KR102644585B1 - 기판 처리 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 이의 제조 방법로서, 정전척(ESC; Electrostatic Chuck) 장치에서 척 바디와 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층으로 처리 가스가 침투되는 것을 차단하기 위한 차폐 부재를 형성하고 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재와 상기 차폐 부재가 결합된 이중의 실링 구조를 통해 상기 본딩층을 완벽하게 차폐시킴으로써 정전척 장치의 내구성과 운용 효율을 향상시키는 방안을 개시한다.

Description

기판 처리 장치 및 이의 제조 방법{Substrate processing apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전척(ESC; Electrostatic Chuck) 장치에서 척 바디와 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층으로 처리 가스가 침투되는 것을 차단하기 위한 차폐 부재를 형성하고 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재와 상기 차폐 부재가 결합된 이중의 실링 구조를 통해 상기 본딩층을 완벽하게 차폐시킴으로써 정전척 장치의 내구성과 운용 효율을 향상시키는 방안에 대한 것이다.
통상적으로 공정 챔버 내에서 에칭, 세정, 노광, 증착 등의 다양한 프로세스를 진행하는 동안 기판을 고정시키기 위해 정전척 장치가 적용되고 있다.
정전척 장치는, 개략적으로 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디와 상기 척 바디의 하면에서 상기 척 바디를 지지하는 베이스 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 척 바디에는, 히터가 구비되어 기판 가열 온도가 조절될 수 있고, 전극이 매립되어 전력 소스에 의한 커플링으로 생성되는 정전 척킹력(Electrostatic chucking force)을 통해 상면에 기판을 흡착 고정시킨 상태로 기판에 대한 공정이 수행될 수 있다.
그리고 척 바디와 베이스 플레이트 사이를 접합시키는 본딩층(bonding layer)이 형성되어 척 바디와 베이스 플레이트가 상기 본딩층에 의해 상호 결합된다.
통상적으로 본딩층을 형성하는 본딩 재료는 챔버 내의 프로세싱 환경에서 처리 가스 등에 의해 손상될 수 있으며, 이러한 본딩층의 손상은 챔버 내 오염 물질을 야기하여 공정 수율을 현저히 저하시킬 수 있다.
이러한 본딩층의 손상을 방지하기 위해 본딩층 둘레에 실링 부재를 장착하여 본딩층을 보호하고 있다. 실링 부재의 실링 재료로는 플루오린을 포함한 올레핀을 중합시켜 얻어진 합성 수지로서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등이 적용되고 있다.
실링 부재는 내식각성이 강하며, 본딩층이 처리 가스 등에 직접적으로 노출되지 않도록 함으로써 본딩층의 식각을 어느 정도 방지할 수 있다. 그러나 실링 재료의 장착시 실링 부재가 늘어나 본딩층의 둘레를 완전히 밀봉(Sealing)하지 못할 수 있고, 또한 실링 부재의 표면을 따라 미세 틈(Gap)이 발생되는 문제가 있다. 이는 플라즈마 가스 등 처리 가스가 본딩층으로 침투하여 본딩층이 조금씩 식각 또는 분해되는 현상을 유발하고, 이러한 현상이 누적됨에 따라 정전척 외곽 부근에 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하고 파티클 및 오염 유발 가능성이 높아진다.
대한민국 특허공개공보 제10-2019-0124348호(2019.11.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본딩층을 보호하기 위한 실링 부재에 발생되는 미세 틈으로 처리 가스 등이 침투하여 본딩층이 부식 또는 식각되는 문제를 해결하고자 한다.
특히, 본딩층의 부식 또는 식각으로 인한 챔버 내의 오염 물질 유발을 방지하고자 하며, 또한 플라즈마 가스 등 처리 가스가 본딩층으로 침투하여 본딩층이 조금씩 식각 또는 분해되는 현상이 누적됨에 따라 정전척 외곽 부근에 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하고 파티클 및 오염 유발 가능성이 높아지는 문제를 해결하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예는, 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디; 상기 척 바디의 하면에서 상기 척 바디를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층; 상기 본딩층의 측면 둘레를 따라 형성되어 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재; 및 상기 본딩층으로 처리 가스의 침투를 차단하기 위해 상기 본딩층을 차폐하도록 형성된 차폐 부재를 포함하여, 상기 차폐 부재와 상기 실링 부재의 이중 실링 구조를 가질 수 있다.
바람직하게는 상기 차폐 부재는, 상기 본딩층 측면 둘레를 감싸며 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상의 일부에 상기 본딩층을 차폐하도록 형성되며, 상기 실링 부재는, 상기 차폐 부재의 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 삽입되어 형성될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 차폐 부재는, 상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 전체에 상기 본딩층을 차폐하도록 형성되며, 상기 실링 부재는, 적어도 일부가 상기 차폐 부재 내부로 삽입되어 상기 차폐 부재를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 형성될 수 있다.
나아가서 상기 실링 부재는, 상기 본딩층의 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 형성되며, 상기 차폐 부재는, 상기 실링 부재가 위치된 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이의 빈공간을 채우도록 상기 실링 부재의 적어도 일부를 감싸며 형성될 수도 있다.
여기서 상기 차폐 부재는, 열경화성 수지를 함유하여 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 차폐 부재는, 불소 수지를 함유하여 형성될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 차폐 부재는, 열전도성 첨가물을 함유하여 상기 본딩층의 열전도도와 기설정된 오차 범위 내의 열전도도를 갖도록 열전도도가 조절될 수 있다.
나아가서 상기 실링 부재는, 그 단면이 원형 또는 다각형 형상이며, 상기 차폐 부재는, 상기 실링 부재의 단면 형상에 대응되어 상기 본딩층을 향하는 상기 실링 부재의 적어도 일부분을 감싸도록 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 실링 부재와 상기 차폐 부재는, 서로 다른 이종 물질로 형성될 수 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 실링 부재는, 상기 차폐 부재로부터 분리되어 교체 가능할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판 처리 장치 제조 방법은, 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디와 상기 척 바디의 하면에서 상기 척 바디를 지지하는 베이스 플레이트를 본딩층으로 접합시키는 본딩층 형성 단계; 및 상기 본딩층으로 처리 가스의 침투를 차단하기 위해 상기 본딩층을 차폐하는 차폐 부재와 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재를 형성하여, 상기 차폐 부재와 상기 실링 부재의 이중 실링 구조를 형성시키는 본딩층 실링 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 본딩층 실링 단계는, 상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 차폐 재료를 주입하여 코팅하고 경화시켜 상기 본딩층을 차폐시키기 위한 차폐 부재를 형성하는 차폐 부재 형성 단계; 및 형성된 차폐 부재의 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 실링 재료를 삽입하여 실링 부재를 형성하는 실링 부재 형성 단계를 포함할 수 있다.
나아가서 상기 차폐 부재 형성 단계는, 상기 본딩층 측면 둘레 공간이 코팅되도록 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간에 차폐 재료를 주입하고, 주입된 차폐 재료를 경화시켜 상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 일부가 매워지도록 차폐 부재를 형성하며, 상기 실링 부재 형성 단계는, 상기 차폐 부재가 형성되고 남은 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 실링 재료를 삽입하여 형성할 수도 있다.
바람직하게는 상기 본딩층 실링 단계는, 상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간의 적어도 일부가 매워지도록 차폐 재료를 주입하는 차폐 재료 주입 단계; 상기 차폐 재료가 주입된 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간으로 상기 본딩층 측면 둘레에 대응되어 실링 재료를 삽입하여 실링 부재를 형성하는 실링 재료 삽입 단계; 및 상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 본딩층을 차폐시키는 차폐 부재를 형성하는 차폐 부재 경화 단계를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 차폐 재료 주입 단계는, 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 전체가 매워지도록 차폐 재료를 주입하며, 상기 실링 재료 삽입 단계는, 상기 본딩층을 향하는 상기 실링 재료의 적어도 일부를 주입된 상기 차폐 재료의 내부로 삽입하며, 상기 차폐 부재 경화 단계는, 상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 실링 부재의 적어도 일부를 감싸는 차폐 부재를 형성할 수도 있다.
나아가서 상기 차폐 재료 주입 단계는, 상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트로 형성되는 공간의 상면과 하면이 코팅되도록 차폐 재료를 주입하며, 상기 실링 재료 삽입 단계는, 상기 실링 재료의 상면과 하면이 상기 차폐 재료에 접촉되도록 실링 재료를 삽입하며, 상기 차폐 부재 경화 단계는, 상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 척 바디 및 상기 베이스 플레이트와 상기 실링 부재 사이가 상기 차폐 재료로 채워진 차폐 부재를 형성할 수도 있다.
여기서 상기 차폐 부재를 형성하는 차폐 재료는, 액상의 열경화성 수지를 포함하며, 상기 실링 부재를 형성하는 실링 재료는, 고형의 불소 수지를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 차폐 재료는, 액상의 불소 수지를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 차폐 재료는, 기설정된 범위 내의 열전도도를 갖도록 열전도성 첨가물의 함유가 조절될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 대한 바람직한 일실시예로서, 유전체 물질로 형성되며, 히터가 구비되어 가열 온도가 조절되고 전극이 매립되어 전력 소스에 의한 커플링으로 생성되는 정전 척킹력(Electrostatic chucking force)을 통해 상면에 기판을 흡착 고정시키는 척 바디; 상기 척 바디의 하면에서 상기 척 바디를 지지하며, 내부에 냉매 유로가 형성된 베이스 플레이트; 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층; 상기 본딩층으로 처리 가스의 침투를 차단하기 위해 상기 본딩층 측면 둘레를 감싸며 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 상기 본딩층을 차폐하도록 형성되며, 열전도성 첨가물을 함유하여 상기 본딩층의 열전도도와 기설정된 오차 범위 내의 열전도도를 갖도록 열전도도가 조절된 차폐 부재; 및 상기 차폐 부재의 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 상에 삽입되어 적어도 일부분이 상기 차폐 부재에 의해 감싸여져 형성되며, 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재를 포함하여, 상기 차폐 부재와 상기 실링 부재의 이중 실링 구조를 갖도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 정전척 장치에서 척 바디와 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층의 둘레 또는 주변에 차폐 부재를 형성하여 실링 부재와 결합된 이중의 실링 구조를 통해 상기 본딩층을 완벽하게 차폐시킴으로써 처리 가스가 침투되는 것을 차단할 수 있으므로 정전척 장치의 내구성과 운용 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본딩층의 부식 또는 식각으로 인한 챔버 내의 오염 물질 유발을 방지할 수 있으며, 또한 플라즈마 가스 등 처리 가스가 본딩층으로 침투하여 본딩층이 조금씩 식각 또는 분해되는 현상이 누적됨에 따라 정전척 외곽 부근에 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하고 파티클 및 오염 유발 가능성이 높아지는 문제를 해결할 수 있다.
나아가서, 본 발명의 일실시예를 통해 실링 부재의 부식 또는 식각으로 교체가 필요한 경우 본딩층의 차폐를 유지하면서 실링 부재만 교체가 가능하므로 장비 보수가 용이하고 장비 운용 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에서의 기판 처리 장치에 대한 개략적인 구성을 도시하며,
도 2는 본 발명에서의 정전척 장치에 대한 세부 구성을 도시하며,
도 3은 종래 기술에 따른 실링 구조의 일례를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제1 실시예를 도시하며,
도 5는 상기 제1 실시예에 대한 제조 방법의 흐름도를 도시하며,
도 6은 상기 제1 실시예에 대한 개략적인 공정도를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제2 실시예를 도시하며,
도 8은 상기 제2 실시예에 대한 제조 방법의 흐름도를 도시하며,
도 9는 상기 제2 실시예에 대한 개략적인 공정도를 도시하며,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제3 실시예를 도시하며,
도 11은 본 발명에서 다양한 형상의 실링 부재가 적용되는 실시예를 도시하며,
도 12는 본 발명에서 본딩층의 실링을 보수하는 과정에 대한 공정을 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 정전척(ESC; Electrostatic Chuck) 장치에서 척 바디와 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층으로 처리 가스가 침투되는 것을 차단하기 위한 차폐 부재를 형성하여 실링 부재와 상기 차폐 부재가 결합된 이중의 실링 구조를 형성시키는 방안을 개시한다.
본 발명이 적용되는 기판 처리 장치의 일실시예에 대한 구성을 도 1에 도시하며, 상기 도 1을 참조하여 본 발명의 기판 처리 장치에 대하여 살펴본다.
본 발명이 적용되는 기판 처리 장치는, 기판(S)에 대한 반도체 프로세스 수행함에 있어서 기판(S)을 지지하도록 구성되는 다양한 장치에 적용될 수 있다. 가령, 에칭, 세정, 이미징, 증착 등의 다양한 프로세스 진행을 위한 플라스마 식각 장치, 증착 장치 등, 보다 구체적으로는 플라즈마 식각 장치, 물리 기상 성장(PVD) 장치, 화학 기상 성장(CVD) 장치, 원자층 증착(ALD) 장치, 원자층 식각(ALE) 장치 등 반도체 소자의 제조에 관련된 임의의 처리 시스템에 선택적으로 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 도 1의 식각 공정 챔버에 구성되는 정전척에 대한 기판 처리 장치로 설명하도록 한다.
공정 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(substrate support assembly)인 정전척 장치(200), 샤워 헤드(shower head, 150), 공정 가스 공급 유닛(160), 전기장 형성 유닛 등을 포함한다. 공정 가스 공급 유닛(160)은 공정 챔버(100)의 내부에 제공할 처리 가스를 공급하고, 전자기장 형성 유닛은 공정 챔버(100)의 내부에 전자기장을 형성하여 공정 챔버(100)의 내부에 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
공정 챔버(100)는 외부와 차단 가능한 기판 처리 공간(111)을 제공하고, 기판(S)은 기판 처리 공간(111)에서 플라즈마에 의하여 처리된다. 공정 챔버(100)는 챔버 본체(110)를 포함하며, 챔버 본체(110)는 내부에 기판 처리 공간(111)을 가지도록 형성된다. 챔버 본체(110)는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 챔버 본체(110)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다. 이러한 챔버 본체(110)는 접지될 수 있다.
챔버 본체(110)의 벽에는 기판 처리 공간(111)과 연통하는 기판 출입구가 적어도 하나 이상 마련되고, 기판 출입구에 구비된 출입구 개폐 유닛(120)을 통해 공정 대상 기판이 기판 처리 공간(111)으로 반입, 반출된다.
챔버 본체(110)의 바닥에는 기판 처리 공간(111)과 연통하는 배기 포트(exhaust port, 113)가 적어도 하나 이상 마련되고, 배기 포트(113)에는 배기 작용을 수행하는 배기 유닛(130)이 접속된다. 배기 유닛(130)은, 배기 포트(113)에 연결된 배기 라인, 그리고 배기 라인에 연결된 진공 펌프(vacuum pump)를 포함할 수 있다. 배기 유닛(130)의 배기 작용에 의하면, 기판 처리 공간(111)을 감압하여 기판 처리 공정을 진공 분위기 하에서 수행할 수 있고, 기판 처리 공정을 수행하는 과정에서 발생되는 부산물이나 기판 처리 공간(111)에 잔류하는 가스를 외부로 배출할 수 있다.
기판 지지 어셈블리로서 정전척 장치(200)는 챔버 본체(110)의 내부에 설치된다. 정전척 장치(200)는, 기판 처리 공간(111) 상에서 기판(S)에 대한 프로세싱 진행 동안 기판(S)을 지지한다.
정전척 장치(200)는 개략적으로 정전 척킹력(Electrostatic chucking force)을 통해 그 상면에 기판(S)을 흡착 고정시키는 척 바디(210)와 척 바디(210)의 하면에서 척 바디(210)를 지지하는 베이스 플레이트(220)를 포함하여 구성되며, 척 바디(210)와 베이스 플레이트(220)는 본딩층(230)에 의해 접합 결합된다.
이러한 정전척 장치(200)의 보다 세부적인 구성을 도 2에 도시된 실시예를 통해 살펴본다.
척 바디(210)는 그 상면이 유전체(dielectric substance)에 의하여 기판이 놓이는 지지 상면을 가진 판 형상으로 제공될 수 있으며, 척 바디(210)의 내부에는 척 전극(211)과 히터 엘리먼트(215)가 구비될 수 있다.
척 바디(210)에 매립된 척 전극(211)은 전력 소스에 의한 커플링으로 정전 척킹력(Electrostatic chucking force)을 생성하며, 이러한 척킹력을 통해 척 바디(210)의 상면에 공정 대상 기판이 흡착 고정될 수 있다.
그리고 척 바디(210)의 내부에 구비된 히팅 엘리먼트(215)는 척 전극(211)의 하방에 배치되어 히터 전원과 전기적으로 연결되며, 전원 공급에 따른 전류 저항으로 열을 발생시키도록 구성되어 기판 처리 공정에서 요구되는 온도로 기판을 가열시킬 수 있다.
베이스 플레이트(220)는 고주파 전원과 전기적으로 연결되며, 여기서 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(220)는 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 공급받아 전자기장 형성 유닛을 구성하는 하부 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 베이스 플레이트(220)에는 쿨링 엘리먼트(225)가 구비되며, 쿨링 엘리먼트의 일구성으로 베이스 플레이트(220) 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 제공된다. 냉각 유로는 냉각 유체 공급원과 연결되어 베이스 플레이트(220)를 냉각시키며, 베이스 플레이트(220)의 냉각을 통해 척 바디(210)와 함께 공정 대상 기판을 냉각시켜 기판 처리 공정에서 요구되는 온도로 기판을 냉각시킬 수 있다.
척 바디(210)와 베이스 플레이트(220)는 본딩층(230)에 의해 접합 결합된다. 처리 공정에서 요구되는 적절한 온도가 기판에 제공될 수 있도록 본딩층(230)은 척 바디(210)와 베이스 플레이트(220)를 접합시킴에 있어서 열전도성을 갖도록 형성될 수 있다. 일례로서 본딩층(230)은 실리카로 함침된 실리콘층을 포함하도록 형성될 수 있다.
이러한 본딩층(230)이 처리 가스 등에 노출되어 부식 또는 식각되는 경우에 이는 기판 처리 공간 상의 오염 물질을 유발하여 공정 수율을 현저히 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 아울러 본딩층(230)이 손상된 경우 이를 교체하여야 함에 따라 장비 운용 효율을 저하시키는 요인이 된다. 따라서 본딩층(230)의 손상을 보호하기 위해서 본딩층(230)의 외각 둘레에 실링 부재를 장착하는 실링 구조가 적용되고 있는데, 본 발명에서는 새로운 실링 구조로서 이중 실링 구조(250)를 제시한다.
본 발명에서 제시하는 이중 실링 구조는, 종래 적용되는 실링 구조의 문제점을 해결하여 보다 안정적이며 효과적으로 본딩층의 부식 또는 식각 등의 손상을 방지할 수 있는 새로운 형태의 실링 구조인데, 이하에서는 본 발명의 실링 구조에 대하여 그 실시예를 통해 자세히 살펴보기로 한다.
종래에는 본딩층 보호를 위해서 본딩층 둘레에 실링 부재를 장착함으로써 본딩층을 손상을 방지하는데, 상기 도 3은 종래 기술에 따른 실링 구조의 일례를 도시한다.
척 바디(10)와 베이스 플레이트(20)는 본딩층(30)에 의해 접합 결합되며, 본딩층(30)의 둘레를 따라 실링 부재(50)가 장착되어 실링 부재(50)를 통해 플라즈마 환경 및 부식성 화학물질과의 직접 접촉으로부터 본딩층(30)을 보호하고 있다.
실링 부재(50)는 처리 가스 등에 대한 내식각성을 고려하여 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지 고무를 실링 밴드로 적용하고 있는데, 이러한 실링 부재의 적용시 장착된 실링 부재 자체가 늘어남으로 인해 실링 부재의 접촉 부위에 미세 틈이 발생되는 문제가 있고, 아울러 실링 재료의 가공 오차에 따라 본딩층을 완전하게 차폐시키지 못하는 문제가 발생된다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 실링 부재 접촉 부위에 미세 틈이 발생되고 이러한 미세 틈을 통해 본딩층(30)으로 공정 중의 처리 가스(G)가 침투되게 된다. 비록 본딩층(30)으로 침투되는 처리 가스가 미세하더라도 지속적인 처리 가스의 침투는 본딩층을 조금씩 식각 분해하게 되며, 이러한 현상이 장시간 누적됨에 따라 정전척 장치의 외곽 부근에 핫 스팟(Hot sopt)이 발생되고 파티클 및 오염 유발 가능성이 높아지게 된다.
이러한 문제 해결을 위해 본 발명에서는 본딩층의 측면 둘레를 따라 형성되어 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재와 본딩층으로 처리 가스의 침투를 차단하기 위해 상기 본딩층을 차폐하도록 형성된 차폐 부재를 포함하여, 상기 차폐 부재와 상기 실링 부재의 이중 실링 구조를 개시함으로써 실링 부재에 발생되는 미세 틈을 제거하여 본딩층을 완벽하게 차폐시킬 수 있는 새로운 실링 구조를 제안하고자 한다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제1 실시예를 도시한다.
상기 도 4의 (a)에서는. 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디(310a)와 척 바디(310a)의 하면에서 척 바디(310a)를 지지하는 베이스 플레이트(320a)를 접합시키는 본딩층(330a)의 둘레에 본 발명에 따른 이중 실링 구조를 형성한다.
보다 상세하게는 실링 구조를 용이하게 형성시키기 위해서 본딩층(330a)을 중심으로 척 바디(310a)와 베이스 플레이트(320a)가 그 둘레 끝단면이 내측으로 단차를 갖도록 형성되어 본딩층(330a)의 측면 둘레를 따라 척 바디(310a)와 베이스 플레이트(320a) 사이에 공간이 형성된다. 그리고 차폐 부재(351a)는 본딩층(330a)의 측면 둘레를 감싸며 척 바디(351a)와 베이스 플레이트(320a) 사이 공간 상의 일부에 본딩층(330a)을 차폐하도록 형성되며, 실링 부재(355a)는 차폐 부재(351a)의 측면 둘레를 따라 척 바디(310a)와 베이스 플레이트(320a) 사이 공간 상에 삽입되어 형성된다.
즉, 본딩층(330a)의 둘레를 따라 본딩층(330a)을 차폐하도록 차폐 부재(351a)가 형성되고 차폐 부재(351a)의 측면 둘레를 따라 실링 부재(355a)가 장착됨으로써 차폐 부재(351a)와 실링 부재(355a)에 의한 이중 실링 구조(350a)가 형성된다.
나아가서 이러한 이중 실링 구조는 형성되는 공간의 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있는데, 가령 상기 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 본딩층(330b)을 중심으로 척 바디(310b)는 그 둘레 끝단면이 내측으로 단차를 갖도록 형성되나 베이스 플레이트(320b)는 단차 없이 평탄한 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 차폐 부재(351b)는 본딩층(330b)의 측면 둘레를 감싸며 척 바디(351b)와 베이스 플레이트(320b) 사이 공간 상의 일부에 본딩층(330b)을 차폐하도록 형성되며, 실링 부재(355b)는 차폐 부재(351b)의 측면 둘레를 따라 척 바디(310b)와 베이스 플레이트(320b) 사이 공간 상에 삽입되어 형성된다.
이와 같이 본 발명에서 제시하는 이중 실링 구조는 적용되는 장치의 형태에 맞춰서 적절하게 변형 선택될 수 있다.
상기 제1 실시예의 경우, 척 바디 및 베이스 플레이트와 접촉되는 실링 부재 면 상에 앞서 설명한 바와 같이 미세 틈이 발생될 수 있으나, 실링 부재의 내측에 차폐 부재가 본딩층의 둘레를 감싸며 형성됨으로써 비록 실링 부재의 미세 틈으로 처리 가스 등이 침투하더라도 차폐 부재에 의해 본딩층으로 처리 가스의 침투가 차단될 수 있어 본딩층이 완벽하게 차폐될 수 있다.
본 발명에서는 이러한 기판 처리 장치에 대한 제조 방법도 제시하는데, 도 5는 상기 도 4의 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제1 실시예에 대한 제조 방법의 흐름도를 도시하며, 도 6은 개략적인 공정도를 도시한다.
먼저 상기 도 6의 (a)와 같이 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디(310)와 척 바디(310)의 하면에서 척 바디(310)를 지지하는 베이스 플레이트(320)를 접합하여 결합시키기 위한 본딩층(330)을 형성(S110)시킨다.
이 경우, 본딩층(330)을 중심으로 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320)가 그 둘레 끝단면이 내측으로 단차를 갖도록 형성되어 본딩층(330)의 측면 둘레를 따라 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320) 사이에 공간(340)이 형성된다.
본딩층(330)이 형성되면, 상기 도 6의 (b)와 같이 본딩층(330) 측면 둘레를 따라 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320) 사이 공간(340) 상에 차폐 재료(345)를 주입(S130)한다. 이때 본딩층(330) 측면 둘레를 따라 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320) 사이 공간(340) 일부를 차폐 재료로 코팅하고 경화(S150)시켜 차폐 부재를 형성시킨다. 바람직하게는 차폐 재료는 액상으로 제공되어 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320) 사이 공간(340) 상에 주입될 수 있으며, 경우에 따라서는 차폐 재료가 가스 형태로 분사 주입되어 코팅될 수도 있다.
그리고 상기 도 6의 (c)와 같이 형성된 차폐 부재(351)의 둘레를 따라 척 바디(310)와 베이스 플레이트(320) 사이 공간(340) 상에 실링 재료를 삽입(S170)하고 공간(340) 형태에 대응시켜 가공하여 상기 도 6의 (d)와 같이 실링 부재(355)를 형성한다. 여기서 실링 재료는 고형 재료로 제공될 수 있으며, 상황에 따라서는 형상 조절이 가능하도록 젤 형태의 재료로 제공되어 형태가 완성된 후 굳혀지도록 할 수도 있을 것이다.
이와 같은 공정 과정을 통해 본딩층(330)으로 처리 가스 등의 침투를 방지할 수 있는 차폐 부재(351)와 실링 부재(355)의 결합으로 이중 실링 구조(350)를 형성(S190)시킨다.
상기 도 5 및 도 6에 의해 제조된 상기 도 4의 제1 실시예에 따른 이중 실링 구조의 경우, 차폐 재료를 경화시켜 차폐 부재를 형성한 후 실링 부재를 장착함으로써 차폐 부재로부터 실링 부재의 분리가 가능하도록 결합된 이중 실링 구조가 될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제2 실시예를 도시한다.
상기 도 7에서도 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420)를 접합시키는 본딩층(430)의 둘레에 본 발명에 따른 이중 실링 구조(450)를 형성하는데, 이때 이중 실링 구조(450)는 차폐 부재(451)가 실링 부재(455)의 일부를 둘러싸며 일체형으로 결합된 구조이다.
즉, 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420)의 사이 공간과 실링 부재(455)가 접하는 모든 면이 차폐 부재(451)에 의해 감싸지도록 이중 실링 구조가 형성될 수 있다. 상황에 따라서는 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420)의 사이 공간 전체가 차폐 부재로 형성되고, 실링 부재는 차폐 부재의 내부로 적어도 일부가 삽입되어 차폐 부재에 의해 감싸이는 형태로 형성될 수도 있다. 또는 실링 부재가 척 바디와 베이스 플레이트 사이 공간에 위치되고 실링 부재가 위치된 척 바디와 베이스 플레이트 사이의 빈공간을 채우도록 실링 부재의 일부를 감싸며 차폐부재가 형성될 수도 있다.
상기 제2 실시예의 경우, 실링 부재의 적어도 일부를 차폐 부재가 감싸며 척 바디 및 베이스 플레이트 사이 공간이 완전히 채워지도록 이중 실링 구조가 형성됨으로써, 실링 부재의 접촉 면의 미세 틈은 차폐 부재에 의해 채워지게 된다. 이에 따라 본딩층으로 처리 가스의 침투가 차단될 수 있어 본딩층이 완벽하게 차폐될 수 있다.
상기 도 7의 제2 실시예와 관련하여 도 8은 제2 실시예에 대한 제조 방법의 흐름도를 도시하며, 도 9는 개략적인 공정도를 도시한다.
먼저 상기 도 9의 (a)와 같이 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디(410)와 척 바디(410)의 하면에서 척 바디(410)를 지지하는 베이스 플레이트(420)를 접합하여 결합시키기 위한 본딩층(430)을 형성(S210)시킨다.
본딩층(430)이 형성되면, 상기 도 9의 (b)와 같이 본딩층(430) 측면 둘레를 따라 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420) 사이 공간(440) 상에 차폐 재료(445)를 주입(S230)한다. 이때 주입되는 차폐 재료(445)는 본딩층(430) 측면 둘레를 따라 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420) 사이 공간(440) 전체가 채워지도록 충분히 주입되거나 공간(430)의 적어도 일정 수준 이상이 채워질 수 있도록 주입될 수 있다. 여기서 주입되는 차폐 재료는 액상으로 제공되어 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420) 사이 공간(440) 상에 주입될 수 있다.
그리고 상기 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 차폐 재료(445)가 주입된 척 바디(410)와 베이스 플레이트(420) 사이 공간(440) 상에 실링 재료를 삽입(S250)를 삽입한다. 여기서 실링 재료는 고형 재료로 제공될 수 있으며, 상황에 따라서는 형상 조절이 가능하도록 젤 형태의 재료로 제공될 수도 있다.
실링 재료의 적어도 일부를 차폐 재료(445) 내부로 삽입한 후 차폐 재료를 경화(S270)시켜 상기 도 9의 (d)와 같이 실링 부재(455)의 적어도 일부 이상이 차폐 부재(451)의 내부로 삽입되어 일체화된 이중 실링 구조(450)를 형성(S290)시킨다.
상기 도 8 및 도 9에 의해 제조된 상기 도 7의 제2 실시예에 따른 이중 실링 구조의 경우, 차폐 재료의 내부에 실링 재료를 삽입하고 차폐 재료를 경화시킴으로써 차폐 부재와 실링 부재가 일체로 결합된 이중 실링 구조가 형성될 수 있다. 특히 이와 같은 이중 실링 구조의 경우, 실링 부재 표면이 차폐 부재로 감싸여 실링 부재의 표면을 따라 형성될 수 있는 미세 틈 자체가 차폐 부재로 채워지게 되므로 본딩층으로 처리 가스의 침투를 완벽하게 차단할 수 있게 된다.
나아가서 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 적용되는 제3 실시예를 도시하는데, 상기 도 10의 제3 실시예에서는 본딩층(430a)의 측면 둘레를 따라 척 바디(410a)와 베이스 ?레이트(420a)가 형성하는 공간의 상면과 하면에 차폐 부재(451a)가 형성되고 차폐 부재(451a) 사이 공간에 실링 부재(455a)가 삽입되어 형성된 이중 실링 구조(450a)이다.
즉, 상기 제3 실시예는 척 바디(410a)와 베이스 ?레이트(420a)에 접촉되는 실링 부재(455a) 면 상에 발생되는 미세 틈을 차폐 부재(451a)로 채워지도록 실링 부재(455a)와 차폐 부재(451a)가 일체화된 이중 실링 구조(450a)를 제시한다.
이와 같은 상기 제3 실시예에서 실링 부재(455a)의 접촉면 상에 발생되는 미세 틈을 차폐 부재(451a)로 채워 본딩층(430a)을 차폐하기 위해서는 앞서 살펴본 상기 도 8 및 도 9의 제조 공정을 변형하여, 본딩층(430a) 측면 둘레를 따라 척 바디(410a)와 베이스 플레이트(420a)로 형성되는 공간의 상면과 하면이 코팅되도록 차폐 재료를 주입하고, 실링 재료의 상면과 하면이 차폐 재료에 접촉되도록 실링 재료를 삽입한 후 차폐 재료를 경화시켜 척 바디(410a) 및 베이스 플레이트(420a)와 실링 부재(455a) 사이가 차폐 재료로 채워진 차폐 부재(451a)를 형성시킬 수 있다.
상기에서 살펴본 차폐 부재는 열경화성 수지로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 불소 수지 계열의 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 이를 위해서 상기의 차폐 부재는 열경화성 수지를 포함할 수 있고 바람직하게는 불소 수지 계열의 PTFE, PCTFE, FKM, FFKM 등에서 적절히 선택된 액상 재료를 포함할 수 있다.
그리고 실링 부재를 형성하는 실링 재료는 처리 가스에 대한 내식각성을 고려하여 고형의 불소 수지 계열로서 PTFE, PCTFE, FKM, FFKM 등에서 적절히 선택된 고형이나 젤 형태의 재료를 포함할 수 있다.
상기 차폐 부재와 상기 실링 부재를 동일한 불소 수지 계열로 형성할 수도 있으나 바람직하게는 추후 실링 부재의 교체 용이성을 도모하기 위해 서로 다른 이종 물질로 형성시킬 수도 있다.
나아가서 기판 처리 공정 상에서 요구되는 온도 조절을 위해 이중 실링 구조의 차폐 부재와 실링 부재는 본딩층의 열전도도와 기설정된 오차 범위 내의 열전도도를 갖도록 열전도도가 조절되는 것이 바람직하다. 이를 위해 차폐 부재를 형성하는 차폐 재료에 열전도성 첨가물을 함유시켜 차폐 부재의 열전도도를 조절할 수 있다. 예를 들어 차폐 재료로서 에폭시 등의 열경화성 수지에 탄소 계열의 열전도성 첨가제를 함유시켜 차폐 부재의 형성시 열전도도를 조절할 수도 있다. 바람직하게는 본딩층의 열전도도를 고려하여 차폐 부재의 열전도도를 0.1 내지 5 W/mK 범위에서 조절될 수 있도록 차폐 재료에 첨가되는 열전도성 첨가물의 함유량을 조절할 수 있다.
한걸음 더 나아가서 이중 실링 구조를 형성하는 실링 부재는 장착 용이성 등을 고려하여 다양한 형태가 적용될 수 있고, 이에 대응하여 차폐 부재는 실링 부재의 단면 형상에 대응되어 본딩층을 향하는 실링 부재의 적어도 일부분을 감싸도록 형성될 수 있다.
이와 관련하여 도 11은 다양한 형상의 실링 부재가 적용되는 실시예를 도시한다.
본 발명에서는 실링 부재가 장착되는 부분의 형태 또는 실링 재료의 특성이나 가공성 등에 따라 그 단면이 원형이나 다각형의 형상을 갖는 실링 부재가 형성될 수 있는데, 상기 도 11의 (a)에서는 실링 부재(555a)의 단면이 원형인 경우로서, 척 바디(510a)와 베이스 플레이트(520a) 사이 공간 상에 원형 단면을 갖는 실링 부재(555a)가 본딩층(530a)의 둘레 측면을 따라 형성되며, 차폐 부재(551a)는 실링 부재(551a)의 원형 단면 형상에 대응되어 본딩층(530a)을 향하는 실링 부재(555a)의 일부분을 감싸도록 형성될 수 있다.
또한 상기 도 11의 (b)에서는 실링 부재(555b)의 단면이 내측으로 갈수록 수직 길이가 줄어드는 다각형인 경우로서, 이러한 형상의 실링 부재(555b)를 적용함으로써 척 바디(510b)와 베이스 플레이트(520b) 사이 공간 상에 실링 부재(555b)의 장착이 보다 용이해지면서 더욱 견고하게 밀폐가 가능해진다. 이에 따라 차폐 부재(551b)는 실링 부재(551b)의 다각형 단면 형상에 대응되어 본딩층(530b)을 향하는 실링 부재(555b)의 일부분을 감싸도록 형성될 수 있다.
이와 같이 차폐 부재(551a, 551b)와 실링 부재(555a, 555b)가 상호 대응되어 결합된 이중 실링 구조(550a, 550b)를 형성함으로써 다양한 형태의 실링 구조 채용이 가능해진다.
본 발명에서는 본딩층의 차폐는 지속적으로 유지하면서 본딩층의 실링에 대한 유지 보수를 용이하게 하는데, 이와 관련하여 도 12는 본 발명에서 본딩층의 실링을 보수하는 과정에 대한 공정을 도시한다.
상기 도 12의 실링 보수는 앞서 살펴본 상기 도 4의 제1 실시예에 따른 이중 실링 구조에 적용이 적합한데, 상기 제1 실시예에 대한 상기 도 5 및 도 6에 따른 제조 공정에서는 차폐 부재를 먼저 형성하여 경화시킨 후 실링 부재를 장착하여 이중 실링 구조를 형성함으로써, 차폐 부재와 실링 부재가 물리적으로 분리될 수 있는 결합 형태의 이중 실링 구조가 될 수 있다.
실링 부재는 챔버 내부 공간 상의 환경에 직접적으로 노출되어 처리 공정 상의 여러 물질 접촉에 따른 부식이나 식각으로 손상될 수 있는데, 이러한 경우 실링 부재의 보수가 필요하게 된다.
따라서 상기 도 12의 (a)와 같이 이중 실링 구조(650a)의 실링 부재(655a)가 일정 수준 이상으로 손상된 경우, 상기 도 12의 (b)와 같이 차폐 부재(651)는 그대로 보존하여 본딩층(630)의 차폐를 유지하면서 손상된 실링 부재(655a)의 분리가 가능하다.
그리고 상기 도 12의 (C)와 같이 손상된 실링 부재(655a)를 제거한 공간 상에 새로운 실링 부재(655b)를 장착함으로써 상기 도 12의 (d)와 같이 교체된 실링 부재(655b)와 차폐 부재(651)를 통한 보수된 이중 실링 구조(650b)를 형성할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 실링 부재의 부식 또는 식각으로 교체가 필요한 경우 본딩층의 차폐를 유지하면서 실링 부재만 교체가 가능하므로 장비 보수가 용이하고 장비 운용 비용을 절감할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 정전척 장치에서 척 바디와 베이스 플레이트를 접합시키는 본딩층의 둘레 또는 주변에 차폐 부재를 형성하여 실링 부재와 결합된 이중의 실링 구조를 통해 상기 본딩층을 완벽하게 차폐시킴으로써 처리 가스가 침투되는 것을 차단할 수 있으므로 정전척 장치의 내구성과 운용 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본딩층의 부식 또는 식각으로 인한 챔버 내의 오염 물질 유발을 방지할 수 있으며, 또한 플라즈마 가스 등 처리 가스가 본딩층으로 침투하여 본딩층이 조금씩 식각 또는 분해되는 현상이 누적됨에 따라 정전척 외곽 부근에 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하고 파티클 및 오염 유발 가능성이 높아지는 문제를 해결할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 공정 챔버, 111 : 기판 처리 공간,
110 : 챔버 본체, 120 : 출입구 개폐 유닛,
130 : 배기 유닛, 150 : 샤워 헤드,
160 : 공정 가스 공급 유닛,
200 : 정전척 장치,
210, 310, 310a, 310b, 410, 410a, 510a, 510b, 610 : 척 바디,
211 : 척 전극, 215 : 히팅 엘리먼트,
220, 320, 320a, 320b, 420, 420a, 520a, 520b, 620 : 베이스 플레이트,
225 : 쿨링 엘리먼트,
230, 330, 330a, 330b, 430, 430a, 520a, 520b, 630 : 본딩층,
350, 350a, 350b, 450, 450a, 550a, 550b, 650a, 650b : 이중 실링 구조,
351, 351a, 351b, 451, 451a, 551a, 551b, 651 : 차폐 부재,
355, 355a, 355b, 455, 455a, 555a, 555b, 655a, 655b : 차폐 부재.

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  11. 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 척 바디와 상기 척 바디의 하면에서 상기 척 바디를 지지하는 베이스 플레이트를 본딩층으로 접합시키는 본딩층 형성 단계; 및
    상기 본딩층으로 처리 가스의 침투를 차단하기 위해 상기 본딩층을 차폐하는 차폐 부재와 상기 본딩층의 손상을 방지하기 위한 실링 부재를 형성하여, 상기 차폐 부재와 상기 실링 부재의 이중 실링 구조를 형성시키는 본딩층 실링 단계를 포함하되,
    상기 본딩층 실링 단계는,
    상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간의 적어도 일부가 매워지도록 차폐 재료를 주입하는 차폐 재료 주입 단계;
    상기 차폐 재료가 주입된 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간으로 상기 본딩층 측면 둘레에 대응되어 실링 재료를 삽입하되 적어도 일부분이 상기 차폐 재료와 접촉되도록 실링 부재를 형성하는 실링 재료 삽입 단계; 및
    상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 본딩층을 차폐시키는 차폐 부재를 형성하는 차폐 부재 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
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  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 차폐 재료 주입 단계는,
    상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트 사이 공간 전체가 매워지도록 차폐 재료를 주입하며,
    상기 실링 재료 삽입 단계는,
    상기 본딩층을 향하는 상기 실링 재료의 적어도 일부를 주입된 상기 차폐 재료의 내부로 삽입하며,
    상기 차폐 부재 경화 단계는,
    상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 실링 부재의 적어도 일부를 감싸는 차폐 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 차폐 재료 주입 단계는,
    상기 본딩층 측면 둘레를 따라 상기 척 바디와 상기 베이스 플레이트로 형성되는 공간의 상면과 하면이 코팅되도록 차폐 재료를 주입하며,
    상기 실링 재료 삽입 단계는,
    상기 실링 재료의 상면과 하면이 상기 차폐 재료에 접촉되도록 실링 재료를 삽입하며,
    상기 차폐 부재 경화 단계는,
    상기 차폐 재료를 경화시켜 상기 척 바디 및 상기 베이스 플레이트와 상기 실링 부재 사이가 상기 차폐 재료로 채워진 차폐 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 차폐 부재를 형성하는 차폐 재료는,
    액상의 열경화성 수지를 포함하며,
    상기 실링 부재를 형성하는 실링 재료는,
    고형의 불소 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 차폐 재료는,
    액상의 불소 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 차폐 재료는,
    기설정된 범위 내의 열전도도를 갖도록 열전도성 첨가물의 함유가 조절된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치 제조 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116771919B (zh) * 2023-08-17 2023-11-03 上海芯之翼半导体材料有限公司 组合式密封圈及静电卡盘系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129845A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Creative Technology:Kk 静電チャック及びその製造方法
JP2017216441A (ja) * 2016-05-18 2017-12-07 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 静電チャック接合のための永久二次浸食封じ込め

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1310285C (zh) * 2003-05-12 2007-04-11 东京毅力科创株式会社 处理装置
US9412635B2 (en) * 2012-02-08 2016-08-09 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck device
JP6180510B2 (ja) 2012-04-26 2017-08-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ Ｅｓｃの接着剤の浸食を防止するための方法及び装置
US10090211B2 (en) * 2013-12-26 2018-10-02 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
KR20170128585A (ko) * 2015-03-20 2017-11-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고온 폴리머 본드를 이용하여 금속 베이스에 본딩 결합된 세라믹 정전 척
CN110875230B (zh) * 2018-08-29 2022-06-14 北京华卓精科科技股份有限公司 静电卡盘保护结构、灌胶装置以及灌胶工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129845A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Creative Technology:Kk 静電チャック及びその製造方法
JP2017216441A (ja) * 2016-05-18 2017-12-07 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 静電チャック接合のための永久二次浸食封じ込め

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