KR20010091088A - 정전 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 식각 장치용 정전 척에 관한 것으로, 웨이퍼의 하부면이 정전 척의 탑재면의 외측으로 노출되는 것을 최소화하면서 플라즈마에 노출되는 정전 척 부분이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해서, 플라즈마 식각 장치용 정전 척으로, 탑재되는 웨이퍼를 정전기적으로 고정하는 탑재면을 가지며, 상기 플라즈마에 노출되는 상기 웨이퍼의 가장자리 부분을 최소화할 수 있도록 상기 탑재면은 상기 웨이퍼의 직경에 대응되는 직경을 갖는 몸체와; 상기 몸체의 둘레에 배치되는 포커스 링;을 포함하며, 상기 몸체는, 알루미늄 재질로, 그 표면에 형성된 양극산화막과; 상기 몸체의 탑재면의 양극산화막 상에 형성된 전극판과; 상기 전극판의 상부면에 형성되어 정전기력을 형성시켜 주는 유전막과; 상기 유전막과 연결되어 상기 몸체 측면의 양극산화막 상에 형성되어 상기 플라즈마에 의한 상기 몸체의 손상을 막는 측면 유전막;을 더 포함하는 것을 특징으로 정전 척을 제공한다.

Description

정전 척{Electrostatic chuck(ESC)}

본 발명은 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 식각 장치의 챔버 내에서 웨이퍼를 냉각(cooling) 및 고정하는(chucking) 정전척(electrostatic chuck(ESC))에 관한 것이다.

플라즈마(plasma)를 이용하는 건식 식각 장치는 웨이퍼(wafer)를 냉각 및 고정하는 척을 구비하고 있는데, 처음에는 물리적인 힘으로 웨이퍼를 고정하는 기계적인 척(mechanical chuck)이 사용되었다. 그런데 기계적인 척이 웨이퍼를 고정하는 과정에서 작용하는 물리적인 힘에 의한 웨이퍼의 휨(warpage)이나 웨이퍼 가장자리 부위의 다이가(die) 훼손되어 수율이 떨어지는 문제 및 감광막(photoresist) 뜯김에 의한 파티클(particle) 오염등이 발생하는 문네점을 안고 있다. 따라서, 현재는 이와 같은 문제점의 발생이 적은 정전기(static electricity)를 이용하여 물리적인 힘없이 웨이퍼를 고정하는 정전 척이 일반적으로 사용되고 있다.

전형적인 정전 척(50)이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 정전 척(50)은 철(凸)자 형상의 몸체(10; body)와, 몸체(10)의 둘레에 배치되는 포커스 링(20; focus ring)으로 구성되며, 몸체(10)의 상부면 즉 탑재면(13)에 웨이퍼(30)가 안착·고정된다.

몸체(10)는 알루미늄(Al) 재질로서, 표면은 양극처리에 의해 양극산화막(16; anodizing layer)이 소정의 두께로 형성되어 있고, 몸체(10)의 상부면에는 전극판(12; electrode)과, 정전기력을 형성시켜주는 유전막(14; dielectric layer)으로 구성되어 있다. 유전막(14)으로는 폴리이미드(polyimide)막과 양극산화막이 주로 사용된다. 통상적으로 유전막(14)으로는 유전율이 높고, 플라즈마에 강하고, 가공성이 우수해야 하는 등 물리적, 화학적, 전기적인 특성을 지니고 있어야 한다.

웨이퍼(30)가 탑재되는 몸체의 탑재면(13)의 직경(e1)은 웨이퍼(30)의직경(w)보다는 작게 형성되어 있다. 왜냐하면, 건식 식각 공정을 진행할 때 플라즈마에 양극산화막(16)이 형성된 몸체의 측면(17)이 직접 노출될 경우에 몸체의 측면(17)이 손상될 수 있기 때문에, 탑재면(13)에 탑재되는 웨이퍼(30)로 탑재면(13)을 가릴 수 있도록 하기 위해서이다. 예를 들어, 200mm 직경(w)의 웨이퍼(30)를 고정하는 정전 척의 탑재면(13)의 직경(e1)은 195 내지 196mm이다. 이 경우, 웨이퍼(30)의 직경(w)과 탑재면(13)의 직경(e1)의 차이(d1)에 해당되는 양 즉, 2 내지 2.5mm의 웨이퍼의 하부면(32)이 탑재면(13) 외측으로 노출된다.

반면에, 몸체의 측면(17)에 위치하는 포커스 링(20)이 탑재면(13)보다 아래에 위치하기 때문에, 웨이퍼(30), 몸체의 측면(17) 및 포커스 링(20) 사이에 공간이 형성되고, 몸체의 측면(17) 외측으로 노출된 웨이퍼의 하부면(32)이 플라즈마 및 파티클에 그대로 노출되어 오염이 되며, 그로 인한 웨이퍼 상에 여러 가지 불량을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 하부면이 정전 척의 탑재면의 외측으로 노출되는 것을 최소화하면서 플라즈마에 노출되는 정전 척 부분이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 식각 장치용 정전 척에 웨이퍼가 고정된 상태를 보여주는 단면도,

도 2는 도 1의 A부분의 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치용 정전 척에 웨이퍼가 고정된 상태를 보여주는 단면도,

도 4는 도 3의 B부분의 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10, 50 : 몸체 12, 62 : 전극판

14, 64 : 유전막 16, 66 : 양극산화막

20, 70 : 포커스 링 30, 80 : 웨이퍼

68 : 측면 유전막

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라즈마 식각 장치용 정전 척으로, 탑재되는 웨이퍼를 정전기적으로 고정하는 탑재면을 가지며, 상기 플라즈마에 노출되는 상기 웨이퍼의 가장자리 부분을 최소화할 수 있도록 상기 탑재면은 상기웨이퍼의 직경에 대응되는 직경을 갖는 몸체와; 상기 몸체의 둘레에 배치되는 포커스 링;을 포함하며, 상기 몸체는, 알루미늄 재질로, 그 표면에 형성된 양극산화막과; 상기 몸체의 탑재면의 양극산화막 상에 형성된 전극판과; 상기 전극판의 상부면에 형성되어 정전기력을 형성시켜 주는 유전막과; 상기 유전막과 연결되어 상기 몸체 측면의 양극산화막 상에 형성되어 상기 플라즈마에 의한 상기 몸체의 손상을 막는 측면 유전막;을 더 포함하는 것을 특징으로 정전 척을 제공한다.

본 발명에 따른 유전막과 측면 유전막은 폴리이미드 또는 세라믹 코팅막이다.

하나의 바람직한 실시 양태에 있어서, 본 발명에 따른 몸체의 상부면의 직경은, 웨이퍼의 직경이 200mm인 경우에, 199mm이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치용 정전 척(100)에 웨이퍼(80)가 고정된 상태를 보여주는 단면도이다. 도 4는 도 3의 B부분의 확대도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 정전 척(100)은 철(凸)자 형상의 몸체(60)와, 몸체(60)의 둘레에 배치되는 포커스 링(70)으로 구성되며, 몸체(60)의 탑재면(63)에 웨이퍼(80)가 안착·고정된다. 특히, 플라즈마에 노출되는 웨이퍼(80)의 가장자리 부분을 최소화할 수 있도록 탑재면(63)은 웨이퍼(80)의 직경(w)에 대응되는 직경(e2)을 갖는다. 예를 들어, 웨이퍼의 직경(w)이 200mm인 경우에, 탑재면(63)의 직경(e2)은 199mm를 갖는다. 물론, 포커스 링(70)의 내경은 199mm이상이다. 이 경우,웨이퍼(80)의 직경(w)과 탑재면(63)의 직경(e2)의 차이(d2)에 해당되는 양 즉, 0.5mm의 웨이퍼의 하부면(82)이 탑재면(63) 외측으로 노출된다.

몸체(60)에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 몸체(60)는 알루미늄(Al) 재질로서 표면은 양극처리에 의해 양극산화막(66)이 20 내지 50㎛ 두께로 형성되어 있다. 몸체의 탑재면(63)에서 웨이퍼(80)를 정전기력으로 고정할 수 있도록, 몸체(60) 상부면 상의 양극산화막(66)에 구리(Au) 재질의 전극판(62)과, 유전막(64)이 차례로 형성되어 탑재면(63)을 형성한다.

특히, 몸체의 탑재면(63)이 웨이퍼(80)의 직경(w)에 대응되게 형성됨으로써 야기되는 몸체의 탑재면(63)에 이웃하는 측면(67)이 플라즈마에 노출되어 손상되는 것을 방지하기 위해서, 본 발명은 몸체 측면(67)의 양극산화막(66)에 소정의 두께로 측면 유전막(68)을 형성하였다. 즉, 측면 유전막(68)은 플라즈마로 식각하는 과정에서 플라즈마에 노출되는 몸체의 측면(67)이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지한다. 더불어, 몸체의 탑재면(63)을 웨이퍼(80)의 직경(w)에 대응되게 형성함으로써, 플라즈마에 노출되는 웨이퍼(80)의 가장자리 부분의 하부면(82)의 면적을 최소화할 수 있기 때문에, 웨이퍼(80)의 가장자리 부분의 하부면(82)이 플라즈마와 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 측면 유전막(68)은 유전막(64)을 형성할 때, 함께 형성하는 것이 바람직하다. 유전막(64) 및 측면 유전막(68)은 폴리이미드 또는 세라믹 코팅막이며, 200㎛ 이상의 두께로 형성한다.

본 발명은 본 발명의 기술적 사상 즉, 정전 척의 몸체의 측면에 측면 유전막을 형성하는 구성으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

따라서, 본 발명의 구조를 따르면 정전 척의 탑재면이 웨이퍼의 직경에 대응되게 형성되기 때문에, 탑재면 외측으로 노출되는 웨이퍼의 가장자리 부분의 하부면의 면적을 최소화하여 플라즈마와 파티클에 의한 오염을 방지할 수 있다. 더불어 플라즈마에 노출되는 탑재면에 이웃하는 측면은 폴리이미드 또는 세라믹과 같은 측면 유전막에 의해 보호되기 때문에, 플라즈마에 의한 손상을 방지할 수 있다.

그리고, 정전 척의 탑재면이 웨이퍼의 직경에 대응되게 형성되기 때문에, 정척 척의 웨이퍼에 대한 고정 영역(chucking area)이 늘어나기 때문에, 고정력(chucking force)을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 플라즈마 식각 장치용 정전 척으로,

   탑재되는 웨이퍼를 정전기적으로 고정하는 탑재면을 가지며, 상기 플라즈마에 노출되는 상기 웨이퍼의 가장자리 부분을 최소화할 수 있도록 상기 탑재면은 상기 웨이퍼의 직경에 대응되는 직경을 갖는 몸체와;

   상기 몸체의 둘레에 배치되는 포커스 링;을 포함하며,

   상기 몸체는,

   알루미늄 재질로, 그 표면에 형성된 양극산화막과;

   상기 몸체의 탑재면의 양극산화막 상에 형성된 전극판과;

   상기 전극판의 상부면에 형성되어 정전기력을 형성시켜 주는 유전막과;

   상기 유전막과 연결되어 상기 몸체 측면의 양극산화막 상에 형성되어 상기 플라즈마에 의한 상기 몸체의 손상을 막는 측면 유전막;을 더 포함하는 것을 특징으로 정전 척.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 직경이 200mm인 경우에, 상기 몸체의 상부면의 직경은 199mm인 것을 특징으로 하는 정전 척.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유전막과 측면 유전막은 폴리이미드 또는 세라믹 코팅막인 것을 특징으로 하는 정전 척.