KR102327646B1 - 헬륨 홀 아킹 방지 기능이 강화된 정전척 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은, 기체가 유동가능한 공급유로가 형성되는 베이스 바디와, 베이스 바디의 내부에 설치되고, 공급유로와 연결되는 다공성 필터와, 다공성 필터를 커버하며, 베이스 바디의 상면에 결합되는 절연부와, 접착층에 의해 절연부의 상면에 접합하고, 외부로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트 및 공급유로와 연결되고, 베이스 바디 및 다공성 필터와 밀착되며 베이스 바디와 다공성 필터 사이에 배치되는 차단부재를 포함하는 정전척을 제공한다.

Description

헬륨 홀 아킹 방지 기능이 강화된 정전척{AN ELECTROSTATIC CHUCK WITH IMPROVED HELIUM HOLE ARCING PREVENTION}
본 발명은 헬륨 홀 아킹 방지 기능이 강화된 정전척에 관한다. 보다 상세하게는, 절연 성능을 향상시키고, 헬륨 홀 아킹 현상을 방지할 수 있는 헬륨 홀 아킹 방지 기능이 강화된 정전척에 관한다.
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.
KR 10-2003-0018604 A
본 발명은 차단부재가 베이스 바디와 다공성 필터 사이에 밀착 배치됨으로 인하여 절연 성능을 향상시키고, 헬륨 홀 아킹 현상을 방지할 수 있는 정전척을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기체가 유동가능한 공급유로가 형성되는 베이스 바디; 상기 베이스 바디의 내부에 설치되고, 상기 공급유로와 연결되는 다공성 필터; 상기 다공성 필터를 커버하며, 상기 베이스 바디의 상면에 결합되는 절연부; 접착층에 의해 상기 절연부의 상면에 접합하고, 외부로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트; 및 상기 공급유로와 연결되고, 상기 베이스 바디 및 상기 다공성 필터와 밀착되며 상기 베이스 바디와 상기 다공성 필터 사이에 배치되는 차단부재;를 포함하는 정전척을 제공한다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 차단부재는 내부가 중공이며, 상기 차단부재의 내측에 상기 다공성 필터가 위치 고정될 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 흡착 플레이트는 흡착 전극을 포함하고, 상기 베이스 바디 및 상기 절연부를 관통하여 상기 흡착 전극에 접촉가능한 전극;을 더 포함할 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 절연부는 코팅 방식으로 상기 다공성 필터를 커버하며 상기 베이스 바디의 상면 상에 형성될 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 차단부재는 울템(Ultem) 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 차단부재가 다공성 필터를 둘러싸며 베이스 바디와 다공성 필터 사이에 밀착 배치됨으로 인하여 절연 성능을 향상시킬 수 있고, 아킹(arcing) 현상이 발생할 수 있는 경로를 사전에 차단하여 다공성 필터, 웨이퍼 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 접착층을 형성하는 접착 물질이 흡착 플레이트의 배치 과정에서 기체의 유동 경로 상으로 유입되는 것을 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 의 A부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 기체가 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 다공성 필터를 통과하여 웨이퍼를 향해 유동되는 상태를 도시한 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.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1 의 A부분을 확대한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재를 도시한 사시도이다. 도 4는 기체가 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 다공성 필터를 통과하여 웨이퍼를 향해 유동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 베이스 바디(110), 다공성 필터(120), 절연부(130), 접착층(140), 흡착 플레이트(150), 전극(160)을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 베이스 바디(110), 절연부(130), 접착층(140), 흡착 플레이트(150)가 순차적으로 적층되도록 접합되어 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)의 상면에 절연부(130)가 형성되고, 절연부(130)의 상에서 미리 설정되는 영역 상에 접착층(140)이 배치되며, 절연부(130)와 접착층(140)의 상면에 흡착 플레이트(150)가 배치될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 기체(G)가 유동가능한 공급유로(111)가 형성되는 것으로, 챔버(도면 미도시) 내부에 수용되어, 흡착 플레이트(150)를 설치하기 위한 지지대로서 기능할 수 있다.
구체적으로 베이스 바디(110)는 편평한 원판 형상으로 형성될 수 있고, 흡착 플레이트(150)에 전원을 인가하기 위한 전극(160)이 삽입되는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 뒤에 설명할 전극(160)이 삽입되는 관통홀이 하나 형성되나, 이러한 관통홀은 복수 개가 구비되며, 복수 개의 관통홀에 대응되도록 복수 개의 전극(160)이 삽입되며 흡착 플레이트(150)에 전원을 인가할 수 있다.
선택적 실시예로서, 베이스 바디(110)와 흡착 플레이트(150) 사이에는 히터 플레이트(도면 미도시)가 배치될 수 있다. 히터 플레이트는 정전척(100)의 온도를 제어하기 위한 수단으로서 히터 패턴이 히터 플레이트의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
히터 패턴은 전기 저항성 소자로 구성될 수 있고, 외부 전원에서 인가된 전류에 의하여 열을 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 히터 패턴은 몰리브덴(Mo), 스테인리스(SUS), 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금, 텅스텐(W), 바람직하게는 인코넬(Inconel)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
히터 플레이트에서 발생된 열은, 고밀도 플라즈마 공정에서 가스 및/또는 웨이퍼(W)의 온도 제어에 사용될 수 있다.
선택적 실시예로서, 히터 플레이트는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 편평한 원판 형상으로 형성될 수 있다.
히터 플레이트는 가공의 용이성을 위하여 20T의 두께로 제작될 수 있고, 베이스 바디(110)에 접합한 후, 1T 두께로 절삭, 연마 가공될 수 있다.
선택적 실시예로서, 히터 플레이트는 분리형 또는 일체형일 수 있으며, 히터 패턴(도면 미도시)과 연결된 히터 전극(160)이 히터 플레이트에 연결될 수 있다.
또한, 히터 플레이트에는 흡착 플레이트(150)로 전원을 인가하기 위한 전극(160)이 연통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 베이스 바디(110)의 외부 또는 내부에는 흡착 플레이트(150) 상면에 배치된 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각 수단(도면 미도시)이 더 구비될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)에는 공급유로(111)가 형성될 수 있다.
베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)는 외부로부터 비활성 기체(G), 구체적으로 헬륨(He) 가스를 공급받을 수 있고, 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151), 배출홀(153)과 연결될 수 있다.
이로 인하여 공급유로(111)를 통해 공급되는 기체(G)가 배출유로(151), 배출홀(153)을 통해 흡착 플레이트(150)의 상면에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
이로 인하여 웨이퍼(W)가 흡착 플레이트(150) 상에 배치되며 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온 주입, 화학기상증착 등 수많은 공정들이 순차적 또는 반복적으로 수행되는 동안 헬륨 가스와 같은 비활성 기체(G)로 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)는 뒤에 설명할 차단부재(170)와 연통될 수 있다.
도 4를 참조하면, 외부로부터 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)로 유입되는 기체(G), 구체적으로 헬륨 가스는 차단부재(170), 구체적으로 공급유로(111)와 연결되는 영역에 형성되는 절개부(175)를 통해 차단부재(170)의 내부로 유입될 수 있다.
기체(G)는 공급유로(111)에서 내부가 중공인 차단부재(170)에 유입된 후 미리 설정되는 방향(도 4 기준 하측에서 상측 방향)으로 유동되며, 차단부재(170)의 일단부(도 4 기준 상단부)에 배치되는 다공성 필터(120)를 통과하고, 흡착 플레이트(150) 측으로 유동될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)에는 뒤에 설명할 다공성 필터(120)가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 베이스 바디(110)의 내부에 설치되는 것으로, 알루미나(Al2O3) 재질로 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)의 내측에 배치될 수 있다.
구체적으로 다공성 필터(120)는 공급유로(111)의 내측에 배치되는 차단부재(170)의 내부에 설치될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)의 하부(도 2 기준) 영역은 차단부재(170)의 내부에 위치하게 되고, 상부(도 2 기준) 영역은 절연부(130), 접착층(140)을 관통하며 흡착 플레이트(150)의 하면에 접촉될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 다공성 필터(120)의 외주면은 차단부재(170)의 내주면과 접촉가능하고, 차단부재(170)의 내주면과 밀착되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 차단부재(170)에서 개구부(171)가 형성되는 차단부재(170)의 상측(도 2 기준)에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)로 유입되는 기체(G)의 유동 경로 상에 배치되며, 다공성 필터(120)를 통과한 기체(G)는 절연부(130)에 형성되는 연결홀(132)의 내부에 배치될 수 있다.
다공성 필터(120)를 통과한 기체(G)는 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151) 및 배출홀(153)을 통과하여 흡착 플레이트(150) 상에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 절연 성능을 유지하기 위하여 절연성 재질로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 내열성의 다공성 엔지니어링 플라스틱 소재(porous plastic)로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 다공성 세라믹 소재(porous ceramic)로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)에는 개구되는 기공 영역이 형성될 수 있고, 상기 기공 영역이 외부에서 공급되어 공급유로(111)를 통해 유동되는 기체(G)가 통과할 수 잇도록 미세 유로를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)로 인하여 베이스 바디(110) 상에 형성되는 공급 유로(111)에 플라즈마가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 공급 유로(111)에 플라즈마가 유입되는 경우 플라즈마에 의한 아킹 현상 발생으로 인한 정전척(1)의 손상을 방지할 수 있으며, 정전척(1)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)의 외주면은 공급유로(111)가 형성되는 베이스 바디(110)의 내측에 설치되는 차단부재(170)의 내주면에 밀착되며 배치될 수 있다.
즉, 절연 재질로 형성되는 차단부재(170)가 베이스 바디(110)의 내주면과 다공성 필터(120)의 외주면 사이에 배치됨으로 인하여, 베이스 바디(110)의 내주면 표면을 따라 아킹 현상이 발생될 수 있는 경로를 차단하고, 절연 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)가 차단부재(170)의 내부에 설치됨으로 인하여, 흡착 플레이트(150) 상에 배치되는 웨이퍼(W)로 비활성 기체(G), 구체적으로 헬륨 가스를 공급하여 냉각 효과를 얻을 수 있다.
이에 더하여 기체(G)가 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151), 배출홀(153)을 통과하여 배출되는 방향(도 1 기준 하측에서 상측 방향)과 반대 방향(도 1 기준 상측에서 하측 방향)으로 플라즈마가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 흡착 플레이트(150) 상에 형성되는 배출홀(153) 또는 베이스 바디(110)의 내주면에서 반도체 소자 제조 공정 중 아킹 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)는 다공성 필터(120)를 커버하는 것으로, 베이스 바디(110)의 상면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)는 용사 코팅 방식으로 베이스 바디(110) 상면(도 1 기준)에 형성될 수 있다.
용사 코팅 방식은 파우더 형태의 재료를 용융 혹은 반용융 상태로 분사하여 베이스 바디(110)의 표면에 층을 형성하는 것을 말한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)는 알루미나(Al2O3) 재질로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)는 전극(160)이 관통가능하도록 관통홀이 형성될 수 있고, 베이스 바디(110)에 설치되는 다공성 필터(120)의 상면을 커버하며 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)에는 전극(160)이 관통되는 관통홀이 1개이나, 이에 한정하는 것은 아니고 복수 개의 전극(160)이 각각 관통되도록 복수 개의 관통홀이 형성될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1, 도 2를 참조하면, 절연부(130)는 베이스 바디(110)의 상면, 차단부재(170)의 상단부(도 1 기준)을 커버할 수 있고, 차단부재(170)에 소정 영역이 삽입되며 연결되는 다공성 필터(120)의 소정 영역(도 1 기준 상부 영역)을 둘러싸며 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)에 형성되는 연결홀(132)은 절연부(130)가 용사 코팅 방식으로 형성된 다음 머시닝 센터 툴(machining center tool, MCT)과 같은 가공 장비로 절연부(130) 상에 미리 설정되는 깊이만큼 형성될 수 있고, 구체적으로 다공성 필터(120)의 외경에 대응되는 내경을 가지도록 머시닝 센터 툴과 같은 장비에 의해 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연부(130)가 베이스 바디(110), 차단부재(170)를 커버함으로 인하여 베이스 바디(110)의 표면을 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 것을 차단할 수 있고, 절연부(130)에 더하여 차단부재(170)가 베이스 바디(110)와 다공성 필터(120) 사이에 밀착되도록 배치됨으로 인하여 절연 성능이 향상될 수 있다.
즉, 베이스 바디(110)의 표면이 차단부재(170)와 절연부(130)에 의해 커버됨으로 인하여 아킹 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 절연부(130)가 접착층(140)과 베이스 바디(110)를 이격 배치되도록 하여, 베이스 바디(110)의 표면을 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 다공성 필터(120)는 차단부재(170)에 삽입 설치될 수 있고, 차단부재(170)가 다공성 필터(120)의 측면과 베이스 바디(110) 사이에 배치됨으로 인하여 다공성 필터(120)의 외측 경계를 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 차단하여 아킹 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 연결홀(132)은 다공성 필터(120)가 배치될 수 있도록 절연부(130)에 형성되는 것으로, 절연부(130)의 상부에 배치되는 접착층(140)에도 다공성 필터(120)가 배치되도록 홀이 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(140)과 절연부(130)는 다공성 필터(120)를 둘러싸도록 배치되고, 접착층(140)의 상단면과 다공성 필터(120)의 상단면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
이로 인하여 다공성 필터(120)를 통과하는 기체(G)는 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151) 및 배출홀(153)을 통과하여 흡착 플레이트(150) 상에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달됨으로써 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 비활성 기체(G)가 외부로부터 공급되며 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)로 진입하게 되고, 공급유로(111)를 거쳐, 공급유로(111)와 연결되며 베이스 바디(110)에 설치되는 차단부재(170)에 형성되는 절개부(175)를 통해 차단부재(170)의 내부로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(120)는 하부 영역이 차단부재(170)의 내부에 설치되고, 상부 영역이 절연부(130), 접착층(140)으로 둘러싸이도록 배치되는데, 차단부재(170)의 절개부(175)를 통해 내부로 유입되는 기체(G)는 다공성 필터(120)를 통과하여 절연부(130), 접착층(140)을 통과하여 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151)로 유동될 수 있다.
또한, 흡착 플레이트(150), 구체적으로 배출유로(151)로 유동되는 기체(G)는 배출홀(153)을 통해 웨이퍼(W)에 도달할 수 있고, 헬륨 가스 등과 같은 비활성 기체(G)로 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(140)은 절연부(130) 상에 배치되는 것으로, 흡착 플레이트(150)를 절연부(130)의 상측에 위치 고정되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(140)은 흡착 플레이트(150)와 열팽창 계수가 유사한 소재로서, 이종 재료의 접합이 가능한 다양한 접착제가 사용될 수 있다.
선택적 실시예로서, 접착층(140)은 액체(liquid) 형태의 실리콘 접착제일 수 있다. 접착층(140)은 상온 경화 또는 열 경화되어 형성될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(140)은 절연부(130) 상에 미리 설정되는 영역에 형성될 수 있고, 다공성 필터(120)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)는 접착층(140)에 의해 절연부(130)의 상면에 접합하는 것으로, 외부로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)는 정전척(100)의 최상부에 배치되는 것으로, 흡착 플레이트(150)의 상면에는 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다.
예를 들어, 흡착 플레이트(150)는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 원판 형태로 제작될 수 있다.
정전기력(electrostatic force)을 기초로 웨이퍼(W)를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking) 하기 위한 흡착 전극(155)이 흡착 플레이트(150)의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)는 챔버 내 고온 환경에서 내구성이 있으며, 원판 전극(160)에서 생성되는 정전ƒx이 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재가 사용될 수 있다.
예를 들어, 흡착 플레이트(150)는 Al2O3계 소재 또는 Al2O3계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AIN) 소재 또는 탄화규소(SiC) 소재로 제작될 수 있다. 그러나, 흡착 플레이트(150)의 소재는 상술한 예에 제한되지 않는다.
선택적 실시예로서, 흡착 플레이트(150)의 비저항 값은 1013(Ω·cm) 이상일 수 있으며, 이는 쿨롱 힘(coulomb force)을 이용하기 위함이다. 이에 따라 정전척(100)은 Johnsen-Rahbeck(J-R)이 아닌 쿨롱 힘을 이용한 고저항 정전척(100)일 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)에는 배출유로(151)가 형성될 수 있고, 배출유로(151)는 흡착 플레이트(150)의 내부에 배치되는 흡착 전극(155)과 이격 배치될 수 있다.
배출유로(151)는 다공성 필터(120)의 위치에 대응되는 흡착 플레이트(150)의 소정 영역에 형성되는 것으로, 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)를 통해 외부에서 유입되는 비활성 기체(G)가 다공성 필터(120)를 통과한 다음에 유입되는 곳이다.
도 4를 참조하면, 다공성 필터(120)를 통과하여 배출유로(151)에 유입되는 기체(G)가 배출유로(151)와 연결되는 배출홀(153)을 통과하여 흡착 플레이트(150)의 상면에 접촉되는 웨이퍼(W)에 도달하게 된다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151)의 직경은 다공성 필터(120)의 면적보다 작게 형성되나, 이에 한정하는 것은 아니고 동일하거나 크게 형성될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(160)은 흡착 플레이트(150)에 외부 전원을 공급하기 위한 것으로, 베이스 바디(110), 접착층(140), 절연부(130)를 관통하여 흡착 플레이트(150)에 접촉할 수 있다.
이로 인하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110), 접착층(140), 흡착 플레이트(150)는 상하 방향으로 관통홀이 관통 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)이 단일 전극(160)을 포함하는 것(유니 폴라 방식)을 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니고 정전척(100)은 복수의 전극(160)들을 포함하는 것(바이 폴라 방식)도 가능하며, 이때 관통홀은 전극(160)의 위치 및 개수에 대응하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극(160)은 흡착 플레이트(150)와의 접촉 특성을 강화하기 위하여, 흡착 플레이트(150)와 유사한 열팽창 계수를 갖거나 혹은 열팽창 계수의 차이가 적은 물질로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극(160)은 니켈(Ni), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등 전도성 재료로 제작될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)는 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)와 연결되는 것으로, 베이스 바디(110) 및 다공성 필터(120)와 밀착되며 베이스 바디(110)와 다공성 필터(120) 사이에 배치될 수 있다.
도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)는 내부가 중공이며, 차단부재(170)의 내측에 다공성 필터(120)가 위치 고정될 수 있다.
즉, 차단부재(170)의 내부에 다공성 필터(120)를 설치하고, 차단부재(170)를 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)와 연결되도록 설치할 수 있다.
이로 인하여 차단부재(170)가 다공성 필터(120)의 측면 둘레를 따라 배치되며, 구체적으로 베이스 바디(110)의 내주면과 다공성 필터(120)의 외주면 사이에 밀착 배치됨으로 인하여 베이스 바디(110)의 표면, 즉 내주면을 따라 아킹 현상이 발생하는 경로를 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 다공성 필터(120)의 상부 영역은 절연부(130)에 의해 둘러싸이고, 측면 둘레를 따라서는 차단부재(170)가 배치됨으로 인하여 기체(G)가 유입되는 다공성 필터(120)의 하면(도 2 기준)을 제외하고는 전 영역이 차단부재(170), 절연부(130)와 접촉됨으로 인하여 베이스 바디(110) 표면을 따라 절연 성능을 향상시킬 수 있고, 아킹 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 아킹 현상으로 인해 다공성 필터(120)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)는 울템(Ultem) 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)가 울템 소재로 형성됨으로 인하여 내구성 및 내열성이 향상될 수 있고, 절연 성능을 향상시킬 수 있어 아킹 현상으로 인하여 다공성 필터(120)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)는 길이 방향 중심축을 따라 연장 형성되며, 일측(도 3 기준 상측)이 개구되며 개구부(171)가 형성될 수 있고, 이에 대향되는 타측에서 길이 방향 중심축을 기준으로 반경 방향으로 소정 길이만큼 개구되며 절개부(175)가 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 차단부재(170)에 형성되는 절개부(175)는 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(111)와 연결되며, 공급유로(111)를 통해 외부로부터 공급되는 비활성 기체(G)가 절개부(175)를 통해 차단부재(170)의 내부로 유입될 수 있다.
차단부재(170)의 내부로 유입되는 비활성 기체(G)는 차단부재(170)의 개구부(171)의 내측에 배치되는 다공성 필터(120)로 유입되고, 다공성 필터(120)가 삽입되며 배치되는 절연부(130), 접착층(140)을 지나 흡착 플레이트(150)로 유동되게 된다.
도 4를 참조하면, 다공성 필터(120)를 통과한 기체(G)는 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151) 및 배출홀(153)을 통과한 후 흡착 플레이트(150)의 상면에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 차단부재(170)는 공급유로(111)가 형성되는 베이스 바디(110)의 내주면에 밀착될 수 있다.
차단부재(170)는 미리 설정되는 영역이 절개되는 파이프 형상으로 형성될 수 있으며, 도 1, 도 2를 참조하면, 단면이 'ㄴ'자 형상으로 형성될 수 있다.
차단부재(170)의 길이 방향 중심축을 기준으로 반경 방향으로 소정 길이만큼 개구되며 절개부(175)가 형성됨으로 인하여 공급유로(111)를 통해 외부에서 유입되는 비활성 기체(G)가 집중적으로 차단부재(170)의 내부로 진입하고 차단부재(170)의 상측에 배치되는 다공성 필터(120)를 통과하여 흡착 플레이트(150), 웨이퍼(W)를 향해 유동될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)의 외경(do)은 공급유로(111)가 형성되는 베이스 바디(110)의 내주면의 내경과 동일하게 형성되거나 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
이로 인하여 차단부재(170)가 베이스 바디(110)에 억지 끼움 방식으로 삽입되며 안정적으로 위치 고정될 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여 차단부재(170)가 베이스 바디(110)에 억지 끼움 방식으로 삽입됨으로 인하여 베이스 바디(110)의 내주면에 더욱 밀착될 수 있고, 베이스 바디(110)의 표면을 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 차단할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)의 내경(di)은 다공성 필터(120)의 외경과 동일하게 형성되거나 상대적으로 작게 형성될 수 있다.
이로 인하여 다공성 필터(120)가 차단부재(170)에 억지 끼움 방식으로 삽입되며 안정적으로 위치 고정될 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부재(170)의 상단부(도 4 기준)는 차단부재(170)와 밀착되는 베이스 바디(110)의 상단부보다 소정 길이(dt)만큼 높게 위치할 수 있다.
이로 인하여 절연부(130)와 베이스 바디(110) 사이에 형성되는 영역보다 차단부재(170)의 상단부(도 4 기준)가 상측에 배치될 수 있고, 베이스 바디(110)와 절연부(130) 사이에 형성되는 영역을 통한 전류 누설, 아킹 현상을 방지할 수 있고, 아킹 현상 등으로 인해 다공성 필터(120)가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다시 말하여 베이스 바디(110)의 표면을 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 사전에 차단함으로써 정전척(100)의 품질을 향상시킬 수 있고, 절연 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 절연부(130)로 인하여 베이스 바디(110)와 접착층(140)을 이격 배치시킬 수 있고, 베이스 바디(110)의 표면을 따라 누설될 수 있는 전류 및 이로 인한 아킹 현상이 발생을 방지할 수 있다.
이에 더하여 이러한 전류의 누설 및 아킹 현상을 방지함으로써 아킹 현상으로 인해 다공성 필터(120)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베이스 바디(110)의 상부 표면이 차단부재(170), 절연부(130)로 커버됨으로 인하여 베이스 바디(110)의 표면에서 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차단부재(170)가 베이스 바디(110)와 다공성 필터(120) 사이에 배치됨으로 인하여 절연부(130)와 접촉되는 베이스 바디(110)의 표면을 따라 아킹 현상이 발생할 수 있는 경로를 사전에 차단할 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 이해되어서는 안될 것이다.
100: 정전척
G: 기체
W: 웨이퍼
110: 베이스 바디
111: 공급유로
120: 다공성 필터
130: 절연부
132: 연결홀
140: 접착층
150: 흡착 플레이트
151: 배출유로
153: 배출홀
155: 흡착 전극
160: 전극
170: 차단부재
171: 개구부
175: 절개부

Claims (5)

  1. 기체가 유동가능한 공급유로가 형성되는 베이스 바디;
    상기 베이스 바디의 내부에 설치되고, 상기 공급유로와 연결되는 다공성 필터;
    상기 다공성 필터를 커버하며, 상기 베이스 바디의 상면에 결합되는 절연부;
    접착층에 의해 상기 절연부의 상면에 접합하고, 외부로부터 전원을 공급받아 발생하는 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트; 및
    상기 공급유로와 연결되고, 상기 베이스 바디 및 상기 다공성 필터와 밀착되며 상기 베이스 바디와 상기 다공성 필터 사이에 배치되는 차단부재;를 포함하고,
    상기 차단부재는 길이 방향 중심축을 따라 연장 형성되며 파이프 형상으로 형성되고, 일측이 개구되며 이에 대향하는 타측은 상기 공급유로가 형성되는 상기 베이스 바디의 내주면에 밀착되고, 상기 타측에서 상기 차단부재의 길이 방향 중심축을 기준으로 반경 방향으로 소정 길이만큼 개구되며 절개부가 형성되고, 상기 절개부는 상기 공급유로와 연통되는 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단부재는 내부가 중공이며, 상기 차단부재의 내측에 상기 다공성 필터가 위치 고정되는 정전척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는 흡착 전극을 포함하고,
    상기 베이스 바디 및 상기 절연부를 관통하여 상기 흡착 전극에 접촉가능한 전극;을 더 포함하는 정전척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는 코팅 방식으로 상기 다공성 필터를 커버하며 상기 베이스 바디의 상면 상에 형성되는 정전척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단부재는 울템(Ultem) 소재로 형성되는 정전척.
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