W)에 헬륨이 직접 접촉되도록 하여 고온상태의 유전체(20b)와 웨이퍼(W)에 대한 냉각 작용이 이루어지게 한다.
그러나 냉각을 목적으로 공급되는 헬륨이 공정 중에 계속해서 공급되더라도 유전체(20b)의 온도가 어느 정도 상승하게 되는데, 그러면 그 저항치가 낮아져 고전압에 의한 아킹 현상(arching, 불꽃 튐 현상)이 발생하고, 이러한 아킹 현상으로 인해 유전체(20b)가 깨지는 등 손상을 입게 되는 문제점이 있었다.
도 3은 일반적인 정전척에서 발생되는 아킹(arcing) 현상을 보여주는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같은 아크(Arc)는 제 1 가스공급홀(24a) 및 제 2 가스공급홀(24b)에 미세한 균열이 있거나 도전체인 베이스 바디(20a)의 재질이 노출될 경우에 주로 발생하며, 냉각가스의 유동이 전기선 역할을 하여 플라즈마가 제 2 가스공급홀(24b)을 통해 유입되면 베이스 바디(20a)와의 절연상태가 깨지면서 아크가 발생한다.
특히 제 1 가스공급홀(24a) 및 제 2 가스공급홀(24b)을 통해 유입되는 플라즈마가 유로 내벽에 부딪쳐 베이스 바디(20a)에 직접 접촉하게 되면 아크가 발생한다.
이렇게 발생되는 아크에 의해 유전체가 손상되면서 정전척의 기능 상실을 초래하거나 수명이 단축되는 문제가 발생되고, 정전척이 본 기능을 수행하지 못하면서 웨이퍼의 손상이 발생하는 것은 물론 웨이퍼의 위치가 틀어지는 등 웨이퍼 공정 중 웨이퍼의 위치가 틀어지는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다.
등록특허 제10-0816256호 (2008.03.18)
본 발명은 웨이퍼의 배면으로 공급되는 냉각가스가 유동 중 알루미뉴 소재인 베이스 바디에 노출되는 것을 차단하여 냉각가스가 공급되는 유로 상에서 아크가 발생하는 것을 억제할 수 있는 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 정전척은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 웨이퍼가 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 되는 정전척으로서, 금속 소재로 이루어지는 베이스 바디와; 상기 베이스 바디의 상면에 접합되는 유전체를 포함하고, 상기 베이스 바디에는 상기 웨이퍼의 하면으로 공급되는 냉각가스가 유동되는 제 1 가스공급홀이 형성되고, 상기 제 1 가스공급홀을 둘러싸서 유동되는 냉각가스가 베이스 바디에 직접 노출되는 것을 차단하는 아킹억제수단이 구비되고, 상기 유전체에는 상기 제 1 가스공급홀에 연통되는 제 2 가스공급홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 바디에는 상기 아킹억제수단이 설치되도록 상하방향으로 장착홀이 형성되고, 상기 아킹억제수단은, 상하단이 연통되는 중공형상이고, 상기 장착홀의 내주면에 밀착되도록 삽입되는 제 1 절연체와; 상기 제 1 절연체의 내부에 삽입되되, 상기 유전체의 하면에 밀착되는 포러스 필터(Porous Filter)와; 상기 제 1 절연체의 내부에 삽입되되, 상기 제 1 가스공급홀이 형성되어 상기 포러스 필터의 하면에 밀착되면서 상기 포러스 필터를 매개로 상기 제 1 가스공급홀과 제 2 가스공급홀을 연통시키되록 배치되는 제 2 절연체를 포함한다.
상기 제 1 절연체는 상측 단부가 상기 장착홀의 가장자리를 덮도록 상기 베이스바디의 상면을 따라 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 바디의 상면 중 상기 제 1 절연체의 연장날개부가 형성된 영역을 제외한 영역에는 절연층의 형성되고, 상기 절연층의 상면과 연장날개부의 상면이 본딩층을 매개로 상기 유전체에 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기 포러스 필터는 절연소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유전체에 형성되는 제 2 가스공급홀은 드릴링(drilling)에 의해 가공되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 정전척의 제조방법은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 웨이퍼가 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 되는 정전척을 제조하는 방법으로서, 알루미늄을 사용하여 베이스 바디를 준비하는 제 1 준비단계와; 베이스 바디에 상면과 하면을 관통하는 장착홀을 가공하는 제 1 가공단계와; 세라믹 재료를 사용하여 내부에 전극이 내장된 유전체를 준비하는 제 2 준비단계와; 상기 베이스 바디의 장착홀에 제 1 가스공급홀이 형성된 아킹억제수단을 장착하는 장착단계와; 접착제를 이용하여 준비된 유전체를 상기 베이스 바디의 상면에 접합시키는 접합단계와; 상기 유전체에 상기 제 1 가스공급홀에 연통되는 제 2 가스공급홀을 가공하는 제 2 가공단계를 포함한다.
상기 장착단계는, 상하단이 연통되는 중공형상이고, 상측 단부가 상기 장착홀의 가장자리를 덮도록 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부가 형성되는 제 1 절연체를 준비하고, 상기 장착홀의 내주면에 밀착되도록 준비된 제 1 절연체를 삽입하는 제 1 삽입과정과; 상기 제 1 절연체의 내부에 포러스 필터(Porous Filter)를 삽입하는 제 2 삽입과정과; 상기 제 1 가스공급홀이 형성된 제 2 절연체를 준비하고, 상기 포러스 필터의 하면에 밀착되도록 상기 제 1 절연체의 내부에 준비된 제 2 절연체를 삽입하는 제 3 삽입과정을 포함하고, 상기 접합단계는 상기 제 1 삽입과정과 제 2 삽입과정 사이에 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 삽입과정 이후에 상기 베이스 바디의 상면에 절연층을 형성하는 코팅단계를 더 포함한다.
상기 접합단계는 상기 절연층 및 제 1 절연체의 상면에만 접착제를 도포하여, 상기 유전체와 상기 포러스 필터(Porous Filter) 사이에는 본딩층이 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 가공단계는 유전체와 베이스 바디가 접착된 상태에서 드릴링(drilling)으로 제 2 가스공급홀을 가공하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 가스공급홀의 직경은 0.05 ~ 0.3mm인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 웨이퍼의 냉각을 위하여 웨이퍼 처리 공정 중 웨이퍼의 배면으로 공급되는 냉각가스가 전도체인 베이스 바디에 노출되는 것을 차단하여 웨이퍼 처리 공정 중 냉각가스의 공급되는 유로 상에서 아킹 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 유전체에 냉각가스가 공급되는 제 2 가스공급홀을 직접 드릴링(drilling)하여 가공함으로써, 정전척의 제조공정을 개선할 수 있다.
또한, 제 2 가스공급홀을 미세한 직경으로 가공할 수 있기 때문에 제 2 가스공급홀 상에 아킹 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도이고,
도 2는 일반적인 정전척을 보여주는 도면이며,
도 3은 일반적인 정전척에서 발생되는 아킹(arcing) 현상을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 요부를 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 요부를 보여주는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 금속 소재로 이루어지는 베이스 바디(100)와; 상기 베이스 바디(100)의 상면에 본딩층(400)에 의해 접합되는 유전체(200)를 포함한다.
베이스 바디(100)는 챔버(10)의 내부에 상기 유전체(200)를 설치하기 위한 지지대로서, 필요에 따라 챔버(10) 내에서 하부전극의 역할을 하면서, 상기 유전체(200)에 안착되는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉각수홀이 형성될 수 있다.
상기 베이스 바디(100)는 상면이 평평하게 형성되는 원판형상으로 형성되고, 금속 소재, 예를 들어 알루미늄 재질로 형성된다. 그래서 접착제를 사용하여 베이스 바디(100)의 상면에 유전체(200)의 하면을 접합시킨다. 이때 사용되는 접착제에 의해 상기 베이스 바디(100)와 유전체(200) 사이에는 본딩층(400)이 형성된다.
한편, 상기 베이스 바디(100)와 유전체(200)에는 웨이퍼(W)의 배면으로 헬륨과 같은 냉각가스를 공급하여 웨이퍼를 냉각시키는 냉각가스 공급유로가 형성된다.
부연하자면, 베이스 바디(100)에는 웨이퍼(W)의 하면으로 공급되는 냉각가스가 유동되는 제 1 가스공급홀(131)이 형성되고, 상기 유전체(200)에는 상기 제 1 가스공급홀(131)에 연통되는 제 2 가스공급홀(201)이 형성된다.
본 발명은 베이스 바디(100)에 형성되는 제 1 가스공급홀(131)을 따라 유동되는 냉각가스가 도전성 소재인 베이스 바디(100)에 직접 노출되는 것을 차단하여 아크(Arc)가 발생되는 것을 억제하기 위하여 베이스 바디(100)에는 아킹억제수단(110, 120, 130)이 구비된다.
이를 위하여 베이스 바디(100)에는 아킹억제수단이 설치되도록 상하방향으로 장착홀(101)이 형성된다.
장착홀(101)은 후술되는 아킹억제수단의 제 1 절연체(110) 및 제 2 절연체(130)가 밀착되면서 삽입될 수 있도록 제 1 절연체(110) 및 제 2 절연체(130)의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.
아킹억제수단은 상하단이 연통되는 중공형상이고, 상기 장착홀(101)의 내주면에 밀착되도록 삽입되는 제 1 절연체(110)와; 상기 제 1 절연체(110)의 내부에 삽입되되, 상기 유전체(200)의 하면에 밀착되는 포러스 필터(Porous Filter, 120)와; 상기 제 1 절연체(110)의 내부에 삽입되되, 상기 제 1 가스공급홀(131)이 형성되어 상기 포러스 필터(120)의 하면에 밀착되면서 상기 포러스 필터(120)를 매개로 상기 제 1 가스공급홀(131)과 제 2 가스공급홀(201)을 연통시키되록 배치되는 제 2 절연체(130)를 포함한다.
제 1 절연체(110)는 상하단이 연통되는 중공형상으로서, 부쉬(Bush) 형태로 제작되어 사용된다. 이때 제 1 절연체(110)는 비도전성 소재인 세라믹 소재를 사용하여 제작된다. 예를 들어 제 1 절연체(110)는 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재가 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.
한편, 제 1 절연체(110)는 베이스 바디(100)와 유전체(200)의 계면을 통하여 냉각가스가 베이스 바디(100)에 노출되는 것을 차단하기 위하여 그 상측 단부가 장착홀(101)의 가장자리를 덮도록 베이스 바디(100)의 상면을 따라 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부(111)가 형성된다. 그래서 연장날개부(111)에 의해 냉각가스가 베이스 바디(100)와 유전체(200)의 계면에서 베이스 바디(100)가 노출될 수 있는 경로를 차단함으로써 아크가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 본 발명은 베이스 바디(100)와 유전체(200)의 계면을 통하여 냉각가스가 베이스 바디(100)에 노출되는 것을 차단하기 위하여 베이스 바디(100)의 상면 중 제 1 절연체(110)의 연장날개부(111)가 형성된 영역을 제외한 영역에 절연층(300)을 형성할 수 있다.
절연층(300)은 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재를 대기 플라즈마 용사(Atmospherically Plasma Spraying, APS) 방법으로 코팅하여 형성할 수 있다.
포러스 필터(120)는 절연소재인 세라믹 소재로 형성되면서 미세한 기공이 많이 형성된 미세 다공체로서, 제 1 가스공급홀(131)로 유입된 냉각가스가 포러스 필터(120)의 미세한 기공을 통과한 다음 제 2 가스공급홀(201)로 유동되도록 한다. 이에 따라 냉각가스가 비도전성 소재인 포러스 필터(120)를 통과하도록 함에 따라 냉각가스가 도전성 소재인 베이스 바디(100)에 노출되는 것을 차단할 수 있다. 특히 포러스 필터(120)는 냉각가스의 유동 형태를 비정형적으로 형성하고 매우 냉각가스가 유동되는 유로가 매우 미세하게 형성됨에 따라 냉각가스는 유동시키지만 아크가 발생하지 않도록 한다. 특히, 냉각가스의 유동길이를 증가시켜 아크가 발생되는 E-Field를 감소시켜주는 역할도 한다.
이러한 포러스 필터(120)는 제 1 절연체(110)의 내부로 삽입되되, 유전체(200)의 하면에 밀착되도록 하여 아크가 발생되는 E-Field를 감소시킨다.
제 2 절연체(130)는 내부에 제 1 가스공급홀(131)이 형성되는 파이프 형상으로서, 그 외경은 제 1 절연체(110)의 내경에 대응되는 크기로 형성되어 제 1 절연체(110)의 내부에 삽입되어 고정된다. 이때 제 2 절연체(130)는 포러스 필터(120)의 하면에 밀착되면서 포러스 필터(120)를 매개로 제 1 가스공급홀(131)과 제 2 가스공급홀(201)을 연통시키되록 배치된다.
제 2 절연체(130)도 제 1 절연체(110)와 마찬가지로 비도전성 소재인 세라믹 소재를 사용하여 제작된다. 예를 들어 제 1 절연체(110)는 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재가 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.
전술된 절연층(300), 제 1 절연체(110) 및 제 2 절연체(130)는 베이스 바디(100)의 전계가 가장 집중되어 E-Field가 형성되는 공간에 형성 및 삽입되어 E-Field를 감소시키는 역할을 한다.
한편, 유전체(200)는 그 상면에 웨이퍼(W)가 직접 안착되는 수단으로서, 그 상면은 웨이퍼(W)가 안착되도록 평평하게 형성되어 상기 베이스 바디(100)의 상면에 접합된다.
이때 상기 유전체(200)의 내부에는 웨이퍼(W)를 척킹 또는 디척킹 하기 위하여 정전기력을 발생시키는 전극(210)이 마련된다.
상기 유전체(200)는 전극(210)의 내장을 위하여 복수의 플레이트 또는 시트 형태의 유전재료를 적층하고, 소정 위치의 유전재료 사이에 상기 전극(210)을 형성하여 구현할 수 있다. 이때 유전체(200)를 형성하는 유전재료는 상기 전극(210)에서 생성되는 정전기력이 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재를 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 유전체(200)는 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재가 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.
상기 전극(210)은 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등을 스크린인쇄 방식, 박막 인쇄, 무전해도금 방식 또는 스퍼터링 방식 등 전극을 형성할 수 있는 다양한 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하여 형성시킨다.
한편, 상기 유전체(200)에는 전극과 함께 히터 패턴(220)이 형성될 수 있다. 상기 히터 패턴(220)도 전극(210)과 마찬가지로 소정 위치의 유전재료 사이에 히터 패턴(220)을 형성하여 구현할 수 있다. 이때 히터 패턴(220)을 형성하는 재료는 전원의 인가에 의해 열을 발생시키는 소재를 사용하고, 예를 들어 스테인리스(SUS), Ag-Pt합금, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.
그리고, 유전체(200)에 형성되는 제 2 가스공급홀(201)은 유전체(200)와 베이스 바디(100)가 접착된 상태에서 0.05 ~ 0.3mm 수준으로 드릴링(drilling)에 의해 가공되어 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 제 2 가스공급홀(201)를 0.24 mm로 가공하는 것이 바람직하다.
한편, 본딩층(400)은 베이스 바디(100)와 유전체(200)를 접합시시키는 요소로서, 본딩층(400)에 의해서 냉각가스의 유동이 방해되지 않도록 한다. 예를 들어 본딩층(400)은 절연층(300)의 상면과 연장날개부(111)의 상면으로만 형성되어 포러스 필터(120)와 유전체(200)에 형성된 제 2 가스공급홀(201) 사이를 연통시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 제조하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조방법은 먼저, 알루미늄을 사용하여 베이스 바디(100)를 준비한다.(제 1 준비단계)
이때 베이스 바디(100)는 알루미늄을 상면이 평평하게 형성되는 원판형상으로 가공하여 준비한다.
그리고, 베이스 바디(100)에 냉각수가 유동되는 냉각수홀 및 장착홀(101)을 가공한다.(제 1 가공단계)
특히 장착홀(101)은 베이스 바디(100)의 상면과 하면을 관통하도록 가공한다. 특히 장착홀(101)은 제 1 절연체(110) 및 제 2 절연체(130)의 형상에 대응되는 형상으로 가공한다.
그리고, 유전체(200)를 준비한다.(제 2 준비단계)
유전체(200)는 세라믹 재료를 사용하여 준비한다. 이때 유전체(200)는 복수의 플레이트 또는 시트 형태의 세라믹 소재인 유전재료를 적층하고, 소정 위치의 유전재료 사이에 전극(210) 및 히터 패턴(220)을 형성하여 구현한다.
그리고, 베이스 바디(100)의 장착홀(101)에 아킹억제수단을 장착한다.(장착단계)
아킹억제수단은 제 1 절연체(110), 포러스 필터(120) 및 제 2 절연체(130)로 이루어지는데, 장착단계에서는 제 1 절연체(110), 포러스 필터(120) 및 제 2 절연체(130)를 장착하는 과정을 구분하여 실시한다.
특히 제 1 절연체(110)를 장착한 다음 베이스 바디(100)와 유전체(200)를 접합한다.(접합단계)
장착단계와 접합단계에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 베이스 바디(100)의 장착홀(101)에 제 1 절연체(110)를 삽입하여 고정한다.(제 1 삽입과정)
제 1 절연체(110)는 절연소재인 세라믹 재료를 사용하여 상하단이 연통되는 중공형상인 부쉬로 구현한다. 이때 제 1 절연체(110)는 상측 단부가 장착홀(101)의 가장자리를 덮도록 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부(111)가 형성되도록 준비한다.
이렇게 준비된 제 1 절연체(110)를 장착홀(101)의 내주면에 밀착되도록 삽입하여 고정시킨다.
이 상태에서 접착제를 이용하여 베이스 바디(100)와 유전체(200)를 접합시킨다.
본 실시예에서는 베이스 바디(100)와 유전체(200)의 계면을 통하여 냉각가스가 베이스 바디(100)에 노출되는 것을 차단하기 위하여 베이스 바디(100)의 상면에 절연층(300)을 형성할 수 있다.(코팅단계)
절연층(300)은 베이스 바디(100)의 상면, 바람직하게는 베이스 바디(100)의 상면 중 제 1 절연체(110)의 연장날개부(111)가 형성된 영역을 제외한 영역에 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재를 대기 플라즈마 용사(Atmospherically Plasma Spraying, APS) 방법으로 형성한다.
그래서 접합단계에서는 절연층(300) 및 제 1 절연체(110)의 상면에만 접착제를 도포하여 베이스 바디(100)와 유전체(200)를 접합한다. 그래서 유전체(200)와 포러스 필터(120) 사이에는 본딩층(400)이 형성되지 않도록 함으로써, 냉각가스의 유동이 원활하도록 한다.
이렇게 베이스 바디(100)의 장착홀(101)에 제 1 절연체(110)가 삽입된 상태에서 베이스 바디(100)의 상면에 유전체(200)가 접합되었다면, 제 1 절연체(110)의 내부에 포러스 필터(120)를 삽입한다.(제 2 삽입과정)
이때 포러스 필터(120)는 제 1 절연체(110)의 하부에서 상부 방향을 삽입되어 그 상면에 유전체(200)에 밀착되도록 한다.
그리고, 제 1 가스공급홀(131)이 형성된 제 2 절연체(130)를 준비하고, 상기 포러스 필터(120)의 하면에 밀착되도록 제 1 절연체(110)의 내부로 준비된 제 2 절연체(130)를 삽입한다.(제 3 삽입과정)
이렇게 유전체(200)의 접합 및 아킹억제수단의 장착이 완료되면, 유전체(200)에 제 2 가스공급홀(201)을 가공한다.(제 2 가공단계)
이때 제 2 가스공급홀(201)은 유전체(200)와 베이스 바디(100)가 접착된 상태에서 0.05 ~ 0.3mm 수준으로 제 1 가스공급홀(131)과 일직선 상으로 직접 드릴링(drilling)하여 형성한다.
그래서, 냉각가스가 제 1 가스공급홀(131), 포러스 필터(120) 및 제 2 가스공급홀(201)을 순차적으로 통과하여 웨이퍼(W)의 배면으로 공급되도록 한다.
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.
W: 웨이퍼 10: 챔버
20: 기판 안착유닛 20a: 베이스 바디
20b: 유전체 20c: 본딩층
21: 전극 22: 히터
23: 냉각수홀 24: 가스공급홀
24a: 제 1 가스공급홀 24b: 제 2 가스공급홀
30: 가스 분사유닛
100: 베이스 바디 101: 장착홀
110: 제 1 절연체 111: 연장날개부
120: 포러스 필터 130: 제 2 절연체
131: 제 1 가스공급홀 200: 유전체
201: 제 2 가스공급홀 210: 전극
220: 히터 패턴 300: 절연층
400: 본딩층

Claims (12)

  1. 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 웨이퍼가 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 되는 정전척으로서,
    금속 소재로 이루어지는 베이스 바디와;
    상기 베이스 바디의 상면에 접합되는 유전체를 포함하고,
    상기 베이스 바디에는 상기 웨이퍼의 하면으로 공급되는 냉각가스가 유동되는 제 1 가스공급홀이 형성되고, 상기 제 1 가스공급홀을 둘러싸서 유동되는 냉각가스가 베이스 바디에 직접 노출되는 것을 차단하는 아킹억제수단이 구비되고,
    상기 유전체에는 상기 제 1 가스공급홀에 연통되는 제 2 가스공급홀이 형성되며,
    상기 베이스 바디에는 상기 아킹억제수단이 설치되도록 상하방향으로 장착홀이 형성되고,
    상기 아킹억제수단은, 상하단이 연통되는 중공형상이고, 상기 장착홀의 내주면에 밀착되도록 삽입되는 제 1 절연체와; 상기 제 1 절연체의 내부에 삽입되되, 상기 유전체의 하면에 밀착되는 포러스 필터(Porous Filter)와; 상기 제 1 절연체의 내부에 삽입되되, 상기 제 1 가스공급홀이 형성되어 상기 포러스 필터의 하면에 밀착되면서 상기 포러스 필터를 매개로 상기 제 1 가스공급홀과 제 2 가스공급홀을 연통시키되록 배치되는 제 2 절연체를 포함하며,
    상기 제 1 절연체는 상측 단부가 상기 장착홀의 가장자리를 덮도록 상기 베이스바디의 상면을 따라 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부를 형성하고,
    상기 베이스 바디의 상면 중 상기 제 1 절연체의 연장날개부가 형성된 영역을 제외한 모든 영역에는 절연층이 형성되고, 상기 절연층의 상면과 연장날개부의 상면이 본딩층을 매개로 상기 유전체에 접합되어 냉각가스가 베이스 바디의 상면에 직접 노출되는 것이 차단되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 포러스 필터는 절연소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체에 형성되는 제 2 가스공급홀은 드릴링(drilling)에 의해 가공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.
  7. 청구항 1에 따른 정전척을 제조하는 방법으로서,
    알루미늄을 사용하여 베이스 바디를 준비하는 제 1 준비단계와;
    베이스 바디에 상면과 하면을 관통하는 장착홀을 가공하는 제 1 가공단계와;
    세라믹 재료를 사용하여 내부에 전극이 내장된 유전체를 준비하는 제 2 준비단계와;
    상기 베이스 바디의 장착홀에 제 1 가스공급홀이 형성된 아킹억제수단을 장착하는 장착단계와;
    접착제를 이용하여 준비된 유전체를 상기 베이스 바디의 상면에 접합시키는 접합단계와;
    상기 유전체에 상기 제 1 가스공급홀에 연통되는 제 2 가스공급홀을 가공하는 제 2 가공단계를 포함하고,
    상기 장착단계는, 상하단이 연통되는 중공형상이고, 상측 단부가 상기 장착홀의 가장자리를 덮도록 외곽방향으로 절곡되어 연장되는 연장날개부가 형성되는 제 1 절연체를 준비하고, 상기 장착홀의 내주면에 밀착되도록 준비된 제 1 절연체를 삽입하는 제 1 삽입과정과; 상기 제 1 절연체의 내부에 포러스 필터(Porous Filter)를 삽입하는 제 2 삽입과정과; 상기 제 1 가스공급홀이 형성된 제 2 절연체를 준비하고, 상기 포러스 필터의 하면에 밀착되도록 상기 제 1 절연체의 내부에 준비된 제 2 절연체를 삽입하는 제 3 삽입과정을 포함하고, 상기 접합단계는 상기 제 1 삽입과정과 제 2 삽입과정 사이에 실시되며,
    상기 제 1 삽입과정 이후에 상기 베이스 바디의 상면에 절연층을 형성하는 코팅단계를 더 포함하고,
    상기 접합단계는 상기 절연층 및 제 1 절연체의 상면에만 접착제를 도포하여, 상기 유전체와 상기 포러스 필터(Porous Filter) 사이에는 본딩층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 2 가공단계는 유전체와 베이스 바디가 접착된 상태에서 드릴링(drilling)으로 제 2 가스공급홀을 가공하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 2 가스공급홀의 직경은 0.05 ~ 0.3mm인 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
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