KR20060003490A - Electrode static chuck - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 장치의 웨이퍼 고정용 정전척에 관한 것으로, 유전체 판, 쿨링 판 및 상기 유전체 판과 쿨링 판간을 결합시키기 위한 접속막을 포함하는 정전척에 있어서, 상기 유전체 판의 가장자리 영역이 굴절된다. 여기서, 웨이퍼가 파지되는 상기 유전체 판의 상부 가장자리 영역이 굴절되거나, 상기 유전체 판과 상기 쿨링 판이 결합하는 면의 가장자리 영역이 굴절될 수 있다. 이와같이 정전척의 세라믹 판과 쿨링 판을 결합시키는 인듐막의 가장자리에 소정의 경로차를 주어 외부의 플라즈마에 의한 인듐막의 손상을 방지할 수 있고, O-링의 제거하여 O-링으로 인한 접속면 사이의 간격을 제거하여 접촉을 향상시킬 수 있으며, 세라믹판 및 쿨링판의 바깥쪽 공간을 5mm이하로 줄일 수 있고, 이로인해 본딩영역을 더 넓게 할 수 있으며, 정전척의 수명을 늘릴 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck for wafer holding in a semiconductor manufacturing apparatus, wherein an edge region of the dielectric plate is refracted in an electrostatic chuck including a dielectric plate, a cooling plate, and a connection film for joining the dielectric plate and the cooling plate. . Here, the upper edge region of the dielectric plate on which the wafer is held may be refracted, or the edge region of the surface on which the dielectric plate and the cooling plate are coupled may be refracted. In this way, a predetermined path difference can be given to the edge of the indium film that bonds the ceramic plate and the cooling plate of the electrostatic chuck to prevent damage to the indium film by an external plasma. By eliminating the gap, the contact can be improved, and the outer space of the ceramic plate and cooling plate can be reduced to 5 mm or less, thereby making the bonding area wider, and extending the life of the electrostatic chuck.
정전척, 경로차, 인듐막, 세라믹 판, 쿨링 판, 챔버, 웨이퍼Electrostatic chuck, path difference, indium film, ceramic plate, cooling plate, chamber, wafer
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 정전척의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of an electrostatic chuck according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 정전척의 기술적 원리를 간략히 설명하기 위한 개념도들이다. 2A and 2B are conceptual views for briefly explaining the technical principle of the electrostatic chuck according to the present invention.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전 척의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척의 분리 개념도이다. 도 3c 내지 도 3e는 도 3a의 A 영역의 변형가능한 예를 도시한 개념도들이다. 3A is a cross-sectional view of an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a conceptual diagram of separation of the electrostatic chuck according to the first embodiment of the present invention. 3C to 3E are conceptual views illustrating a deformable example of the region A of FIG. 3A.
도 4는 도 3a의 반대의 단차를 갖는 정전척의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck with the opposite step of FIG. 3A.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전척의 단면도들이다. 5A and 5B are cross-sectional views of an electrostatic chuck according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
2, 112 : 전극 10, 110 : 세라믹 판2, 112:
20, 30, 120 : 쿨링 판 40, 130 : 인듐막20, 30, 120:
50 : O-링 140 : 홈50: O-ring 140: groove
150 : 굴절판150: refraction plate
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 특히, 반도체 소자의 제조에서 사용되는 웨이퍼 고정용 정전척(electrode static chuck : ESC)에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 소정의 물질들을 증착하는 공정과 이를 식각하는 공정을 포함하는 다수의 공정을 통해 형성된다. 이러한 각각의 공정은 각기 고유한 작업환경을 가지는 밀폐형 용기인 챔버 내에서 수행된다. 챔버의 내부에는 통상적으로 웨이퍼를 고정하기 위한 수단인 척이 설치되어 있어 챔버 내부로 로딩된 웨이퍼를 지지하게 된다. In general, a semiconductor device is formed through a plurality of processes including a process of depositing and etching certain materials on a wafer. Each of these processes is carried out in a chamber, each of which is a hermetically sealed container having its own unique working environment. In the chamber, a chuck, which is usually a means for fixing a wafer, is installed to support a wafer loaded into the chamber.
상기의 척은 웨이퍼를 고정하는 방법에 따라 기계식 척, 진공척 및 정전척등으로 구분한다. 기계식 척은 지지표면 상에 안착되는 웨이퍼를 고정하기 위한 암(Arm), 또는 클램프(Clamp)등의 물리적인 파지력을 가진 고정수단을 사용하는 척을 지칭한다. 이러한, 기계식 척은 웨이퍼에 대한 파지력이 불균일하여 웨이퍼와 척 가이에 불균등 접촉이 이루어져 웨이퍼의 변형을 야기하는 단점있다. 또한, 진공척은 웨이퍼와 척 사이의 공간의 압력을 챔버 내부이 압력보다 낮게 하여 웨이퍼가 파지되도록 하는 척을 지칭한다. 하지만, 반도체이 제조 공정이 진행되는 동안 챔버 내부의 압력이 불균일하여 상황에 따라 적절한 파지력을 발휘하지 못하는 단점이 있다. The chuck is classified into a mechanical chuck, a vacuum chuck, and an electrostatic chuck according to a method of fixing a wafer. A mechanical chuck refers to a chuck using a fixing means having a physical gripping force such as an arm or a clamp for fixing a wafer seated on a support surface. Such a mechanical chuck has a disadvantage in that the grip force on the wafer is nonuniform, resulting in uneven contact between the wafer and the chuck guy, causing deformation of the wafer. Vacuum chuck also refers to a chuck that causes the wafer to be gripped by lowering the pressure in the space between the wafer and the chuck to less than the pressure inside the chamber. However, there is a disadvantage in that the semiconductor does not exhibit proper gripping force due to uneven pressure in the chamber during the manufacturing process.
이에, 웨이퍼와 지지대간의 균일한 파지력을 유지하기 위해 개발된 것이 정전척이다. 정전척은 웨이퍼와 척 내부에 설치된 전극의 전압차를 이용하여 웨이퍼 를 고정, 지지하는 방법을 사용한다. 이러한 정전척은 기상증착 장치 또는 에칭을 위한 챔버 장치 내에서 웨이퍼를 지지하기 위해 널리 사용되고 있다. Thus, the electrostatic chuck has been developed to maintain a uniform grip between the wafer and the support. The electrostatic chuck uses a method of fixing and supporting the wafer by using the voltage difference between the wafer and the electrode installed inside the chuck. Such electrostatic chucks are widely used to support wafers in vapor deposition apparatuses or chamber apparatuses for etching.
도 1은 종래의 기술에 따른 정전척의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of an electrostatic chuck according to the prior art.
도 1을 참조하면, 정전척은 내부전극(2)이 내장된 세라믹(Ceramic)판(10)과, 세라믹판(10) 하부에 세라믹판(10)이 열을 방출하기 위한 내부 및 외부 쿨링판(20 및 30)을 포함하여 이루어진다. 일반적으로, 고밀도 플라즈마를 사용하는 증착 챔버 내부의 정전척은 세라믹판(10)과 내부 쿨링판(20) 간의 본딩은 버퍼 역할을 할 수 있는 인듐(40)을 사용한다. Referring to FIG. 1, the electrostatic chuck includes a
하지만, 인듐(40)은 클리닝 공정시 생성되는 NF3에 의해 손상(Attack)을 받아 인듐 본딩(40)이 떨어지게 되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹판(10)과 쿨링판(20) 간의 결합면의 최외각을 O-링(O-ring; 50)을 이용하여 밀폐하는 방법을 사용한다. 즉, 베리어 역할을 하는 O-링(50)을 인듐(40)이 본딩된 영역의 최외각에 위치시켜 챔버 내부에서 발생한 플라즈마로 인한 인듐(40)의 손상을 방지한다. However, the
상술한 O-링(50)을 사용할 경우, 앞서 언급한 바와 같이 챔버 내부에서 발생하는 NF3 플라즈마에 의한 인듐 본딩(50)의 손상을 방지할 수 있지만, O-링(50)을 세라믹판(10)과 쿨링판(20) 사이에 추가함으로 인해 많은 문제점들이 발생하게 된다. When the above-described O-
먼저, 세라믹판(10)이 쿨링판(20)과 본딩이 되어있지 않은 부분의 온도가 높 아 NF3 플라즈마에 의해 O-링(50) 손상이 손상되고, 손상에 의한 파티클(Particle)이 생성되는 문제가 발생한다. 또한, 손상으로 인해 O-링(50)을 주기적으로 교환해주어야 하는 문제가 발생한다. First, since the temperature of the portion where the
또한, 쿨링판(20)으로는 열전도도가 우수한 물질을 사용하지만, 이에 비하여 O-링(50)은 열전도도가 낮은 물질을 사용한다. 따라서, 세라믹판(10) 하부 중, O-링(50)이 존재하는 부분에서는 열 전도도의 차이가 발생하게 된다. 이로인해 세라믹판(10)에 열에 의한 스트레스가 발생하게 되고 결국 장시간 사용할 경우, 세라믹판(10)이 파괴되는 문제점이 발생한다. In addition, the
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 유전체판의 최외각 영역에 소정의 단차를 주어 챔버내부에서 발생되는 플라즈마에 의한 인듐 본딩의 손상을 방지할 수 있고 O-링을 사용하지 않음으로 인해 유전체 판과 쿨링 판간의 결합을 강화시킬 수 있는 정전척을 제공한다. Therefore, the present invention can prevent damage to the indium bonding by the plasma generated inside the chamber by providing a predetermined step in the outermost region of the dielectric plate in order to solve the above problems, and because the O-ring is not used It provides an electrostatic chuck that can strengthen the coupling between the dielectric plate and the cooling plate.
본 발명에 따른 유전체 판과, 상기 유전체 판의 열 방출을 위한 쿨링판과, 상기 쿨링 판과 상기 유전체 판간을 결합시키기 위한 접속막 및 상기 유전체 판의 가장자리 영역에 결합하는 굴절 판을 포함하는 정전척을 제공한다. An electrostatic chuck comprising a dielectric plate according to the present invention, a cooling plate for heat dissipation of the dielectric plate, a connection film for coupling between the cooling plate and the dielectric plate, and a refractive plate coupled to an edge region of the dielectric plate. To provide.
여기서, 웨이퍼가 파지되는 상기 유전체 판의 상부 가장자리 영역이 굴절되어 있다. 이때, 상기 유전체 판으로 세라믹을 이용하고, 상기 쿨링 판으로 알루미 늄을 이용하고, 상기 접속막으로 인듐을 이용한다. 그리고, 상기 접속막의 최외각 영역 하부에 위치한 상기 쿨링 판에 소정의 홈이 형성될 수 있다. Here, the upper edge region of the dielectric plate on which the wafer is held is refracted. In this case, ceramic is used as the dielectric plate, aluminum is used as the cooling plate, and indium is used as the connection film. In addition, a predetermined groove may be formed in the cooling plate positioned below the outermost region of the connection layer.
또한, 유전체판과 쿨링판이 결합하는 면의 가장 자리 영역이 굴절된 정전척을 제공한다. In addition, the edge of the surface where the dielectric plate and the cooling plate is coupled to provide an electrostatic chuck refracted.
여기서, 상기 굴절로 인한 상기 쿨링 판의 내측 모서리 영역에 소정의 홈이 형성될 수 있고, 상기 굴절의 형상은 계단형 단차 모양, 삼각뿔 모양, 펄스 모양 및 요철 모양 중 적어도 어느 하나일 수 있다. Here, a predetermined groove may be formed in the inner edge region of the cooling plate due to the refraction, and the shape of the refraction may be at least one of a stepped step shape, a triangular pyramid shape, a pulse shape, and an uneven shape.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.
본 발명에 따른 정전척의 기술적 원리를 간략히 설명한다. The technical principle of the electrostatic chuck according to the present invention will be briefly described.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 정전척의 기술적 원리를 간략히 설명하기 위한 개념도들이다. 2A and 2B are conceptual views for briefly explaining the technical principle of the electrostatic chuck according to the present invention.
세라믹 플레이트 형태의 정전척은 직류 전극과 표면과의 저항 정도에 따라 고저항, 중저항 및 저저항용으로 나눌 수 있다. 고저항인 경우는 웨이퍼를 적절히 잡기(Clamping) 위해서는 직류전압을 상대적으로 높게 거는 동시에 전극과 표면과 의 거리를 저저항 보다 짧게 구성해야 한다. 이때 저저항은 1010Ω㎝ 내지 1011Ω㎝ 이고, 고저항은 약 1014Ω㎝이다. Electrostatic chucks in the form of ceramic plates can be divided into high resistance, medium resistance and low resistance according to the degree of resistance between the DC electrode and the surface. In the case of high resistance, in order to clamp the wafer properly, the DC voltage should be relatively high and the distance between the electrode and the surface should be shorter than the low resistance. In this case, the low resistance is 10 10 Ωcm to 10 11 Ωcm, and the high resistance is about 10 14 Ωcm.
도 2a에서는 저저항인 경우의 전극 양태와 이에 따른 기술적 원리를 설명하기 위한 도면으로, 정전척의 내부 전극과 정전척의 표면은 약 1 내지 1.5mm 정도 떨어져있다. 따라서, 전극에 소정의 전압을 인가하면 전극 판으로부터 소정의 전류가 인가되어 웨이퍼가 파지 되는 정전척 표면에 양전하로 차징된다. 또한, 전자기 유도에 의해 웨이퍼의 하부 표면은 음전하로 차지되고, 상부 표면은 양전하로 차지된다. 따라서, 상기의 정전척은 정전척 표면의 양전하와, 웨이퍼 표면의 음전하 상호간 작용하는 전기력을 통해 웨이퍼를 파지한다. 2A is a view for explaining the electrode aspect and the technical principle according to the case of low resistance, the inner electrode of the electrostatic chuck and the surface of the electrostatic chuck is separated by about 1 to 1.5mm. Therefore, when a predetermined voltage is applied to the electrode, a predetermined current is applied from the electrode plate and charged with a positive charge on the surface of the electrostatic chuck on which the wafer is held. In addition, the lower surface of the wafer is charged with negative charge and the upper surface is charged with positive charge by electromagnetic induction. Therefore, the electrostatic chuck grips the wafer through the electric force that interacts with the positive charge on the surface of the electrostatic chuck and the negative charge on the wafer surface.
또한, 도 2b에서는 고저항인 경우의 전극 양태와 이에 따른 기술적 원리를 설명하기 위한 도면으로, 정전척의 내부 전극과 정전척의 표면은 약 0.3 내지 0.5mm 정도 떨어져있다. 따라서, 전극에 소정의 전압을 인가하면, 전극 판 표면에 소정의 양전하로 차징되고, 웨이퍼의 하부 표면은 음전하로 차지된다. 따라서, 상기의 정전척은 전극 표면의 양전하와 웨이퍼 표면의 음전하 상호간 작용하는 전기력을 통해 웨이퍼를 파지한다. In addition, FIG. 2B is a view for explaining the electrode aspect and the technical principle according to the case of high resistance, the inner electrode of the electrostatic chuck and the surface of the electrostatic chuck is separated by about 0.3 to 0.5mm. Therefore, when a predetermined voltage is applied to the electrode, the electrode plate is charged with a predetermined positive charge, and the lower surface of the wafer is charged with a negative charge. Thus, the electrostatic chuck grips the wafer through an electrical force that interacts with the positive charge on the electrode surface and the negative charge on the wafer surface.
상술한 바와 같은 기술적 원리를 이용하여 웨이퍼를 흡착하는 정전 척은 그 상부에 웨이퍼를 파지하고, 내부전극을 포함하는 유전체판과, 유전체판의 열 방출을 위한 쿨링판과, 쿨링판과 유전체판간의 본딩을 위한 버퍼 역할을 하는 접속막을 포함하되, 유전체판과 쿨링판 가장자리 영역에 굴절부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 굴절부는 세라믹 판 내에 접속막의 손상을 방지하기 위한 소정의 경로차를 주는 것을 지칭한다. An electrostatic chuck that adsorbs a wafer by using the above-described technical principle holds a wafer thereon, and includes a dielectric plate including internal electrodes, a cooling plate for dissipating heat from the dielectric plate, and a cooling plate and a dielectric plate. It includes a connection film that serves as a buffer for bonding, it characterized in that the refractive portion is formed in the edge region of the dielectric plate and the cooling plate. The refractive portion refers to giving a predetermined path difference to prevent damage of the connection film in the ceramic plate.
이때, 굴절부는 쿨링판과 유전체 판간의 형상을 변화시킨 일체형으로 형성할 수 있다. 즉, 유전체 판과 쿨링 판이 본딩되는 면의 가장자리 영역에 계단 형상의 단차, 다양한 형상의 돌출 또는 리세스를 포함하는 굴절을 주어 굴절부를 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 파지되는 유전체판의 상부 가장자리 영역에 소정의 단차를 주고 이와 대응되는 단차를 갖는 별도의 굴절 판을 이용하여 경로차를 줄 수 있다. 이와같이, 세라믹 판 내에 소정의 경로차를 주어 F 라디클(F Radical)이 재결합되어 접속막의 손상을 최소화 할 수 있다. In this case, the refraction portion may be formed in one piece in which the shape between the cooling plate and the dielectric plate is changed. That is, the refraction portion may be formed by giving a refraction including stepped steps, protrusions or recesses of various shapes to the edge region of the surface where the dielectric plate and the cooling plate are bonded. In addition, a path difference may be provided by using a separate refractive plate having a predetermined step in the upper edge region of the dielectric plate on which the wafer is held and having a corresponding step. As such, given a predetermined path difference within the ceramic plate, F radicals may be recombined to minimize damage to the connection film.
상기의 유전체판으로는 세라믹을 사용하고, 쿨링판으로는 알루미늄을 사용하고, 접속막으로는 인듐을 사용한다. 또한, 굴절 판으로 세라믹을 사용한다. Ceramic is used as the dielectric plate, aluminum is used as the cooling plate, and indium is used as the connection film. In addition, a ceramic is used as the refractive plate.
이하, 도면을 참조하여 소정의 굴절을 통해 접속막을 보호하는 보호부와, 별도의 굴절 판을 통해 접속막을 보호하는 보호부가 포함된 정전척에 관해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an electrostatic chuck including a protection part for protecting the connection film through a predetermined refraction and a protection part for protecting the connection film through a separate refraction plate will be described in detail with reference to the drawings.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전 척의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척의 분리 개념도이다. 도 3c 내지 도 3e는 도 3a의 A 영역의 변형가능한 예를 도시한 개념도들이다. 3A is a cross-sectional view of an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a conceptual diagram of separation of the electrostatic chuck according to the first embodiment of the present invention. 3C to 3E are conceptual views illustrating a deformable example of the region A of FIG. 3A.
도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척은 전극(112)이 내장되고, 가장자리 영역에 소정의 굴절부가 형성된 세라믹 판(110)과, 세라믹 판(110)과 대응되는 굴절부를 갖는 쿨링 판(120)과, 쿨링 판(120)과 세라믹 판(110)을 접착시키기 위한 인듐막(130)을 포함한다. 3A to 3E, the electrostatic chuck according to the first embodiment of the present invention includes a
또한, 쿨링 판(120)이 갖는 굴절부의 내측 모서리 영역에 형성된 홈(140)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 웨이퍼의 온도제어 및 냉각을 수행하는 냉각부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 로딩 언로딩을 원활하게 하기 위한 다수의 리프트 핀(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각부는 냉각수 또는 냉각을 위한 헬륨가스가 유입 및 배출되는 다수의 관의 형태로 형성하되, 쿨링 판(120) 및 세라믹 판(110)을 관통하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 리프트 핀도 쿨링 판(120)과 세라믹 판(110)을 관통하여 형성될 수 있다. 또한, 전극(112)에 RF 전압을 인가할 수 있는 RF 전압 통로(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
세라믹 판(110)은 앞서 언급한 기술적 원리를 통해 웨이퍼를 고정시킨다. 즉, 세라믹 판(110) 표면에 소정의 채널이 형성될 수도 있고, 세라믹 판(110) 내부의 전극(112)에 채널이 형성될 수도 있다. 세라믹 판(110)은 웨이퍼의 크기와 형상에 따라 다양한 크기와 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 200mm 또는 300mm 웨이퍼를 파지할 수 있는 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 즉 웨이퍼의 크기와 동일하거나, 더 크게 형성할 수 있다. The
쿨링 판(120)은 세라믹 판(110)의 열을 외부로 방출할 수 있는 물질을 사용하여 제조하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 알루미늄을 그 주 성분으로 하여 쿨링판(120)을 제조하는 것이 바람직하다. The
본 발명에서는 챔버 내부에서 발생하는(특히 세정공정시 발생하는 NF3) 플라 즈마에 의한 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)을 접착시키는 인듐막(130)의 손상을 방지하기 위해 소정의 경로차를 주되, 본 실시예에서는 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)이 접촉하는 면의 가장자리 영역에 소정의 굴절에 의한 단차(도 3a의 A 영역 참조)를 주어 인듐막(130)의 손상을 방지할 수 있다. In the present invention, a predetermined path for preventing damage to the
따라서, 단차를 갖는 세라믹 판(110)은 가장자리 영역이 리세스되고 중앙 영역이 돌출된 형상으로 제작된다. 즉, 세라믹 판(120)은 도 3a와 같이 그 단면으로 보았을 경우 양 가장자리가 리세스된 모양이지만, 도 3b에서와 같이 원형 판의 중심영역이 돌출된 모양이다. Therefore, the
세라믹 판(110)의 단차는 도 3a 내지 도 3c와 같이 단일의 굴절면(상면과 하면을 연결하는 면)을 갖도록 형성할 수 있다. 즉, 도 3a에서와 같이 굴절면은 수직한 형상을 가질 수도 있고, 도 3c에서와 같이 굴절면은 소정의 기울기를 가질 수도 있다. 이 뿐만 아니라, 상술한 굴절부는 다수의 단차를 갖는 계단형상일 수도 있다. The step of the
세라믹 판(110)의 리세스 되는 영역의 두께(도 3a의 T1)는 전체 세라믹 판 두께의 1 내지 70% 정도인 것이 바람직하고, 리세스되는 영역의 폭(도 3a의 L1)은 전체 세라믹 판(110)이 갖는 폭의 0.1 내지 10%정도 인 것이 바람직하다. 세라믹 판(110)의 폭이 상술한 범위 보다 클경우에는 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)간의 결합이 용이하지 않고, 열전달이 효과적일 수 없으며, 상술한 범위 보다 작을 경우에는 세라믹 판(110)의 외면이 쉽게 손상받는 문제가 발생할 수 있다. 또한, O-링을 장착할 경우 이를 공정시키기 위한 소정의 홈(Groove)가 형성되어야 하고 최소 5mm정도 가장자리 공간이 필요하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 바깥쪽 공간을 5mm이하로 줄일수 있어 본딩 영역을 더 넓게 할 수 있다. The thickness of the recessed region of the ceramic plate 110 (T1 in FIG. 3A) is preferably about 1 to 70% of the total thickness of the ceramic plate, and the width of the recessed region (L1 in FIG. 3A) is the entire ceramic plate. It is preferable that it is about 0.1 to 10% of the width which (110) has. When the width of the
한편, 쿨링 판(120)은 세라믹 판(110)과 대응되도록 형성되어 있다. 즉, 가장자리 영역이 돌출되고, 중앙영역이 리세스된 형상으로 제작된다. 이는 두 판간의 접착을 용이하게 할뿐만 아니라, 열전달 면적을 더 넓힐 수 있고, 외부 요소에 의한 두 판을 접착시키는 인듐막(130)의 손상을 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 인듐을 이용하여 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)을 접착할 경우 발생할 수 있는 인듐막(130)의 파손을 방지를 위해 쿨링 판(120)의 내측 모서리 영역(즉, 리세스된 면의 외측면)에 소정의 홈(140)을 더 형성할 수도 있다. Meanwhile, the
상술한 홈(140)은 리세스된 면의 최외각 주변을 따라 트렌치 형상으로 형성할 수도 있고, 다수의 홀 형태로 형성할 수 있을 뿐만 아니라 격자 형태로도 형성할 수 있다. 즉, 상기 홈(140)은 액상의 인듐이 고착될 경우 그 표면적이 줄어들게 되어 이를 보상하기 위한 것으로, 홈(140)의 깊이와 두께는 상기의 이유에 따라 변화될 수 있다. 또한, 표면적의 줄어듦을 보상하기 위해 홈(140)은 소정의 기울기를 갖는 것이 효과적이다. 상기의 기울기는 하부 리세스된 면의 표면을 기준으로 100 내지 170° 정도 인 것이 효과적이다. 이는 홈(140)의 기울기가 상술한 범위보다 작을 경우는 홈(140) 내부로 유입된 인듐을 통해 표면적이 줄어듦에 따른 보상을 받기 어렵고, 이보다 클 경우에는 쿨링 판(120)의 돌출부가 손상을 받기 쉽고, 홈(140) 내부로 인듐이 잘 유입되지 않아 홈(140)을 형성하는 본원의 목적을 상실하기 때문이다.
The above-described
또한, 상술한 굴절부는 단차 뿐만 아니라 다양한 형태가 가능하다. In addition, the above-described refractive portion may be formed in various forms as well as steps.
도 3d에서와 같이 본 발명의 세라믹 판(110)은 가장자리에 삼각뿔 모양의 리세스된 영역이 존재한다. 한편, 쿨링 판(120)은 이와 대응되도록 그 가장자리에 삼각뿔 모양의 돌출된 영역이 존재한다. 또한, 도 3e와 같이 세라믹 판(110)은 가장자리에 트렌치 형상의 리세스된 영역이 존재하고, 쿨링 판(120)은 이와 대응되도록 가장자리에 펄스 형상의 돌출된 영역이 존재한다. 트렌치는 직각 형상뿐만 아니라 소정의 슬루프를 갖도록 형성할 수 있다. 이로인해 불규칙한 운동을 하는 플라즈마가 내부로 침투하는 현상을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 3D, the
본 제 1 실시예에서의 세라믹 판(110) 및 쿨링 판(120)의 제조는 상술한 구조의 굴절부를 갖는 금형을 이용하여 형성할 수도 있고, 원통형상의 판을 제작한 다음, 기계적 가공을 통해 형성할 수 도 있다. 또한, 가장자리 영역이 변화된 다수의 원통 판을 결합시켜 형성할 수 도 있다. The manufacture of the
상술한 도 3에서와 같이 세라믹 판(110)의 가장자리에 리세스된 형상의 소정의 단차가 형성되고, 이와 대응되도록 쿨링 판(120)의 가장자리에 돌출된 형상의 소정의 단차가 형성될 수 있지만, 이와 반대의 경우도 가능하다. As shown in FIG. 3, a predetermined step of a recessed shape is formed at the edge of the
도 4는 도 3a의 반대의 단차를 갖는 정전척의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck with the opposite step of FIG. 3A.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 정전척은 전극(112)이 내장되고, 가장자리 영역에 소정의 굴절부가 형성된 세라믹 판(110)과, 세라믹 판(110)과 대응되는 굴절부를 갖는 쿨링 판(120)과, 쿨링 판(120)과 세라믹 판(110)을 접착시키기 위한 인듐막(130)을 포함한다.
Referring to FIG. 4, in the present embodiment, the electrostatic chuck includes a
상기에서 세라믹 판(110)의 가장자리에는 돌출된 형상의 단차가 형성되고, 이와 대응되도록 쿨링 판(120)의 가장자리에는 리세스된 형상의 단자가 형성된다. 이때 리세스 영역은 세라믹 판(110) 내부의 전극(112)이 손상되지 않는 범위 내에서 리세스 되는 것이 효과적이다. 또한, 세라믹판 하부에 리세스 되는 영역은 세라믹 판(110) 상에 파지되는 웨이퍼의 지름과 동일한 지름을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 굴절부의 형상은 계단형 단차, 삼각뿔, 펄스 등을 포함하는 다양한 형상이 될 수 있다. In the above, a step of a protruding shape is formed at the edge of the
본 발명에서는 챔버 내부에서 발생하는(특히 세정공정시 발생하는 NF3) 플라즈마에 의한 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)을 접착시키는 인듐막(130)의 손상을 방지하기 위해 소정의 경로차를 주되, 본 실시예에서는 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)이 접촉하는 면의 가장자리 영역에 소정의 굴절에 의한 단차를 주어 인듐막(130)의 손상을 방지할 수 있다. In the present invention, a predetermined path difference is prevented in order to prevent damage to the
또한, 종래의 O-링을 사용하였을 보다 바깥쪽 공간(도 4의 T1 참조)을 0.1mm 내지 5mm이하로 줄일 수 있어 본딩 영역을 더 넓게 할 수 있고, 오링으로 인한 접촉면 사이의 간격을 제거하여 세라믹판(110)과 쿨링판(120)간의 접촉을 더 좋게 할 수 있다. In addition, the outer space (refer to T1 in FIG. 4) can be reduced to 0.1 mm to 5 mm or less than the conventional O-ring, thereby making the bonding area wider, and eliminating the gap between the contact surfaces due to the O-ring. The contact between the
상술한 정전척의 제조 방법을 간략히 살펴보면 다음과 같다. Briefly looking at the manufacturing method of the above-described electrostatic chuck as follows.
제 1 실시예에 따른 정전척의 제작은 양 가장자리에 소정의 단차를 갖는 세라믹 판(110)과, 세라믹 판(110)이 단차와 대응되는 단차를 갖는 쿨링 판(130)을 앞서 언급한 방법으로 제조한다. 세라믹 판(110)과 쿨링 판(130)이 접속하는 경계면에 액상이 인듐을 도포한다. 고착 공정을 실시하여 액상의 인듐을 고착시켜 세라믹 판(110)과 쿨링 판(130)이 접착되도록 한다. 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)간은 전면이 접착되도록 하여 세라믹 판(110)내의 온도 유의차를 최소화하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 쿨링 판(110)의 리세스된 영역의 하부 면에 인듐을 도포하여 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)간의 결합을 강화시킬 수 있다. 또한, 인듐은 고온에서는 팽창하고, 저온에서는 수축하기 때문에, 쿨링 판(120)의 하부소정 영역에 홈(140)을 형성하여 고착 공정시 인듐의 표면적이 줄어드는 현상을 보상할 수 있다. 또한, 홈(140)을 형성함으로 인해 두 판의 접착시 인듐이 역류하는 현상을 방지할 수 있다. In the manufacturing of the electrostatic chuck according to the first embodiment, the
앞서 언급한 바와 같이 제 1 실시예에서는 세라믹 판의 가장자리에 굴절부를 주고, 이와 대응되도록 쿨링 판에 굴절부를 줌으로 인해 플라즈마가 유입되는 경로차를 주었지만, 별도의 굴절판을 두어 경로차를 줄 수 있다. As mentioned above, in the first embodiment, the refraction portion is given to the edge of the ceramic plate and the path difference in which the plasma is introduced by giving the refraction portion to the cooling plate is correspondingly provided. Can be.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전척의 단면도들이다. 5A to 5C are cross-sectional views of an electrostatic chuck according to a second embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전척은 전극(112)이 내장되고, 가장자리 영역에 소정의 단차가 형성된 세라믹 판(110)과, 상기 세라믹 판(150)이 접착되는 쿨링판(120)과, 쿨링판(120)과 세라믹 판(110)을 접착시키기 위한 인듐막(130)과 세라믹 판(110)의 단차와 대응되는 단차를 갖고 세라믹 판(120)과 쿨링 판(120)에 장착되는 굴절 판(150)을 포함한다. 5A to 5C, the electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention includes a
또한, 웨이퍼의 온도제어 및 냉각을 수행하는 냉각부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 로딩 언로딩을 원활하게 하기 위한 다수의 리프트 핀(미도시)을 더 포함할 수 있다. 냉각부를 구성하는 다수의 관과 리프트 핀은 세라믹 판과 쿨링 판을 관통하여 형성할 수 있다. 또한, 전극(112)에 RF 전압을 인가할 수 있는 RF 전압 통로를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a cooling unit (not shown) that performs temperature control and cooling of the wafer. In addition, a plurality of lift pins (not shown) may be further included to facilitate loading and unloading of the wafer. The plurality of pipes and lift pins constituting the cooling unit may be formed through the ceramic plate and the cooling plate. In addition, the
쿨링 판(120)과 세라믹 판(110)의 결합은 인듐막(130)을 이용하는데, 이는 인듐이 이종 금속간의 결합을 강화시킬 수 있고, 양 물질간이 열전달을 용이하게 할 수 있기 때문이다. 하지만, 인듐은 NF3에 이해 쉽게 손상을 받는 문제점이 있다. The coupling of the
따라서, 본 실시예에서는 NF3의 침투를 방지하기 위해 정전척의 가장자리(edge) 부분을 굴절판으로 가려주어 F 라디칼의 재결합을 일으키게 할 수 있다. 또한, 정전척의 크기의 변화 없이 굴절판(150)을 정전척의 가장 자리에 장착하고, 소정의 경로차를 주기 위해 세라믹 판(110) 및/또는 쿨링 판(120)의 가장자리 영역의 일부에 리세스에 의한 굴절 단차를 형성한다. 즉, 굴절 판(150)을 'ㄱ'자 형상으로 제작하고, 세라믹 판(110)의 상부 면과, 세라믹 판(110) 및 쿨링 판(120)의 측벽면과 접속되도록 장착한다. Therefore, in the present embodiment, the edge portion of the electrostatic chuck may be covered by the refracting plate to prevent the penetration of NF 3 to cause recombination of F radicals. Further, the
이로써, 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)사이에 인듐막을 보호하기 위한 O-링을 사용하지 않고도 충분히 인듐막을 보호할 수 있다. 이로써, O-링을 도입시킴으로 인해 발생하는 접착면이 들뜨는 현상과 가장자리 영역의 폭이 늘어나는 것과 같은 문제점들을 미연에 방지할 수 있다.Thus, the indium film can be sufficiently protected without using an O-ring for protecting the indium film between the
상기의 세라믹 판(110)은 웨이퍼의 크기와 형상에 따라 다양한 크기와 형상 을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 200mm 또는 300mm 웨이퍼를 파지할 수 있는 크기와 원판 형상으로 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 세라믹 판(110)은 중앙 영역이 돌출됨으로 인해 굴절된 단차를 갖는다. 여기서, 돌출된 중앙영역의 상부에 웨이퍼가 위치한다. 즉, 본 실시예의 형상은 도 3b의 세라믹 판을 뒤집어 놓은 형상과 같이 제조될 수 있다. 이때, 굴절면은 수직한 형상을 가질 수도 있고, 소정의 기울기를 가질 수도 있다. 이 뿐만 아니라, 상술한 단차는 다수의 굴절면을 갖는 계단형상일 수도 있다. 또한, 쿨링 판(120)의 가장 자리(외주면)의 소정영역도 굴절판의 일부가 위치되도록 일부를 리세스 시킨다. The
상술한 세라믹 판(110)의 제조는 상술한 형상을 갖는 금형틀을 이용하여 형성할 수도 있고, 원통의 세라믹 판(110)을 제조한 다음, 소정의 가공공정을 통해 세라믹 판(110)의 가장자리 영역을 제거하여 형성할 수도 있고, 제 1 세라믹 판과 제 1 세라믹 판보다 작은 지름의 제 2 세라믹 판을 결합하여 형성할 수도 있다. The above-described manufacturing of the
쿨링 판(120)은 상기 세라믹 판(110)의 열을 외부로 방출할 수 있는 물질을 사용하여 제조하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 알루미늄을 그 주 성분으로 하여 쿨링 판(120)을 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 쿨링 판(120)의 크기를 세라믹 판(110) 보다 더 크게 형성한다. 즉, 쿨링 판(120)의 크기를 세라믹 판(110)과 그 측면에 장착되는 굴절판(150)을 합한 크기와 동일하게 형성하는 것이 가장 바람직하다. The
상기의 굴절판(150)은 원형 링의 형태로 제작하고, 세라믹 판(110)의 단차와 대응되는 단차를 갖도록 형성한다. 굴절판(150)을 세라믹 판(110)의 가장자리에 장 착함으로써 외부 플라즈마의 침입 경로에 경로차를 줄 수 있다. 이로써, F 라디칼에 의한 인듐의 손상을 최소화 할 수 있다. 굴절판(150)은 틈이 없는 하나의 판으로 형성한다. The refracting
이 뿐만 아니라, 쿨링 판(120)의 상부 가장자리 영역에서 소정의 단차를 주어, 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)의 단차 영역에 굴절판(150)을 장착함으로써, 쿨링 판(120)과 세라믹 판(110)간의 결합면 즉, 인듐막(130)을 외부의 플라즈마로부터 효과적으로 보호할 수 있다. In addition, by providing a predetermined step in the upper edge region of the
이는, 도 5b에서와 같이 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120) 전체에 걸쳐 계단형의 단차를 형성하고, 그 단차와 대응되는 굴절판(150)을 장착한다. 즉, 단차는 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120) 모두에 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다. 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)이 접합되는 면은 동일할 수도 있고, 세라믹 판(110)보다 쿨링 판(120)이 더 넓어질 수도 있다. 또한, 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)을 접착시키기 위한 인듐막(130)의 최외각 영역 하부에 위치한 쿨링 판(120)에 소정의 홈을 형성할 수도 있다. 이러한 홈은 제 1 실시예에서 설명한 바와 같은 구조를 갖고 있으며, 홈을 형성함으로 인해 인듐막의 고착 공정시 인듐의 표면적이 줄어드는 현상을 방지할 수 있다. This forms a stepped step over the
또한, 도 5c에서와 같이 인듐막(130)의 손상은 세정 공정시 발생하는 직진성이 강한 플라즈마에 의한 것으로 상부 세라믹 판(110)의 가장자리에 소정의 굴절부를 두고, 이와 대응하는 굴절부를 갖는 굴절 판(150)을 이용하여 세라믹 판(110)의 상부에 장착함으로 인해 인듐막(130)을 보할 수 있다. 즉, 세라믹 판(110)의 가장 자리에 'ㄴ'자 형상의 굴절부를 형성하고, 이와 대응되도록 굴절 판(150)을 'ㄱ'자 형상으로 형성한다. 이로써, 세라믹 판(110)과 굴절 판(150)의 접착을 통해 하부의 인듐막(130)을 플라즈마로 부터 보호할 수 있다. 또한, 소정의 홈을 형성함으로써, 고착공정시 인듐의 표면적이 줄어드는 현상을 방지할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5C, damage to the
상술한 제 2 실시예에 따른 정전척의 제작 방법을 간략히 살펴보면 다음과 같다. Briefly looking at the manufacturing method of the electrostatic chuck according to the second embodiment described above.
먼저, 상부 가장자리 영역에 소정의 단차를 갖는 세라믹 판(110)을 액상의 인듐을 이용하여 쿨링 판(120) 상에 접합시킨다. 즉, 액상의 인듐을 쿨링 판(120)에 도포한 다음, 그 상부에 세라믹 판(110)을 실장한 다음, 액상의 인듐을 고착 시켜 세라믹 판(110)과 쿨링 판(120)이 접착 되도록 한다. 이때, 세라믹 판(110)의 전면이 접착되도록 하여 세라믹 판(110) 내의 온도 유의차를 최소화한다. 액상의 인듐은 고착시 그 표면적이 줄어들 수 있으므로, 쿨링 판(120) 표면에 충분한 양을 도포하는 것이 효과적이다. First, the
단차를 갖는 세라믹 판(110)의 측벽에 굴절판(150)을 장착시킨다. 이로써, 세라믹 판(110)의 상부면 만이 노출되고 세라믹 판(110)의 측면은 굴절판(150)에 의해 보호된다. 또한, 세라믹 판(110)에 형성된 소정의 단차를 통해 F 라디클이 재결합이 일어나게 하여 F 라디클에 의한 인듐막(130)의 손상을 최소화한다. The refracting
상술한 바와 같이, 본 발명은 정전척의 세라믹 판과 쿨링 판을 결합시키는 인듐막의 가장자리에 소정의 경로차를 주어 외부의 플라즈마에 의한 인듐막의 손상 을 방지할 수 있다. As described above, the present invention can prevent the damage of the indium film by an external plasma by giving a predetermined path difference to the edge of the indium film bonding the ceramic plate and the cooling plate of the electrostatic chuck.
또한, 인듐막과 쿨링 판으로 인해 세라믹 판의 열을 방출하여 세라믹 판이 받는 열적 스트레스를 줄일 수 있다. In addition, due to the indium film and the cooling plate to release the heat of the ceramic plate can reduce the thermal stress received by the ceramic plate.
또한, 세라믹 판과 쿨링 판이 결합되는 영역의 가장자리에 굴절부를 주고, 쿨링 판의 단차 하부에 소정의 홈을 형성하여 세라믹 판내의 온도 유의차를 최소화할 수 있고, 인듐의 고착시 액상의 인듐 표면적이 줄어드는 현상을 보상할 수 있으며, 두 판의 접착시 인듐이 역류하는 현상을 방지할 수 있다. In addition, a refractive portion is provided at the edge of the region where the ceramic plate and the cooling plate are coupled, and a predetermined groove is formed in the lower part of the step of the cooling plate to minimize the difference in temperature in the ceramic plate, and the liquid indium surface area when the indium is fixed It can compensate for the shrinkage and prevent backflow of indium when bonding two plates.
또한, O-링의 제거하여 O-링으로 인한 접속면 사이의 간격을 제거하여 접촉을 향상시킬 수 있다. In addition, the contact can be improved by removing the O-ring to eliminate the gap between the connecting surfaces due to the O-ring.
또한, O-링의 제거 및 가장자리영역에 굴절부를 둠으로 인해 세라믹판 및 쿨링판의 바깥쪽 공간을 5mm이하로 줄일 수 있고, 이로인해 본딩영역을 더 넓게 할 수 있다.In addition, by removing the O-ring and placing the refractive portion in the edge region, the outer space of the ceramic plate and the cooling plate can be reduced to 5 mm or less, thereby making the bonding area wider.
또한, 세라믹 판에 외주면 영역에 굴절판을 장착함으로 인해 플라즈마의 침입 경로에 경로차를 줄 수 있고, 세리믹 판을 보호할 수 있다. In addition, by attaching the refracting plate in the outer circumferential surface area on the ceramic plate, it is possible to give a path difference to the intrusion path of the plasma and to protect the ceramic plate.
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