KR101413206B1 - 정전척 - Google Patents

Abstract

진공홀이 형성된 척 바디와, 척 바디의 상측에 배치되어 진공홀을 통한 진공력에 의해 흡착되고, 전극이 내부에 수용되는 척 플레이트를 포함하는 정전척을 개시한다. 개시된 정전척은 척 바디에 척 플레이트를 고정시킬 때 척 바디에 형성된 진공홀을 통한 진공흡착력을 이용함에 따라 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

Description

정전척{ELECTOSTATIC CHUCK}

본 발명은 반도체 제조장치에 사용되는 정전척에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 기판이 로딩되는 플레이트를 용이하게 바디에 부착시킬 수 있는 정전척에 관한 것이다.

일반적으로 정전척은 정전기를 이용하여 대상물 예로 들면, 반도체 기판을 흡착하는 장치를 말한다. 이러한 정전척은 반도체 소자의 제조 공정 중 반도체 기판을 클램핑 하는 용도로 사용되고 있다.

한편, 정전척을 이용하여 반도체 기판을 클램핑하는 원리를 설명하면 다음과 같다.

정전척 상에 반도체 기판을 안착시킨 후 전압 발생부로부터 정전척에 지정된 전류를 인가한다. 그러면 정전척과 반도체 기판 사이에 전위차가 발생되고, 이러한 전위차에 의해 유전 분극 현상이 일어나 반도체 기판과 정전척에 극성이 다른 전하가 대전된다. 이와 같이 대전된 전위에 의해 정전척과 반도체 기판 간에 정전기력이 발생하여 반도체 기판이 클램핑된다.

최근의 반도체 소자 제조 기술은 건식 가공 공정이 일반화되고 있으며, 이러한 추세에 따라 진공척이나 기계식 척을 대신하여 반도체 소자 제조 공정의 전반에 걸쳐 정전척이 사용되고 있다. 특히 정전척은 온도에 민감한 공정 예로 들면, CVD공정, 에칭공정과 같은 공정에 주로 사용되고 있다.

상기의 정전척은 척 바디와, 이 척 바디에 접착제를 이용하여 부착되고 전극이 내부에 수용되어 있는 척 플레이트를 포함하여 구성된다.

그러나, 종래에는 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에 따라 고온의 내부 환경을 갖는 공정에서 정전척이 사용될 수 있는데, 특히, 플라즈마를 사용하는 공정에서는 플라즈마에 의해 척 바디와 척 플레이트 사이의 접착제 즉, 접착층이 손상될 수 있다.

그리고 상기와 같이 플라즈마에 의해 척 바디와 척 플레이트 사이의 접착층이 손상되면 파티클이 발생되고, 이와 같은 파티클은 반도체 기판을 오염시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 척 바디에 척 플레이트를 부착하기 위해 사용되는 접착제의 손상에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있는 정전척을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 정전척은, 진공홀이 형성된 척 바디와, 상기 척 바디의 상측에 배치되어 상기 진공홀을 통한 진공력에 의해 흡착되고, 전극이 내부에 수용되는 척 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정전척은 척 바디와 상기 척 바디와 척 플레이트의 사이에 배치되어 상기 척 바디와 척 플레이트 사이 공간의 적어도 일부를 구획시키는 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실링부재는 상기 척 바디의 상면으로부터 돌출되어 상기 척 플레이트의 하면과 접촉되는 돌출리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실링부재는 상기 척 플레이트의 하면으로부터 돌출되어 상기 척 바디의 상면과 접촉되는 돌출리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 돌출리브는 상기 진공홀과 연통되는 내부공간을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 척 바디와 척 플레이트의 사이에서 상기 돌출리브의 외측에는 써멀 시트가 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 실링부재는 상기 척 바디와 척 플레이트의 사이에 배치되는 오링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 정전척은, 척 바디에 척 플레이트를 고정시킬 때 척 바디에 형성된 진공홀을 통한 진공흡착력을 이용하여 접착제를 사용하지 않음에 따라 플라즈마에 의한 접착층에 손상 시 발생될 수 있는 파티클 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 척 플레이트를 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실링부재를 포함하는 척 바디를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 정전척을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 정전척을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성요소들의 크기가 과장 또는 축소될 수 있고, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(1)은 척 바디(10)와, 이 척 바디(10)의 상측에서 진공 흡착되는 척 플레이트(20)와, 척 플레이트(20)를 척 바디(10)에 진공 흡착시킬 수 있도록 척 플레이트(20)와 척 바디(10) 사이의 공간의 적어도 일부를 밀폐시키는 실링부재를 포함한다.

먼저, 척 바디(10)에는 척 플레이트(20)를 진공 흡착시키기 위한 다수의 진공홀(11)이 형성된다. 이러한 진공홀(11)은 도시된 바와 같이 척 플레이트(20)를 상하방향으로 길게 관통 형성되며, 그 하단이 배관을 통해 외부의 진공펌프(미도시)와 연결되어 있다.

그리고 척 바디(10)에는 후술할 척 플레이트(20)의 전극(23)으로 전원을 인가하기 위한 전원인가부재(미도시)가 설치되는 설치공(미도시)이 형성되어 있으며, 척 플레이트(20)에 지지되어 있는 반도체 기판을 냉각시키기 위한 헬륨가스 공급라인(미도시)이 형성되어 있다.

더불어 척 바디(10)에는 정전척에 안착되어 있는 반도체 기판을 가열하기 위한 히터(미도시)와, 반도체 기판을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환되는 냉각수 순환라인(13) 역시 형성되어 있다.

척 플레이트(20)는 공정 진행 중 반도체 기판과 직접적으로 접촉되는 부분으로서, 척 바디(10)로부터 분리/결합 가능한 구조로 마련된다. 이러한 척 플레이트(20)에는 반도체 기판을 정전 흡착하기 위한 전극(23)이 내부에 수용되며, 척 바디(10)와 일정 간격으로 이격 배치된다.

척 플레이트(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, ㄷ자 형상을 갖는 제1플레이트(21)와, 이 제1플레이트(21)의 내측에 수용되는 전극(23)과, 제1플레이트(21)의 내측에 수용된 전극(23)이 외부로 노출되지 않도록 제1플레이트(21) 및/또는 전극(23)과 접착제(미도시)에 의해 부착되는 제2플레이트(25)를 포함한다.

제1플레이트(21)는 원판 형상의 평판부(21a)와, 이 평판부(21a)의 가장자리에서 수직방향으로 연장되는 캡부(21b)를 포함한다. 즉, 제1플레이트(21)는 ㄷ자 형상을 가지며, Al₂O₃ 함량이 99.5% 이상인 고순도 세라믹 플레이트로 이루어질 수 있다. 더불어 제1플레이트(21)에는 상술한 척 바디(10)의 헬륨가스 공급라인(미도시)이 연통되는 헬륨가스 공급라인(미도시)이 형성되어 있다.

전극(23)은 상술한 바와 같이 제1플레이트의 캡부(21b)의 내측에 수용된다. 이러한 전극(23)은 몰리브텐 또는 텅스텐과 같은 도전성 부재를 사용하여 스크린 프린팅 방식에 의해 형성될 수 있다.

제2플레이트(25)는 상술한 바와 같이 제1플레이트의 캡부(21b)의 내측에 수용되는 전극(23)이 외부로 노출되지 않도록 제1플레이트(21)와 부착된다. 다시 말하면 제2플레이트(25)는 제1플레이트의 캡부(21b)의 내측에 배치되되 전극(23)의 하측에 접착제(미도시)에 의해 부착되며, 이때의 제2플레이트(25)의 외면은 제1플레이트의 캡부(21b)의 외면과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 제2플레이트(25)에는 척 바디(10)의 설치공과 연통되는 설치공(미도시)이 형성되어 있다. 즉, 전원인가부재(미도시)는 척 바디(10)와 제2플레이트(25)에 각각 형성된 설치공(미도시)을 관통하여 전극(23)과 연결된다.

더불어 제2플레이트(25)는 제1플레이트(21)와 같거나 다른 재질로 형성될 수 있다.

그리고 상기와 같이 구성된 척 플레이트(20)는 제2플레이트(25)가 접착제를 이용하여 제1플레이트의 캡부(21b) 내측에 배치되는데, 접착제가 외부로 노출되지 않으므로 플라즈마에 의한 파티클 발생이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 척 플레이트(20)는 제1플레이트와, 이 제1플레이트의 내측에 수용되는 전극과, 제1플레이트와 전극 중 적어도 하나에 부착되는 제2플레이트를 포함하는 구조를 예로 들어 설명하였으나, 다양한 구조의 척 플레이트가 적용될 수 있음은 당연한다.

실링부재는 척 바디(10)와 척 플레이트(20)의 사이에 배치되어, 척 플레이트(20)를 진공홀(11)을 이용하여 척 바디(10)에 진공 흡착 시킬 수 있도록 척 바디(10)와 척 플레이트(20) 사이의 공간을 밀폐시키는 역할을 한다.

이러한 실링부재는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 척 바디(10)의 상면으로부터 돌출되어 척 플레이트(20)의 하면과 접촉되는 환형의 돌출리브(31)일 수 있다. 이러한 돌출리브(31)는 척 바디(10)에 형성된 진공홀(11)의 상측에 형성되되, 진공홀(11)의 직경 보다 큰 내경을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 진공홀(11)과 연통되는 돌출리브(31)의 내측 공간이 이 돌출리브(31)에 의해 진공상태로 밀폐되어 있으므로, 척 바디(10)의 진공홀(11)을 통한 흡착력을 이용하여 돌출리브(31)의 상면과 접촉되는 척 플레이트(20)를 진공 흡착할 수 있게 된다.

또, 척 바디(10)와 척 플레이트(20)의 사이에서 돌출리브(31)의 외측에는 써멀 시트(33,Thermal sheet)가 배치될 수 있다. 이러한 써멀 시트(33)는 척 바디(10)에 설치되어 있는 히터(미도시)에서 발생되는 열을 원활하게 척 플레이트(20)로 전달하게 한다.

또, 상기의 돌출리브(31')는 도 4에 도시된 바와 같이, 척 플레이트(20)의 하면으로부터 돌출되어 척 바디(10)의 상면과 접촉될 수도 있다. 즉, 척 바디(10)의 진공홀(11)을 통한 흡착력을 이용하여 돌출리브(31')을 갖는 척 플레이트(20)가 척 바디(10)에 진공 흡착될 수 있다.

또한, 실링부재의 다른 실시예를 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 이때, 도 5에서 실링부재를 제외한 다른 구성요소에 대해서는 도 1에 도시된 정전척과 동일한 도면부호를 부여하고 구체적인 설명을 생략한다.

실링부재는 척 바디(10)와 척 플레이트(20)의 사이에 배치되는 오링부재(35)일 수 있다. 이러한 오링부재(35)는 척 바디(10)의 상면에서 가장자리에 설치되는 홈(12)에 설치된다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 오링부재(35)가 설치되는 내측 공간을 진공상태로 밀폐시켜 척 바디(10)의 진공홀(11)을 통한 흡착력을 이용하여 척 플레이트(20)를 진공 흡착시킬 수 있다.

따라서 본 발명에서는 척 바디에 척 플레이트를 고정시킬 때 척 바디에 형성된 진공홀을 통한 진공흡착력을 이용함에 따라 접착제를 이용하는 종래와 달리 플라즈마에 의한 접착제의 손상에 따른 파티클의 발생을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 정전척 10: 척 바디
11: 진공홀 20: 척 플레이트
21: 제1플레이트 21a: 평판부
21b: 캡부 23: 전극
25: 제2플레이트 31,31': 돌출리브
33: 써멀 시트 35: 오링부재

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 반도체 기판을 클램핑하는 정전척에 있어서,
   상기 정전척은,
   진공홀이 형성된 척 바디와,
   상기 척 바디의 상측에 배치되어 상기 진공홀을 통한 진공력에 의해 상기척 바디에 흡착되고, 전극이 내부에 수용되는 척 플레이트와,
   상기 척 바디와 상기 척 플레이트의 사이 공간의 적어도 일부를 구획시키는 실링부재를 포함하고,
   상기 실링부재는 상기 척 바디의 상면으로부터 돌출되어 상기 척 플레이트의 하면과 접촉되는 돌출리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
4. 반도체 기판을 클램핑하는 정전척에 있어서,
   상기 정전척은,
   진공홀이 형성된 척 바디와,
   상기 척 바디의 상측에 배치되어 상기 진공홀을 통한 진공력에 의해 상기척 바디에 흡착되고, 전극이 내부에 수용되는 척 플레이트와,
   상기 척 바디와 상기 척 플레이트의 사이 공간의 적어도 일부를 구획시키는 실링부재를 포함하고,
   상기 실링부재는 상기 척 플레이트의 하면으로부터 돌출되어 상기 척 바디의 상면과 접촉되는 돌출리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척..
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 돌출리브는 상기 진공홀과 연통되는 내부공간을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.
6. 제5항에 있어서,
   상기 척 바디와 척 플레이트의 사이에서 상기 돌출리브의 외측에는 써멀 시트가 배치된 것을 특징으로 하는 정전척.
7. 삭제

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