KR20050109230A - 반도체 제조설비의 정전척 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 제조설비의 정전척은, 하부의 냉각판 및 상부의 세라믹이 부착되어 이루어진다. 이 반도체 제조설비의 정전척은, 상기 냉각판 및 세라믹을 부착시키기 위하여 상기 냉각판 및 세라믹 사이에 배치되는 접착제를 구비한다. 이 접착제는 내부의 제1 영역에만 배치되며, 제1 영역 둘레의 제2 영역에서 냉각판은 상부로 돌출되며 세라믹은 냉각판의 돌출부에 대응되도록 함몰되는 구조를 갖는다.

Description

반도체 제조설비의 정전척 및 그 제조방법{Electrostatic chuck in semiconductor processing apparatus and method for the same}
본 발명은 반도체 제조설비 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조설비의 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자는 반도체웨이퍼의 상면에 수차례에 걸친 박막증착 및 이의 패터닝 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로로서, 상기 박막증착 및 패터닝 등의 공정은 밀폐된 반응용기인 챔버(chamber) 내에서 이루어지는 것이 일반적이다. 박막증착, 패터닝 등의 처리를 위해 챔버 내로 공급되는 반도체웨이퍼는 척(chuck) 위에 안착되는데, 이와 같이 반도체웨이퍼를 안착시키는 척으로는 기계적 클램프(mechanical clamp), 진공척(vacuum chuck), 정전척(electrostatic chuck) 등이 사용된다. 기계적 클램프는 반도체웨이퍼의 둘레를 클램프로 둘러서 고정시키는 방식으로써, 웨이퍼와 클램프의 접속에 의한 입자 오염과 웨이퍼를 고정시키는 힘이 국부적으로 작용하기 때문에 초래되는 웨이퍼의 휨 현상이 큰 문제점으로 지적되고 있다. 진공척은 중심부에서 진공을 반도체웨이퍼에 가하는 구조이며, 정전척은 직류전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이 정전장과 반도체웨이퍼와의 정전상호작용으로 반도체웨이퍼를 고정시키는 구조이다. 특히 정전척은 상대적으로 우수한 특성을 가지고 있으며, 따라서 현재 식각 또는 증착 장치 등에 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 반도체 제조설비의 정전척의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 반도체 제조설비의 정전척(100)은, 하부의 냉각판(110)의 상부면(111)과 세라믹(120)의 하부면(122)이 그 사이의 탄성재(elastomer)(130)에 의해 상호 부착되는 구조를 갖는다. 냉각판(110)의 상부면(121)에는 반도체웨이퍼(미도시)가 안착된다. 냉각판(110)과 세라믹(120)이 부착되는 부분의 둘레는 테프론(teflon)(140)으로 실링되는데, 이는 탄성재(130)의 유동성으로 인하여 탄성재(130)가 밖으로 흐르는 것을 억제하기 위한 것이다.
그런데 이와 같은 정전척(100)은, 상기 실링을 위한 테프론(140)이 플라즈마에 취약하며, 그 결과 플라즈마에 의한 손상으로 인하여 탄성재(130)가 새는 문제점을 나타낸다. 이와 같이 탄성재(130)가 새게 되면 폴리머를 발생시킬 뿐만 아니라 정전척의 교체주기를 단축시킨다는 문제가 있다.
도 2는 종래의 반도체 제조설비의 정전척의 다른 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 반도체 제조설비의 정전척(200)은, 하부의 냉각판(210)의 상부면(211)과 세라믹(220)의 하부면(222)이 그 사이의 탄성재(elastomer)(230)에 의해 상호 부착되는 구조를 갖는다. 냉각판(210)의 상부면(221)에는 반도체웨이퍼(미도시)가 안착된다. 냉각판(210)과 세라믹(220)의 연결 부분을 포함하는 측면은 세라믹코팅제(240)에 의해 코팅되는데, 이 세라믹코팅제(240)도 테프론(도 1의 140)과 마찬가지로 탄성재(230)가 새는 것을 억제하기 위한 것이다.
그런데 이와 같은 구조의 정전척의 경우, 세라믹코팅제(240)의 추가로 인하여 제조원가가 증가하게 된다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 탄성재를 사용하지 않거나 또는 플라즈마에 의해서 탄성재가 새지 않도록 하면서 제조원가를 증대시키지 않는 구조의 반도체 제조설비의 정전척을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기와 같은 반도체 제조설비의 정전척을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척은, 하부의 냉각판 및 상부의 세라믹이 부착되는 반도체 제조설비의 정전척에 있어서, 상기 냉각판 및 세라믹을 부착시키기 위하여 상기 냉각판 및 세라믹 사이에 배치되는 접착제는 내부의 제1 영역에만 배치되고, 상기 제1 영역 둘레의 제2 영역에서 상기 냉각판은 상부로 돌출되며 상기 세라믹은 상기 냉각판의 돌출부에 대응되도록 함몰되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각판은 알루미늄으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 접착제는 탄성제인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척은, 상부면을 갖는 냉각판; 상기 냉각판의 상부면에 부착되는 하부면 및 반도체웨이퍼가 안착되는 상부면을 갖는 세라믹; 및 상기 냉각판의 상부면과 상기 세라믹의 하부면 사이에서 상기 냉각판 및 세라믹을 부착시키는 용가제를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각판은 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 정전척의 제조방법은, 상부면을 갖는 냉각판을 준비하는 단계; 상기 냉각판의 상부면에 부착되는 하부면 및 반도체웨이퍼가 안착되는 상부면을 갖는 세라믹을 준비하는 단계; 및 상기 냉각판의 상부면과 상기 세라믹의 하부면 사이에서 용가제를 배치시키고 경납땜 방법을 사용하여 상기 냉각판과 상기 세라믹을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 경납땜 방법은 상기 용가제를 삽입한 후에 가압 및 가열을 하는 방법인 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척을 나타내 보인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척(300)은, 하부의 냉각판(310) 및 상부의 세라믹(320)이 부착되어 이루어진다. 냉각판(310)의 상부면과 세라믹(320)의 하부면이 상호 부착된다. 세라믹(320)의 상부면(321)은 반도체웨이퍼(미도시)가 안착된다. 냉각판(310)은 알루미늄(Al)으로 이루어지지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
냉각판(310)과 세라믹(320)의 접합부는 제1 영역(I 영역) 및 제2 영역(II 영역)으로 나누어진다. 제1 영역(I 영역)은 내부 영역이며, 제2 영역(II 영역)은 제1 영역(I 영역)을 둘러싸는 외곽의 가장자리 영역이다.
제1 영역(I 영역)에서, 냉각판(310)의 상부면(311C)은 상부로 돌출되는 요철 형상을 가지며 세라믹(320)의 하부면(322C)은 상부로 함몰되는 요철 형상을 갖는다. 냉각판(310)의 돌출된 형상과 세라믹(320)의 함몰된 형상은 상호 대응된다. 제1 영역(I 영역)에서 냉각판(310)의 상부면(311C)과 세라믹(320)의 하부면(322C) 사이에는 접착제(330)가 배치된다. 이 접착제(330)로는 탄성재(elastomer)가 사용될 수 있다.
제1 영역(I 영역)을 둘러싸는 제2 영역(II 영역)에서, 냉각판(310)의 상부면(311E)은 상부로 돌출되는 돌출부를 가지며, 세라믹(320)의 하부면(322E)은 상부로 함몰되는 함몰부를 갖는다. 냉각판(310)의 돌출부와 세라믹(320)의 함몰부는 상호 부착될 수 있도록 대응된다.
이와 같은 구조의 정전척(300)은 접착제(330)로서 탄성재를 사용하더라도 냉각판(310)과 세라믹(320)의 부착 부분 중 제2 영역(II 영역)의 형상으로 인하여 별도의 실링수단을 사용하지 않더라도 밖으로 접착제(330)가 새는 현상이 발생하지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척을 나타내 보인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척(400)은, 상부면(411)을 갖는 하부의 냉각판(410)과, 반도체웨이퍼(미도시)가 부착되는 상부면(421) 및 냉각판(410)에 부착되는 하부면(422)을 갖는 세라믹(420)과, 그리고 냉각판(410) 및 세라믹(420)을 부착시키는 용가재(filler metal)(430)를 포함하여 구성된다.
냉각판(410)은 알루미늄으로 이루어지지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 용가재(430)은 냉각판(410)의 상부면(411) 및 세라믹(420)의 하부면(422) 사이에 배치되며, 경납땜(blazing) 방법을 사용하여 냉각판(410) 및 세라믹(420)을 부착시킬 수 있다. 즉 경납땜 방법에 의하면, 먼저 냉각판(410)의 상부면(411) 및 세라믹(420)의 하부면(422) 사이에에 용가재(430)를 삽입하고, 이어서 소정의 압력 및 열을 가하여 냉각판(410) 및 세라믹(420)을 부착시킨다. 상기 용가재(430)는 세라믹 계열의 물질로서 탄성재와는 다르게 냉각판(410)과 세라믹(420) 사이에서 흘러내리지 않는다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 정전척 및 그 제조방법에 의하면, 탄성재가 배치되는 제1 영역을 둘러싸는 외곽의 제2 영역에서 냉각판은 상부로 돌출되며 세라믹은 냉각판의 돌출부에 대응되도록 함몰되는 구조로 이루어짐으로써 제1 영역의 탄성재가 밖으로 새지 않는다. 또한 용가재를 이용한 경납땜 방식으로 냉각판과 세라믹을 부착시킴으로써 기존의 고가의 세라믹코팅제의 사용이 불필요하며, 그 결과 원가 절감 및 정전척의 교체주기를 길게 해주는 이점이 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 종래의 반도체 제조설비의 정전척의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 종래의 반도체 제조설비의 정전척의 다른 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척을 나타내 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 제조설비의 정전척을 나타내 보인 단면도이다.

Claims (7)

  1. 하부의 냉각판 및 상부의 세라믹이 부착되는 반도체 제조설비의 정전척에 있어서,
    상기 냉각판 및 세라믹을 부착시키기 위하여 상기 냉각판 및 세라믹 사이에 배치되는 접착제는 내부의 제1 영역에만 배치되고, 상기 제1 영역 둘레의 제2 영역에서 상기 냉각판은 상부로 돌출되며 상기 세라믹은 상기 냉각판의 돌출부에 대응되도록 함몰되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각판은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는 탄성제인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척.
  4. 상부면을 갖는 냉각판;
    상기 냉각판의 상부면에 부착되는 하부면 및 반도체웨이퍼가 안착되는 상부면을 갖는 세라믹; 및
    상기 냉각판의 상부면과 상기 세라믹의 하부면 사이에서 상기 냉각판 및 세라믹을 부착시키는 용가제를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각판은 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척.
  6. 상부면을 갖는 냉각판을 준비하는 단계;
    상기 냉각판의 상부면에 부착되는 하부면 및 반도체웨이퍼가 안착되는 상부면을 갖는 세라믹을 준비하는 단계; 및
    상기 냉각판의 상부면과 상기 세라믹의 하부면 사이에서 용가제를 배치시키고 경납땜 방법을 사용하여 상기 냉각판과 상기 세라믹을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경납땜 방법은 상기 용가제를 삽입한 후에 가압 및 가열을 하는 방법인 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 정전척의 제조방법.
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