KR20070011146A - 웨이퍼에 기초한 이동 정전척 - Google Patents

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Abstract

새로운 형태의 이동형 수송가능 정전척이 개시된다. 적어도 하나의 모듈로 클러스터들에 결합되는 복수개의 전극 단위셀들이 불균일한 전기장들을 인가함으로써 부가적인 힘 성분을 생성하기 위해 사용된다. 전극 단위셀들의 클러스터 각각은 결함있는 클러스터들과 연결을 끊는 적어도 하나의 집적화 퓨즈에 연결된다.

Description

웨이퍼에 기초한 이동 정전척{TRANSFER-ESC BASED ON A WAFER}
도 1a와 도 1b는 각각 정방형 및 육각형 전극 단위셀의 상면도이다.
도 2는 전극 단위셀들의 클러스터의 상면도이다.
도 3은 클러스터의 위치가 점선으로 표시된 집적화 퓨즈의 상면도이다.
도 4는 버스 시스템의 일부분의 상면도이다.
도 5는 세컨드 레벨에 집적화 퓨즈를 가진 전극 단위셀의 버스 시스템의 일부로서의 단면도이다.
도 6은 이동형 정전척의 베이스 재료에 내재된 부가 통합 커패시터들과 클램핑된 처리 웨이퍼의 단면도로서, 자급 커패시터들의 분리된 접점들뿐 아니라, 전극들의 충전과 방전을 위한 이면 접점들도 보여주는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 피크 전극 2 : 절연체 층
3 : 주변 전극 5 : 집적화 퓨즈
7 : 버스 시스템 8 : 상부 유전체 층
8a : 이동 정전척 표면 9 : 커패시터
10 : 전극 단위셀 11 : 베이스 재료
12 : 처리 웨이퍼 13 : 외부 접점
14 : 분리된 접점
본 발명은 웨이퍼용의 정전척에 관한 것으로, 특히 이동형의 캐리어가 외부 전원에 대한 지속적인 연결이 없이도 운송이나 다른 공정 단계들을 위하여 충전(클램핑 전압의 인가)후에 얇은 웨이퍼를 수시간 동안 클램핑을 유지하는 이동형의 운송가능한 정전척(Transfer-ESC)에 관한 것이다.
이동형의 운송가능한 정전척(Transfer-ESC)은 얇은 기판들을 위한 기계적지지 캐리어로서 사용된다. 이 기술은 반도체 산업에서 집적회로의 제조에 적용된다.
보다 더 얇은 칩과 웨이퍼에 대한 추세가 파워-칩과 많은 기타 다른 응용들뿐 아니라, RFID 칩 제품들에서 보여진다. 이러한 지지 캐리어들은 이동형, 운송가능한 정전척상에 클램프된 기판의 크기와 두께가 표준 웨이퍼의 크기, 두께 및 형태와 유사하기 때문에, 기존의 제조 장비들 상에서 얇고, 깨지기 쉬운 웨이퍼들의 안전한 취급을 제공한다. 지지 캐리어 기술의 장점은 제조 장비의 외부에서 운송 기판들의 가역적인 클램핑이다. 더욱이, 이동 정전척을 충전한 다음에는, 운송 기판들은 긴 시간 동안 추가적인 외부 전류 또는 전압 공급원을 필요로 하지 않는다.
이러한 이유로, 이동 정전척과 얇은 웨이퍼의 패키지는 일반적인 두꺼운 웨이퍼처럼 취급될 수 있다. 기존의 운송 및 공정 장비(그라인딩, 에칭 또는 폴리슁 장비, 임플란터, PVD, 스퍼터 또는 CVD 장비들- DE200311625 U1을 참조)들이 추가적으로 사용될 수 있다. 완료된 공정 단계 이후에는, 얇은 웨이퍼 또는 분리된 칩들이 정전기 클램핑력을 비활성화시킨 후에 이동 정전척으로부터 제거되거나 이동 정전척이 다시 재충전될 수 있다. 이동 정전척은 재사용가능하다. 기술된 것과 유사한 문제들이 의약, 태양 에너지를 이용하는 산업 또는 디스플레이 산업과 같은 다른 산업 분야들에서 발견된다. 여기에서 사용된 것과 같이, “웨이퍼”는 척상에 유지될 수 있는 반도체 웨이퍼들, 유리 또는 세라믹 판들 또는 다른 다양한 적합한 기판들을 포함한 어떤 다양한 형태의 기판들을 포함한다.
150 ㎛의 얇은 웨이퍼들에 사용되는 최신의 기술은 기계적 안정을 위한 폴리머 보호 호일의 사용하는 것이다. 이 지지기술은 100 ㎛까지의 두께를 가진 웨이퍼에 적용가능한 것으로 보인다. 접착된 보호 호일들은 이후의 공정 단계들 이후에는 벗겨져야 한다. 이것은 깨지기 쉽고 민감한 웨이퍼들에 파손을 초래할 수 있다. 이 기술의 불리한 점은 호일들은 재사용가능하지 않고, 높은 열에 대해서 견딜 수 없다는 것이다. 그 응용이 온도가 섭씨 150도 미만인 공정 단계들에 한정된다.
대안으로, 호일들을 대신하여 안정 캐리어들로서 이동 정전척이 이용될 수 있다. 얇은 웨이퍼와 이동 정전척의 결합은 클램핑 전압 (일반적으로 300 내지 3000V)을 인가함으로써 수행될 수 있다. 이동 정전척내의 전극 구조와 웨이퍼간에 정전기장이 생성될 것이다. 결과적인 클램핑력은 평판 커패시터의 쿠울롱힘과 유사하다. 이동 정전척은 부착된 웨이퍼와 클램핑시킨 이후에는 전압 또는 전류 공급 시스템에 대한 어떤 추가적인 연결 없이 수송되거나 처리될 수 있다. 수시간 후에 는, 커패시터 구조의 누설 전류 (일반적으로, 실온에서 5nA 미만) 가 시간에 따라 방전되어 클램핑력이 감소되기 때문에, 이동 정전척의 재충전이 필요하다. 이것이 클램핑된 웨이퍼의 손실을 초래할 수 있다.
EP 1217655 A1에서는 수송가능한 정전척에 대해 ‘이동 정전척(Transfer-ESC)'라는 용어를 처음으로 사용한, 얇은 웨이퍼를 조작하는 방법이 기술되어 있다. Landesberger 등의 US 2004/0037692는 매트릭스로 배열된 전극들을 기술하고 있다. 매트릭스 형태의 전극 구조를 제공함으로써, 매트릭스의 각각 전극들의 극성을 반전시키는 것에 따라 “픽셀방식(pixelwise)"으로 개별 칩들이 제거될 수 있다. Landesberger 등은 도 2에서 사분(quarter)-원형(circular)-세그먼트(segment) 전극들로 구성된 라운드 구조를 기술하고 있다. 사분-원형-세그먼트들 두 개 각각은 서로 연결되고, 일단 활성화되면, 양(+)이나 음(-)의 전위에 있게 된다. 먼저 분리된 칩들을 디-척킹하기 위해서, 사분-원형-세그먼트들 중 적어도 두 개의 극성을 반전시킴으로써, 적절한 전극 구조가 매트릭스 구조를 이용하여 비활성화되어 칩이 분리될 수 있다.
수십년동안, 이동형 수송가능 정전척들과는 정반대로, 칩산업용의 제조용 장비들에서는 웨이퍼를 클램핑하기 위해서 고정형 정전척들이 사용되었다. 말단 장치들뿐만아니라 고정형 정전척은 전력 공급 장치에 지속적으로 연결되어있다는 것에서 차별화되어 이동형이지 않다. 이러한 이유로, 비자급(non sufficient) 전력 공급원의 관점에서 누설 전류에는 관심이 낮았다. 그런 정전척들은 대부분 빠른 척킹과 디척킹 사이클 타임을 달성하기 위해서 개선되었다. 그밖에, 전극 구조들의 많은 다른 설계가 개발되어 왔다. 단극형, 쌍극형 및 다극형 전극 구조들의 몇 가지 예들이 US 4551192, US4480284, US 4184188, US 4384918, US 4692836, US 4724510, US 5572398, US 5151845, US 6174583, EP 0692814, EP 0460955, EP 1070381에서 발견된다. EP 0880818 B1에서는 저전압 정전기 클램프가 기술된다. 클램핑력은 인가전압에만 의존적일 뿐 아니라, 전극들의 구조에도 상당히 의존적이다. 단극형 및 쌍극형 척들의 쿠울롱 힘 수치를 계산하는 공식은 평판 커패시터들의 유사한 연구들로부터 알려져 있다. 100 ㎛ 미만의 폭과 100 ㎛ 미만의 전극들간 간격을 가진, 다르게 충전된 길게 연장된 꾸불꾸불한 비슷한 배치된 전극들을 이용함으로써, 클램핑력이 향상되며 기대치보다도 더 높았다는 것이 인지되었다. 그 전극들은 불균일 전기장을 생성하는 것으로 논의된다. 이 불균일 전기장은 부가적인 힘 성분을 가진다. 유전체 물체들(웨이퍼)은 그 물체들을 불균일 전기장에 넣음으로써 정전기적으로 클램핑될 수 있다. 불균일 전기장은 유전체 물체를 가장 높은 전기장 영역으로 끌어당기는 힘을 생성한다. 이런 이유로, 감소된 클램핑 전압으로도 동일한 클램핑력을 달성하였다. 평판 디스플레이(능동형 액정표시장치) 제조기술을 사용함으로써, 전극들의 배열에서 전극들의 최소폭은 20 나노미터이고, 증착된 유전체층은 5 나노미터의 두께를 가지고 있다. 필요한 클랭핑 전압은 1kV 미만이다. 최신 형태의 고정형 정전척들은 약 3㎜의 폭의 전극들을 사용하고, 전극들간의 간격은 약 1 ㎜이다. 일반적으로, 고정형 정전척들은 1kV 내지 3kV의 범위의 클램핑 전압으로 동작한다. 유전체 층의 사용되는 두께는 10 나노미터에서 500 나노미터의 범위이다. 다른 박막 기술들이 고정형 정전척을 생산하기 위해서 적용된다.
EP 805489 A2 는 출력 단자로부터 작동하지 않는 전극을 전기적으로 연결을 끊기 위해서 퓨즈들을 사용하는 것을 기술하고 있다. 이러한 응용은 전력 공급 유닛에 지속적으로 연결되어 있는 고정형 정전척에 관련되어 있다. 저항 퓨즈들은 니켈-포스포러스(phosphorous), 니켈-크롬 또는 5 ㎜까지의 길이를 가진 다른 것들로부터 만들어진다. 그러한 종류의 퓨즈들의 단점은 적합한 박막 기술을 이용하여 통합될 수 없다는 것이다.
제안된 해결책들은 이동형, 수송가능한 정전척에 대한 추가적인 기술적 상업적 요구사항들을 완수하지 못한다. 얇거나 (150 ㎛ 미만), 아주 얇은 (50 ㎛ 미만) 의 기판들의 파손 위험은 웨이퍼들의 제조 또는 수송중에 이동 정전척을 이용함으로써 크게 감소될 수 있지만, 어떤 공정 단계들에서는 여전히 문제가 된다. 그러한 공정단계들은 섭씨 750도까지의 온도에서 수행되는 CVD, 금속 배선, 및 어닐 (anneal) 공정들이다. 쿠울롱 척들의 클램핑력은 인가되는 클램핑 전압의 제곱, 절연체 층의 유전체 상수 (εr) 에 비례하고, 절연체 층의 두께 (d) 의 제곱에는 간접적으로 비례한다. 따라서, 강한 정전기 유지력은 절연체층 재료의 높은 유전체 상수 (εr은 3,5 내지 9)와 매우 얇은 두께와 함께 높은 클램핑 전압(U > 1000V)을 가질 때에 얻어진다. 상술한 특허들에서 기술되고 인용되는 것과 같이, 사용되는 전형적 유전체 재료들의 대부분은 약 섭씨 250도의 높은 온도에서는 그 절연 작용의 현저한 감소를 보인다. 이는 높은 누설 전류를 유발하고, 따라서 짧은 클램핑 시간만을 초래한다. 주요한 단점은 또한 유전체층의 단 하나의 결점도 이동 정전척의 재앙적인 결함을 유발할 수 있다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기 기술한 단점들을 고려하여, 낮은 누설 전류를 가지고 높은 온도에서 동작되고 바람직한 증가된 클램핑력을 발생시키며 유전체층내에서 다소간의 결점들이 있을 경우에도 여전히 동작가능한 합리적인 가격의 이동형 수송가능 정전척을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 이동형 수송가능 정전척은 수송 또는 다른 공정 단계들을 위해서 외부 전력 공급원에 대한 지속적인 연결 없이, 클램핑 전압을 인가함으로써 얇은 처리 웨이퍼를 정전기적으로 클램핑하기 위한 제 1면으로 구성되는 이동형 척으로서, 상기 이동형 척과 상기 클램핑되는 기판의 크기와 두께는 표준 웨이퍼의 크기, 두께 및 형태와 유사하며, 불균일 전기장을 발생시키고, 복수의 단일 또는 쌍극형 전극 단위셀들 (10) 로부터 모듈로 형성되는 상부에 전극들을 가진 베이스 재료 (11) 를 포함하고, 상기 전극 단위 셀 (10) 은 내부 피크-전극 (1) , 측면 절연체층 (2) , 주변 전극 (3) 및 상부 유전체층 (8) 을 포함하며, 상기 전극 단위셀들은 클러스터 (4) 에 결합되어 있는 이동형 수송가능 정전척을 제공한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어 야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명에 따라, 새로운 형태의 이동형 수송가능 정전척의 해법이 청구항 제1항에 기술된다. 모듈로 클러스터들에 결합되는 복수개의 전극 단위셀들이 불균일한 전기장들을 인가함으로써 부가적인 힘 성분을 생성하기 위해 사용된다. 전극 단위셀들의 클러스터 각각은 결함있는 클러스터들과 연결을 끊는 적어도 하나의 집적화 퓨즈에 연결된다. 이와 같이, 본 발명의 목적은 달성된다.
많은 수의 전극 단위셀들을 생성하기 위해서, 집적 회로(칩들)의 제조 공정으로부터 알려진 박막 기술이 적용된다. 본 발명에 따라, 각 전극 단위 셀은 하나의 내부 피크-전극, 측면 절연층, 하나의 주변 전극과 상부 유전체층으로 구성된다. 이산화실리콘은 ㎛당 1000V까지의 높은 절연 파괴 전압(breakdown voltage)을 가지는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 섭씨 300도에서 매우 적은 누설 전류만을 발생하는 매우 순수하고 결점이 없는 이산화실리콘을 생성하는 것이 가능하다. 200V 내지 2000V의 절연 파괴 전압이 필요한 것을 고려하면, 피크-전극과 주변 전극을 분리시키는 측면 절연층의 두께는 2㎛이다.
전극 단위셀들의 정방형 또는 육각형 형태들은 표면상에 단위셀들의 최고 밀도를 가능하게 한다. 최근까지, 0.5 ㎛ 및 그 이하의 선폭이 IC 제조에 널리 사용되었다. 이 점을 고려하면, 정방형 전극 단위셀은 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 피크 전극을 가져야 하고, 측면 절연체층은 2 ㎛ 폭을 가져야할 필요가 있으며, 주변전극의 선폭은 0.5 ㎛이다. 그러한 디멘젼들을 적용하여 정방형 단위셀의 5 ㎛ 격자 상수가 계산될 수 있다. 만약, 예를 들어, 6× 6 전극 단위셀들이 모듈로 하나의 클러스터로 결합된다면, 각 클러스터는 30× 30 제곱 나노미터의 표면적을 가진다. 각 클러스터는 적어도 하나의 퓨즈에 연결된다. 이 퓨즈는 전류밀도가 지나치게 높다면 클러스터에 대한 전기 연결을 끊을 것이다. 이것은, 예를 들면, 상부 유전체층내의 결점에 의해 발생될 수 있다. IC 제조 공정중의 전형적인 결함 크기는 1 ㎛ 또는 미만의 범위 내에 있다. 이 결함은 일반적인 누설 전류보다 훨씬 큰 전기 충격 전류, 국부적인 한정된 누설 전류를 유발할 수 있다. 퓨즈 재료의 전류 밀도가 짧은 시간 동안의 임계적 한계보다 높기 때문에 이 전기 충격 전류는 수 mA만큼 높아서 퓨즈를 녹일 수 있다. 따라서, 클러스터에 대한 연결이 끊어질 것이다. 전극들 그 자체는 그와 같은 클러스터들 다수로 구축되며, 이러한 이유로 전극의 기능성은 국부적인 결함에 의해 심각하게 영향을 받지 않을 것이다. 집적화 퓨즈들은 적절하게 설계되며, 이것은 이동 정전척의 충전과 방전에 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 모든 실험들은 이동 정전척의 충전 절차동안에 결함들이 인식되는 것을 보여준다. 이동 정전척의 충전은 30 내지 300 나노 암페어의 충전전류 한계를 가지고, 상승하는 클램핑 전압으로 수행된다. 버스 시스템(bus-system)에 의해서 많은 수의 집적화 퓨즈들 (백만 또는 그 이상까지의)에 분배되는 이 작고 엄격하게 제어되는 전류들은 박막 기술 내에서 퓨즈들의 사용을 위한 기술적인 신뢰할 수 있는 해결책을 가능하게 하고, 따라서 반도체 IC 기술들로부터 알려진 제조 공정들에 완전한 통합을 가능하게 한다. 충전절차 중에, 하나의 클러스터가 파괴되어도, 그와 같은 클리스터 수백만 개를 이용하는 이동 정전척은 여전히 그 기능성을 유지한다. 5 ㎛ 격자로 구축된 전극 단위셀들을 고려하면, 결과적인 클러스터 밀도는 평방 밀리미터당 1,000 클러스터이다. 150 ㎜ 정전척에 적용되면 500,000,000 이상의 개별적인 활성 전극 단위셀들이 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 는 전극 단위셀 (10) 의 정방형 형태를 보여주며, 도 1b 는 육각형 형태를 보여준다. 전극 단위셀은 하나의 내부 피크-전극 (1), 측면 절연체층 (2), 하나의 주변전극 (3) 및 상부 유전체층 (8) 으로 구성된다. 내부 피크-전극과 주변 전극을 위해 선택되는 재료는 구리, 알루미나, 또는 텅스텐과 같은 전기 전도성 금속들 또는 고도핑된 폴리 실리콘 또는 비정형 실리콘이 이용될 수 있다. 유전체층들 (2,8) 을 위해 사용되는 재료는 일반적으로, 열성장-, CVD-, 또는 플라즈마 산화물, 질화물 또는 다른 적합한 비전도성 층들 또는 그러한 층들의 결합들이다. 전극 단위셀들 (10)을 서로 부착함으로써, 도 2 에서 보여지는 것과 같이, 표면의 완전한 커버리지가 이루어진다. 여기서는, 6× 6 전극 단위셀들 (10) 로 구성된 클러스터 (4) 가 도시되어 있다. IC 제조기술들에서는 일반적이듯이, 많은 다른 기능 레벨들이 서로의 위에 배치될 수 있다. 따라서, 집적화 퓨즈 (5) 는 각 클러스터 (4) 의 아래에 직접적으로 위치할 수 있다. 도 3 은 꾸불꾸불한 배치된 선을 가진 집적화 퓨즈 (5) 를 보여준다. 도전성 라인 (6) 은 일반적으로 300 대 1의 길이 대 폭 비를 이루도록 설계된다. 본 실시 형태의 집적화 퓨즈 (5) 의 저항은 10.000 옴 이상에 달하도록 설계된다. 이는 적절하게 도핑된 비정형 또는 다결정질 실리콘 선들을 이용함으로써 이루어진다. 그러나, 얇은 금속층의 사용도 가능하다. 도 3 에서는, 전기 충격 전류가 흐를 경우에 녹아서 클러스터 (4) 와 버스 시스템 (7) 에 대한 연결을 차단시키는 125 ㎛ 길이의 도전성 라인 (6) 이 보여진다. 도 4 에서 보여지는 것과 같이, 개개의 집적화 퓨즈들 (5) 은 서로 버스 시스템 (7) 에 의하여 연결되어 있다.
도 5 는 전극 단위셀과 그 전기장을 보여준다. 여기에서, 두 번째 레벨에 집적화 퓨즈 (5) 를 가진 전극 단위 셀 (10) 의 버스 시스템 (7) 의 일부로서의 단면도가 보여진다. 본 실시형태에서, 버스 시스템 (7) 은 36 피크 전극들로부터 구성된 클러스터 (4) 에 집적화 퓨즈 (5) 를 통하여 연결된다. 이 모든 부분들은 동일한 전위 - 이 경우, 음(-)의 전위 -를 가지고 있다. 도 2 에서 보여지듯이, 주변 전극 (3) 은 양(+)의 전위를 가지고 있다. 불균일 전기장을 강조하기 위해서, (+)에서 (-)로 화살표를 가진 선들이 전기력 선을 표시하고 있다. 이러한 불상동(non-homogeny), 불균일 전기장은 매우 강하며, 특히 이동 정전척의 상부 유전체층에 수 ㎛ 떨어진 근접부에서 매우 강하다. 불균일 전기장의 독특한 형태는 피크 전극 (1) 을 사용함으로써 현저하게 생성된다. 전기력 선의 밀도는 주변 전극 (3) 에 가까운 지역에서 보다 피크 전극 (1) 가까이에서 더 높다. 주변 전극 (3) 의 면적은 피크 전극의 면적보다 약 10배 크고, 이러한 이유로 결함이 있는 상부 유전체층을 가질 확률이 더 높아지기는 하지만, 본 실시형태에서는 집적화 퓨즈 (5) 는 직렬로 전기적으로 피크전극 (1) 에 연결된다. 다른 실시 형태에서는, 퓨즈 (5) 는 주변 전극 (3) 에 직렬로 전기적으로 연결될 수도 있다. 클램핑된 웨이퍼 (12) 에 직접 접촉되어 있는, 이동 정전척 (8a) 의 표면에서 수십 나노미터 떨어진 곳에서는, 전기력선들은 표면에 거의 평행하고, 거의 동질이다. 그것이, 유전체 물체를 가장 높은 전기장의 영역으로 끌어당기는 힘을 생성하는 불균일 전기장내에 넣음으로써 유전체 물체 - 처리 웨이퍼 (12) - 를 정전기적으로 클램핑하는 효과가 이동 정전척(8a)의 표면에 밀접한 근접부에서만 유효한 이유이다.
도 6 은 상술된 구조 구성 요소들을 가진 도 5 보다 더 일반적인 단면도의 개관을 보여주며, 마찬가지로, 이동 정전척의 베이스 재료 (11) 와 그 위에 클램핑된 처리 웨이퍼 (12) 를 보여주고 있다. 이동 정전척의 베이스 재료 (11) 는 반도체 웨이퍼 그 자체이며, 바람직하게는, 실리콘 웨이퍼이다. 전극들을 충전하고 방전시키기 위한 외부 접점들 (13) 은 일반적으로, DE 102004041049 A1 또는 DE 102004030723 A1에 기술된 것과 같이 이동 정전척의 이면에 위치된다. 에너지(전류)의 추가적인 저장을 위해서, 커패시터들 (9) 이 표면 영역 (8a) 에 수직으로, 베이스 재료 (11) 내에 들여지게 된다. 그 커패시터들은 딥-트렌치 (deep-trench) 기법들로써 생성될 수 있고, 전극들에 추가적인 에너지를 공급함으로써 더 긴 이동 정전척의 클램핑 시간을 가능하게 한다. 전극들과 커패시터들 (9) 의 연결들에 대한 상세는 IC 제조 설계 및 공정으로부터 잘 알려진 것이므로 여기에서 보여질 필요가 없다. 이동 정전척을 위한 필요한 클램핑 수단들 - 전극 단위 셀들 (10), 버스 시스템 (7) 및 집적화 퓨즈들 (5) -이 베이스 재료 (11) 의 상부의 층들에 위치할 수 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼들의 사용은 측정- 또는 제어- 유닛들, 프로세서 들 또는 데이터 저장 유닛들과 같은 일반적인 반도체 부품들을 집적할 기회를 부여한다. 트랜지스터들, 다이오드들 또는 저항들과 같은 능동형 및 수동형 부품들이 바람직하게는 베이스 재료 (11) 에 집적된다. 그러나, 반도체 부품들의 적용 온도는 일반적으로 낮은 온도 (섭씨 120도 미만) 에 한정된다. 능동형 및 수동형 부품들의 전류 및 전압 공급은 자급(autarky) 커패시터들 (9), 배터리들 또는 어큐뮬레이터들을 이용하여 자급으로 수행된다. 이 자급 전력 공급은 이동 정전척의 전극들에는 연결되지 않으며, 측정 또는 제어 목적들만을 위한 것이다. 완전히 유전적으로 절연될 수 있는 고전압 DMOS 트랜지스터들 또는 다른 적절한 종류의 바이폴라 또는 MOS 트랜지스터들이 고체소자 스위치로서 동작되어, 통합 제어 유닛에 의해 구동되어 버스 시스템 (7) 을 사용함으로써 트리거될 수 있다. 이러한 종류의 전극의 제어된 스위칭을 위한 응용은 칩들을 가려내어 배치하는 것이다. 전극들은 “온” 또는 “오프”로 프로그램될 수 있고, 클램핑된 처리 웨이퍼에 대해 이동 정전척의 일정 면적들에 대한 클램핑력에 영향을 주고, 통제할 수 있다. 이동 정전척의 중심에 있는 전극들을 “오프”로 스위치시키는 것은 상대적으로 테두리의 힘을 증가시킨다. 이동 정전척의 클램핑 전압과 결합하여, 클램핑력에 변화가 가해질 수 있어서 요철로 휜 웨이퍼를 위해 적응된 힘들도 생성될 수 있다. 이러한 변화의 유용한 응용을 위한 예는 포토리소그래피이다. 클램핑된 처리 웨이퍼의 평편도는 임계적 디멘젼의 해상도에 매우 중요한 영향력을 가진다. 처리 웨이퍼의 평편도의 국부적인 결함을 적절하게 조절하기 위해서는 매우 많은 수의 전극들이 필요하다. 척킹된 처리 웨이퍼의 평편도를 측정, 변경 및 제어하기 위해서 평편도 측정 장비 에 연결되어, 측정 결과치를 이동 정전척의 제어 유닛에 피드백하는 루프, 폐쇄 루프가 생성될 수 있다.
박막기술을 이용하여 생산된 이동 정전척은 유사한 평편도를 이룰 수 없다. 인쇄 또는 소결(sinter) 공정들은 각자 대략 3 내지 30 ㎛의 높이 범위내의 현미경적인 작은 피크와 골들을 상부 유전체층 (8) 에 생성한다. 이것은 평판 웨이퍼 (12) 와 이동 정전척 (8a) 의 표면사이에 추가적인 간격을 유발한다. 따라서, 상부 유전체층 (8) 의 실효 두께가 증가된다. 그러나, 유전체층 (d) 의 증가된 두께에 따라서, 클램핑력은 급격하게 감소한다. 베이스 재료 (11) 로서 웨이퍼를 가진 이동 정전척은 생산 웨이퍼 (12) 만큼 편평하고, 이러한 이유로 이러한 용도에 가장 적합하다. 이러한 평편도는 특히 처리 웨이퍼 (12) 와 이동 정전척 (8a) 사이에 수 마이크로미터의 밀접한 근접도를 요구하는 불균일 전기장의 큰 힘 성분을 발생시키는데 필요하다.
본 발명의 장점은 집적 반도체 부품들뿐만 아니라 많은 수의 전극 단위 셀들을 가진 이동 정전척도 IC 산업의 일반적인 공정들과 기술들을 가지고 실리콘으로 만들어진 베이스 웨이퍼상에 제조될 수 있다는 것이다. 피크-전극들의 적용은 불균일 전기장을 생성하는 것을 가능케 하여 웨이퍼들을 밀접하게 효과적으로 클램핑한다. 매우 순수한 재료들과 정교한 공정들의 사용은 매우 평탄한 표면을 가지고 거의 결점이 없는 유전층들을 쌓아 올리는 것을 가능케 한다. 거친 표면이나 입자들과 같은 현미경적인 결함들은 IC 제조 기술들과 환경들을 사용함으로써 감소되거나 회피될 수 있다. 결점이 다소의 전극 단위 셀들을 파괴하더라도 전극들의 기능성을 유지할 수 있도록 하는 퓨즈들의 집적도 또한 중요한 장점이다. 이렇게, 매우 튼튼하고, 섭씨 300도가 넘는 온도들에 적합하고, 매우 효율적인 얇은 웨이퍼 클램핑을 위한 이동형의 수송가능한 정전척이 제조될 수 있고, 반도체 웨이퍼 그 자체로부터 만들어질 수 있다. 이동 정전척을 생산하기 위해서 베이스 재료로서 실리콘 (또는, 집적 반도체 부품들을 위한 적절한 재료들) 을 사용하는 것은 이동 정전척 내에 측정 또는 제어 유닛들, 프로세서들 또는 데이터 저장 유닛들과 같은 다른 반도체 부품들을 통합할 기회를 제공한다. 개개의 전극들은 고체 소자 스위치들을 이용하여 “온” 또는 “오프”로 스위치될 수 있다. 웨이퍼와 이동 정전척에 동일한 재료를 사용하는 것은 열팽창지수가 동일하기 때문에 기계적 스트레스를 줄이거나 제거한다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 수송 또는 다른 공정 단계들을 위해서 외부 전력 공급원에 대한 지속적인 연결 없이, 클램핑 전압을 인가함으로써 얇은 처리 웨이퍼를 정전기적으로 클램핑하기 위한 제 1면으로 구성되는 이동형 척으로서, 상기 이동형 척과 상기 클램핑되는 기판의 크기와 두께는 표준 웨이퍼의 크기, 두께 및 형태와 유사하며,
    불균일 전기장을 발생시키고, 복수의 단일 또는 쌍극형 전극 단위셀들 (10) 로부터 모듈로 형성되는 상부에 전극들을 가진 베이스 재료 (11) 를 포함하고,
    상기 전극 단위 셀 (10) 은 내부 피크-전극 (1) , 측면 절연체층 (2) , 주변 전극 (3) 및 상부 유전체층 (8) 을 포함하며, 상기 전극 단위셀들은 클러스터 (4) 에 결합되어 있는 이동형 수송가능 정전척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 단위셀 (10) 은 5 ㎛ 이하의 길이와 5 ㎛ 이하의 폭을 가진 이동형 수송가능 정전척.
  3. 제1항에 있어서, 상기 클러스터 (4) 각각은 4 내지 100개의 상기 전극 단위셀 (10) 들로부터 형성되는 이동형 수송가능 정전척.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전극 각각은 2 또는 그 이상의 상기 클러스터들 (4) 로부터 형성되는 이동형 수송가능 정전척.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클러스터 (4) 각각은 하나 또는 그 이상의 집적화 퓨즈들 (5) 에 링크되는 이동형 수송가능 정전척.
  6. 제1항에 있어서, 측정 또는 제어 유닛들, 프로세서들 또는 데이터 저장 유닛들과 같은 집적 반도체 부품들이 상기 반도체 베이스 재료 (11) 에 집적되는 이동형 수송가능 정전척.
  7. 제1항에 있어서, 자급 (autarky) 커패시터들 (9) , 배터리들 또는 어큐뮬레이터들을 포함하여, 능동형 및 수동형 반도체 부품들이 자급으로 에너지를 공급받는 이동형 수송가능 정전척.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반도체 베이스 재료 (11) 에 집적된 고전압 이중 확산형 모스 트랜지스터들과 같은 고체 소자 스위치들이 상기 전극들을 스위치 온 또는 오프하기 위해 적용되는 이동형 수송가능 정전척.
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