KR102341865B1 - 수리가 용이한 정전척 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은, 관통경로가 형성되는 베이스 바디와, 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트와, 관통경로를 통과하며 상기 흡착 플레이트에 접촉하는 전극과, 관통경로를 커버하며 베이스 바디의 상면에 배치되고, 관통경로와 연통되는 진입방지부 및 진입방지부를 커버하며 베이스 바디와 흡착 플레이트 사이에 배치되는 접착층을 포함하는 정전척.을 제공한다.

Description

수리가 용이한 정전척{AN EASILY REPAIRABLE ELECTROSTATIC CHUCK}
본 발명은 정전척에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전극의 분리가 용이한 구조를 가지도록 하여 수리가 용이한 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 플라즈마에 의해 접착층이 손상되는 경우, 정전척을 수리하기 위하여 전극을 흡착 플레이트로부터 분리해야 하는데, 이때 흡착 플레이트로부터 전극의 분리가 용이하도록 하여 수리가 용이한 정전척을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통경로가 형성되는 베이스 바디; 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트; 상기 관통경로를 통과하며 상기 흡착 플레이트에 접촉하는 전극; 상기 관통경로를 커버하며 상기 베이스 바디의 상면에 배치되고, 상기 관통경로와 연통되는 진입방지부; 및 상기 진입방지부를 커버하며 상기 베이스 바디와 상기 흡착 플레이트 사이에 배치되는 접착층;을 포함하는 정전척을 제공한다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 접착층은, 상기 베이스 바디 및 상기 진입방지부를 커버하며 배치되는 제1접착층; 및 상기 제1접착층 상에 배치되며 미리 설정되는 영역에서 상기 흡착 플레이트와 상기 제1접착층을 결합시키는 제2접착층을 포함할 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 흡착 플레이트는 적어도 하나 이상의 흡착 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 흡착 전극에 대응되도록 복수 개가 구비될 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 제1접착층과 상기 제2접착층 사이에 배치되는 히터 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
상술한 정전척에 있어서, 상기 베이스 바디에는 기체가 유동가능한 공급유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 진입방지부가 베이스 바디에 형성되는 관통경로를 커버하고, 관통경로 상으로, 접착층, 구체적으로 제2접착층을 형성하는 접착 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 관통경로에 삽입되는 전극과 접착 물질과의 접촉을 차단하여, 추후 플라즈마에 의해 접착층이 손상되는 경우, 정전척을 분리함에 있어서 전극 및 전극이 설치되는 기판이 흡착 플레이트, 베이스 바디로부터 접착 물질에 영향을 받지 않고 이격될 수 있도록 하고, 정전척의 수리가 용이하도록 하는 효과가 있다.
또한, 진입방지부를 커버하는 제1접착층, 구체적으로 단차부로 인하여 제2접착층을 형성하는 접착 물질이 제1접착층, 진입방지부에 형성되는 관통홀, 베이스 바디에 형성되는 진입방지부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 효과가 있다
도 1은 일반적인 정전척의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 일 영역을 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척이 제조되는 순서를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
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.
도 1은 일반적인 정전척의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 정전척(10)은 접착층(13, 17)을 매개로, 베이스 바디(11), 히터 플레이트(15), 흡착 플레이트(19) 순으로 적층되며 형성될 수 있다.
흡착 플레이트(19)는 내부 전극(19a)를 포함한다. 전극(21)을 통해 내부 전극(19a)에 전하(+전하 또는 -전하)가 유도되어, 정전기력에 의해 흡착 플레이트(19) 상에 웨이퍼(wafer, W)가 고정되는 척킹(chucking) 현상이 발생될 수 있다.
이와 반대로, 내부 전극(19a)에 의해 전원 공급이 차단되는 경우에는 흡착 플레이트(19) 상의 웨이퍼가 분리되는 디척킹(dechucking) 현상이 발생될 수 있다.
그러나 베이스 바디(11), 접착층(13, 17), 히터 플레이트(15), 흡착 플레이트(19) 순으로 배치됨에 따라 접착층(17)과 흡착 플레이트(19) 사이의 경계를 따라 전극(21)에 의한 누설 전류가 정전척(10)의 내부로 여기될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 누설 전류가 흡착 플레이트(19)의 경계면을 통해 챔버 내로 여기되는 경우(도 1의 e1, e2), 정전척(10)은 기계척보다 심각한 문제를 일으킬 수 있다.
또한, 플라즈마에 의해 접착층(13, 17)이 손상될 수 있고, 접착층(13, 17)의 손상 경로를 따라 흡착 플레이트(19) 상에 배치되는 웨이퍼의 냉각을 위해 베이스 바디(11)에 유입되는 기체가 누설될 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 접착층(13, 17)의 손상으로 헬륨 가스와 같은 비활성 기체의 누설이 발생하게 되는 경우 정전척(10)의 수리가 요구되는데, 복잡한 내부 구조로 인하여 정전척(10)의 분리 및 수리에 어려움이 있었다.
구체적으로 흡착 플레이트(19)에 연결되는 전극(21)은 베이스 바디(11)의 하측에서 연결되는 기판(25)에 설치되며 외부로부터 전원을 공급받게 되는데, 정전척(10), 구체적으로 접착층(13, 17)을 형성하는 접착 물질이 전극(21)이 관통되도록 베이스 바디(11), 히터 플레이트(15)에 형성되는 관통홀의 내부로 유입됨에 따라 베이스 바디(11)에서 전극(21)을 분리하는데 어려움이 있었다.
도 1에 도시된 종래의 일반적인 정전척(10)과는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은, 정전척이 형성되는 과정에서 전극이 관통되도록 베이스 바디 등에 형성되는 관통홀에 접착층을 형성하는 접착 물질이 유입되는 것을 방지하여, 정전척의 수리가 필요한 경우 흡착 플레이트에 연결되는 전극 및 전극이 설치되는 기판을, 흡착 플레이트, 베이스 바디로부터 분리가 용이하여 접착층이 손상된 정전척을 용이하게 수리할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 일 영역을 부분적으로 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척이 제조되는 순서를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 접착층(130), 흡착 플레이트(150), 전극(160), 기판부(170), 다공성 필터(180)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 접착층(130), 흡착 플레이트(150)가 순서대로 서로 적층되도록 결합되어 형성될 수 있다.
구체적으로 정전척(100)은 베이스 바디(110)의 상면(도 2 기준)에, 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 둘러싸도록 진입방지부(120)가 배치될 수 있고, 진입방지부(120)의 상면에 접착층(130)이 배치되며, 접착층(130)의 상면(도 2 기준)에는 흡착 플레이트(150)가 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 뒤에 설명할 접착층(130)은 제1접착층(131), 제2접착층(135)을 포함할 수 있고, 베이스 바디(110)의 상측의 미리 설정되는 영역에 대해 베이스 바디(110)와 흡착 플레이트(150) 사이에는 제1접착층(131)만 배치되거나 제1접착층(131)과 제2접착층(135)이 순서대로 적층될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 관통경로(111)가 형성되는 것으로, 상기 관통경로(111)의 내부로 전극(160)이 투입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)와 흡착 플레이트(150) 사이에 배치되는 접착층(130)에도 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)와 대응되는 관통홀(133)이 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 챔버(미도시) 내부에 수용되어, 흡착 플레이트(150)를 설치하기 위한 지지대로서 기능할 수 있다.
예를 들어, 베이스 바디(110)는 편평한 원판 형상으로 형성될 수 있고, 흡착 플레이트(150)에 전원을 인가하기 위한 전극(160)이 삽입되는 관통경로(111)가 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
도 2, 도 5의 (e), 도 6을 참조하면, 베이스 바디(110)에 관통경로(111)가 2개 형성되며, 2개의 관통경로(111)에 대응되도록 2개의 전극(160)이 관통경로(111)에 삽입되나, 이에 한정하는 것은 아니고, 관통경로(111)가 베이스 바디(110)에 3개 이상이 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
선택적 실시예로서, 베이스 바디(110)의 외부 또는 내부에는 흡착 플레이트(150) 상면에 배치되는 웨이퍼(W)를 냉각하기 위한 냉각 수단(미도시)이 더 구비될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)에는 외부로부터 기체(G), 구체적으로 헬륨 가스와 같은 비활성 기체(G)가 공급되는 공급유로(113)가 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(113)는 전극(160)이 삽입되는 관통경로(111)와 이격되며 배치될 수 있고, 공급유로(113)를 통해 유입되는 기체(G)는 베이스 바디(110)에 형성되는 공급유로(113) 상에 배치되는 다공성 필터(180)를 통과할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)의 내부에 설치되는 다공성 필터(180)를 통과하는 기체(G)는 뒤에 설명할 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151)로 공급되고, 배출유로(151)를 통해 흡착 플레이트(150)의 외부, 구체적으로 흡착 플레이트(150)의 상측(도 4 기준)에 배치되는 웨이퍼(W)에 도달하여 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있다.
도 5의 (e), 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)는 전극(160)이 배치되는 기판부(170)와 연결될 수 있다.
구체적으로 기판부(170)에 설치되는 전극(160)은 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 통해 삽입되며, 진입방지부(120), 접착층(130)에 형성되는 관통홀(121, 133)을 통과하여 흡착 플레이트(150)에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)의 수리가 필요한 경우에는 베이스 바디(110)에 결합되는 기판부(170)를 베이스 바디(110)로부터 분리할 수 있고, 기판부(170)가 베이스 바디(110)로부터 이격됨에 따라 기판부(170)에 설치되는 전극(160)도 흡착 플레이트(150)로부터 이격될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)는 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 커버하는 것으로, 베이스 바디(110)의 상면(도 2 기준)에 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)는 복수 개의 전극(160)이 관통 삽입되도록 복수 개가 형성되는 관통경로(111)에 대응되도록 복수 개가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)는 절연 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로 진입방지부(120)는 폴리이미드(polyimide) 재질로 형성될 수 있으며, 테이프 방식으로 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 커버할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)가 관통경로(111)를 커버함으로 인하여 접착층(130), 구체적으로 흡착 플레이트(150)를 베이스 바디(110)의 상측에 위치 고정시키는 제2접착층(135)이 정전척(100)의 제조 과정에서 관통경로(111) 상에 접착 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 접착 물질이 관통경로(111)가 형성되는 베이스 바디(110)의 내부에 유입되지 않음으로 인하여 정전척(100)의 수리가 필요한 경우 기판부(170) 및 기판부(170)에 설치되며 베이스 바디(110)의 관통경로(111)에 삽입되는 전극(160)을 흡착 플레이트(150)로부터 용이하게 분리할 수 있고, 정전척(100)의 수리가 용이해지는 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)에는 관통홀(121)이 형성될 수 있다.
진입방지부(120)에 관통홀(121)이 형성됨으로 인하여 베이스 바디(110)에 삽입되는 전극(160)이 관통홀(121)을 통과하여 흡착 플레이트(150)에 연결될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 베이스 바디(110)의 상면에 진입방지부(120)가 배치될 수 있고, 구체적으로 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 커버하도록 진입방지부(120)가 배치될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 베이스 바디(110) 및 진입방지부(120)의 상면에는 베이스 바디(110) 및 진입방지부(120)를 커버하도록 제1접착층(131)이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120)가 관통경로(111)를 커버함으로 인하여 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)의 내부로 제1접착층(131)을 형성하는 접착 물질이 유입되는 것이 차단될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 바디(110)의 상면에 배치되는 진입방지부(120), 제1접착층(131)에는 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)와 연통되도록 관통홀(133)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120), 제1접착층(131)에 형성되는 관통홀(133)은 머시닝 센터 툴(machining center tool, MCT)과 같은 가공 장비로 형성될 수 있다.
이로 인하여 베이스 바디(110)에 삽입되는 전극(160)이 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111), 진입방지부(120), 제1접착층(131)에 형성되는 관통홀(133)을 지나 흡착 플레이트(150)에 연결될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진입방지부(120), 제1접착층(131)에 형성되는 관통홀(121, 133)은 베이스 바디(110)에 구비되는 관통경로(111)와 동일한 직경으로 형성될 수 있다.
그러나 이에 한정하는 것은 아니고 기판부(170)에 연결되는 전극(160)이 관통홀(121, 133)을 통과할 수 있는 기술적 사상 안에서 관통경로(111)보다 상대적으로 작은 직경으로 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 5의 (c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1접착층(131) 상에는 홈부(134)가 형성될 수 있다.
제1접착층(131)에 형성되는 홈부(134)는 머시닝 센터 툴과 같은 가공 장비로 형성될 수 있으며, 제1접착층(131)의 상면에서 미리 설정되는 영역에 대하여 형성될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 제1접착층(131)에서 진입방지부(120)와 중첩되는 영역을 제1영역이라 하고, 진입방지부(120)와 중첩되지 않는 영역을 제2영역이라 할 때, 제1접착층(131)에 형성되는 홈부(134)는 제2영역 상에 형성될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 홈부(134)는 제1접착층(131) 상의 영역, 구체적으로 제2영역에서 미리 설정되는 깊이를 가지고 형성될 수 있다.
즉, 제1접착층(131)에서 진입방지부(120)와 중첩되는 제1영역에는 단차부(132)가 형성될 수 있고, 단차부(132)의 둘레를 따라 형성되는 제2영역에 홈부(134)가 형성될 수 있다.
도 5의 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1접착층(131)에 형성되는 홈부(134)에는 제2접착층(135)이 배치될 수 있다.
제2접착층(135)은 제1접착층(131)에 형성되는 단차부(132)의 높이만큼 형성될 수 있다.
도 5의 (d), (e)를 참조하면, 제1접착층(131)에서 진입방지부(120)와 중첩되는 영역에 단차부(132)가 형성됨으로 인하여 흡착 플레이트(150)를 접착시키기 위한 제2접착층(135)을 형성하는 접착 물질이 제1접착층(131), 구체적으로 단차부(132)에 형성되는 관통홀(133) 및 진입방지부(120)에 형성되는 관통홀(121)에 유입되는 것을 차단할 수 있다.
이에 더하여 관통홀(121, 133)로 접착 물질이 유입되는 것을 방지함으로써 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)로 접착 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 정전척(100)을 제조하는 과정에서 전극(160)이 배치되는 기판부(170)를 베이스 바디(110)에 결합시키는 경우, 관통경로(111), 관통홀(121, 133)을 통과하며 흡착 플레이트(150)에 연결되는 전극(160)이 접착 물질의 영향을 받지 않도록 하는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)에서 흡착 플레이트(150), 접착층(130)의 가장자리를 따라 플라즈마에 의한 손상이 발생되었을 때 정전척(100)의 수리가 요구되는데, 접착 물질에 영향을 받지 않는 전극(160) 및 전극(160)이 배치되는 기판부(170)가 흡착 플레이트(150) 및 베이스 바디(110)로부터 용이하게 분리될 수 있어 수리가 용이한 효과가 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착층(130)은 진입방지부(120)를 커버하며 베이스 바디(110)와 흡착 플레이트(150) 사이에 배치되는 것으로, 제1접착층(131), 제2접착층(135)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1접착층(131), 제2접착층(135)은 흡착 플레이트(150)와 열팽창 계수가 유사한 소재로서, 이종 재료의 접합이 가능한 다양한 접착제가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 제1접착층(131) 및 제2접착층(135)은 액체(liquid) 형태의 실리콘 접착제일 수 이다. 이 때, 제1접착층(131) 및 제2접착층(135)은 상온 경화 또는 열 경화되어 형성될 수 있다.
도 2, 도 3을 참조하면, 제2접착층(135)은 제1접착층(131) 상에서 진입방지부(120)와 중첩되지 않는 영역인 제2영역에 배치되는 것으로, 단차부(132)를 둘러싸며, 제1접착층(131)에 형성되는 홈부(134) 상에 배치될 수 있다.
제2접착층(135)의 상면과 제1접착층(131), 구체적으로 단차부(132)의 상면은 동일 평면 상에 배치될 수 있고, 제2접착층(135)과 단차부(132)에 흡착 플레이트(150)가 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)는 정전척(100)의 최상부에 배치되는 것으로, 흡착 플레이트(150)의 상면에 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(150)는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 편평한 원판 형태로 제작될 수 있다.
도 2를 참조하면, 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 정전기력이 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재가 사용될 수 있다.
선택적 실시예로서, 흡착 플레이트(150)는 Al203계 소재, 또는 Al203계 소재보다 열전도성이 높은 세라믹 소재인 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride, AlN) 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.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 흡착 플레이트(150)에 열을 균일하게 전달하기 위하여 흡착 플레이트(150)의 하면에 형성되는 열전도 부재(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때, 열전도 부재는 흡착 플레이트(150)의 소재와 상이한 소재일 수 있다. 구체적으로 열전도 부재에는 열전도성이 우수한 알루미늄 소재로 제작될 수 있다. 열전도 부재가 흡착 플레이트(150)의 소재와 상이한 소재로 형성됨에 따라 챔버로 누설되는 전류가 보다 현저하게 감소될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 열전도 부재가 구비되는 경우, 열전도 부재에도 전극(160)이 관통되도록 홀(hole)이 형성될 수 있다.
도 5의 (e), 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(160)은 흡착 플레이트(150)에 외부 전원을 공급하기 위한 것으로서, 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 제1접착층(131)을 관통하여 흡착 플레이트(150)에 접촉할 수 있다.
이에 따라 베이스 바디(110)에는 관통경로(111)가 상하 방향을 따라 형성되고, 진입방지부(120) 및 제1접착층(131)에는 상하 방향을 따라 관통홀(121, 133)이 형성될 수 있다. 제2접착층(135)은 제1접착층(131) 상에 미리 설정되는 영역에 형성되는 홈부(134) 상에 배치됨으로 인하여 홀이 형성되지는 않는다.
구체적으로 관통홀(133)은 제1접착층(131) 상의 영역 중에서 진입방지부(120)와 중첩되는 영역인 제1영역 상에 형성되며, 제1영역에는 진입방지부(120)와 중첩되지 않는 제2영역에 비하여 소정 높이만큼 상측으로 돌출 형성되는 단차부(132)가 형성되고, 관통홀(133)은 상기 단차부(132)에서 진입방지부(120)에 형성되는 관통홀(121)과 연통되도록 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 2개의 전극(160)을 포함하는 것을 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 3개 이상의 복수의 전극(160)들을 포함하는 바이 폴라 방식으로 형성될 수 있고, 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111), 진입방지부(120), 제1접착층(131)에 형성되는 관통홀(133)은 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.
예를 들어, 전극(160)은 니켈(Ni), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등 전도성 재료로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극(160)은 기판부(170)에 연결될 수 있고, 전극(160)이 연결되는 기판부(170)가 흡착 플레이트(150)의 하면에 결합됨으로 인하여 전극(160)이 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 제1접착층(131)을 관통하여 흡착 플레이트(150)에 접촉할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 베이스 바디(110)의 내부에 배치되는 것으로, 외부로부터 기체(G)가 공급되는 공급유로(113) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 알루미나(Al2O3) 재질로 형성될 수 있다. 다공성 필터(180)는 접착층(130)을 관통하며 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 흡착 플레이트(150)에 형성되는 배출유로(151)와 연통될 수 있고, 다공성 필터(180)를 통과하는 헬륨 가스와 같은 비활성 기체(G)는 배출유로(151)를 통해 흡착 플레이트(150)의 외부에 위치하는 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 절연 성능을 유지하기 위하여 절연성 재질로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 내열성의 다공성 엔지니어링 플라스틱 소재(porous plastic)로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)는 다공성 세라믹 소재(porous ceramic)로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)에는 개구되는 기공 영역이 형성될 수 있고, 상기 기공 영역이 외부에서 공급되어 공급유로(113)를 통해 유동되는 기체(G)가 통과할 수 있도록 미세 유로를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 필터(180)로 인하여 베이스 바디(110) 상에 형성되는 공급유로(113)에 플라즈마가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 공급유로(113)에 플라즈마가 유입되는 경우 플라즈마에 의한 아킹 현상 발생으로 인해 정전척(100)이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 정전척(100)의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 진입방지부(120)가 베이스 바디(110)에 형성되는 관통경로(111)를 커버하고, 관통경로(111) 상으로, 접착층(130), 구체적으로 제2접착층(135)을 형성하는 접착 물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여 관통경로(111)에 삽입되는 전극(160)과 접착 물질과의 접촉을 차단하여, 추후 플라즈마에 의해 접착층(130)이 손상되는 경우, 정전척(100)을 분리함에 있어서 전극(160) 및 전극(160)이 설치되는 기판이 흡착 플레이트(150), 베이스 바디(110)로부터 접착 물질에 영향을 받지 않고 이격될 수 있도록 하고, 정전척(100)의 수리가 용이하도록 하는 효과가 있다.
또한, 진입방지부(120)를 커버하는 제1접착층(131), 구체적으로 단차부(132)로 인하여 제2접착층(135)을 형성하는 접착 물질이 제1접착층(131), 진입방지부(120)에 형성되는 관통홀(121), 베이스 바디(110)에 형성되는 진입방지부(120)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척의 구성, 작동원리 및 효과에 관하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척(100`)은 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 접착층(130), 흡착 플레이트(150), 전극(160), 기판부(170), 다공성 필터(180), 히터 플레이트(190)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척(100`)은 히터 플레이트(190)의 구성이 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)과 차이가 있으므로, 이를 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히터 플레이트(190)는 제1접착층(131)과 제2접착층(135) 사이에 배치될 수 있다. 히터 플레이트(190)는 정전척(100`)의 온도를 제어하기 위한 수단으로서, 히터 패턴(도면 미도시)이 히터 플레이트(190)의 내부 또는 하면에 인쇄될 수 있다.
히터 패턴(도면 미도시)은 전기 저항성 소자로 구성되며, 외부 전원에서 인가된 전류에 의하여 열을 발생시킨다. 예를 들어, 히터 패턴(도면 미도시)는 몰리브덴(Mo), 스테인리스(SUS), 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금, 텅스텐(W), 바람직하게는 인코넬(Inconel)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
히터 플레이트(190)에서 발생된 열은, 고밀도 플라즈마 공정에서 가스 및/또는 웨이퍼(W)의 온도 제어에 사용될 수 있다.
구체적으로 히터 플레이트(190)는 베이스 바디(110)와 마찬가지로 편평한 원판 형태로 제작될 수 있다. 히터 플레이트(190)는 가공의 용이성을 위하여, 20T의 두께로 제작될 수 있고, 베이스 바디(110)에 접합한 후, 1T 두께로 절삭, 연마 가공될 수 있다.
예를 들어, 히터 플레이트(190)는 분리형 또는 일체형일 수 있으며, 히터 패턴(도면 미도시)과 연결된 히터 전극(160)이 히터 플레이트(190)에 연결될 수 있다. 또한, 히터 플레이트(190)에는 흡착 플레이트(150)로 전원을 인가하기 위한 전극(160)이 연통하는 홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척(100`)은 히터 플레이트(190)가 제1접착층(131)과 제2접착층(135) 사이에 배치되는 것을 제외하고는, 베이스 바디(110), 진입방지부(120), 접착층(130), 흡착 플레이트(150), 전극(160), 기판부(170), 다공성 필터(180)의 구성, 작동원리 및 효과가 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)과 동일하므로 이와 중복되는 범위에서 자세한 설명은 생략한다.
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: 관통경로
113: 공급유로
120: 진입방지부
121, 133: 관통홀
130: 접착층
131: 제1접착층
132: 단차부
134: 홈부
135: 제2접착층
150: 흡착 플레이트
151: 배출유로
155: 흡착 전극
160: 전극
170: 기판부
180: 다공성 필터
190: 히터 플레이트

Claims (5)

  1. 관통경로가 형성되는 베이스 바디;
    정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착하는 흡착 플레이트;
    상기 관통경로를 통과하며 상기 흡착 플레이트에 접촉하는 전극;
    상기 관통경로를 커버하며 상기 베이스 바디의 상면에 배치되고, 상기 관통경로와 연통되는 진입방지부; 및
    상기 진입방지부를 커버하며 상기 베이스 바디와 상기 흡착 플레이트 사이에 배치되는 접착층;을 포함하고,
    상기 접착층은,
    상기 베이스 바디 및 상기 진입방지부를 커버하며 배치되는 제1접착층; 및
    상기 제1접착층 상에 배치되며 미리 설정되는 영역에서 상기 흡착 플레이트와 상기 제1접착층을 결합시키는 제2접착층을 포함하며,
    상기 제1접착층에는, 상기 진입방지부 상에 미리 설정되는 높이만큼 단차부가 돌출 형성되고, 상기 단차부를 둘러싸며 미리 설정되는 깊이를 가지는 홈부가 형성되며,
    상기 제2접착층은 상기 홈부에 배치되는 정전척.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 플레이트는 적어도 하나 이상의 흡착 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 흡착 전극에 대응되도록 복수 개가 구비되는 정전척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1접착층과 상기 제2접착층 사이에 배치되는 히터 플레이트;를 더 포함하는 정전척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 바디에는 기체가 유동가능한 공급유로가 형성되는 정전척.
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