KR20130104738A - Electrostatic chuck - Google Patents

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KR20130104738A
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electrostatic chuck
heating
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이두로
이성규
김동해
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코리아세미텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An electrostatic chuck and a manufacturing method thereof are provided to stably maintain a wafer at high temperatures by removing a bonding layer between a base body and a heater. CONSTITUTION: A base body (110) is formed in a chamber. A heating layer (120) is formed on the upper surface of the base body and heats a wafer. The heating layer is divided into a bottom heating layer (121) and a top heating layer (122). A heating pattern (123) is formed between the bottom heating layer and the top heating layer. A ceramic plate (140) is bonded to the upper surface of the heating layer. An electrode (141) is embedded in the ceramic plate.

Description

정전척 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CHUCK}Electrostatic chuck and its manufacturing method {ELECTROSTATIC CHUCK}

본 발명은 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베이스 바디와 히터 사이에 형성되는 본딩층을 제거하여 고온에서도 안정된 상태를 유지할 수 있는 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same, by removing the bonding layer formed between the base body and the heater to maintain a stable state even at high temperatures.

일반적으로 기판 처리 장치는 웨이퍼 상에 막을 증착하거나, 반도체 기판상에 증착된 막을 식각하는 장치들을 지칭한다. 이와 같은 기판 처리 장치를 통해 막을 형성하고 식각하여 반도체 소자, 평판 표시 패널, 광학 소자 및 솔라셀 등을 생산한다. Generally, substrate processing apparatuses refer to devices for depositing a film on a wafer or etching a film deposited on a semiconductor substrate. A film is formed and etched through such a substrate processing apparatus to produce a semiconductor device, a flat panel display panel, an optical device, a solar cell, and the like.

기판 처리 장치를 통해 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 경우에는, 웨이퍼가 처리되는 공간을 제공하는 챔버의 내부에 웨이퍼를 안치시킨 다음 화학기상증착, 스퍼터링, 포토리소그라피, 에칭, 이온주입 등 수많은 단위 공정들을 순차적 또는 반복적으로 수행하고 가공하는 방법을 통해 웨이퍼 표면에 소정의 막을 형성한다.In the case of depositing a thin film on a wafer through a substrate processing apparatus, a number of unit processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, etching, and ion implantation may be performed by placing the wafer inside a chamber that provides a space for processing the wafer. A predetermined film is formed on the surface of the wafer through a method of performing and processing sequentially or repeatedly.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도로서, 기판 처리 장치는 웨이퍼(W)가 처리되는 공간을 제공하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 하부에 구비되어 웨이퍼(W)가 안치되는 기판 안치유닛(20)과, 상기 기판 안치유닛(20)의 상부에 구비되어 박막의 증착 또는 식각을 위한 공정가스가 분사되는 가스 분사유닛(40)이 구비된다. 이때 상기 기판 안치유닛(20)은 정전기력을 사용해 웨이퍼를 척킹(chucking) 또는 디척킹(dechucking)시키는 정전척이 일반적으로 사용된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a general substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus includes a chamber 10 which provides a space in which the wafer W is processed, and a lower portion of the chamber 10 to settle the wafer W. The substrate settling unit 20 is provided, and a gas injection unit 40 is provided on the substrate settling unit 20 to inject a process gas for deposition or etching of a thin film. In this case, the substrate mounting unit 20 is generally used as an electrostatic chuck that chucks or dechucks a wafer using electrostatic force.

기판 처리 장치에서 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 진행하기 위해서는 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내부의 기판 안치유닛(이하, 예를 들어 이하 "정전척"이라 함)(20)에 척킹시켜서 웨이퍼(W)를 가공한 후, 다음 단계의 가공을 위해 디척킹하는 과정을 여러번 반복하게 된다.In order to proceed with the process of processing the wafer W in the substrate processing apparatus, the wafer W is chucked to a substrate placing unit (hereinafter, referred to as an “electrostatic chuck”) 20 inside the chamber 10. After processing the wafer W, the process of dechucking for the next step is repeated several times.

정전척(ESC; 20)은 젠센-라벡효과(A. Jehnson & K. Rahbek's Force)에 의한 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정시키는 웨이퍼 지지대로서, 건식가공 공정이 일반화되어가는 최근의 반도체소자 제조기술의 추세에 부응하여 진공척이나 기계식 척을 대체하여 반도체소자 제조공정 전반에 걸쳐 사용되고 있는 장치이며, 특히 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭공정에서는, 챔버 상부에 설치되는 RF 상부전극에 대한 하부전극의 역할을 하며, 고온(약 150∼200℃)가공되는 웨이퍼의 배면 측에 불활성 가스를 공급하거나 별도의 수냉부재가 설치되어 웨이퍼의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.The electrostatic chuck (ESC) 20 is a wafer support for fixing the wafer W by using electrostatic force by the A. Jehnson & K. Rahbek's Force, which is a recent semiconductor device in which dry processing processes are becoming common. It is a device that is used throughout the semiconductor device manufacturing process to replace the vacuum chuck or mechanical chuck in response to the trend of manufacturing technology, especially in the dry etching process using plasma, the role of the lower electrode to the RF upper electrode installed in the upper chamber It supplies a inert gas to the back side of the wafer to be processed at a high temperature (about 150 ~ 200 ℃) or a separate water cooling member is installed to perform a function to maintain the temperature of the wafer constant.

정전척(20)의 사용에 대하여 부연하자면, 챔버(10)의 내부로 웨이퍼(W)를 로딩시킨 후 정전척(20)에 내장된 전극(27)에 전원을 인가하면, 상기 정전척(20)의 표면에 정전기가 발생되어 웨이퍼(W)를 견고히 고정되는 척킹 작업이 수행되는 것이다. 이 상태에서 상기 챔버(10)의 내부에서 웨이퍼(W)의 표면을 가공하고, 가공이 완료된 후 전극(27)에 공급된 전원을 차단하고 상기 웨이퍼(W)를 정전척(20)에서 분리하는 디척킹 작업을 수행하게 된다.In detail, the electrostatic chuck 20 is loaded by loading the wafer W into the chamber 10 and then applying power to the electrode 27 embedded in the electrostatic chuck 20. Static electricity is generated on the surface of the c) and the chucking operation is firmly fixed to the wafer (W). In this state, the surface of the wafer W is processed inside the chamber 10, and after the processing is completed, the power supplied to the electrode 27 is cut off and the wafer W is separated from the electrostatic chuck 20. Dechucking will be performed.

도 2a 및 도 2b는 종래의 정전척을 보여주는 단면도이다.2A and 2B are sectional views showing a conventional electrostatic chuck.

도 2a에 도시된 바와 같이 종래의 정전척(20)은 챔버(10) 내에서 하부전극의 역할을 하며 원판형상으로 형성된 알루미늄 재질의 베이스 바디(21)와, 제 1 본딩층(22)에 의해 베이스 바디(21)의 상면에 부착되며 내부에는 히터 패턴(23b)이 형성되는 히팅판(23)과, 상기 히팅판(23)에서 발생되는 열을 확산시키는 열확산판(24)과, 제 2 본딩층(25)에 의해 상기 열확산판의 상면에 부착되며 내부에는 전극(27)이 내장된 세라믹판(26)으로 구성된다.As shown in FIG. 2A, the conventional electrostatic chuck 20 serves as a lower electrode in the chamber 10 and is formed by a base body 21 made of aluminum and a first bonding layer 22 formed in a disc shape. A heating plate 23 attached to the upper surface of the base body 21 and having a heater pattern 23b formed therein, a heat diffusion plate 24 for diffusing heat generated from the heating plate 23, and a second bonding The layer 25 is attached to the upper surface of the thermal diffusion plate and is composed of a ceramic plate 26 having an electrode 27 embedded therein.

상기 히팅판(23)은 하부층(23a)과 상부층(23c)으로 구분되고, 상기 하부층(23a)과 상부층(23c)의 계면에 상기 히터 패턴(23b)이 형성된다. 이때 상기 하부층(23a) 및 상부층(23c)은 Pl film으로 형성된다.The heating plate 23 is divided into a lower layer 23a and an upper layer 23c, and the heater pattern 23b is formed at an interface between the lower layer 23a and the upper layer 23c. In this case, the lower layer 23a and the upper layer 23c are formed of a Pl film.

그리고, 상기 제 1 본딩층(22) 및 제 2 본딩층(25)은 세라믹과 알루미늄(Al)의 열팽창 차이를 흡수하기 위하여 실리콘 엘라스토머가 소재로 사용되는데, 실리콘 엘라스토머는 150℃ 정도가 최대 사용가능 온도이다.In addition, the first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 is a silicone elastomer is used as a material in order to absorb the thermal expansion difference between the ceramic and aluminum (Al), the silicon elastomer is 150 ℃ maximum can be used Temperature.

한편, 기판처리 장치에서 웨이퍼(W)를 처리하는 공정은 일반적으로 150℃ 이상의 고온에서 진행되기 때문에 웨이퍼(W)를 처리하는 공정 중에 제 1 본딩층(22) 및 제 2 본딩층(25)이 플라즈마에 침식되어 열전도성이 열화되어 온도 균일도가 나빠지는 단점이 있었다.On the other hand, since the process of processing the wafer W in the substrate processing apparatus generally proceeds at a high temperature of 150 ° C. or more, the first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 are formed during the process of processing the wafer W. There was a disadvantage in that the temperature uniformity was deteriorated due to deterioration of the thermal conductivity due to erosion in the plasma.

또한, 제 1 본딩층(22) 및 제 2 본딩층(25)의 손상에 의해 가스의 차단 기능이 저하되어 정전척(20)의 손상을 배가시키는 한편, 실리콘 엘라스토머가 단단하지 않기 때문에 실리콘 엘라스토머가 고온에 노출되는 경우에 제 1 본딩층(22) 및 제 2 본딩층(25)이 부드럽게 변하고, 이에 따라 세라믹판(26)의 표면 평탄도가 나빠져서 온도관리가 힘들고, 웨이퍼(W)의 처리에도 나쁜 영향을 미치는 문제가 있었다.In addition, the damage of the first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 decreases the gas blocking function, thereby doubling the damage of the electrostatic chuck 20, and the silicone elastomer is hard because the silicone elastomer is not hard. When exposed to high temperature, the first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 are changed smoothly, and thus the surface flatness of the ceramic plate 26 is deteriorated, so that temperature management is difficult, and the wafer W is also processed. There was a problem with a bad effect.

그래서 종래에는 제 1 본딩층(22) 및 제 2 본딩층(25)이 직접 고온의 환경에 노출되는 것을 억제하기 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이 베이스 바디(21)의 상단, 제 1 본딩층(22), 히팅판(23), 열확산판(24) 및 제 2 본딩층(25)의 측면을 둘러싸는 보호링(28)을 형성하였다. 상기 보호링(28)은 에폭시 또는 테프론 링 등을 사용하여 형성하였다.Therefore, in order to prevent the first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 from being directly exposed to a high temperature environment, the top of the base body 21 and the first bonding layer (as shown in FIG. 22), the heating plate 23, the thermal diffusion plate 24 and the protective ring 28 surrounding the side of the second bonding layer 25 was formed. The protective ring 28 was formed using an epoxy or Teflon ring.

하지만, 보호링(28)이 형성된 정전척(20)도 보호링이 고온의 환경에 노출되면서 보호링(28)이 침식되거나 보호링(28)에 균열이 발생되는 문제가 있었다.
However, the electrostatic chuck 20 in which the protection ring 28 is formed also has a problem in that the protection ring is eroded or a crack occurs in the protection ring 28 while the protection ring is exposed to a high temperature environment.

본 발명은 본딩층을 사용하여 히팅판을 베이스 바디에 접합시키는 방식을 개선하여, 히터와 베이스 바디의 접착층의 손상으로 인한 온도균일도의 불량발생을 제거할 수 있도록 베이스 바디의 상부에 용사 코팅방법으로 직접 히팅층을 형성할 수 있는 정전척 및 그 제조공정을 제공한다.
The present invention improves the bonding method of the heating plate to the base body by using a bonding layer, by spray coating method on the top of the base body to remove the occurrence of defects in temperature uniformity due to damage of the adhesive layer of the heater and the base body An electrostatic chuck and its manufacturing process capable of forming a heating layer directly are provided.

본 발명의 일 실시형태에 따른 정전척은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척으로서, 베이스 바디와; 상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 히팅층과; 상기 히팅층의 상면에 접합되고, 내부에 전극이 내장되는 세라믹판을 포함한다.An electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is provided in the substrate processing apparatus and includes a base body having a substrate placed therein; A heating layer formed on the upper surface of the base body by a spray coating; It includes a ceramic plate bonded to the upper surface of the heating layer, the electrode is embedded therein.

상기 히팅층은 상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 하부 히팅층과; 상기 하부 히팅층의 상면에 형성되는 발열 패턴과; 상기 발열 패턴이 내장되도록 상기 하부 히팅층의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 상부 히팅층을 포함한다.The heating layer and the lower heating layer formed of a spray coating on the upper surface of the base body; A heating pattern formed on an upper surface of the lower heating layer; It includes an upper heating layer formed of a thermal spray coating on the upper surface of the lower heating layer so that the heating pattern is embedded.

상기 하부 히팅층 및 상부 히팅층은 알루미나(Al2O3)로 형성되고, 상기 발열 패턴은 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.The lower heating layer and the upper heating layer is formed of alumina (Al 2 O 3 ), the heating pattern is characterized in that formed of any one of stainless steel, Ni-Cr alloy, tungsten (W) and inconel (inconel).

상기 베이스 바디의 상면에는 가장자리를 따라 단차부가 형성되고, 상기 베이스 바디의 측면 및 단차부의 상면은 상기 히팅층과 일체로 연장되는 보호부 및 상기 히팅층과 별개로 형성되는 커버층 중 적어도 어느 하나에 의해 커버되는 것을 특징으로 한다.A stepped portion is formed on an upper surface of the base body along an edge, and a side surface of the base body and an upper surface of the stepped portion are formed on at least one of a protective part extending integrally with the heating layer and a cover layer formed separately from the heating layer. It is characterized by being covered by.

본 발명의 일 실시형태에 따른 정전척의 제조방법은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척을 제조하는 방법으로서, 베이스 바디를 준비하는 단계와; 상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅 방식으로 히팅층을 형성하는 단계와; 내부에 전극이 내장되는 세라믹판을 준비하는 단계와; 상기 히팅층의 상면에 상기 세라믹판을 접합하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrostatic chuck in accordance with an embodiment of the present invention includes a method of manufacturing an electrostatic chuck provided inside a substrate processing apparatus and having a substrate placed thereon, the method comprising: preparing a base body; Forming a heating layer on the upper surface of the base body by spray coating; Preparing a ceramic plate having an electrode embedded therein; Bonding the ceramic plate to an upper surface of the heating layer.

상기 히팅층을 형성하는 단계는 상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅 방식으로 하부 히팅층을 형성하는 과정과; 상기 하부 히팅층의 상면에 발열 패턴을 형성하는 과정과; 상기 발열 패턴이 내장되도록 상기 하부 히팅층의 상면에 용사 코팅 방식으로 상부 히팅층을 형성하는 과정을 포함한다.The forming of the heating layer may include forming a lower heating layer on the upper surface of the base body by spray coating; Forming a heating pattern on an upper surface of the lower heating layer; And forming an upper heating layer on the upper surface of the lower heating layer by thermal spray coating to embed the heating pattern.

상기 하부 히팅층을 형성하는 과정에서 상기 베이스 바디의 상면과 함께 상기 베이스 바디의 측면에도 동시에 용사 코팅 방식으로 보호부 또는 커버층을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the process of forming the lower heating layer, a protective part or a cover layer is formed on the side of the base body together with the upper surface of the base body by spray coating.

상기 하부 히팅층 및 상부 히팅층은 알루미나(Al2O3)로 형성되고, 상기 발열 패턴은 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
The lower heating layer and the upper heating layer is formed of alumina (Al 2 O 3 ), the heating pattern is characterized in that formed of any one of stainless steel, Ni-Cr alloy, tungsten (W) and inconel (inconel).

본 발명의 실시예에 따르면, 베이스 바디에 용사 코팅 방법으로 히팅층을 형성하여 종래의 정전척에 형성되던 본딩층을 제거함에 따라 고온 환경에서 정전척의 손상없이 웨이퍼를 안정되게 척킹하여 웨이퍼의 처리효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, as the heating layer is formed on the base body by a spray coating method, the bonding layer formed on the conventional electrostatic chuck is removed, thereby stably chucking the wafer without damaging the electrostatic chuck in a high temperature environment, thereby treating the wafer. There is an effect to improve.

또한, 고온환경에 노출되는 정전척의 손상을 방지하여 정전척의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, there is an effect that can extend the life of the electrostatic chuck by preventing damage to the electrostatic chuck exposed to high temperature environment.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도이고,
도 2a 및 도 2b는 종래의 정전척을 보여주는 단면도이며,
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척을 보여주는 단면도이고,
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전척을 보여주는 단면도이다.1 is a block diagram showing a general substrate processing apparatus,
2A and 2B are cross-sectional views showing a conventional electrostatic chuck,
3A is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck in accordance with a first embodiment of the present invention;
3B is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck in accordance with a second embodiment of the present invention.

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, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척을 보여주는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전척을 보여주는 단면도이다.3A is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck according to a second embodiment of the present invention.

도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전척(100A)은 챔버(10)의 내부에 구비되는 베이스 바디(100)와, 상기 베이스 바디(100)의 상면에 형성되고, 내부에 발열 패턴(123)이 형성된 히팅층(120)과; 상기 히팅층(120)의 상면에 본딩층(130)에 의해 결합되고 내부에는 전극(140)이 내장된 세라믹판(140)을 포함한다.As shown in FIG. 3A, the electrostatic chuck 100A according to the first exemplary embodiment of the present invention is formed on the base body 100 provided in the chamber 10 and the upper surface of the base body 100. A heating layer 120 having a heating pattern 123 formed therein; It includes a ceramic plate 140 coupled to the upper surface of the heating layer 120 by the bonding layer 130 and the electrode 140 is embedded therein.

상기 베이스 바디(100)는 챔버(10)의 내부에 상기 세라믹판(140)을 설치하기 위한 지지대로서, 필요에 따라 챔버(10) 내에서 하부전극의 역할을 하면서, 상기 세라믹판(140)에 안치되는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비된다.The base body 100 is a support for installing the ceramic plate 140 inside the chamber 10. The base body 100 serves as a lower electrode in the chamber 10, as necessary, to the ceramic plate 140. Cooling means for cooling the wafer W placed is provided.

상기 베이스 바디(100)는 상면이 평평하게 형성되는 원판형상으로 형성되고, 예를 들어 알루미늄 재질로 형성된다.The base body 100 is formed in a disc shape having a flat upper surface, for example, made of aluminum.

상기 히팅층(120)은 상기 세라믹판(140)을 가열하여 상기 세라믹판(140)에 안칙되는 웨이퍼(W)를 가열시키는 수단이다.The heating layer 120 is a means for heating the ceramic plate 140 to heat the wafer W rested on the ceramic plate 140.

상기 히팅층(120)은 별도의 접착제를 사용하여 상기 베이스 바디(110)에 접합되는 것이 아니라 알루미나(Al2O3)를 용사 코팅 방법으로 코팅하여 형성된다.The heating layer 120 is formed by coating alumina (Al 2 O 3 ) by a spray coating method, rather than being bonded to the base body 110 using a separate adhesive.

상기 히팅층(120)은 내부에 발열 패턴(123)을 형성시키기 위하여 하부 히팅층(121)과 상부 히팅층(122)으로 구분되고, 상기 하부 히팅층(121)과 상부 히팅층(122) 사이에 상기 발열 패턴(123)이 형성된다.The heating layer 120 is divided into a lower heating layer 121 and an upper heating layer 122 to form a heating pattern 123 therein, between the lower heating layer 121 and the upper heating layer 122. The heating pattern 123 is formed on the substrate.

그래서, 상기 하부 히팅층(121)은 열저항의 균일성을 조절하는 종래 기술의 히팅판 및 히팅판과 베이스 바디를 접합시키는 본딩층을 대체하고, 상기 상부 히팅층(122)은 열확산 균일성을 조절하는 종래 기술의 알루미늄(Al) 재질의 열확산판을 대체하는 역할을 한다.Thus, the lower heating layer 121 replaces the conventional heating plate and the bonding layer bonding the heating plate and the base body to control the uniformity of the thermal resistance, the upper heating layer 122 is the thermal diffusion uniformity It serves to replace the thermal diffusion plate of aluminum (Al) of the prior art to adjust.

상기 발열 패턴(123)은 전원의 인가에 의해 열을 발생시키는 소재를 사용하고, 예를 들어 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.The heat generating pattern 123 may be formed of any one of stainless, Ni-Cr alloy, tungsten (W), and inconel, using a material that generates heat by application of power.

그리고, 상기 세라믹판(140)은 그 상면에 안칙되는 웨이퍼(W)가 정전기력으로 척킹 또는 디척킹되는 수단이다.In addition, the ceramic plate 140 is a means for chucking or dechucking the wafer W restrained on an upper surface thereof with an electrostatic force.

상기 세라믹판(140)의 내부에는 웨이퍼(W)를 척킹 또는 디척킹 하기 위하여 정전기력을 발생시키는 전극(140)이 내장된다. 상기 전극(140)은 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등을 스크린 프린팅 방식, 무전해도금 방식 및 스퍼터링 방식 등으로 형성시킨다. In the ceramic plate 140, an electrode 140 generating an electrostatic force to chuck or dechuck the wafer W is embedded. The electrode 140 is formed of nickel (Ni), tungsten (W) and the like by a screen printing method, an electroless plating method and a sputtering method.

상기 세라믹판(140)은 본딩층(130)에 의해 상기 히팅층(120)의 상면에 결합된다. 이때 상기 본딩층(130)의 두께는 대략 0.1mm수준으로 매우 얇아 고온의 환경에 노출되더라도 세라믹판(140)의 평탄도에 영향을 줄 정도로 변형이 이루어지지 않는다.The ceramic plate 140 is coupled to the top surface of the heating layer 120 by a bonding layer 130. In this case, the thickness of the bonding layer 130 is about 0.1 mm, which is very thin, so that even if exposed to a high temperature environment, deformation is not made to affect the flatness of the ceramic plate 140.

한편, 상기 히팅층(120)을 형성할 때 상기 히팅층(120)과 베이스 바디(110)의 결합력을 향상시키고, 베이스 바디(110)의 측면을 보호하기 위하여 히팅층(120)을 베이스 바디(110)의 측면까지 연장하여 형성시킬 수 있다.On the other hand, when the heating layer 120 is formed to improve the bonding force of the heating layer 120 and the base body 110, in order to protect the side of the base body 110, the heating layer 120 to the base body ( It may extend to the side of 110.

예를 들어 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 베이스 바디(110)의 상면에는 가장자리를 따라 단차부(111)가 형성되고, 상기 히팅층(120)의 하면 가장자리에서 일체로 연장되어 상기 단차부(111)까지 형성되는 보호부(121a)가 형성될 수 있다. 그래서 상기 히팅층(120)이 상기 베이스 바디(110)의 상부 측면을 캡핑하는 형상으로 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3A, a stepped portion 111 is formed along an edge of an upper surface of the base body 110. The stepped portion 111 extends integrally from an edge of a lower surface of the heating layer 120. Protection portion 121a may be formed up to). Thus, the heating layer 120 may be formed in a shape to cap the upper side surface of the base body 110.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 히팅층(120)의 하면 가장자리에서 상기 베이스 바디(110)의 상부 측면으로 일체로 연장되어 보호부(121b)가 형성되고, 상기 베이스 바디(110)의 측면 중 상기 보호부(121b)가 형성되지 않은 영역에 알루미나를 용사 코팅하여 형성하는 커버층(150)이 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, a protection part 121b is integrally extended from the bottom edge of the heating layer 120 to the upper side of the base body 110 to form a side surface of the base body 110. A cover layer 150 may be formed by spray coating alumina on a region where the protection part 121b is not formed.

상기 보호부(121b)와 커버층(150)은 각각 별개의 공정으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 상기 히팅층(120)의 형성시 상기 보호부(121b) 및 커버층(150)을 일체로 형성하는 것이 바람직하다.The protective part 121b and the cover layer 150 may be formed in separate processes, but preferably, the protective part 121b and the cover layer 150 are integrally formed when the heating layer 120 is formed. It is preferable to form.

전술된 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 정전척(100A, 100B)은 알루미나를 용사 코팅하여 히팅층(120)을 형성함에 따라 히팅층(120)의 형성과 함께 베이스 바디(110)와의 결합이 동시에 진행되는바, 종래에 히팅판을 별도로 제작한 다음 히팅판을 베이스 바디에 접합시키기 위하여 사용되는 접착재료를 사용할 필요가 없어 접착재료의 사용에 의해 형성되는 본딩층이 발생되지 않는 장점이 있고, 이에 따라 베이스 바디와 히팅판 사이에 형성되었던 본딩층이 고온의 환경에 노출되어 변형 및 손상되는 문제를 원천적으로 제거할 수 있다.As described above, the electrostatic chucks 100A and 100B according to the embodiments of the present invention are thermally coated with alumina to form the heating layer 120, and thus the coupling with the base body 110 together with the formation of the heating layer 120. At the same time, there is no need to use the adhesive material used to bond the heating plate to the base body after the heating plate is manufactured separately, so that the bonding layer formed by the use of the adhesive material does not occur. Accordingly, the problem that the bonding layer formed between the base body and the heating plate is exposed to a high temperature environment and deformed and damaged may be eliminated at the source.

또한, 알루미나 재질의 히팅층(120) 및 커버층(150)이 상기 베이스 바디(110)의 상면 및 측면을 커버함에 따라 챔버(10) 내부의 고온 환경 특히, 웨이퍼(W)의 처리시 발생되는 플라즈마로부터 베이스 바디(110)를 보호할 수 있다.
In addition, as the heating layer 120 and the cover layer 150 made of alumina cover the upper and side surfaces of the base body 110, a high temperature environment inside the chamber 10, in particular, is generated during processing of the wafer W. The base body 110 may be protected from the plasma.

상기와 같이 구성되는 정전척의 제조방법에 대하여 설명한다.The manufacturing method of the electrostatic chuck comprised as mentioned above is demonstrated.

먼저, 알루미늄을 사용하여 베이스 바디(110)를 준비한다.First, the base body 110 is prepared using aluminum.

그리고 준비된 베이스 바디(110)의 상면에 알루미나를 용사 코팅하여 히팅층(120)을 형성한다. 이때 알루미나가 용사 코팅되는 영역을 적절히 조정함에 따라 베이스 바디(110)의 상면에만 히팅층(120)을 형성하거나, 베이스 바디(110)의 단차부(111)에 히팅층(120)에서 연장되는 보호부(121a)를 형성할 수 있다. 또한, 베이스 바디(110)의 측면에 히팅층(120)의 보호부(121a)에서 일체로 연장되는 커버층(150)을 형성할 수 있다.In addition, the heating layer 120 is formed by spray-coating alumina on the prepared upper surface of the base body 110. At this time, the heating layer 120 is formed only on the upper surface of the base body 110 by appropriately adjusting the area in which the alumina is thermally coated, or the protection extending from the heating layer 120 to the stepped portion 111 of the base body 110. The portion 121a may be formed. In addition, the cover layer 150 may be formed on the side of the base body 110 to extend integrally from the protection part 121a of the heating layer 120.

특히, 상기 히팅층(120)을 형성할 때는 먼저 상기 베이스 바디(110)의 상면에 알루미나를 용사 코팅하여 하부 히팅층(121)을 형성한 다음, 상기 하부 히팅층(121)의 상면에 발열 패턴(123)을 형성한다. 이때 상기 발열 패턴(123)은 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나를 스크린 프린팅 방식, 무전해도금 방식 및 스퍼터링 방식 등으로 형성시킨다. In particular, when the heating layer 120 is formed, first, alumina is thermally coated on the upper surface of the base body 110 to form a lower heating layer 121, and then a heating pattern is formed on the upper surface of the lower heating layer 121. 123 is formed. In this case, the heating pattern 123 is formed of any one of stainless steel, Ni-Cr alloy, tungsten (W) and inconel by a screen printing method, an electroless plating method, and a sputtering method.

그리고, 상기 발열 패턴(123)이 내장되도록 상기 하부 히팅층(121)의 상면에 알루미나를 용사 코팅하여 상부 히팅층(122)을 형성한다. In addition, the upper heating layer 122 is formed by spray-coating alumina on the upper surface of the lower heating layer 121 so that the heating pattern 123 is embedded.

이렇게 히팅층(120)의 형성이 완료되면 내부에 전극(140)이 내장되는 세라믹판(140)을 준비한다. 물론 상기 세라믹판(140)의 준비는 히팅층(120)의 형성과 별개로 제작되기 때문에 히팅층(120)의 형성 이전에 미리 준비하는 것이 바람직하다.When the formation of the heating layer 120 is completed, the ceramic plate 140 having the electrode 140 embedded therein is prepared. Of course, since the preparation of the ceramic plate 140 is manufactured separately from the formation of the heating layer 120, it is preferable to prepare in advance before the formation of the heating layer 120.

그리고, 준비된 세라믹판(140)을 접착재료를 사용하여 상기 히팅층(120)의 상면에 접합한다.
Then, the prepared ceramic plate 140 is bonded to the upper surface of the heating layer 120 using an adhesive material.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

W: 웨이퍼 10: 챔버
20: 기판 안치유닛 21: 베이스 바디
22: 제 1 본딩층 23: 히팅판
23a: 하부층 23b: 히터 패턴
23c: 상부층 24: 열확산판
25: 제 2 본딩층 26: 세라믹판
27: 전극 28: 보호링
100A, 100B: 정전척 110: 베이스 바디
111: 단차부 120: 히팅층
121: 하부 히팅층 121a, 121b: 보호부
122: 상부 히팅층 123: 발열 패턴
130: 본딩층 140: 세라믹판
141: 전극 150: 커버층W: wafer 10: chamber
20: substrate mounting unit 21: base body
22: first bonding layer 23: heating plate
23a: lower layer 23b: heater pattern
23c: upper layer 24: thermal diffusion plate
25: second bonding layer 26: ceramic plate
27: electrode 28: protective ring
100 A, 100 B: electrostatic chuck 110: base body
111: stepped portion 120: heating layer
121: lower heating layer 121a, 121b: protective part
122: upper heating layer 123: heat generation pattern
130: bonding layer 140: ceramic plate
141: electrode 150: cover layer

Claims (8)

기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척으로서,
베이스 바디와;
상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 히팅층과;
상기 히팅층의 상면에 접합되고, 내부에 전극이 내장되는 세라믹판을 포함하는 정전척.
An electrostatic chuck provided inside the substrate processing apparatus and placed on a substrate,
A base body;
A heating layer formed on the upper surface of the base body by a spray coating;
Electrostatic chuck bonded to the upper surface of the heating layer, and comprising a ceramic plate with an electrode embedded therein.
청구항 1에 있어서, 상기 히팅층은
상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 하부 히팅층과;
상기 하부 히팅층의 상면에 형성되는 발열 패턴과;
상기 발열 패턴이 내장되도록 상기 하부 히팅층의 상면에 용사 코팅으로 형성되는 상부 히팅층을 포함하는 정전척.
The method according to claim 1, wherein the heating layer
A lower heating layer formed of a thermal spray coating on an upper surface of the base body;
A heating pattern formed on an upper surface of the lower heating layer;
Electrostatic chuck comprising an upper heating layer formed of a thermal spray coating on the upper surface of the lower heating layer so that the heating pattern is embedded.
청구항 2에 있어서,
상기 하부 히팅층 및 상부 히팅층은 알루미나(Al2O3)로 형성되고,
상기 발열 패턴은 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.
The method according to claim 2,
The lower heating layer and the upper heating layer is formed of alumina (Al 2 O 3 ),
The heat generating pattern is characterized in that the electrostatic chuck is formed of any one of stainless steel, Ni-Cr alloy, tungsten (W) and Inconel (inconel).
청구항 1에 있어서,
상기 베이스 바디의 상면에는 가장자리를 따라 단차부가 형성되고,
상기 베이스 바디의 측면 및 단차부의 상면은 상기 히팅층과 일체로 연장되는 보호부 및 상기 히팅층과 별개로 형성되는 커버층 중 적어도 어느 하나에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 정전척.
The method according to claim 1,
On the upper surface of the base body is formed a stepped portion along the edge,
And an upper surface of the side surface and the stepped portion of the base body is covered by at least one of a protective part extending integrally with the heating layer and a cover layer formed separately from the heating layer.
기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척을 제조하는 방법으로서,
베이스 바디를 준비하는 단계와;
상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅 방식으로 히팅층을 형성하는 단계와;
내부에 전극이 내장되는 세라믹판을 준비하는 단계와;
상기 히팅층의 상면에 상기 세라믹판을 접합하는 단계를 포함하는 정전척의 제조방법.
A method of manufacturing an electrostatic chuck provided inside a substrate processing apparatus and in which a substrate is placed,
Preparing a base body;
Forming a heating layer on the upper surface of the base body by spray coating;
Preparing a ceramic plate having an electrode embedded therein;
Bonding the ceramic plate to an upper surface of the heating layer.
청구항 5에 있어서,
상기 히팅층을 형성하는 단계는
상기 베이스 바디의 상면에 용사 코팅 방식으로 하부 히팅층을 형성하는 과정과;
상기 하부 히팅층의 상면에 발열 패턴을 형성하는 과정과;
상기 발열 패턴이 내장되도록 상기 하부 히팅층의 상면에 용사 코팅 방식으로 상부 히팅층을 형성하는 과정을 포함하는 정전척의 제조방법.
The method according to claim 5,
Forming the heating layer
Forming a lower heating layer on the upper surface of the base body by spray coating;
Forming a heating pattern on an upper surface of the lower heating layer;
And forming an upper heating layer on the upper surface of the lower heating layer by a thermal spray coating method so that the heating pattern is embedded therein.
청구항 6에 있어서,
상기 하부 히팅층을 형성하는 과정에서 상기 베이스 바디의 상면과 함께 상기 베이스 바디의 측면에도 동시에 용사 코팅 방식으로 보호부 또는 커버층을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
The method of claim 6,
In the process of forming the lower heating layer, the manufacturing method of the electrostatic chuck, characterized in that to form a protective layer or a cover layer on the side of the base body together with the upper surface of the base body by a spray coating method at the same time.
청구항 6에 있어서,
상기 하부 히팅층 및 상부 히팅층은 알루미나(Al2O3)로 형성되고,
상기 발열 패턴은 스테인레스, Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법.
The method of claim 6,
The lower heating layer and the upper heating layer is formed of alumina (Al 2 O 3 ),
The heating pattern is a method of manufacturing an electrostatic chuck, characterized in that formed of any one of stainless steel, Ni-Cr alloy, tungsten (W) and Inconel (inconel).
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KR20190046439A (en) * 2017-10-26 2019-05-07 에이피티씨 주식회사 Wafer chuck including heater pattern and method of fabricating the same
US20220310434A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Electrostatic chuck and substrate fixing device

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