KR20150045670A - Electrostatic chuck - Google Patents

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Abstract

An electrostatic chuck is disclosed. The elastic chuck comprises: a plate-shaped body; an electrostatic electrode formed on the upper surface of the body; and a dielectric layer formed on the upper surface of the body and the electrostatic electrode, wherein the dielectric layer includes a silicon oxide, an aluminum oxide, and a barium oxide. Accordingly, the electrostatic chuck has the effects of improving the insulation properties and plasma resistance of the dielectric layer.

Description

정전척{Electrostatic chuck}Electrostatic chuck}

본 발명의 실시예들은 정전척에 관한 것이다. 보다 상세하게는 정전기력을 이용하여 작업 대상물을 파지하는 정전척에 관한 것이다.Embodiments of the invention relate to electrostatic chucking. And more particularly, to an electrostatic chuck for holding an object to be processed by using an electrostatic force.

일반적으로 정전척은 반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 지지하며, 특히 상기 기판을 정전기력을 이용하여 파지하는데 사용될 수 있다.Generally, an electrostatic chuck supports a substrate such as a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process, and in particular, can be used to hold the substrate by electrostatic force.

상기와 같은 정전척의 일 예로서 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0137679호에는 글라스 정전척 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.As an example of such an electrostatic chuck, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0137679 discloses a glass electrostatic chuck and a manufacturing method thereof.

상기 정전척은 일반적으로 유전체 플레이트와 상기 유전체 플레이트 아래에 배치되어 정전기력을 발생시키기 위한 정전 전극을 포함할 수 있다. 또한 상기 유전체 플레이트와 정전 전극은 접착제를 이용하여 세라믹 본체 또는 금속 베이스 상에 접착될 수 있다.The electrostatic chuck generally includes a dielectric plate and an electrostatic electrode disposed below the dielectric plate for generating an electrostatic force. The dielectric plate and the electrostatic electrode may be bonded to the ceramic body or the metal base using an adhesive.

한편, 상기 정전척을 이용하는 반도체 제조 공정에서는 플라즈마를 이용하여 기판 상에 물질막을 형성하거나 상기 기판 상에 형성된 물질막을 식각할 수 있다. 상기와 같은 플라즈마 증착 또는 플라즈마 식각 공정을 수행하는 동안 상기 정전척의 표면 부위가 상기 플라즈마에 의해 침식될 수 있으며, 이에 의해 상기 정전척 내부의 접착제층이 노출될 수 있다.Meanwhile, in the semiconductor manufacturing process using the electrostatic chuck, a material film may be formed on a substrate using plasma, or a material film formed on the substrate may be etched. During the plasma deposition or the plasma etching process, the surface of the electrostatic chuck may be eroded by the plasma, thereby exposing the adhesive layer in the electrostatic chuck.

상기와 같이 접착제층이 상기 플라즈마에 노출되는 경우 상기 접착제층이 상기 플라즈마에 의해 침식될 수 있으며, 이에 의해 상기 공정 챔버 내에서 파티클이 발생될 수 있다. 결과적으로 상기 접착제층은 상기 기판 및 상기 공정 챔버 내부를 오염시키는 파티클 소스로서 작용할 수 있다. 추가적으로, 상기 접착제층의 침식에 의해 상기 정전척의 온도 균일도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있으며, 이에 의해 상기 증착 또는 식각 공정의 신뢰도가 크게 저하될 수 있다.When the adhesive layer is exposed to the plasma as described above, the adhesive layer can be eroded by the plasma, whereby particles can be generated in the process chamber. As a result, the adhesive layer can act as a particle source to contaminate the substrate and the process chamber interior. In addition, the uniformity of the temperature of the electrostatic chuck may be lowered due to the erosion of the adhesive layer, thereby greatly reducing the reliability of the deposition or etching process.

상기와 같은 접착제층의 노출에 의해 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0104738호에는 베이스 바디 상에 용사 코팅 방법에 의해 형성된 히팅층을 포함하는 정전척이 개시되어 있다. 그러나, 상기 히팅층 상에는 종래 기술과 동일하게 접착제를 통해 정전 전극과 세라믹판이 접착되고 있으므로, 상기 접착제층의 노출에 의한 문제점을 충분하게 해결하기에는 어려움이 있다.In order to solve such a problem caused by exposure of the adhesive layer, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0104738 discloses an electrostatic chuck including a heating layer formed on a base body by a spray coating method. However, since the electrostatic electrode and the ceramic plate are bonded to the heating layer through the adhesive in the same manner as in the conventional art, it is difficult to sufficiently solve the problem caused by the exposure of the adhesive layer.

본 발명의 실시예들은 향상된 내플라즈마성을 갖고 접착제층을 사용하지 않는 정전척을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck having an improved plasma resistance and not using an adhesive layer.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 정전척은, 판상의 본체와, 상기 본체의 상면 상에 형성된 정전 전극과, 상기 본체의 상면 및 상기 정전 전극 상에 형성된 유전체층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유전체층은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 및 바륨 산화물을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck comprising: a plate-shaped main body; an electrostatic electrode formed on an upper surface of the main body; an upper surface of the main body; and a dielectric layer formed on the electrostatic electrode . At this time, the dielectric layer may include silicon oxide, aluminum oxide, and barium oxide.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 아연 산화물 및 지르코늄 산화물을 더 포함할 수 있다.In embodiments of the present invention, the dielectric layer may further include zinc oxide and zirconium oxide.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 15 내지 35 중량%의 실리콘 산화물과, 5 내지 25 중량%의 알루미늄 산화물과, 5 내지 25 중량%의 바륨 산화물과, 2 내지 15 중량%의 아연 산화물, 및 1 내지 10 중량%의 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다.In embodiments of the present invention, the dielectric layer comprises 15 to 35 wt% silicon oxide, 5 to 25 wt% aluminum oxide, 5 to 25 wt% barium oxide, 2 to 15 wt% zinc oxide , And 1 to 10 wt% zirconium oxide.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유전체층은 코발트 산화물 및 주석 산화물을 더 포함할 수 있다.In embodiments of the present invention, the dielectric layer may further include cobalt oxide and tin oxide.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 본체의 하면 상에 형성되며 상기 정전 전극과 동일한 물질로 이루어지는 보강 전극과, 상기 본체의 하면 및 상기 보강 전극 상에 형성되며 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 하부 유전체층을 더 포함할 수 있다.In the embodiments of the present invention, a reinforcing electrode formed on the lower surface of the main body and made of the same material as the electrostatic electrode, a lower dielectric layer formed on the lower surface of the main body and the reinforcing electrode and made of the same material as the dielectric layer As shown in FIG.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 정전 전극이 형성된 제1 전극 면적과 상기 보강 전극이 형성된 제2 전극 면적은 동일하게 구성될 수 있다.In embodiments of the present invention, the first electrode area formed with the electrostatic electrode and the second electrode area formed with the reinforcing electrode may be the same.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 본체에는 관통공이 구비될 수 있으며, 상기 관통공에는 상기 정전 전극과 전기적으로 연결되는 연결 단자가 삽입될 수 있다.In the embodiments of the present invention, the body may be provided with a through hole, and a connection terminal electrically connected to the electrostatic electrode may be inserted into the through hole.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 연결 단자는 세라믹 물질로 이루어진 연결핀과 상기 연결핀 상에 형성된 도전성 코팅층을 포함할 수 있다.In the embodiments of the present invention, the connection terminal may include a connection pin made of a ceramic material and a conductive coating layer formed on the connection pin.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 연결핀은 상기 본체와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.In the embodiments of the present invention, the connection pin may be made of the same material as the main body.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 관통공의 상부는 모따기 처리될 수 있으며, 상기 관통공 상부의 모따기면 상에는 상기 정전 전극과 상기 도전성 코팅층을 전기적으로 연결하기 위한 상부 연결부가 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the upper portion of the through hole may be chamfered, and an upper connection portion may be formed on the chamfered surface of the through hole to electrically connect the electrostatic electrode and the conductive coating layer.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 상부 연결부와 상기 연결 단자의 상단부에 의해 한정되는 상부 리세스에는 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 상부 필러가 삽입될 수 있다.In embodiments of the present invention, an upper filler made of the same material as the dielectric layer may be inserted into the upper recess defined by the upper connection portion and the upper end of the connection terminal.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 본체의 하면에는 상기 관통공에 대응하는 제1 하부 리세스가 형성될 수 있으며, 상기 제1 하부 리세스에는 상기 연결 단자의 하부와 전기적으로 연결되는 외부 단자가 삽입될 수 있다.In embodiments of the present invention, a first lower recess corresponding to the through hole may be formed on a lower surface of the main body, and the first lower recess may have an external terminal electrically connected to a lower portion of the connection terminal, Can be inserted.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 관통공의 하부는 모따기 처리될 수 있으며, 상기 관통공 하부의 모따기면 상에는 상기 외부 단자와 상기 도전성 코팅층을 전기적으로 연결하기 위한 하부 연결부가 형성될 수 있다.In the embodiments of the present invention, the lower portion of the through hole may be chamfered, and a lower connection portion may be formed on the chamfered portion under the through hole to electrically connect the external terminal and the conductive coating layer.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 하부 연결부와 상기 연결 단자의 하단부에 의해 한정되는 제2 하부 리세스에는 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 하부 필러가 삽입될 수 있다.In embodiments of the present invention, a lower filler made of the same material as the dielectric layer may be inserted into the second lower recess defined by the lower connection portion and the lower end of the connection terminal.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 실리콘 산화물과 알루미늄 산화물 및 바륨 산화물을 포함하며 아연 산화물과 지르코늄 산화물이 첨가된 유전체 페이스트층을 스크린 프린트 공정을 통해 본체의 상면 상에 형성하고, 이어서 소성 공정을 통해 유전체층을 성형함으로써 상기 유전체층의 내플라즈마성을 개선할 수 있다. 특히, 소성 공정을 통해 상기 유전체층을 성형함으로써 종래 기술에서의 접착제층을 제거할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, a dielectric paste layer containing silicon oxide, aluminum oxide and barium oxide and containing zinc oxide and zirconium oxide is formed on the upper surface of the body through a screen printing process, The plasma resistance of the dielectric layer can be improved by forming the dielectric layer through the firing process. In particular, it is possible to remove the adhesive layer in the prior art by molding the dielectric layer through a firing process.

또한, 상기 본체의 하면 상에 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 하부 유전체층을 형성함으로써 정전척의 내구성이 크게 개선될 수 있다. 특히, 상기 소성 공정을 수행하는 동안 상기 본체의 휨 현상을 방지할 수 있으며, 특히 반도체 제조 공정에서 고온 환경에 노출되는 경우에도 상기 정전척의 변형이 크게 감소될 수 있다.Further, by forming a lower dielectric layer made of the same material as the dielectric layer on the lower surface of the main body, the durability of the electrostatic chuck can be greatly improved. Particularly, it is possible to prevent warpage of the main body during the firing process, and in particular, deformation of the electrostatic chuck can be greatly reduced even when exposed to a high temperature environment in a semiconductor manufacturing process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연결 단자를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a schematic enlarged cross-sectional view for explaining the connection terminal shown in FIG.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings showing embodiments of the invention. However, the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below, but may be embodied in various other forms. The following examples are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention, rather than being provided so as to enable the present invention to be fully completed.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.When an element is described as being placed on or connected to another element or layer, the element may be directly disposed or connected to the other element, and other elements or layers may be placed therebetween It is possible. Alternatively, if one element is described as being placed directly on or connected to another element, there can be no other element between them. The terms first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and / or portions, but the items are not limited by these terms .

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Furthermore, all terms including technical and scientific terms have the same meaning as will be understood by those skilled in the art having ordinary skill in the art, unless otherwise specified. These terms, such as those defined in conventional dictionaries, shall be construed to have meanings consistent with their meanings in the context of the related art and the description of the present invention, and are to be interpreted as being ideally or externally grossly intuitive It will not be interpreted.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the present invention are described with reference to schematic illustrations of ideal embodiments of the present invention. Thus, changes from the shapes of the illustrations, e.g., changes in manufacturing methods and / or tolerances, are those that can be reasonably expected. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shapes of the areas illustrated in the drawings, but include deviations in the shapes, the areas described in the drawings being entirely schematic and their shapes Is not intended to illustrate the exact shape of the area and is not intended to limit the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(100)은 판상의 본체(110)와 상기 본체(110)의 상면 상에 형성된 정전 전극(120) 및 유전체층(130)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유전체층(130)은 상기 본체(110)의 상면 및 상기 정전 전극(120) 상에 형성될 수 있다. 일 예로서, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 정전 전극(120)은 판상 구조, 나선형 구조, 동심원 구조 등 다양한 구조를 가질 수 있다.1, an electrostatic chuck 100 according to an embodiment of the present invention includes a plate-shaped main body 110, an electrostatic electrode 120 formed on an upper surface of the main body 110, and a dielectric layer 130 . Specifically, the dielectric layer 130 may be formed on the upper surface of the main body 110 and on the electrostatic electrode 120. As an example, although not shown in detail, the electrostatic electrode 120 may have various structures such as a plate-like structure, a spiral structure, and a concentric structure.

상기 정전 전극(120)은 상기 유전체층(130) 상에 놓여지는 기판(미도시)을 파지하기 위한 정전기력을 발생시키기 위하여 사용되며, 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The electrostatic electrode 120 is used to generate an electrostatic force for holding a substrate (not shown) placed on the dielectric layer 130 and may be formed of a metal such as silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), tungsten W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), or the like.

상기 판상의 본체(110)는 세라믹 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 본체(110)는 알루미늄 산화물(Al2O3) 소결체일 수 있으며, 추가적으로 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(Si3N4) 등을 포함할 수도 있다.The plate-like body 110 may be made of a ceramic material. As an example, the body 110 may be an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body and may further include aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ) .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유전체층(130)은 비정질 글라스 형태를 가질 수 있으며, 실리콘 산화물(SiO2)과 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 바륨 산화물(BaO)을 포함할 수 있다. 특히, 상대적으로 낮은 유전율을 갖는 실리콘 산화물과 알루미늄 산화물에 상대적으로 높은 유전율을 갖는 바륨 산화물을 첨가함으로써 Ba/O/Si 또는 Ba/O/Al 구조 등과 같이 개선된 절연 특성을 갖는 구조를 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dielectric layer 130 may have an amorphous glass form and may include silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and barium oxide (BaO). In particular, by adding a barium oxide having a relatively high dielectric constant to silicon oxide and aluminum oxide having a relatively low dielectric constant, it is possible to secure a structure having improved insulation characteristics such as Ba / O / Si or Ba / O / Al have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유전체층(130)은 아연 산화물(ZnO) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)을 포함할 수 있으며, 이에 의해 평균 결정립의 크기가 감소될 수 있고, 또한 입자간 치밀한 구조가 형성될 수 있으므로, 상기 유전체층(130)의 전기적인 안정성이 크게 향상될 수 있다. 특히, 상기와 같이 아연 산화물 및 지르코늄 산화물을 첨가함으로써 상기 유전체층(130)의 내플라즈마성이 크게 향상될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the dielectric layer 130 may include zinc oxide (ZnO) and zirconium oxide (ZrO 2 ), whereby the size of the average crystal grain can be reduced, A dense structure can be formed, so that the electrical stability of the dielectric layer 130 can be greatly improved. In particular, by adding zinc oxide and zirconium oxide as described above, the plasma resistance of the dielectric layer 130 can be greatly improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유전체층(130)은 첨가제로서 코발트 산화물(CoO) 및 주석 산화물(SnO2) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 코발트 산화물과 주석 산화물은 상기 실리콘 산화물과 비교하여 상대적으로 높은 유전율을 갖기 때문에 정전기력을 향상시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 정전척(100)의 파지력(chucking force)을 보다 개선할 수 있다. 특히, 상기 코발트 산화물의 경우 상대적으로 넓은 온도 범위에서 일정한 유전상수를 유지하는 특성이 있으므로, 상기 정전척(100)의 사용온도를 확장시키는 용도로서 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dielectric layer 130 may further include cobalt oxide (CoO) and tin oxide (SnO 2 ) as additives. Since the cobalt oxide and tin oxide have a relatively high dielectric constant as compared with the silicon oxide, the electrostatic force can be improved and the chucking force of the electrostatic chuck 100 can be further improved. Particularly, since the cobalt oxide has a characteristic of maintaining a constant dielectric constant over a relatively wide temperature range, it can be used as an application for expanding the service temperature of the electrostatic chuck 100.

일 예로서, 상기 유전체층(130)은 약 15 내지 35 중량%의 실리콘 산화물, 약 5 내지 25 중량%의 알루미늄 산화물, 약 5 내지 25 중량%의 바륨 산화물, 약 2 내지 15 중량%의 아연 산화물, 및 약 1 내지 10 중량%의 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the dielectric layer 130 comprises about 15 to 35 weight percent silicon oxide, about 5 to 25 weight percent aluminum oxide, about 5 to 25 weight percent barium oxide, about 2 to 15 weight percent zinc oxide, And about 1 to 10 weight percent zirconium oxide.

한편, 상기 정전 전극(120)과 상기 유전체층(130)은 도전체 페이스트와 유전체 페이스트를 이용한 스크린 프린트 공정과 이에 의해 형성된 도전체 페이스트층과 유전체 페이스트층에 대한 소성 공정을 통해 상기 본체(110)의 상면 상에 형성될 수 있다.The electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130 are electrically connected to each other through a screen printing process using a conductive paste and a dielectric paste and a firing process for forming a conductive paste layer and a dielectric paste layer, May be formed on the upper surface.

예를 들면, 상기 본체(110)의 상면 상에 먼저 스크린 프린트 공정을 통해 도전체 페이스트층을 형성하고, 이어서 상기 본체(110)의 상면 및 상기 도전체 페이스트층 상에 스크린 프린트 공정을 통해 유전체 페이스트층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 도전체 페이스트층을 형성한 후 상기 도전체 페이스트층에 대한 큐어링 공정이 수행될 수 있으며, 또한 상기 유전체 페이스트층을 형성한 후 상기 유전체 페이스트층에 대한 큐어링 공정이 수행될 수 있다. 또한, 상기와 다르게, 상기 도전체 페이스트층과 유전체 페이스트층을 순차적으로 형성한 후, 상기 도전체 페이스트층과 유전체 페이스트층에 대한 큐어링 공정이 동시에 진행될 수도 있다.For example, a conductor paste layer is first formed on the upper surface of the main body 110 through a screen printing process, and then a dielectric paste (not shown) is formed on the upper surface of the main body 110 and the conductor paste layer through a screen printing process. Layer can be formed. At this time, the curing process may be performed on the conductor paste layer after forming the conductor paste layer, and the curing process may be performed on the dielectric paste layer after forming the dielectric paste layer . Alternatively, after the conductor paste layer and the dielectric paste layer are sequentially formed, the curing process for the conductor paste layer and the dielectric paste layer may be performed at the same time.

상기와 같이 도전체 페이스트층과 유전체 페이스트층을 형성한 후 약 800℃ 이상의 온도에서 소성 공정을 수행하여 상기 본체(110)의 상면 상에 정전 전극(120)과 유전체층(130)을 형성한다.After forming the conductive paste layer and the dielectric paste layer as described above, the electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130 are formed on the upper surface of the main body 110 by performing a sintering process at a temperature of about 800 ° C or more.

상술한 바와 같이 스크린 프린트 공정 및 소성 공정을 통해 상기 본체(110)의 상면 상에 정전 전극(120)과 유전체층(130)을 형성함으로써 상기 본체(110)와 상기 정전 전극(120) 및 상기 유전체층(130) 사이의 접착 강도가 향상될 수 있으며, 이에 의해 반도체 제조 공정에서 온도 균일도가 크게 향상될 수 있다. 특히, 종래 기술에서의 접착제층이 사용되지 않으므로, 상기 접착제층에 의한 문제점이 근본적으로 제거될 수 있다.The electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130 are formed on the upper surface of the main body 110 through the screen printing process and the firing process as described above so that the main body 110 and the electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130 can be improved, whereby the temperature uniformity in the semiconductor manufacturing process can be greatly improved. In particular, since the adhesive layer in the prior art is not used, the problem caused by the adhesive layer can be fundamentally eliminated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본체(110)의 하면 상에는 보강 전극(140)과 하부 유전체층(150)이 구비될 수 있다. 특히, 상기 보강 전극(140)은 상기 정전 전극(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 하부 유전체층(150)은 상기 유전체층(130)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a reinforcing electrode 140 and a lower dielectric layer 150 may be provided on a lower surface of the main body 110. Particularly, the reinforcing electrode 140 may be made of the same material as the electrostatic electrode 120, and the lower dielectric layer 150 may be made of the same material as the dielectric layer 130.

상기 보강 전극(140)과 하부 유전체층(150)은 상기 정전 전극(120)과 상기 유전체층(130)과 동일한 방법을 통해 성형될 수 있으며, 상기 정전 전극(120)과 상기 유전체층(130)에 대한 소성 공정에서 상기 본체(110)와 정전 전극(120) 및 상기 유전체층(130) 사이의 열팽창률 차이에 기인하여 상기 본체(110)에서 휨(warpage) 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 구비될 수 있다. 특히, 상기 정전 전극(120)이 형성되는 제1 전극 면적과 상기 보강 전극(140)이 형성되는 제2 전극 면적이 서로 동일하게 구성되는 것이 바람직하며, 또한 상기 보강 전극(140)과 상기 하부 유전체층(150)의 두께는 상기 정전 전극(120)과 상기 유전체층(130)의 두께와 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.The reinforcing electrode 140 and the lower dielectric layer 150 may be formed by the same method as that of the electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130, May be provided to prevent a warpage phenomenon in the main body 110 due to a difference in thermal expansion coefficient between the main body 110 and the electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130 in the process. In particular, it is preferable that the first electrode area where the electrostatic electrode 120 is formed and the second electrode area where the reinforcing electrode 140 are formed are equal to each other, and the reinforcing electrode 140 and the lower dielectric layer The thickness of the dielectric layer 150 may be equal to the thickness of the electrostatic electrode 120 and the dielectric layer 130.

상기와 같이 본체(110)의 상면 및 하면 상에 상기 정전 전극(120)과 보강 전극(140) 그리고 상기 유전체층(130)과 하부 유전체층(150)이 각각 서로 대응하도록 형성되므로, 상기 정전척(100)의 내구성이 크게 향상될 수 있으며, 이에 따라 반도체 제조 공정에서 고온 환경에 노출되는 경우에도 상기 정전척(100)의 변형 및/또는 손상이 크게 감소될 수 있다.The electrostatic electrode 120 and the reinforcing electrode 140 and the dielectric layer 130 and the lower dielectric layer 150 are formed to correspond to the upper and lower surfaces of the main body 110, And thus the deformation and / or damage of the electrostatic chuck 100 can be greatly reduced even when exposed to a high temperature environment in a semiconductor manufacturing process.

다시 도 1을 참조하면, 상기 정전척(100)의 하부에는 베이스 기재(102)가 배치될 수 있으며, 상기 베이스 기재(102)는 상기 정전 전극(120)과 전기적으로 연결되는 외부 단자(104)를 구비할 수 있다. 상기 외부 단자(104)는 정전기력을 발생시키기 위하여 직류 파워 소스(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 또한 상기 베이스 기재(102)는 반도체 제조 공정에서 플라즈마 생성을 위한 RF 파워 소스(미도시)와 연결될 수 있다.1, a base substrate 102 may be disposed below the electrostatic chuck 100. The base substrate 102 may include an external terminal 104 electrically connected to the electrostatic electrode 120, . The external terminal 104 may be electrically connected to a DC power source (not shown) to generate an electrostatic force, and the base substrate 102 may include an RF power source (not shown) for generating plasma in a semiconductor manufacturing process Can be connected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정전척(100)은 상기 정전 전극(120)과 상기 외부 단자(104)를 전기적으로 연결하기 위한 연결 단자(160)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrostatic chuck 100 may include a connection terminal 160 for electrically connecting the electrostatic electrode 120 to the external terminal 104.

도 2는 도 1에 도시된 연결 단자를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.2 is a schematic enlarged cross-sectional view for explaining the connection terminal shown in FIG.

도 2를 참조하면, 상기 본체(110)에는 관통공(112)이 구비될 수 있으며, 상기 관통공(112)에는 상기 정전 전극(120)과 전기적으로 연결되는 연결 단자(160)가 삽입될 수 있다. 상기 연결 단자(160)는 상기 외부 단자(104)와 상기 정전 전극(120) 사이를 전기적으로 연결하기 위하여 사용될 수 있다.2, a through hole 112 may be formed in the main body 110, and a connection terminal 160 electrically connected to the electrostatic electrode 120 may be inserted into the through hole 112 have. The connection terminal 160 may be used to electrically connect the external terminal 104 and the electrostatic electrode 120.

특히, 상기 연결 단자(160)는 세라믹 물질로 이루어지는 연결핀(162)과 상기 연결핀(162) 상에 형성된 도전성 코팅층(164)을 포함할 수 있다. 상기 연결핀(162)은 상기 본체(110)와 동일한 열팽창률을 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 연결핀(162)은 상기 본체(110)와 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.In particular, the connection terminal 160 may include a connection pin 162 made of a ceramic material and a conductive coating layer 164 formed on the connection pin 162. The connection pin 162 is preferably made of a material having the same thermal expansion coefficient as that of the main body 110. For example, the connection pin 162 may be made of the same material as the main body 110.

한편, 상기 관통공(112) 내부를 상기 도전체 페이스트로 매립한 후 소성 공정을 통해 연결 단자를 성형할 수도 있으나, 이 경우 상기 소성 공정을 수행하는 동안 상기 관통공(112) 내부에서 보이드 발생 가능성이 있으며, 이에 의해 전기적인 안정성이 열화될 수 있다.In this case, voids may be formed in the through-hole 112 during the firing process. In this case, the through-hole 112 may be filled with the conductive paste, Which may deteriorate electrical stability.

상기 연결핀(162)은 상기 소성 공정을 수행하는 동안 상기 관통공(112) 내부에서 보이드가 발생되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다. 또한 상기 연결핀(162)을 상기 본체(110)와 동일한 물질로 성형함으로써 상기 정전척(100)의 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.The connection pin 162 may be used to prevent voids from being generated in the through hole 112 during the firing process. Further, by structuring the connection pin 162 with the same material as the main body 110, the structural stability of the electrostatic chuck 100 can be further improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통공(112)의 상부는 응력 집중을 방지하고 상기 정전 전극(120)과 상기 연결 단자(160) 사이의 전기적 연결을 용이하게 하기 위하여 모따기 처리될 수 있다. 이 경우, 상기 관통공(112) 상부의 모따기면 상에는 상기 정전 전극(120)과 상기 연결 단자(160)의 도전성 코팅층(164) 사이를 연결하기 위한 깔때기 형태의 상부 연결부(122)가 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the upper portion of the through-hole 112 may be chamfered to prevent stress concentration and to facilitate electrical connection between the electrostatic electrode 120 and the connection terminal 160 . In this case, an upper connection part 122 in the form of a funnel for connecting the electrostatic electrode 120 and the conductive coating layer 164 of the connection terminal 160 may be formed on the chamfered surface of the through hole 112 have.

상기 상부 연결부(122)는 상기 정전 전극(120)과 함께 성형될 수 있다. 즉 상기 도전성 페이스트를 이용한 스크린 프린트 공정과 상기 스크린 프린트 공정에 의해 형성된 도전성 페이스트층에 대한 소성 공정을 통해 성형될 수 있다.The upper connection part 122 may be formed together with the electrostatic electrode 120. The screen printing process using the conductive paste and the conductive paste layer formed by the screen printing process.

한편, 상기 상부 연결부(122)와 상기 연결 단자(160)의 상단부에 의해 상부 리세스(114)가 한정될 수 있으며, 상기 상부 리세스(114)는 상기 유전체층(130)과 동일한 물질로 이루어지는 상부 필러(132)에 의해 채워질 수 있다. 이는, 상기 상부 리세스(114)가 도전성 페이스트로 채워지는 경우 상기 소성 공정에서 상기 상부 리세스(114) 내에서 보이드가 발생될 가능성이 있으며, 또한 상기 상부 리세스(114) 내에서 성형되는 도전성 물질이 비교적 열전달율이 높기 때문에 상기 상부 리세스(114)의 상부에서 열섬 현상이 발생될 가능성이 있기 때문이다.The upper recess 114 may be defined by the upper end of the upper connection part 122 and the upper end of the connection terminal 160. The upper recess 114 may be formed in the upper part of the dielectric layer 130, Can be filled by the filler (132). This is because when the upper recess 114 is filled with the conductive paste, there is a possibility that voids are generated in the upper recess 114 in the firing process, and that voids are formed in the upper recess 114, There is a possibility that a heat island phenomenon may occur at the upper portion of the upper recess 114 because the material has a relatively high heat transfer coefficient.

일 예로서, 상기 상부 필러(132)는 상기 유전체 페이스트를 이용한 스크린 프린트 공정과 후속하는 소성 공정을 통해 성형될 수 있다.As an example, the upper filler 132 may be formed through a screen printing process using the dielectric paste and a subsequent firing process.

한편, 상기 본체(110)의 하면에는 상기 관통공(112)에 대응하는 제1 하부 리세스(116)가 형성될 수 있으며, 상기 제1 하부 리세스(116)에는 상기 외부 단자(104)가 삽입될 수 있다.A first lower recess 116 corresponding to the through hole 112 may be formed on the lower surface of the main body 110. The first lower recess 116 may be formed with the external terminal 104 Can be inserted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 유사하게, 상기 관통공(112)의 하부는 모따기 처리될 수 있으며, 상기 관통공(112)의 하부 모따기면 상에는 상기 외부 단자(104)와 상기 연결 단자(160)의 도전성 코팅층(164)을 서로 연결하기 위한 깔때기 형태의 하부 연결부(124)가 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lower portion of the through hole 112 may be chamfered, and on the lower chamfer surface of the through hole 112, A funnel-shaped lower connection portion 124 for connecting the conductive coating layer 164 of the terminal 160 to each other may be formed.

또한, 상기 하부 연결부(124)와 상기 연결 단자(160)의 하단부에 의해 제2 하부 리세스(118)가 한정될 수 있으며, 상기 제2 하부 리세스(118)는 상기 유전체층(130)과 동일한 물질로 이루어지는 하부 필러(134)가 삽입될 수 있다.The second lower recess 118 may be defined by the lower connection part 124 and the lower end of the connection terminal 160. The second lower recess 118 may be formed in the same shape as the dielectric layer 130 A lower pillar 134 made of a material can be inserted.

한편, 도시된 바에 의하면 상기 도전성 코팅층(164)이 상기 연결핀(162)의 외주면에만 형성되고 있으나, 이와 다르게 상기 도전성 코팅층(164)은 상기 연결핀(162)의 상단부와 하단부 상에 연속적으로 형성될 수도 있다.The conductive coating layer 164 may be continuously formed on the upper and lower ends of the connection pin 162. The conductive coating layer 164 may be formed only on the outer circumferential surface of the connection pin 162, .

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 실리콘 산화물과 알루미늄 산화물 및 바륨 산화물을 포함하며 아연 산화물과 지르코늄 산화물이 첨가된 유전체 페이스트층을 스크린 프린트 공정을 통해 본체(110)의 상면 상에 형성하고, 이어서 소성 공정을 통해 유전체층(130)을 성형함으로써 상기 유전체층(130)의 내플라즈마성을 개선할 수 있다. 특히, 소성 공정을 통해 상기 유전체층(130)을 성형함으로써 종래 기술에서의 접착제층을 제거할 수 있다.According to embodiments of the present invention as described above, a dielectric paste layer containing silicon oxide, aluminum oxide, and barium oxide and containing zinc oxide and zirconium oxide is formed on the upper surface of the main body 110 through a screen printing process And the dielectric constant of the dielectric layer 130 can be improved by forming the dielectric layer 130 through a firing process. In particular, it is possible to remove the adhesive layer in the prior art by molding the dielectric layer 130 through a firing process.

또한, 상기 본체(110)의 하면 상에 상기 유전체층(130)과 동일한 물질로 이루어지는 하부 유전체층(150)을 형성함으로써 상기 정전척(100)의 내구성이 크게 개선될 수 있다. 특히, 상기 소성 공정을 수행하는 동안 상기 본체(110)의 휨 현상을 방지할 수 있으며, 특히 반도체 제조 공정에서 고온 환경에 노출되는 경우에도 상기 정전척(100)의 변형이 크게 감소될 수 있다.The durability of the electrostatic chuck 100 can be greatly improved by forming a lower dielectric layer 150 made of the same material as the dielectric layer 130 on the lower surface of the main body 110. Particularly, it is possible to prevent the main body 110 from being warped during the firing process. In particular, when the semiconductor manufacturing process is exposed to a high temperature environment, the deformation of the electrostatic chuck 100 can be greatly reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100 : 정전척 102 : 베이스 기재
104 : 외부 단자 110 : 본체
112 : 관통공 120 : 정전 전극
130 : 유전체층 140 : 보강 전극
150 : 하부 유전체층 160 : 연결 단자100: electrostatic chuck 102: base substrate
104: external terminal 110:
112: through hole 120: electrostatic electrode
130: dielectric layer 140: reinforcing electrode
150: lower dielectric layer 160: connection terminal

Claims (14)

판상의 본체;
상기 본체의 상면 상에 형성된 정전 전극; 및
상기 본체의 상면 및 상기 정전 전극 상에 형성된 유전체층을 포함하되,
상기 유전체층은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 및 바륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.A plate-shaped main body;
An electrostatic electrode formed on an upper surface of the main body; And
And a dielectric layer formed on the upper surface of the body and the electrostatic electrode,
Wherein the dielectric layer comprises silicon oxide, aluminum oxide and barium oxide. 제1항에 있어서, 상기 유전체층은 아연 산화물 및 지르코늄 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the dielectric layer further comprises zinc oxide and zirconium oxide. 제2항에 있어서, 상기 유전체층은 15 내지 35 중량%의 실리콘 산화물과, 5 내지 25 중량%의 알루미늄 산화물과, 5 내지 25 중량%의 바륨 산화물과, 2 내지 15 중량%의 아연 산화물, 및 1 내지 10 중량%의 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.The dielectric layer of claim 2, wherein the dielectric layer comprises 15 to 35 weight percent silicon oxide, 5 to 25 weight percent aluminum oxide, 5 to 25 weight percent barium oxide, 2 to 15 weight percent zinc oxide, and 1 To 10% by weight of zirconium oxide. 제1항에 있어서, 상기 유전체층은 코발트 산화물 및 주석 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the dielectric layer further comprises cobalt oxide and tin oxide. 제1항에 있어서, 상기 본체의 하면 상에 형성되며 상기 정전 전극과 동일한 물질로 이루어지는 보강 전극; 및
상기 본체의 하면 및 상기 보강 전극 상에 형성되며 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 하부 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.[2] The apparatus of claim 1, further comprising: a reinforcing electrode formed on the lower surface of the body and made of the same material as the electrostatic electrode; And
And a lower dielectric layer formed on the lower surface of the main body and the reinforcing electrode and made of the same material as the dielectric layer. 제5항에 있어서, 상기 정전 전극이 형성된 제1 전극 면적과 상기 보강 전극이 형성된 제2 전극 면적은 동일한 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 5, wherein a first electrode area formed with the electrostatic electrode and a second electrode area formed with the reinforcing electrode are the same. 제1항에 있어서, 상기 본체에는 관통공이 구비되며, 상기 관통공에는 상기 정전 전극과 전기적으로 연결되는 연결 단자가 삽입되는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 1, wherein a through hole is formed in the main body, and a connection terminal electrically connected to the electrostatic electrode is inserted into the through hole. 제7항에 있어서, 상기 연결 단자는 세라믹 물질로 이루어진 연결핀과 상기 연결핀 상에 형성된 도전성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 7, wherein the connection terminal comprises a connection pin made of a ceramic material and a conductive coating layer formed on the connection pin. 제8항에 있어서, 상기 연결핀은 상기 본체와 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 8, wherein the connection pin is made of the same material as the main body. 제8항에 있어서, 상기 관통공의 상부는 모따기 처리되며, 상기 관통공 상부의 모따기면 상에는 상기 정전 전극과 상기 도전성 코팅층을 전기적으로 연결하기 위한 상부 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 8, wherein an upper portion of the through hole is chamfered, and an upper connection portion for electrically connecting the electrostatic electrode and the conductive coating layer is formed on a chamfered surface of the through hole. 제10항에 있어서, 상기 상부 연결부와 상기 연결 단자의 상단부에 의해 한정되는 상부 리세스에 삽입되며 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 상부 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.11. The electrostatic chuck according to claim 10, further comprising an upper filler inserted in an upper recess defined by the upper connection portion and the upper end of the connection terminal, the upper filler being made of the same material as the dielectric layer. 제8항에 있어서, 상기 본체의 하면에는 상기 관통공에 대응하는 제1 하부 리세스가 형성되며, 상기 제1 하부 리세스에는 상기 연결 단자의 하부와 전기적으로 연결되는 외부 단자가 삽입되는 것을 특징으로 하는 정전척.The connector according to claim 8, wherein a first lower recess corresponding to the through hole is formed on a lower surface of the main body, and an external terminal electrically connected to a lower portion of the connection terminal is inserted into the first lower recess Electrostatic chuck. 제12항에 있어서, 상기 관통공의 하부는 모따기 처리되며, 상기 관통공 하부의 모따기면 상에는 상기 외부 단자와 상기 도전성 코팅층을 전기적으로 연결하기 위한 하부 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck according to claim 12, wherein a lower portion of the through hole is chamfered, and a lower connection portion for electrically connecting the external terminal and the conductive coating layer is formed on a chamfer surface below the through hole. 제13항에 있어서, 상기 하부 연결부와 상기 연결 단자의 하단부에 의해 한정되는 제2 하부 리세스에 삽입되며 상기 유전체층과 동일한 물질로 이루어지는 하부 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.14. The electrostatic chuck according to claim 13, further comprising a lower filler inserted into a second lower recess defined by the lower connection portion and the lower end of the connection terminal, the lower filler being made of the same material as the dielectric layer.
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