KR20090081717A - 정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20090081717A
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Abstract

정전척은 유전 물질을 포함하고 기판이 안착되는 몸체부, 몸체부 내부의 중심을 기준으로 주변부에 배치되고, 고주파 바이어스 전압이 인가되어 플라즈마를 형성하기 위한 제1 전극, 몸체부 내부의 중심부에 배치되며, 제1 전극과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가되어 기판을 몸체부에 고정하는 제2 전극 및 제1 전극의 일측으로부터 중심부를 향하여 연장되며, 제2 전극과 전기적으로 절연된 브릿지 전극을 포함한다.

Description

정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCK, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND APPARATUS FOR PROCESSING A SUBSTRATE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 정전기를 이용하여 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 지지하는 정전척, 정전척의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막 을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근, 팹 공정에서 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시켜 기판 상에 막 또는 패턴을 형성하는 플라스마 처리 장치의 사용이 급증하고 있다. 상기 플라스마 처리 장치는 반도체 기판을 가공하기 위한 공간을 가공 챔버와, 상기 가공 챔버 내부에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척와, 상기 가공 챔버로 공급된 반응 가스를 플라스마 가스로 형성하기 위한 상부 전극을 포함한다.
정전척은 기판을 지지하는 척 플레이트 및 상기 척 플레이트 상에 배치된 전극을 포함한다.
상기 척 플레이트에는 유전물질을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 척 플레이트 상에는 정전 흡착 기능을 유도하기 위한 전극이 배치된다. 상기 전극은 직류 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극은 상기 기판을 흡착하기 위한 정전기력을 발생할 수 있다. 정전 흡착 방식에 따라 척킹 방식은 2개 이상의 전극 사이의 전위차를 생성하여 기판을 흡착하는 쌍극형과 하나의 전극과 기판 사이의 전위차를 생성하여 기판을 흡착하는 단극형으로 구분된다.
상기 전극은 상기 직류 전원 및 상기 고주파 전원과 동시에 연결될 수 있다. 상기 전극에 직류 전원과 고주파 전원이 인가될 경우 직류 전압에 의한 전위차가 발생할 수 있다. 다시 말하면, 직류 전원이 인가된 상기 전극에 고주파 전원을 인 가되고 쌍극형 방식의 척킹이 이루어질 경우 부전압 단자에 전하가 축적되어 상기 전극들 사이에 전위차가 발생한다. 결과적으로 기판을 척 플레이트로부터 언로딩할 때 기판이 척 플레이트로부터 이격되지 않는 기판 스틱킹 현상이 발생할 수 있다. 또한, 상기 전극에 과도한 직류 전압이 인가되면 흡착된 기판의 에지부 주위에 국소적인 직류 방전인 아크 방전이 발생할 수 있다. 국소적인 아크 방전에 의하여 기판에 손상이 발생할 수 있다. 한편, 상기 전극에 직류 전원과 고주파 전원이 동시에 연결될 경우 상호 영향을 감소시키기 위하여 필터가 추가적으로 직류 전원 및 고주파 전원에 연결된다. 상기 정전척이 오랫동안 사용될 경우 필터가 열화될 수 있다. 결과적으로 직류 전원 또는 고주파 전원에 충격이 가해지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 정전척이 에지부 식각용 플라즈마 식각 장치에 채용되고 상기 전극이 디스크 형상을 갖는 전면적에 걸쳐 척 플레이트에 배치 경우, 상기 전극에 고주파 전원이 연결될 때 기판의 에지부 주위뿐만 아니라 기판의 중심부 주위에도 플라즈마가 형성될 수 있다. 따라서 기판의 중심부에 형성된 박막 패턴에 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 플라즈마 및 정전기력을 안정적으로 발생시켜 안정적으로 기판을 지지한 상태에서 기판의 에지부를 식각 처리할 수 있는 정전척을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정적으로 기판을 지지한 상태에서 기판의 에지부를 식각 처리할 수 있는 정전척의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 안정적으로 기판을 지지한 상태에서 기판의 에지부를 식각 처리할 수 있는 정전척을 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 정전척은 유전 물질을 포함하고 기판이 안착되는 몸체부, 상기 몸체부 내부의 중심을 기준으로 주변부에 배치되며, 고주파 바이어스 전압이 인가되어 플라즈마를 형성하기 위한 제1 전극, 상기 몸체부 내부의 중심부에 배치되며, 상기 제1 전극과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가되어 상기 기판을 상기 몸체부에 고정하는 제2 전극 및 상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부를 향하여 연장되며, 상기 제2 전극과 전기적으로 절연된 브릿지 전극을 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극들 및 상기 브리지 전극은 동일 평면상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측에서 상기 제2 전극의 타측까지 연장될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극은 상기 브릿 지 전극을 중심으로 선대칭하도록 배치되며 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상호 수직하게 연장된 제1 브릿지 도전체 및 제2 브릿지 도전체를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 브릿지 도전체들과 상기 제1 전극 사이에 배열된 제1 내지 제4 DC 도전체들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부까지 연장될 수 있다. 여기서, 상기 제2 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 대칭하도록 배치되고 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하고, 상기 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체들은 상호 맞물리는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 몸체부를 승강시키는 승강부 및 상기 승강부에 구동력을 제공하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 정전척의 제조 방법에 따르면, 먼저, 척 플레이트를 준비한 후, 상기 척 플레이트의 중심을 기준으로 주변부에 제1 전극을 형성한다. 또한, 상기 척 플레이트의 중심부에 상기 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 형성한다. 이어서, 제1 및 제2 전극을 매설하도록 상기 척 플레이트 상에 유전체를 형성한다. 여기서, 상기 척 플레이트 상에 상기 제1 및 제2 전극들의 형상에 대응되는 수용홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극들은 각각 스크린 프린팅 방식으로 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판을 처리하기 위한 기판 처리 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되며, 유전물질을 이용하여 형성된 몸체부, 상기 몸체부 내부의 중심을 기준으로 주변부에 배치되며 고주파 전압이 인가되는 제1 하부 전극, 상기 몸체부 내부의 중심부에 배치되고 직류 전압이 인가되는 제2 전극, 및 상기 제1 하부 전극의 일측으로부터 상기 중심부를 향하여 연장되며, 상기 제2 전극과 전기적으로 절연된 브릿지 전극을 구비하는 정전척, 상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하고, 상기 제1 하부 전극에 대응하는 제1 상부 전극을 포함하는 가스 공급부, 상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 상기 고주파 전압을 공급하는 제1 전원 공급부 및 상기 제2 전극에 상기 직류 전압을 공급하는 제2 전원 공급부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 하부 전극, 제2 전극 및 상기 브리지 전극은 동일 평면상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 하부 전극의 일측에서 상기 제2 전극의 타측까지 연장될 수 있다. 여기서, 상기 제1 하부 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 선대칭하도록 배치되며 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 브릿지 전극은 상호 수직하게 연장된 제1 브릿지 도전체 및 제2 브릿지 도전체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 브릿지 도전체들과 상기 제1 하부 전극 사이에 배열된 제1 내지 제4 DC 도전체들을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부까지 연장되고, 상기 제2 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 대칭하도록 상호 이격되어 배치된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하고, 상기 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체들은 상호 맞물리는 형상을 가질 수 있다.
이러한 정전척, 정전척의 제조 방법 및 정전척을 포함하는 기판 처리 장치에 따르면, 플라즈마 및 정전기력을 안정적으로 발생시켜 안정적으로 기판을 지지한 상태에서 기판을 식각 처리할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극들 및 브릿지 전극이 동일 평면에 배치될 경우 제1 전극과 제1 전극에 대응되는 플라즈마 형성용 전극 사이에 간격이 감소한다. 따라서 제1 전극 상에 배치된 유전체로 기능하는 몸체부의 두께가 감소하여 전기용량이 증가하고 상대적으로 임피던스가 감소한다. 또한, 제1 전극과 제2 전극간의 간격이 용이하게 조절될 수 있고 이에 따라 제1 전극 및 제2 전극 간의 임피던스를 증가시킬 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전극들 및 브릿지 전극이 동일 평면에 형성됨에 따라 제1 및 제2 전극들 및 브릿지 전극을 형성하는 공정이 단순화될 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 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 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어 서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 도1의 I-II 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 몸체부(110), 제1 전극(120), 제2 전극(130) 및 브릿지 전극(150)을 포함한다.
몸체부(110)는 기판(W)을 지지한다. 예를 들면, 몸체부(110)의 상면은 기판(W)의 일 면과 접촉한 상태에서 몸체부(110)는 기판(W)을 지지한다. 몸체부(110)는 기판(W)의 형상의 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 몸체부(110)는 원 판형 형상을 가질 수 있다. 몸체부(110)는 고유전율 물질을 포함할 수 있다. 몸체부(110)가 고유전율 물질로 형성될 경우 제2 전극(130)과 기판(W) 사이에 상대적으로 높은 정전기적 인력이 형성된다. 예를 들면 몸체부(110)는 세라믹 물질 또는 폴리이미드와 같은 고분자 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(120)은 몸체부(110) 내부의 중심부를 둘러싸도록 그 중심을 기준으로 주변부에 배치된다. 제1 전극(120)에는 고주파 바이어스 전압이 인가된다. 따라서 고주파 바이어스 전압이 인가되는 제1 전극(120)은 플라즈마 소스 가스를 플라즈마 상태로 변환시킨다. 이때 제1 전극(120)은 기판의 에지부에 인접하여 상대적으로 높은 플라즈마 밀도를 갖도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 정전척(100)이 기판(W)의 에지부를 식각하는 식각 장치에 적용될 경우, 제1 전극(120)이 몸체부(110) 중심을 기준으로 주변부에 형성됨에 따라 플라즈마화된 식각 가스를 이용하여 기판(W)의 에지부를 효율적으로 식각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 몸체부(110)가 원통 형상을 가질 경우 제1 전극(120)은 원반형 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(120)은 상대적으로 높은 전기전도성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 물질의 예로는 텅스텐, 몰리브덴, 은, 금 등을 들 수 있다.
제2 전극(130)은 몸체부(110) 내부의 중심부에 배치된다. 제2 전극(130)은 제1 전극(120) 및 브릿지 전극(150)과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가된다. 제2 전극(130)이 직류 전압을 인가받을 경우 제2 전극(130), 기판(W) 및 몸체부(110) 사이의 정전기적 인력이 발생한다. 따라서 정전척(100)이 기판(W)을 몸체 부(110)의 일면에 고정시킨다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 후술하는 브릿지 전극(150)이 제1 전극(130)의 일측으로부터 몸체부(110)의 중심부를 지나 제1 전극(120)의 타측까지 연장될 경우 제2 전극(130)은 브릿지 전극(150)을 중심으로 선대칭하는 제1 DC 도전체(131) 및 제2 DC 도전체(133)를 포함한다. 따라서 제1 및 제2 DC 도전체들(131, 133)은 포함하는 정전척(100)은 쌍극형 정전척으로 기능한다. 즉, 제1 및 제2 DC 도전체들(131, 133)에 각각 직류 전압이 인가될 경우 제1 및 제2 DC 도전체들(131, 133) 및 유전물질을 포함하는 몸체부(110) 사이에 전위 포텐셜이 발생하고 따라서 정전척(100)이 기판(W)을 몸체부(110)의 일면에 고정할 수 있다. 한편, 제1 전극(120)이 도우넛 형상을 가질 경우 제1 및 제2 DC 도전체들(131、 133)은 반달 형상을 가질 수 있다.
제2 전극(130)은 상대적으로 높은 전기전도성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 물질의 예로는 텅스텐, 몰리브덴, 은, 금 등을 들 수 있다. 제2 전극(130)은 제1 전극(120)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이와 다르게 제2 전극(130)은 제1 전극(120)과 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
브릿지 전극(150)은 제1 전극(120)의 일측으로부터 상기 몸체부(110)의 중심부를 향하여 연장된다. 브릿지 전극(150)은 제2 전극(130)과는 전기적으로 절연된다. 브릿지 전극(150)은 고주파 바이어스 전압을 인가받아 제1 전극(120)으로 상기 고주파 바이어스 전압을 전달한다. 따라서 브릿지 전극(150)은 제1 전극(120)에 고주파 바이어스 전압을 전체적으로 균일하게 공급할 수 있다. 따라서 기판(W) 에지 부에 인접하도록 플라즈마가 균일하게 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 브릿지 전극(150)은 제1 전극(120)의 일측으로부터 몸체부(110)의 중심부를 지나 제1 전극(120)의 타측까지 연장될 수 있다. 이 경우, 브릿지 전극(150)은 스트라이프 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 브릿지 전극(150)은 몸체부(110)의 상부에 동일 평면으로 배치될 수 있다. 제1 전극(120)이 제2 전극(130)보다 낮은 위치로 몸체부(110)의 내부에 배치될 경우와 비교할 때 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 브릿지 전극(150)이 동일 평면에 배치될 경우 제1 전극(120)과 상기 제1 전극(120)에 대응되는 플라즈마 형성용 전극 사이에 간격이 감소한다. 따라서 제1 전극(120) 상에 배치된 유전체로 기능하는 몸체부(110)의 두께가 감소하여 전기용량이 증가하고 상대적으로 임피던스가 감소한다. 또한, 제1 전극(120)과 제2 전극(130)간의 간격이 용이하게 조절될 수 있고 이에 따라 제1 전극(120) 및 제2 전극(130) 간의 임피던스를 증가시킬 수 있다. 따라서 제1 전극(120)에 인가되는 고주파 바이어스 전압에 의한 제2 전극(130)에 인가되는 직류 바이어스에 대한 간섭이 감소될 수 있다. 결과적으로 직류 바이어스가 인가되는 제2 전극(130)과 연결된 주변 장치, 예를 들면, 직류 전원 공급부, 제너레이터(generator) 등에 대한 내구성이 향상될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 브릿지 전극(150)이 동일 평면에 형성됨에 따라 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 브릿지 전극(150)을 형성하는 공정이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 정전척(100)은 몸체부(110)를 승강시키는 승 강부(140) 및 승강부(140)에 구동력을 제공하는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다. 도 3에 도시된 정전척은 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 정전척과 제2 전극 및 브릿지 전극을 제외하고는 실질적으로 동일하므로 정전척의 다른 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(200)은 몸체부(210), 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 브릿지 전극(250)을 포함한다.
몸체부(210)는 기판을 지지한다. 예를 들면, 몸체부(210)의 상면은 기판의 일 면과 접촉한 상태에서 몸체부(210)는 기판을 지지한다. 몸체부(210)는 기판의 형상의 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 몸체부(210)는 원판형 형상을 가질 수 있다. 몸체부(210)는 고유전율 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(220)은 몸체부(210) 중심을 기준으로 주변부에 배치된다. 제1 전극(220)에는 고주파 바이어스 전압이 인가된다. 따라서 고주파 바이어스 전압이 인가되는 제1 전극(220)은 플라즈마 소스 가스를 플라즈마 상태로 변환시킨다. 이때 제1 전극(220)은 기판의 에지부에 인접하여 상대적으로 높은 플라즈마 밀도를 갖도록 한다.
브릿지 전극(250)은 제1 전극(220)의 일 측으로부터 상기 몸체부(210)의 중심부를 지나 제1 전극(220)의 타측까지 연장되며, 상호 수직하게 연장된 제1 브릿지 도전체(251) 및 제2 브릿지 도전체(253)를 포함한다. 브릿지 전극(250)은 제2 전극(230)과는 전기적으로 절연된다. 제1 및 제2 브릿지 도전체들(251, 253)이 상호 만나는 부분에 고주파 바이어스 전압이 인가되어 제1 전극(220)으로 상기 고주파 바이어스 전압을 전달한다. 따라서 브릿지 전극(250)은 제1 전극(220)에 고주파 바이어스 전압을 전체적으로 균일하게 공급할 수 있다. 따라서 기판(W)의 에지부에 인접하도록 플라즈마가 균일하게 발생할 수 있다.
제2 전극(230)은 몸체부(210) 내부의 중심부에 배치된다. 제2 전극(230)은 제1 전극(220) 및 브릿지 전극(250)과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가된다.
제2 전극(230)은 제1 및 제2 브릿지 도전체들(251, 253) 및 제1 전극(220) 사이에 배열된 제1 내지 제4 DC 도전체들(231, 232, 233, 234)을 포함한다. 따라서 제1 및 제4 DC 도전체들(231, 232, 233, 234)을 포함하는 정전척(200)은 쌍극형 정전척으로 기능한다. 즉, 제1 내지 제4 DC 도전체들(231, 232, 233, 234)에 각각 직류 전압이 인가될 경우 제1 내지 제4 DC 도전체들(231, 232, 233, 234) 및 유전물질을 포함하는 몸체부(210) 사이에 전위 포텐셜이 발생하고 따라서 제2 전극(230)이 기판을 몸체부(210)의 일면에 고정할 수 있다. 한편, 제1 전극(210)이 도우넛 형상을 가질 경우 제1 및 제2 DC 도전체들(231, 232, 233, 234)은 각각 사분원 형상을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다. 도 4에 도시된 정전척은 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 정전척과 제2 전극 및 브릿지 전극을 제외하고는 실질적으로 동일하므로 정전척의 다른 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(300)은 몸체부(310), 제1 전극(310), 제2 전극(330) 및 브릿지 전극(350)을 포함한다.
몸체부(310)는 기판을 지지한다. 예를 들면, 몸체부(310)의 상면은 기판의 일 면과 접촉한 상태에서 몸체부(310)는 기판을 지지한다. 몸체부(310)는 기판의 형상의 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 몸체부(310)는 원판형 형상을 가질 수 있다. 몸체부(310)는 고유전율 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(320)은 몸체부(310) 중심을 기준으로 주변부를 둘러싸도록 배치된다. 제1 전극(320)에는 고주파 바이어스 전압이 인가된다. 따라서 고주파 바이어스 전압이 인가되는 제1 전극(320)은 플라즈마 소스 가스를 플라즈마 상태로 변환시킨다. 이때 제1 전극(320)은 기판의 에지부에 인접하여 상대적으로 높은 플라즈마 밀도를 갖도록 한다.
브릿지 전극(350)은 제1 전극(320)의 일측으로부터 상기 몸체부(310)의 중심부까지 연장된다. 브릿지 전극(350)은 제2 전극(330)과는 전기적으로 절연된다. 브릿지 전극(350)에 고주파 바이어스 전압이 인가되어 제1 전극(320)으로 상기 고주파 바이어스 전압을 전달한다. 따라서 브릿지 전극(350)은 제1 전극(320)에 고주파 바이어스 전압을 전체적으로 균일하게 공급할 수 있다.
제2 전극(330)은 몸체부(310) 내부의 중심부에 배치된다. 제2 전극(330)은 제1 전극(320) 및 브릿지 전극(350)과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가된다.
제2 전극(330)은 브릿지 전극(350) 및 제1 전극(320)과 절연된 하나의 도전부를 포함한다. 따라서 제2 전극(330)을 포함하는 정전척(300)은 단극형 정전척으 로 기능한다. 즉, 제2 전극(330), 기판 및 유전물질을 포함하는 몸체부(310) 사이에 전위 포텐셜이 발생하고 따라서 제2 전극(330)이 기판을 몸체부(310)의 일면에 고정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 A 부분의 확대도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 정전척은 도 4를 참조로 설명한 정전척과 제2 전극을 제외하고는 실질적으로 동일하므로 정전척의 다른 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 전극(430)은 상기 브릿지 전극(450)을 중심으로 대칭되도록 배치된 제1 DC 도전체(431) 및 제2 DC 도전체(432)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 DC 도전체들(431, 432)은 상호 이격되어 상호 맞물리는 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 DC 도전체들(431, 432)은 상호 이격되어 상호 맞물리는 형상을 가질 경우, 제1 및 제2 DC 도전체들(431, 432) 및 유전물질을 포함하는 몸체부(410) 사이의 전기용량이 증가한다. 따라서, 제1 및 제2 DC 도전체들(431, 432)을 포함하는 정전척(400)은 향상된 전기용량을 갖는 쌍극형 정전척으로 기능한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조 방법에 따르면, 먼저 척 플레이트를 준비한다(S110). 이때 척 플레이트 일면에 후술하는 제1 전극 및 제2 전극이 형성될 수 있는 수용홈이 형성될 수 있다. 이후, 상기 척 플레이트의 중심을 기준으로 주변부에 제1 전극을 형성한다(S120). 이때 브릿지 전극도 동시에 형성될 수 있다. 브릿지 전극은 제1 전극의 일측에서 척 플레이트를 지나 제1 전극으로 타측까지 연장될 수 있다. 이어서, 상기 척 플레이트의 중심부에 상기 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 형성한다(S130).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 전극들은 척 플레이트 상에 동시에 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극들은 척 플레이트의 일면에 금속 분말을 고온 고압으로 분사하는 분사 공정으로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 제1 및 제2 전극들은 스크린 프린팅 공정으로 형성될 수 있다. 이외에도 척 플레이트 상에 금속막을 형성한 후 상기 금속막 상에 형성된 마스크를 이용하여 금속막을 패터닝하여 형성될 수 있다. 또한, 수용홈에 금속 물질을 매립한 후 척 플레이트의 상면이 노출될 때까지 연마하여 수용홈에 제1 및 제2 전극들을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제2 전극을 매설하도록 상기 척 플레이트 상에 유전체를 형성한다(S140).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버(510), 정전척(520), 가스 공급부(530), 제1 및 제2 RF 전원 공급부들(571, 573) 및 DC 전원 공급부(575)를 포함한다.
챔버(510)는 기판을 처리하기 위한 기판 처리 공간을 제공한다.
정전척(520)은 챔버(510) 내부에 배치된다. 정전척(520)은 기판(W)을 지지한다. 정전척(520)은 유전물질을 이용하여 형성된 몸체부(521), 상기 몸체부(521) 중 심을 기준으로 주변부에 배치되고 고주파 전압이 인가되는 제1 하부 전극(523), 몸체부(521) 내부의 중심부에 배치되고 직류 전압이 인가되는 제2 전극(525) 및 제1 하부 전극(523)의 일측으로부터 중심부를 향하여 연장된 브릿지 전극(550)을 포함한다. 몸체부(521)의 상측 주변부에는 단차를 갖는 단차부가 형성되고, 정전척(520)은 상기 단차부에는 형성된 포커스링(527)을 더 포함할 수 있다. 포커스링(527)은 기판과 정전척(520)의 상면 사이로 플라즈마 가스가 유입되는 것을 억제한다.
도 1 내지 도 6을 참고로 정전척에 대하여 상세히 설명하였으므로 정전척에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
가스 공급부(530)는 챔버(510) 내부로 식각 가스와 같은 공정 가스를 공급한다. 예를 들면, 가스 공급부(530)는 챔버(510)의 상부에 배치될 수 있다. 가스 공급부(530)는 상기 제1 하부 전극(523)에 대응하는 제1 상부 전극(535)을 포함한다. 제1 하부 전극(523)과 제1 상부 전극(535)에 고주파 바이어스 전압이 인가되고 가스 공급부(530)가 공정 가스를 공급할 때 챔버 (510)내부에 플라즈마 공정 가스가 발생한다. 특히, 제1 상부 전극(535)과 제1 하부 전극(523)은 기판(W)의 에지부에 인접하도록 배치될 수 있다. 따라서 기판 처리 장치(500)는 기판(W)의 에지부를 효율적으로 처리할 수 있다. 예를 들면, 공정 가스가 식각 가스를 포함할 경우, 기판 처리 장치(500)는 기판(W)의 에지부를 식각할 수 있다.
제1 및 제2 RF 전원 공급부(571, 573)는 상기 제1 하부 전극(523) 및 상기 제1 상부 전극(535)에 각각 고주파 전압을 공급한다. 따라서, 제1 하부 전극(523) 및 제1 상부 전극(535)에 고주파 전압이 인가될 경우 챔버(510) 내부의 공정 가스가 플라즈마 상태로 변환된다.
DC 전원 공급부(575)는 제2 전극(525)에 직류 전압을 공급한다. 제2 전극(525)에 직류 전압이 인가될 경우 제2 전극(525)에 인접하여 전위 포텐셜이 발생하고 정전척(520)이 기판(W)을 몸체부(521)에 고정한다.
한편, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(500)는 기판 처리 공정후 잔류하는 공정 가스 또는 기판 처리 공정 중 발생하는 가스를 제거하는 가스 배출부를 더 포함할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이와 같은 본 발명의 정전척, 이의 제조 방법 및 정전척을 포함하는 기판 처리 장치는 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리하는 반도체 제조 설비에 적용될 수 있다. 또한, 유리 기판을 가공하여 표시 패널을 제조하는 표시 장치의 제조 설비에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도1의 I-II 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 A 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400 : 정전척 110, 210, 310, 410 : 몸체
120, 220, 320 : 제1 전극 130, 230, 330, 430 : 제2 전극
140 : 승강부 160 : 구동부
150, 250, 350, 450 : 브릿지 전극 510 : 챔버
530 : 가스 공급부 540 : 가스 배출부

Claims (19)

  1. 유전 물질을 포함하고 기판이 안착되는 몸체부;
    상기 몸체부 내부의 중심을 기준으로 주변부에 배치되며, 고주파 바이어스 전압이 인가되어 플라즈마를 형성하기 위한 제1 전극;
    상기 몸체부 내부의 중심부에 배치되며, 상기 제1 전극과 전기적으로 절연되며 직류 전압이 인가되어 상기 기판을 상기 몸체부에 고정하는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부를 향하여 연장되며, 상기 제2 전극과 전기적으로 절연된 브릿지 전극을 포함하는 정전척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극들 및 상기 브리지 전극은 동일 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 정전척.
  3. 제1항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측에서 상기 제2 전극의 타측까지 연장된 것을 특징으로 하는 정전척.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 선대칭하도록 배치되며 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  5. 제1항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상호 수직하게 연장된 제1 브릿지 도전체 및 제2 브릿지 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 브릿지 도전체들과 상기 제1 전극 사이에 배열된 제1 내지 제4 DC 도전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  7. 제1항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부까지 연장된 것을 특징으로 하는 정전척.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 대칭되도록 배치되고 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하고, 상기 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체들은 상호 맞물리는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
  9. 제1항에 있어서, 상기 몸체부를 승강시키는 승강부 및 상기 승강부에 구동력을 제공하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
  10. 척 플레이트를 준비하는 단계;
    상기 척 플레이트의 중심을 기준으로 주변부에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 척 플레이트의 중심부에 상기 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 전극을 매설하도록 상기 척 플레이트 상에 유전체를 형성하는 단계를 포함하는 정전척의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 척 플레이트 상에 상기 제1 및 제2 전극들의 형상에 대응되는 수용홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극들은 각각 스크린 프린팅 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조 방법.
  13. 기판을 처리하기 위한 기판 처리 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되며, 유전물질을 이용하여 형성된 몸체부, 상기 몸체부 내부의 중심을 기준으로 주변부에 배치되며 고주파 전압이 인가되는 제1 하부 전극, 상기 몸체부 내부의 중심부에 배치되고 직류 전압이 인가되는 제2 전극, 및 상기 제1 하부 전극의 일측으로부터 상기 중심부를 향하여 연장되며, 상기 제2 전극과 전기적으로 절연된 브릿지 전극을 구비하는 정전척;
    상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하고, 상기 제1 하부 전극에 대응하는 제1 상부 전극을 포함하는 가스 공급부;
    상기 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극에 상기 고주파 전압을 공급하는 제1 전원 공급부; 및
    상기 제2 전극에 상기 직류 전압을 공급하는 제2 전원 공급부를 포함 하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 하부 전극, 제2 전극 및 상기 브리지 전극은 동일 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 하부 전극의 일측에서 상기 제2 전극의 타측까지 연장된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 하부 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 선대칭하도록 배치되며 상호 이격된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상호 수직하게 연장된 제1 브릿지 도전체 및 제2 브릿지 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 브릿지 도전체들과 상기 제1 하부 전극 사이에 배열된 제1 내지 제4 DC 도전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 제1 전극의 일측으로부터 상기 중심부까지 연장되고, 상기 제2 전극은 상기 브릿지 전극을 중심으로 대칭하도록 상호 이격되어 배치된 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체를 포함하고, 상기 제1 DC 도전체 및 제2 DC 도전체들은 상호 맞물리는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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