KR20100090561A - Electrostatic chuck having junction structure between different materals and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정전척(Electrostatic chuck)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피흡착물을 흡착하기 위한 정전기력을 발생시키는 정전 플레이트(Electrostatic plate)의 구조가 개선된 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
정전척은 정전기력을 이용하여 피흡착물을 흡착하는 기구로서 반도체 기판이나 디스플레이용 글라스 기판을 척킹(Chucking)하여 고정하거나 이동시키기 위한 용도로 널리 사용된다. 또한, 정전척은 플라즈마 가스를 이용하여 박막을 형성하거나 식각하는 플라즈마 처리장치에 적용되어 웨이퍼 온도 제어와 척킹 기능을 제공한다.An electrostatic chuck is a mechanism that adsorbs a substance to be adsorbed by using electrostatic force, and is widely used for fixing or moving a semiconductor substrate or a glass substrate for a display by chucking. In addition, the electrostatic chuck is applied to a plasma processing apparatus for forming or etching a thin film using plasma gas to provide wafer temperature control and chucking functions.
도 1은 일반적인 세라믹 정전척의 주요 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정전척은 내부에 박판 형태의 금속 전극(13)이 마련된 정전 플레이트(Electrostatic plate)(10)를 구비한다.1 is a main configuration diagram of a general ceramic electrostatic chuck. As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck has an
정전 플레이트(10)는 전극(13)을 기준으로 상부에 위치하는 유전층(11)과 하 부에 위치하는 절연층(12)을 포함하고, 전극(13)에는 직류전원장치(20)가 연결된다.The
통상적으로 정전 플레이트(10)는 유전층(11)과 절연층(12) 사이에 고융점의 전극(13)을 삽입한 후 1500℃ 이상의 고온에서 세라믹 소결을 진행하는 공정을 통해 일체형으로 제작된다. 여기서 유전층(11)과 절연층(12)은 동일한 세라믹으로 형성된다.Typically, the
상기와 같은 구성에 의하면, 피흡착물인 기판을 정전 플레이트(10)의 상면에 올려 놓고 고전압의 직류전원을 공급했을 때 유전층(11)에서 분극이 일어나고, 이 과정에서 정전 플레이트(10)의 표면과 기판의 표면에 정전하가 유도되어 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)에 의해 기판이 정전 플레이트(10)의 상면에 긴밀하게 흡착되어 고정된다.According to the above configuration, when the substrate to be adsorbed is placed on the upper surface of the
도 2에 도시된 바와 같이 정전 플레이트(10)는 금속재질의 하부 지지대(14) 상에 접합된 형태로 사용되는 것이 일반적이다. 정전척이 플라즈마 처리장치에 적용되는 경우, 정전 플레이트(10) 내부의 전극(13)과 하부 지지대(14)에는 각각 직류전원장치(20)와 플라즈마 발생용 고주파전원장치(30)가 연결된다. 이 경우 정전척은 기판을 긴밀히 고정하기 위한 정전기적 흡착력을 제공하고, 플라즈마의 발생을 위한 전극에 대향되는 바이어스 전극의 역할을 겸할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
그런데, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 정전 플레이트(10)는 내부에 전극(13)을 삽입하기 위해 소결을 두 번 이상 실시해야 하는 불편함이 있으며, 유전층(11)과 절연층(12) 간의 소결이 진행되는 과정에서 정전 플레이트(10)와 전 극(13) 간의 열팽창 계수 차이로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 전극(13)이 뒤틀려서 변형되는 캠버(Camber) 현상이 발생하는 문제점이 있다.However, the conventional
성형 상태의 세라믹은 소결과정을 거치면서 20~30% 이상 수축하게 되어 전극(13)과의 수축률 차이가 발생하게 되므로 전극(13)의 캠버 현상은 세라믹 정전 플레이트(10)에서 필연적으로 나타나는 문제라 할 수 있다.Since the ceramic in the molded state shrinks by 20 to 30% or more during the sintering process, a shrinkage difference with the
한편, 세라믹은 아무리 밀도를 높혀서 소결하더라도 내전압성을 20V/㎛ 이상으로 올릴 수 없는 재료적 한계가 있기 때문에 절연층(12)은 최소한 0.3mm 정도의 두께를 유지해 주어야 하는 한계가 있다. 또한 절연층(12)의 두께가 너무 두꺼우면 하부 지지대(14)가 유지하고 있는 온도를 효과적으로 정전척 위에 올려진 피흡착물에 전달해 줄 수 없는 치명적인 문제가 발생하게 된다.On the other hand, even if the ceramic is sintered to increase the density no matter how high the withstand voltage to 20V / ㎛ or more, there is a limit that the insulating
정전척의 구조 개선과 관련된 공개기술 문헌으로 대한민국 특허공개 제2007-0106782호, 특허공개 제1992-10714호 등을 들 수 있다.As the public technical literature related to the structure improvement of the electrostatic chuck, Korean Patent Publication No. 2007-0106782, Patent Publication No. 1992-10714, etc. may be mentioned.
특허공개 제2007-0106782호에서는 용사(Thermal spray)에 의해서 상면에 절연체막이 형성된 금속 플레이트와 하면에 전극이 형성된 유전체 기판이, 상기 절연체막과 상기 전극이 대향하도록 절연성 접착제를 개재하여 접합된 구성을 통해 내플라즈마성과 냉각성능을 높일 수 있는 정전척을 개시하고 있다.Patent Publication No. 2007-0106782 discloses a structure in which a metal plate having an insulator film formed on an upper surface by a thermal spray and a dielectric substrate having an electrode formed on an under surface thereof are bonded to each other through an insulating adhesive so that the insulator film and the electrode face each other. Through this, the electrostatic chuck which can improve plasma resistance and cooling performance is disclosed.
특허공개 제1992-10714호에서는 제1절연층과 제2절연층 사이 또는 제1절연층 속에 전극이 구비되고, 제1절연층과 제2절연층을 접착하기 위한 유기재료의 접착층을 구비하고, 피흡착체가 제2절연층 위에 위치하는 구성을 가진 정전척을 개시하고 있다. 또한 특허공개 제1992-10714호에서는 제1절연층과 제2절연층을 접착하기 위 한 유기재료의 접착층과 가스 도입구를 갖는 정전흡착시트를 포함하고, 상기 가스 도입구를 통해 피흡착체와 정전흡착시트 사이에 열전달용 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 정전척을 개시하고 있다.In Patent Publication No. 1992-10714, an electrode is provided between a first insulating layer and a second insulating layer or in a first insulating layer, and an adhesive layer of an organic material for bonding the first insulating layer and the second insulating layer is provided. An electrostatic chuck having a configuration in which an adsorbed body is positioned on a second insulating layer is disclosed. In addition, Korean Patent Publication No. 1992-10714 includes an electrostatic adsorption sheet having an adhesive layer of an organic material and a gas inlet for adhering a first insulating layer and a second insulating layer. Disclosed is an electrostatic chuck which supplies a gas for heat transfer between adsorption sheets.
상기와 같이 접착제에 의해 기판 간, 혹은 절연층 간 접합이 이루어지는 정전척은 접합강도를 충분히 확보할 필요가 있으며, 접합 시 계면에 필연적으로 잔존하는 기포를 제거하기 위한 방안이 요구된다. 특히 접합공정 이후에 정전척 내부에 기포가 남게 되면 접합부 내에 가스가 흐를 수 있는 채널이 형성되어 냉각 가스의 누설이 발생하게 된다. 실제 정전척의 하부로부터 상부로 냉각 가스를 공급할 경우 정전척의 상면까지 냉각 가스가 도달하기 전에 접합부에서 누설되어 냉각기능을 상실하게 되는 치명적인 문제가 발생하게 된다.As described above, the electrostatic chuck in which the adhesive is bonded between the substrates or the insulating layers by the adhesive needs to sufficiently secure the bonding strength, and a method for removing bubbles inevitably remaining at the interface during the bonding is required. In particular, if bubbles remain inside the electrostatic chuck after the joining process, a channel through which gas flows may be formed in the joining portion, and leakage of the cooling gas may occur. In the case of supplying the cooling gas from the lower part of the electrostatic chuck to the upper part, a fatal problem occurs that leaks from the joint and loses the cooling function before reaching the upper surface of the electrostatic chuck.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 정전 플레이트 내부의 전극을 기준으로 상, 하부가 이종 물질로 형성되어 물리적 특성의 제어가 용이하고, 접합강도가 충분히 부여될 수 있도록 정전 플레이트 내부의 구조가 개선된 정전척 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, the upper and lower portions of the electrostatic plate relative to the electrode formed of a heterogeneous material is easy to control the physical properties, the electrostatic plate so that sufficient bonding strength can be given An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck with improved internal structure and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 정전 플레이트를 이루는 유전체 요소와 절연체 요소를 저온 공정을 통해 접합하고, 접합공정 시 생성되는 기포를 효과적으로 제거할 수 있는 정전척의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrostatic chuck which can bond dielectric elements and insulator elements constituting an electrostatic plate through a low temperature process, and can effectively remove bubbles generated during the bonding process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 정전척은 접합면의 표면거칠기(Ra)가 0.5~1.0㎛인 유전체 플레이트; 상기 유전체 플레이트에 접합되고, 상기 유전체 플레이트와는 이종 물질로 이루어진 절연체 플레이트; 및 상기 유전체 플레이트와 절연체 플레이트 사이, 또는 상기 절연체 플레이트의 내부에 설치된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electrostatic chuck according to the present invention includes a dielectric plate having a surface roughness Ra of a bonding surface of 0.5 to 1.0 μm; An insulator plate bonded to the dielectric plate and formed of a different material from the dielectric plate; And an electrode provided between the dielectric plate and the insulator plate or inside the insulator plate.
상기 유전체 플레이트는 세라믹에 의해 형성되고, 상기 절연체 플레이트는 고분자계 필름에 의해 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the dielectric plate is formed of a ceramic, and the insulator plate is formed of a polymer film.
상기 세라믹으로는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN) 또는 이트리아(Y2O3)가 선택될 수 있다.As the ceramic, alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) or yttria (Y 2 O 3 ) may be selected.
상기 고분자 필름은 폴리이미드 필름인 것이 바람직하다.It is preferable that the said polymer film is a polyimide film.
상기 유전체 플레이트의 체적저항은 109~1017Ωㆍ㎝인 것이 바람직하다.The volume resistance of the dielectric plate is preferably 10 9 to 10 17 Ω · cm.
상기 유전체 플레이트는 0.5~3㎜의 두께로 형성될 수 있다.The dielectric plate may be formed to a thickness of 0.5 ~ 3mm.
상기 절연체 플레이트는 200V/㎛ 이상에서 내전압성을 가지며, 체적저항이 1016Ωㆍ㎝ 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the said insulator plate has a withstand voltage at 200 V / micrometer or more, and a volume resistance is 10 16 ohm * cm or more.
상기 전극은 50㎛ 이내의 두께로 형성될 수 있다.The electrode may be formed to a thickness within 50㎛.
본 발명에 따른 정전척에는 상기 절연체 플레이트의 하부에 접합되는 하부 지지대;가 더 포함될 수 있다. 상기 절연체 플레이트와 하부 지지대는 점성을 갖는 겔(Gel) 형태의 접합제에 의해 접합되는 것이 바람직하다.The electrostatic chuck according to the present invention may further include a lower support joined to a lower portion of the insulator plate. Preferably, the insulator plate and the lower supporter are joined by a viscous gel type adhesive.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서, (a) 유전체 플레이트를 준비하는 단계; (b) 전극 패턴이 형성된 절연체 플레이트를 준비하는 단계; 및 (c) 상기 유전체 플레이트와 절연체 플레이트를 오토 클레이브(Auto clave) 내에 투입한 후, 기포를 제거하면서 상기 유전체 플레이트와 절연체 플레이트를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing an electrostatic chuck for adsorbing an adsorbate using electrostatic force, the method comprising the steps of: (a) preparing a dielectric plate; (b) preparing an insulator plate having an electrode pattern formed thereon; And (c) injecting the dielectric plate and the insulator plate into an auto clave, and then joining the dielectric plate and the insulator plate while removing bubbles to provide a method of manufacturing an electrostatic chuck. do.
상기 단계 (a)에서는, 상기 유전체 플레이트에 있어서 상기 절연체 플레이트와 접합되는 접합면을 표면거칠기(Ra)가 0.5~1.0㎛가 되도록 가공하는 것이 바람직하다.In the step (a), it is preferable to process the bonding surface to be bonded to the insulator plate in the dielectric plate so that the surface roughness Ra is 0.5 to 1.0 μm.
상기 단계 (a)에서, 상기 유전체 플레이트는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN) 및 이트리아(Y2O3) 중 선택된 어느 하나의 세라믹을 소결하여 성형하는 것이 바람직하다.In the step (a), the dielectric plate is preferably formed by sintering any one ceramic selected from alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) and yttria (Y 2 O 3 ).
상기 단계 (b)에서, 상기 전극 패턴이 형성된 절연체 플레이트는 박판 형태의 전극을 폴리이미드 필름에 접합하거나, 전극물질을 폴리이미드 필름에 증착하여 제작하는 것이 바람직하다.In the step (b), the insulator plate on which the electrode pattern is formed is preferably manufactured by bonding a thin plate-shaped electrode to a polyimide film or depositing an electrode material on a polyimide film.
상기 단계 (c)에서는 50psi 이상의 압력과 80℃ 이상의 온도에서 큐어링(Curing) 공정을 실시할 수 있다.In step (c), a curing process may be performed at a pressure of 50 psi or more and a temperature of 80 ° C. or more.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피흡착물을 정전기력을 이용하여 흡착하기 위한 정전척의 제조방법에 있어서, (a) 유전체 플레이트를 준비하는 단계; (b) 전 극 패턴이 형성된 절연체 플레이트를 준비하는 단계; 및 (c) 상기 유전체 플레이트와 절연체 플레이트를 접합하는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (a)에서, 상기 유전체 플레이트에 있어서 상기 절연체 플레이트와 접합되는 접합면을 표면거칠기(Ra)가 0.5~1.0㎛이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 정전척의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing an electrostatic chuck for adsorbing an adsorbate using electrostatic force, the method comprising the steps of: (a) preparing a dielectric plate; (b) preparing an insulator plate having an electrode pattern formed thereon; And (c) bonding the dielectric plate and the insulator plate to each other. In the step (a), the surface roughness Ra of the dielectric plate bonded to the insulator plate in the dielectric plate is 0.5 to 1.0 μm. There is provided a manufacturing method of an electrostatic chuck, which is processed to be.
본 발명에 따른 이종 물질 간 접합구조를 갖는 정전척 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.An electrostatic chuck having a junction structure between dissimilar materials according to the present invention and a method of manufacturing the same provide the following effects.
첫째, 유전체 플레이트와 절연체 플레이트가 이종 물질로 제작될 수 있으므로 유전체 플레이트로는 높은 유전상수를 갖는 세라믹을 사용하고 절연체 플레이트로는 내전압성, 고저항성, 두께의 균일성 등을 갖는 폴리이미드 등의 고분자 소재를 사용할 수 있다.First, since the dielectric plate and the insulator plate can be made of different materials, a ceramic having a high dielectric constant is used as the dielectric plate and a polymer such as polyimide having voltage resistance, high resistance, and uniformity of thickness as the insulator plate. Material can be used.
둘째, 유전체 플레이트의 성형 시에만 고온 소결이 이루어지므로 제조공정을 간소화하여 생산성을 높일 수 있으며, 전극에 대한 고온 소결공정이 생략되므로 전극의 캠버현상을 방지할 수 있다.Second, since the high temperature sintering is performed only during the molding of the dielectric plate, the manufacturing process may be simplified to increase productivity, and the high temperature sintering process for the electrode may be omitted, thereby preventing the camber phenomenon of the electrode.
셋째, 전극 하부에 위치하는 절연체 플레이트의 두께를 매우 얇게 형성할 수 있으므로 하부 지지대로부터 제공되는 냉각수단과의 열교환 효율을 높일 수 있다.Third, since the thickness of the insulator plate located under the electrode can be made very thin, the heat exchange efficiency with the cooling means provided from the lower support can be increased.
넷째, 유전체 플레이트와 절연체 플레이트 간의 접합 시 기포를 제거함으로써 접합강도를 높일 수 있으므로 냉각 가스의 누설을 초래하는 채널의 형성을 억제할 수 있다.Fourth, since the bonding strength can be increased by removing bubbles at the time of bonding between the dielectric plate and the insulator plate, formation of a channel causing leakage of cooling gas can be suppressed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the main configuration of the electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 정전척은 상면에 피흡착물이 올려지는 유전체 플레이트(100)와, 전극(101)이 형성된 절연체 플레이트(102)와, 유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102)를 접합하는 접착제층(103)을 포함하는 정전 플레이트를 구비한다.Referring to FIG. 4, the electrostatic chuck bonds the
유전체 플레이트(100)는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이트리아(Y2O3) 등과 같이 유전특성이 우수한 세라믹 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 유전체 플레이트(100)에 의해 제공될 수 있는 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)을 효과적으로 제어하기 위해 유전체 플레이트(100)의 체적저항은 109~1017Ωㆍ㎝, 두께는 0.5~3㎜인 것이 바람직하다.The
유전체 플레이트(100)는 접합면에 해당하는 그 하면이 0.5~1.0㎛의 표면거칠기(Ra)를 갖도록 기계가공된 구조를 갖는다. 이러한 구조에 의하면 접착제층(103)을 통한 유전체 플레이트(100)와 전극(101)/ 절연체 플레이트(102) 간의 접합 시 충분한 접합강도가 제공될 수 있다. 상기 표면거칠기(Ra)의 조건을 만족하지 않을 경우 접합강도가 좋지 않을 뿐만 아니라 유전체 플레이트(100)의 유전 특성이나 정전기력의 균일성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The
절연체 플레이트(102)는 고분자계 소재에 의해 필름 형태로 구성된다. 여기서 고분자계 필름으로는 내전압성이 우수한 폴리이미드(Polyimide) 필름이 채용되는 것이 바람직하다. 비록 도면에는 절연체 플레이트(102)의 표면에 전극(101)이 형성된 구조가 도시되어 있으나, 대안으로 절연체 플레이트(102)의 내부에 전극(101)이 설치되는 것도 가능하다.The
반도체 기판이나 글라스 기판을 흡착하기 위한 정전기력을 제공함에 있어서 절연파괴가 발생하는 것을 효과적으로 방지하기 위해 절연체 플레이트(102)는 200V/㎛ 이상에서 내전압성을 가지며, 체적저항이 1016Ωㆍ㎝ 이상인 것이 바람직하다.In order to effectively prevent the occurrence of dielectric breakdown in providing an electrostatic force for adsorbing a semiconductor substrate or a glass substrate, the
전극(101)은 전도성이 우수한 구리, 금, 은 등의 금속에 의해 소정 패턴으로 형성된다. 유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102) 간의 접착력을 높이기 위 해 전극(101)은 50㎛ 이내의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 전극(101)은 박판 형태로 제공되어 실리콘 계열 또는 아크릴 계열의 접착제에 의해 절연체 플레이트(102)에 접합되거나, 진공 스퍼터링 등에 의해 전극물질이 절연체 플레이트(102)에 증착됨으로써 형성된다.The
전극(101)에 직류전원장치(250)를 연결하기 위해 절연체 플레이트(102)의 일측에는 소정의 통공(102a)이 형성되는 것이 바람직하다.In order to connect the
유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102)를 접합하는 접착제층(103)은 실리콘 계열의 박판 접착제에 의해 형성되는 것이 바람직하나, 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다.The
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척을 제조하는 과정이 도시되어 있다.5 shows a process of manufacturing an electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 제조과정은 유전체 플레이트(100)와 전극(101)을 갖는 절연체 플레이트(102)를 준비하는 공정(a)과, 절연체 플레이트(102) 위에 접착제를 도포하는 공정(b)과, 진공 오토 클레이브(200) 내에서 유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102)를 접합하는 공정(c)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the manufacturing process of the electrostatic chuck according to the preferred embodiment of the present invention includes preparing a
유전체 플레이트(100)의 제작 공정에서는 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN) 또는 이트리아(Y2O3)에 해당하는 세라믹을 소결하여 0.5~3㎜의 두께를 갖는 플레이트 형태로 성형하는 작업을 실시한다. 소결 공정은 통상의 테이프 캐스팅 공 법이나 가압 소결 공법이 채택될 수 있다. 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)을 효과적으로 제어하기 위해 유전체 플레이트(100)는 109~1017Ωㆍ㎝의 체적저항을 갖도록 성형되는 것이 바람직하다. 소결처리 후에는 절연체 플레이트(102)와 접합이 이루어질 유전체 플레이트(100)의 접합면을 기계적으로 가공하여 표면거칠기(Ra)의 값이 0.5~1.0㎛인 표면처리부(100a)를 갖는 유전체 플레이트(100)를 제작한다.In the manufacturing process of the
절연체 플레이트(102)의 제작 공정에서는 폴리이미드 필름에 전극(101) 패턴을 형성하는 작업을 실시한다. 전극(101)을 형성하는 방법으로는 구리, 금, 은 등과 같이 전도성이 우수한 금속으로 이루어진 박판을 실리콘 계열 또는 아크릴 계열의 박판 접착제를 이용하여 절연체 플레이트(102)의 표면에 접합하거나, 진공 스퍼터링 공법을 적용하여 전극물질을 폴리이미드 필름에 증착하는 기술이 채용될 수 있다.In the manufacturing process of the
유전체 플레이트(100) 및 절연체 플레이트(102)를 준비한 후에는 절연체 플레이트(102)의 전극(101) 위에 실리콘 계열의 접착제를 도포하여 접착제층(103)을 형성한 후 통상의 진공 오토 클레이브(200) 내에서 유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102)를 접합하는 공정을 진행한다. 여기서, 접착제층(103)의 형성 공정은 진공 오토 클레이브(200) 내에서 수행될 수도 있다.After preparing the
진공 오토 클레이브(200)를 이용한 접합 공정에서는 유전체 플레이트(100)와 절연체 플레이트(102) 사이의 접합 계면에 존재하는 기포를 제거하면서 양쪽 플레 이트들(100,102)을 상호 압착하는 처리를 수행한다. 접합 공정에서는 플레이트들(100,102) 간의 효과적인 접착을 위해 50Psi 이상의 압력과 80℃ 이상의 온도에서 큐어링(Curing) 처리를 실시하는 것이 바람직하다.In the bonding process using the
상기와 같은 과정을 통해 제조된 정전척은 반도체 기판이나 글라스 기판에 해당하는 피흡착물을 유전체 플레이트(100)의 상면에 올려 놓고 고전압의 직류전원을 공급했을 때 유전체 플레이트(100)의 표면과 피흡착물의 표면에 서로 다른 극성의 정전하가 유도되어 쿨롱력(Coulomb force)이나 존슨 라벡력(Johnsen-Rahbek force)이 작용함으로써 유전체 플레이트(100)의 상면에 피흡착물을 긴밀하게 흡착하여 고정한다.The electrostatic chuck manufactured by the above process is to put the adsorbed material corresponding to the semiconductor substrate or the glass substrate on the upper surface of the
도 6에 도시된 바와 같이 유전체 플레이트(100)는 점성을 갖는 겔(Gel) 형태의 실리콘 계열 접합제나 아크릴 계열 접합제에 의해 금속재질의 하부 지지대(104)에 접합된다. 이러한 구조에 의하면 이종 물질 간 열팽창 계수 차이에 의한 열적 스트레스를 완충할 수 있다. 정전척이 플라즈마 처리장치에 적용되는 경우, 절연체 플레이트(102)의 전극(101)과 하부 지지대(104)에는 각각 직류전원장치(250)와 플라즈마 발생용 고주파전원장치(300)가 연결된다. 이 경우 정전척은 피흡착물을 긴밀히 고정하기 위한 정전기적 흡착력을 제공하고, 플라즈마의 발생을 위한 전극에 대향되는 바이어스 전극의 역할을 겸할 수 있다.As shown in FIG. 6, the
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내 에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention includes matters described in such drawings. It should not be construed as limited to.
도 1은 종래기술에 따른 세라믹 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the main configuration of a ceramic electrostatic chuck according to the prior art.
도 2는 플라즈마 처리장치에 적용되는 세라믹 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the main configuration of a ceramic electrostatic chuck applied to the plasma processing apparatus.
도 3은 캠버 현상에 의해 도 1의 금속전극이 변형된 예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an example in which the metal electrode of FIG. 1 is modified by a camber phenomenon.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the main configuration of the electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 제조과정을 도시한 공정도이다.5 is a process chart showing the manufacturing process of the electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 플라즈마 처리장치에 적용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척의 주요 구성을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the main configuration of an electrostatic chuck according to a preferred embodiment of the present invention applied to a plasma processing apparatus.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawings>
100: 유전체 플레이트 101: 전극100
102: 절연체 플레이트 103: 접착제층102: insulator plate 103: adhesive layer
104: 하부 지지대 200: 진공 오토 클레이브104: lower support 200: vacuum autoclave
250: 직류전원장치 300: 고주파전원장치250: DC power supply device 300: high frequency power supply device
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CN103456649A (en) * | 2013-08-28 | 2013-12-18 | 南通富士通微电子股份有限公司 | Method for encapsulating semiconductors |
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