KR20150128221A - Cap type electrostatic chuck having heater and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a capped electrostatic chuck wherein a heater is mounted to protect an electrode and a heater pattern and replace the role of an aluminum heat diffusion plate with a ceramic material and a manufacturing method thereof. The capped electrostatic chuck wherein a heater is mounted according to an embodiment of the present invention is an electrostatic chuck wherein a substrate is placed inside a substrate processing device and comprises: a dielectric wherein a prevention ring unit which protrudes to a lower side from the edge of the lower side to form a pocket groove unit opened downward at the center in the lower side and an electrode is printed on the pocket groove unit on the lower side; an upper insulating body bonded inside the pocket groove unit of the upper dielectric by the medium of a first junction layer while covering the electrode; a lower insulating body to be bonded to the lower side of the upper insulating body by a medium of a second bonding layer inside the pocket groove unit of the dielectric; and base body bonded to the lower side of the lower insulating body and the prevention ring unit by the medium of a bonding layer.

Description

히터가 장착된 캡형 정전척 및 그 제조방법{CAP TYPE ELECTROSTATIC CHUCK HAVING HEATER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cap type electrostatic chuck equipped with a heater,

본 발명은 히터가 장착된 캡형 정전척 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극과 히터 패턴을 보호하면서 알루미늄 열확산판의 역할을 세라믹 재료로 대체하는 히터가 장착된 캡형 정전척 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cap type electrostatic chuck having a heater and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a cap type electrostatic chuck equipped with a heater for replacing the role of an aluminum thermal diffusion plate with a ceramic material while protecting electrodes and heater patterns, ≪ / RTI >

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. In general, a substrate processing apparatus refers to apparatuses 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 semiconductor devices, flat panel display panels, optical elements, and solar cells.

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 wafer is placed inside a chamber which provides a space for processing the wafer, and then a number of unit processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, A predetermined film is formed on the surface of the wafer through a sequential or repetitive processing and processing.

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(30)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 showing a general substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus includes a chamber 10 for providing a space in which a wafer W is processed, And a gas injection unit 30 provided at an upper portion of the substrate positioning unit 20 and through which a process gas for depositing or etching a thin film is injected. At this time, the substrate holding unit 20 is generally used as an electrostatic chuck for chucking or dechucking a wafer by using an 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 the process of processing the wafer W in the substrate processing apparatus, the wafer W is chucked by a substrate holding unit (hereinafter referred to as "electrostatic chuck" hereinafter) 20 in the chamber 10 After the wafer W is processed, 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 supporting table for fixing the wafer W using an electrostatic force by A. Jehnson & K. Rahbek's force, In particular, in a dry etching process using a plasma, a lower electrode of the RF upper electrode provided at an upper portion of the chamber serves as a lower electrode And an inert gas is supplied to the back side of the wafer processed at a high temperature (about 150 to 200 ° C), or a separate water-cooling member is provided to maintain the temperature of the wafer at a constant level.

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.When the wafer W is loaded into the chamber 10 and then the electric power is applied to the electrode 27 built in the electrostatic chuck 20, the electrostatic chuck 20 Is generated on the surface of the wafer W and the chucking operation in which the wafer W is firmly fixed is performed. In this state, the surface of the wafer W is processed in the chamber 10, the power supplied to the electrode 27 is cut off, and the wafer W is separated from the electrostatic chuck 20 Dechucking operation is performed.

한편, 최근의 정전척에는 각종 공정 효율을 향상시킬 목적으로 웨이퍼를 균일하게 가열시키기 위한 수단으로 히터 패턴을 형성시킨다.On the other hand, a heater pattern is formed on a recent electrostatic chuck by means for uniformly heating the wafer for the purpose of improving various process efficiencies.

이렇게 히터가 장착된 정전척은 크게 분리형과 일체형으로 구분되는데, 분리형은 온도균일도는 좋은 장점이 있으나, 알루미늄 열확산판이 안테나 역할을 하여 플라즈마의 방전가능성이 큰 단점이 있다. 그리고, 일체형은 분리형보다 플라즈마 방전가능성은 낮은 장점이 있지만, 제조방식이 까다롭고 온도균일도가 분리형에 비하여 나쁘며 이종세라믹의 접합이 원활하지 않은 단점이 있다.The electrostatic chuck equipped with the heater is divided into a separable type and an integral type. However, the separated type has a good temperature uniformity, but the aluminum thermal diffusion plate serves as an antenna and has a disadvantage that the discharge of plasma is great. In addition, although the integrated type has a lower possibility of plasma discharge than the separated type, the manufacturing method is complicated, the temperature uniformity is worse than the separation type, and the bonding of the hetero ceramic is not smooth.

도 2a 및 도 2a는 종래의 히터가 장착된 분리형 정전척을 보여주는 도면이다.2A and 2A are views showing a conventional separator type electrostatic chuck equipped with a heater.

도 2a에 도시된 바와 같이 종래의 히터가 장착된 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 알루미늄(Al)소재의 열확산판(24)과, 제 2 본딩층(25)에 의해 상기 열확산판(24)의 상면에 부착되며 내부에는 전극(27)이 내장된 세라믹판(26)으로 구성된다.2A, an electrostatic chuck 20 equipped with a conventional heater includes a base body 21 made of aluminum and serving as a lower electrode in the chamber 10, a base body 21 made of aluminum, A heating plate 23 attached to the upper surface of the base body 21 by a heater 22 and having a heater pattern 23b formed therein and a heating plate 23 made of an aluminum material for diffusing heat generated from the heating plate 23 And a ceramic plate 26 attached to the upper surface of the thermal diffusion plate 24 by a thermal diffusion plate 24 and a second bonding layer 25 and 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. At this time, 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.The first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 are made of a silicone elastomer in order to absorb the difference in thermal expansion between the ceramic and aluminum (Al). The silicone elastomer has a maximum use temperature of about 150 ° C. 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 is a disadvantage in that the thermal conductivity is deteriorated due to the erosion of the plasma and the temperature uniformity is deteriorated.

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 deteriorates the gas shutoff function, thereby doubling the damage of the electrostatic chuck 20. On the other hand, since the silicone elastomer is not hard, The first bonding layer 22 and the second bonding layer 25 are smoothly changed in the case of being exposed to a high temperature and the surface flatness of the ceramic plate 26 is thereby deteriorated to make it difficult to manage the temperature, There were problems with bad influence.

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 upper end of the base body 21, the first bonding layer 22, the heating plate 23, the thermal diffusion plate 24, and the second bonding layer 25 are formed. The protective ring 28 is formed using an epoxy or Teflon ring or the like.

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 formed with the protection ring 28 also has a problem that the protection ring 28 is exposed to a high temperature environment or cracks are generated in the protection ring 28.

한편, 본 출원인은 종래의 정전척에서 베이스 바디와 전극이 형성된 정전척 본체를 견고히 고정시키기 위한 본딩층이 외부로 노출되어 있으므로 웨이퍼를 가공시 챔버의 내부로 공급되는 고온의 가스에 의해서 본딩층이 손상 및 연소되어 접착력이 저하되거나 챔버 내부가 오염되는 문제점을 해결하기 위하여 본딩층을 보호할 수 있는 "캡 형 정전척(등록특허 10-0783569; 특허문헌 1)를 제안하였다.In the conventional electrostatic chuck, since the bonding layer for firmly fixing the base body and the electrostatic chuck body formed with the electrode is exposed to the outside in the conventional electrostatic chuck, the bonding layer is formed by the high temperature gas supplied into the chamber at the time of processing the wafer. A cap-type electrostatic chuck (Patent Document 1) which can protect the bonding layer to solve the problem that the bonding strength is damaged and burned and the inside of the chamber is contaminated.

이에 본 출원인은 특허문헌 1의 기술에서 착안하여 종래 히터 패턴이 장착된 분리형 정전척의 단점을 극복할 수 있다는 생각에 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present applicant has completed the present invention based on the idea that the disadvantages of the conventional separator type electrostatic chuck equipped with a heater pattern can be overcome by drawing attention to the technique of Patent Document 1.

등록특허 10-0783569 (2007. 12. 03)Patent No. 10-0783569 (December 03, 2007)

본 발명은 전극과 히터 패턴을 캡형으로 보호시키는 히터가 장착된 캡형 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a cap type electrostatic chuck equipped with a heater that protects an electrode and a heater pattern in a cap shape, and a method of manufacturing the same.

특히, 캡형 정전척을 형성함에 따라 종래의 알루미늄 열확산판을 세라믹소재의 상부 절연층으로 대체하여 알루미늄 열확산판의 노출에 의해 발생되는 공정결함의 발생을 방지할 수 있는 히터가 장착된 캡형 정전척 및 그 제조방법을 제공한다.
In particular, a cap-type electrostatic chuck equipped with a heater that can prevent the occurrence of process defects caused by exposure of an aluminum thermal diffusion plate by replacing a conventional aluminum thermal diffusion plate with an upper insulating layer of a ceramic material by forming a cap- And a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 실시형태에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척는 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척으로서, 하면의 중심영역에 하부방향으로 개구되는 포켓홈부를 형성하도록 하면의 가장자리에서 하부방향으로 돌출되는 차단링부가 형성되고, 상기 하면의 포켓홈부에 전극이 인쇄된 유전체와; 상기 전극을 덮으면서 제 1 접합층을 매개로 상기 유전체의 포켓홈부 내부에 접합되고, 하면에는 히터 패턴이 형성된 상부 절연체와; 상기 유전체의 포켓홈부 내부에서 상기 상부 절연체의 하면에 제 2 접합층을 매개로 접합되는 하부 절연체와; 본딩층을 매개로 상기 하부 절연체 및 상기 차단링부의 하면에 접합되는 베이스 바디를 포함한다.A cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an embodiment of the present invention is an electrostatic chuck provided inside a substrate processing apparatus and having a substrate placed thereon, A dielectric formed with a cut-off ring portion protruding in a downward direction, the electrode being printed on a pocket groove portion of the lower surface; An upper insulator joined to the inside of the pocket groove portion of the dielectric through the first bonding layer while covering the electrode, and having a heater pattern formed on the lower surface thereof; A lower insulator joined to the lower surface of the upper insulator through a second bonding layer in a pocket groove portion of the dielectric; And a base body joined to a lower surface of the blocking insulator and the lower insulator via a bonding layer.

상기 상부 절연체는 상부 절연층과; 상기 상부 절연층의 하면에 형성되는 상기 히터 패턴과; 상기 히터 패턴을 덮으면서 상기 상부 절연층의 하면에 형성되는 히터 보호층을 포함한다.The upper insulator includes an upper insulating layer; A heater pattern formed on a lower surface of the upper insulating layer; And a heater protection layer formed on the lower surface of the upper insulating layer to cover the heater pattern.

상기 상부 절연층의 열전도도가 상기 유전체의 열전도도 보다 높은 것을 특징으로 한다.And the thermal conductivity of the upper insulating layer is higher than the thermal conductivity of the dielectric.

상기 유전체의 내플라즈마성 및 내마모성은 상기 상부 절연층 및 하부 절연체의 내플라즈마 및 내마모성 보다 높은 것을 특징으로 한다.And the plasma resistance and abrasion resistance of the dielectric are higher than the plasma and abrasion resistance of the upper insulating layer and the lower insulating body.

상기 히터 패턴은 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐 및 인코넬 중 어느 하나의 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.Wherein the heater pattern is formed of any one of stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten, and inconel.

상기 제 1 접합층 및 제 2 접합층은 상기 유전체의 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.And the first bonding layer and the second bonding layer are not exposed to the outside of the dielectric.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법은 기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척을 제조하는 방법으로서, 세라믹 재료를 사용하여 유전체를 준비하는 단계와; 상기 유전체의 하면 중심영역에 하부방향으로 개구되는 포켓홈부를 형성하는 단계와; 상기 유전체의 하면 중 상기 포켓홈부에 전극을 형성하는 단계와; 세라믹 재료를 사용하여 하면에 히터 패턴이 형성된 상부 절연체를 준비하는 단계와; 상기 전극을 덮으면서 상기 유전체의 포켓홈부에 수용되도록 접착제를 이용하여 상기 상부 절연체와 상기 유전체의 계면에 제 1 접합층을 형성하면서 상기 상부 절연체를 상기 유전체의 포켓홈부에 접합시키는 단계와; 상기 포켓홈부에서 상기 상부 절연체가 수용된 후 빈공간에 대응되는 형상으로 세라믹 재료를 사용하여 하부 절연체를 준비하는 단계와; 상기 히터 패턴을 덮으면서 상기 유전체의 포켓홈부에 수용되도록 접착제를 이용하여 상기 접합체를 이용하여 상기 하부 절연체와 상기 상부 절연체 및 상기 유전체의 계면에 제 2 접합층을 형성하면서 상기 하부 절연체를 상기 유전체의 포켓홈부에 접합시키는 단계와; 알루미늄을 사용하여 베이스 바디를 준비하는 단계와; 접착제를 이용하여 상기 하부 절연체의 하면 및 상기 차단링부의 하면과 베이스 바디의 상면 사이에 본딩층을 형성하면서 상기 베이스 바디를 상기 하부 절연체의 하면 및 상기 차단링부의 하면에 접합시키는 단계를 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing a cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a dielectric using a ceramic material, Wow; Forming a pocket groove portion opening downward in a lower central region of the dielectric; Forming an electrode in the pocket groove portion of the lower surface of the dielectric; Preparing a top insulator having a heater pattern formed on a lower surface thereof by using a ceramic material; Bonding the upper insulator to the pocket groove portion of the dielectric while forming a first bonding layer at an interface between the upper insulator and the dielectric by using an adhesive so as to be accommodated in the pocket groove portion of the dielectric while covering the electrode; Preparing a lower insulator by using a ceramic material in a shape corresponding to an empty space after the upper insulator is received in the pocket recess; Forming a second bonding layer on the interface between the lower insulator and the upper insulator and the dielectric by using an adhesive so as to be accommodated in the pocket recess of the dielectric while covering the heater pattern, Joining to the pocket groove portion; Preparing a base body using aluminum; Bonding the base body to the lower surface of the lower insulator and the lower surface of the blocking ring portion while forming a bonding layer between the lower surface of the lower insulator and the lower surface of the blocking ring portion and the upper surface of the base body using an adhesive.

상기 상부 절연체를 준비하는 단계는, 상기 포켓홈부의 형상에 대응되는 형상이되 높이는 상기 포켓홈부의 깊이보다 짧도록 세라믹 재료를 사용하여 상부 절연층을 준비하는 과정과; 상기 상부 절연층의 하면에 상기 히터 패턴을 형성하는 과정과; 상기 히터 패턴을 덮도록 상기 상부 절연층의 하면에 히터 보호층을 형성하는 과정을 포함한다.The step of preparing the upper insulator includes preparing an upper insulating layer using a ceramic material so that the shape corresponding to the shape of the pocket groove portion is shorter than the depth of the pocket groove portion; Forming the heater pattern on the lower surface of the upper insulating layer; And forming a heater protection layer on the lower surface of the upper insulating layer so as to cover the heater pattern.

상기 상부 절연층은 상기 유전체보다 열전도도가 높은 세라믹 재료를 사용하여 준비되는 것을 특징으로 한다.And the upper insulating layer is prepared using a ceramic material having higher thermal conductivity than the dielectric material.

상기 유전체는 상기 상부 절연층 및 하부 절연체보다 내플라즈마성 및 내마모성이 높은 세라믹 재료를 사용하여 준비하는 것을 특징으로 한다.And the dielectric material is prepared by using a ceramic material having higher plasma resistance and wear resistance than the upper insulating layer and the lower insulating material.

상기 히터 패턴을 형성하는 과정에서, 상기 히터 패턴은 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐 및 인코넬 중 어느 하나의 재료를 사용하여 상기 상부 절연체의 하면에 직접 형성하는 것을 특징으로 한다.
In the process of forming the heater pattern, the heater pattern is formed directly on the lower surface of the upper insulator by using any one of stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten, and inconel.

본 발명의 실시예에 따르면, 종래 히터가 장착된 정전척에서 히터의 열을 균일하게 확산시키는 역할을 하던 알루미늄소재의 열확산판을 대체하여 세라믹소재의 상부 절연층을 형성시킴에 따라 알루미늄소재가 노출되면서 발생하는 플라즈마의 방전가능성을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, an upper insulating layer of a ceramic material is formed by replacing an aluminum material thermal diffusion plate that uniformly diffuses the heat of a heater in an electrostatic chuck equipped with a conventional heater, There is an effect that the possibility of discharge of the plasma generated as a result of the plasma discharge can be essentially prevented.

또한, 캡형의 유전체를 구비하고, 그 내부에 전극과 히터 패턴를 수용하는 형태로 형성하여, 챔버 내의 플라즈마 분위기로부터 전극과 히터 패턴을 보호할 수 있는 효과가 있다.
Further, it has an effect that the electrode and the heater pattern can be protected from the plasma atmosphere in the chamber by providing the cap-type dielectric and accommodating the electrode and the heater pattern therein.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 구성도이고,
도 2a 및 도 2a는 종래의 히터가 장착된 분리형 정전척을 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척을 보여주는 도면이고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법을 보여주는 도면이다.
1 is a configuration diagram showing a general substrate processing apparatus,
2A and 2A are views showing a conventional separator type electrostatic chuck equipped with a heater,
3 is a view showing a cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an embodiment of the present invention,
4A to 4D are views illustrating a method of manufacturing a cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an 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 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명이 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척은 내부에 전극(111)이 인쇄된 유전체(110)와; 상기 유전체(110)의 내부에 내장되면서 히터 패턴(132)이 형성된 상부 절연체(130)와; 상기 유전체(110)의 내부에 내장되면서 상기 상부 절연체(130)의 하면에 접합되는 하부 절연체(150)와; 상기 하부 절연체(150) 및 유전체(110)의 하면에 본딩층(160)에 의해 결합되는 베이스 바디(170)를 포함한다.3, a cap type electrostatic chuck having a heater according to an embodiment of the present invention includes a dielectric 110 on which electrodes 111 are printed; An upper insulator 130 embedded in the dielectric 110 and having a heater pattern 132 formed thereon; A lower insulator 150 embedded in the dielectric 110 and bonded to the lower surface of the upper insulator 130; And a base body 170 coupled to the lower surface of the lower insulator 150 and the dielectric 110 by a bonding layer 160.

유전체(110)는 캡형으로 구성되어 그 상면에 안치되는 웨이퍼를 정전기력으로 척킹 또는 디척킹시키는 수단으로서, 그 상면은 웨이퍼가 안치되도록 평평하게 형성된다.The dielectric 110 is a cap-shaped means for electrostatic chucking or dechucking a wafer placed on its top surface, the top surface of which is formed flat to allow the wafer to be housed.

이때 상기 유전체(110)의 하면에는 웨이퍼를 척킹 또는 디척킹 하기 위하여 정전기력을 발생시키는 전극(111)이 형성된다. 이때 상기 유전체(110)에는 웨이퍼의 가공시 챔버의 내부로 공급되는 고온의 가스와 같은 챔버 내부의 여러 요인으로부터 상기 전극(111) 및 히터 패턴(132)을 보호하기 위하여 상기 전극(111) 및 히터 패턴(132)을 둘러싸는 차단링부(110a)가 형성된다. 부연하자면, 상기 유전체(110)의 하면에는 중심영역에 하부방향으로 개구되어 전극(111)이 형성되는 영역을 형성하는 포켓홈부(도 4a의 110b)를 형성하도록 상기 유전체(111) 하면의 가장자리에서 하부방향으로 둘출되는 차단링부(110a)가 형성된다. 이렇게 차단링부(110a)를 형성함에 따라 그 내부로 포켓홈부(110b)가 형성된다. 그래서 상기 유전체(110)의 하면 중 포켓홈부(110b)가 형성된 영역에 상기 전극(111)이 형성된다. 이때 상기 포켓홈부(110b)의 깊이는 전극(111), 상부 절연체(130) 및 하부 절연체(150)를 모두 수용할 수 있는 깊이로 형성된다.At this time, an electrode 111 for generating an electrostatic force for chucking or dechucking the wafer is formed on the lower surface of the dielectric 110. In order to protect the electrode 111 and the heater pattern 132 from various factors in the chamber such as a high-temperature gas supplied into the chamber during processing of the wafer, the electrode 111 and the heater A blocking ring portion 110a surrounding the pattern 132 is formed. The lower surface of the dielectric body 110 is provided with an opening 111 formed at the edge of the lower surface of the dielectric body 111 so as to form a pocket groove portion (110b in FIG. 4A) A blocking ring portion 110a is formed so as to protrude downward. As the blocking ring portion 110a is formed, the pocket groove portion 110b is formed therein. Therefore, the electrode 111 is formed in a region of the lower surface of the dielectric 110 where the pocket recess 110b is formed. At this time, the depth of the pocket groove portion 110b is formed to a depth capable of accommodating both the electrode 111, the upper insulator 130 and the lower insulator 150.

상기 전극(111)은 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등을 스크린인쇄 방식, 박막 인쇄, 무전해도금 방식 또는 스퍼터링 방식 등 전극을 형성할 수 있는 다양한 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하여 형성시킨다. 그래서 상기 유전체(110)는 상기 전극(111)에서 생성되는 정전기력이 원활하게 통과할 수 있도록 세라믹 소재를 선택적으로 사용하여 제조된다.The electrode 111 may be formed using any one of various methods that can form an electrode such as a nickel (Ni), a tungsten (W) or the like by a screen printing method, a thin film printing method, an electroless plating method or a sputtering method . Therefore, the dielectric 110 is manufactured by selectively using a ceramic material so that the electrostatic force generated by the electrode 111 can pass smoothly.

상기 상부 절연체(130)는 상기 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 수용되어 상기 전극(111)을 보호하면서 발열을 위한 히터 패턴(132)이 형성되는 수단으로서, 상부 절연층(131)과; 상기 상부 절연층(131)의 하면에 형성되는 상기 히터 패턴(132)과; 상기 히터 패턴(132)을 덮으면서 상기 상부 절연층(131)의 하면에 형성되는 히터 보호층(133)을 포함한다.The upper insulator 130 is accommodated in the pocket recess 110b of the dielectric 110 to form the heater pattern 132 for heating while protecting the electrode 111. The upper insulator layer ; The heater pattern 132 formed on the lower surface of the upper insulating layer 131; And a heater protection layer 133 formed on the lower surface of the upper insulating layer 131 while covering the heater pattern 132.

상기 상부 절연층(131)은 상기 유전체(110)에 형성되는 전극(111)을 보호하면서 히터 패턴(132)에서 발생되는 열을 상기 유전체(110)로 절달하는 열확산판의 역할을 수행하는 수단으로서, 상기 유전체(110)의 차단링부(110a)에 의해 형성되는 포켓홈부(110b)에 대응되는 형상으로 형성된다. 다만, 상기 상부 절연층(131)의 높이는 상기 포켓홈부(110b)에 하부 절연체(150)과 함께 수용되도록 상기 포켓홈부(110b)의 깊이보다 짧게 형성된다.The upper insulating layer 131 serves as a thermal diffusion plate that protects the electrode 111 formed on the dielectric 110 and transmits heat generated in the heater pattern 132 to the dielectric 110 And the pocket groove portion 110b formed by the blocking ring portion 110a of the dielectric 110. [ The height of the upper insulating layer 131 is formed to be shorter than the depth of the pocket recess 110b so as to be received in the pocket recess 110b together with the lower insulator 150. [

특히, 상기 상부 절연층(131)은 세라믹 소재로 형성된다. 그래서 상기 상부 절연층(131)은 열을 신속하고도 균일하게 전달하기 위하여 상기 유전체(110)와 다른 세라믹 재료로 형성되되, 상부 절연층(131)의 열전도도가 상기 유전체(111)의 열전도도 보다 높은 것이 바람직하다.In particular, the upper insulating layer 131 is formed of a ceramic material. The upper insulating layer 131 is formed of a ceramic material different from the dielectric material 110 in order to rapidly and uniformly transfer heat. The thermal conductivity of the upper insulating layer 131 is determined by the thermal conductivity of the dielectric material 111 .

상기 히터 패턴(132)은 상기 상부 절연층(131)의 하면에 직접 형성되어 열을 상기 상부 절연층(131)을 통하여 상기 유전체(110)로 전달시킨다. 이에 따라 상기 히터 패턴(132)은 전원의 인가에 의해 열을 발생시키는 소재를 사용하고, 예를 들어 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.The heater pattern 132 is formed directly on the lower surface of the upper insulating layer 131 to transfer heat to the dielectric 110 through the upper insulating layer 131. Accordingly, the heater pattern 132 may be formed of any material selected from stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten (W), and inconel .

그리고, 상기 상부 절연층(131)의 하면에는 상기 히터 패턴(132)을 덮으면서 히터 패턴(132)을 보호하는 히터 보호층(133)이 형성된다.A heater protection layer 133 is formed on the lower surface of the upper insulating layer 131 to protect the heater pattern 132 while protecting the heater pattern 132.

상기 히터 보호층(133)은 히터 패턴(132)을 덮어서 히터 패턴(132)을 절연시키면서 외부로 노출되는 것을 방지하는 수단으로서, 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 히터 보호층(133)은 챔버 내 고온 환경에서 사용할 수 있는 고분자 재료 또는 세라믹 재료가 사용될 수 있다. 만약 히터 보호층(133)으로 고분자 재료를 사용하는 경우에는 액체 상태의 고분자 재료를 도포 후 건조하거나 필름 상태의 고분자 재료를 압착하여 형성시킬 수 있다. 그리고, 히터 보호층(133)으로 세라믹 재료를 사용하는 경우에는 박막증착법이나 스퍼터링법으로 형성시킬 수 있다.The heater protection layer 133 covers the heater pattern 132 to insulate the heater pattern 132 and prevents exposure to the outside. The heater protection layer 133 may be formed of various materials. For example, the heater protection layer 133 may be made of a polymer material or a ceramic material which can be used in a high-temperature environment in a chamber. If a polymer material is used as the heater protection layer 133, the liquid polymer material may be applied and dried or a polymer material in a film state may be squeezed. When a ceramic material is used for the heater protection layer 133, it can be formed by a thin film deposition method or a sputtering method.

한편, 상기 상부 절연체(130)와 유전체(110)는 이종 재료의 접합이 가능한 접착제를 사용하여 상기 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 상기 상부 절연체(130)를 접합시킨다. 이때 사용되는 접착제에 의해 상기 유전체(110)와 상부 절연체(130) 사이에는 제 1 접합층(120)이 형성된다. 특히, 제 1 접합층(120)은 상기 유전체(110)에 형성된 차단링부(110a)에 의해 상기 유전체(110)의 외부로 노출되지 않는다. 이에 따라 제 1 접합층(120)이 챔버 내 공정 분위기에서 손상되거나 변형되는 것을 방지할 수 있고, 제 1 접합층(120)을 형성하는 접착제의 종류로 이종 재료를 접합할 수 있는 다양한 접착제를 폭넓게 선택할 수 있다.The upper insulator 130 and the dielectric 110 are bonded to the pocket recess 110b of the dielectric 110 using an adhesive capable of bonding dissimilar materials. The first bonding layer 120 is formed between the dielectric 110 and the upper insulator 130 by an adhesive. In particular, the first bonding layer 120 is not exposed to the outside of the dielectric 110 by the blocking ring portion 110a formed in the dielectric 110. [ Accordingly, it is possible to prevent the first bonding layer 120 from being damaged or deformed in the process atmosphere in the chamber, and various adhesives capable of bonding the different materials to the kind of the adhesive forming the first bonding layer 120 can be widely You can choose.

그리고, 상기 상부 절연체(130)의 하부에는 하부 절연체(150)가 접합되면서 유전체(110)의 포켓홈부(110b)가 채워진다. 이에 따라 상기 하부 절연체(150)는 상기 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 상기 상부 절연체(130)가 수용된 후 빈공간에 대응되는 형상으로 형성된다.The lower insulator 150 is joined to the lower portion of the upper insulator 130, and the pocket recess 110b of the dielectric 110 is filled. Accordingly, the lower insulator 150 is formed in the pocket recess 110b of the dielectric 110 to correspond to the empty space after the upper insulator 130 is received.

이때 상기 하부 절연체(150)도 세라믹 재료를 사용하여 제작되어 이종 재료의 접합이 가능한 접착제를 사용하여 상기 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 접합된다. 이때 사용되는 접착제에 의해 상기 유전체(110) 및 상부 절연체(130)와 하부 절연체(150) 사이에는 제 2 접합층(140)이 형성된다. 특히, 상기 제 2 접합층(140)도 제 1 접합층(120)과 마찬가지로 상기 유전체(110)에 형성된 차단링부(110a)에 의해 상기 유전체(110)의 외부로 노출되지 않는다. 이에 따라 제 2 접합층(140)이 챔버 내 공정 분위기에서 손상되거나 변형되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 접합층(140)을 형성하는 접착제의 종류로 이종 재료를 접합할 수 있는 다양한 접착제를 폭넓게 선택할 수 있다.At this time, the lower insulator 150 is also made of a ceramic material and is bonded to the pocket recess 110b of the dielectric 110 using an adhesive capable of bonding different materials. The second bonding layer 140 is formed between the dielectric 110 and the upper insulator 130 and the lower insulator 150 by an adhesive. Particularly, the second bonding layer 140 is not exposed to the outside of the dielectric 110 by the blocking ring portion 110a formed in the dielectric 110, like the first bonding layer 120. Accordingly, it is possible to prevent the second bonding layer 140 from being damaged or deformed in the process atmosphere in the chamber, and various adhesives capable of bonding the different materials to the kind of the adhesive forming the second bonding layer 140 can be widely You can choose.

한편, 상기 유전체(110)는 챔버 내에서 플라즈마에 노출되는 영역이기 때문에, 유전체(110)의 내플라즈마성 및 내마모성이 상기 상부 절연층 및 하부 절연체의 내플라즈마성 및 내마모성 보다 높은 것이 바람직하다.Since the dielectric 110 is a region exposed to the plasma in the chamber, the plasma resistance and wear resistance of the dielectric 110 are preferably higher than plasma and abrasion resistance of the upper insulating layer and the lower insulating layer.

상기 유전체(110), 상부 절연층(131) 및 하부 절연체(150)는 서로 다른 세라믹 재료로 형성되면서, 열전도도, 내플라즈마성 및 내마모성의 상기 조건을 만족하면서, 정전척의 재료로 사용할 수 있다면 어떠한 세라믹 재료를 사용하여도 무방하다. 예를 들어 상기 유전체(110), 상부 절연층 및 하부 절연체(150)는 Al2O3 소재 또는 Al2O3-TiC, Al2O3-SiC 등의 Al2O3계 복합소재가 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.The dielectric 110, the upper insulating layer 131, and the lower insulating layer 150 may be formed of different ceramic materials and may be used as materials of the electrostatic chuck while satisfying the above conditions of thermal conductivity, plasma resistance and abrasion resistance. It is also possible to use a ceramic material. For example, as the dielectric 110, a top insulating layer and the lower insulator 150 is Al 2 O 3 material or -TiC Al 2 O 3, Al 2 O 3 Al 2 O 3 -SiC composite material, such as optionally .

한편, 상기 베이스 바디(170)는 챔버의 내부에 상기 유전체(110), 상부 절연체(130) 및 하부 절연체(150)를 설치하기 위한 지지대로서, 필요에 따라 챔버 내에서 하부전극의 역할을 하면서, 상기 유전체(110)에 안치되는 웨이퍼를 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비될 수 있다.The base body 170 is a support for installing the dielectric 110, the upper insulator 130 and the lower insulator 150 in the chamber. If necessary, the base body 170 functions as a lower electrode in the chamber, A cooling means for cooling the wafer placed in the dielectric 110 may be provided.

상기 베이스 바디(170)는 상면이 평평하게 형성되는 원판형상으로 형성되고, 예를 들어 알루미늄 재질로 형성된다. 그래서 접착제를 사용하여 상기 베이스 바디(170)의 상면에 하부 절연체(150)의 하면 및 상기 유전체(110)의 차단링부(110a) 하면을 접합시킨다. 이때 사용되는 접착제에 의해 상기 하부 절연체(150) 및 상기 유전체(110)의 차단링부(110a)와 상기 베이스 바디(170) 사이에는 본딩층(160)이 형성된다.
The base body 170 is formed in a disk shape having a flat upper surface, and is formed of, for example, aluminum. The lower surface of the lower insulator 150 and the lower surface of the blocking ring portion 110a of the dielectric 110 are bonded to the upper surface of the base body 170 using an adhesive. A bonding layer 160 is formed between the lower insulator 150 and the blocking ring portion 110a of the dielectric 110 and the base body 170 by an adhesive used at this time.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.A method of manufacturing a cap type electrostatic chuck with a heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법을 보여주는 도면이다.4A to 4D are views illustrating a method of manufacturing a cap type electrostatic chuck equipped with a heater according to an embodiment of the present invention.

도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법은 먼저 세라믹 재료를 이용하여 유전체(110)를 준비한다. 이때 유전체(110)는 원기둥 형상으로 준비하고, 유전체(110)를 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료로는 상부 절연층(131) 및 하부 절연체(150)를 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료보다 내플라즈마성 및 내마모성이 높은 재료를 선택하여 준비한다.As shown in FIG. 4A, a method of fabricating a cap-type electrostatic chuck with a heater according to an embodiment of the present invention first prepares a dielectric 110 using a ceramic material. The ceramic material used for preparing the dielectric material 110 may be formed of a ceramic material having a plasma resistance higher than that of the ceramic material used for preparing the upper insulating layer 131 and the lower insulating material 150. In this case, And a material having high abrasion resistance are selected and prepared.

그리고, 준비된 유전체(110)의 하면에 차단링부(110a) 및 포켓홈부(110b)를 형성한다. 부연하자면, 유전체(110)의 하면 중심영역에 하부방향으로 개구되는 포켓홈부(110b)를 가공한다. 이렇게 포켓홈부(110b)를 가공함에 따라 유전체(110)의 하면 가장자리에는 하부 방향으로 돌출되면서 상기 포켓홈부(110b)를 둘러싸는 차단링부(110a)가 형성된다.Then, a blocking ring portion 110a and a pocket groove portion 110b are formed on the lower surface of the prepared dielectric 110. [ In other words, the pocket groove portion 110b, which opens downward in the lower central region of the dielectric 110, is processed. As the pocket groove portion 110b is machined, a blocking ring portion 110a is formed at the bottom edge of the dielectric 110 to protrude downward and surround the pocket groove portion 110b.

이렇게 포켓홈부(110b)가 형성된 유전체(110)가 준비되면 유전체(110)의 하면, 정확하게는 유전체(110)의 하면 중 포켓홈부(110b)가 형성된 영역에 전극(111)을 형성시킨다. 전극(111)의 형성은 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등의 재료를 사용하여 다양한 방식으로 형성시킬 수 있다. 전극(111)을 형성시키는 방식은 스크린인쇄 방식, 박막 인쇄, 무전해도금 방식 또는 스퍼터링 방식 등 전극(111)을 형성할 수 있는 다양한 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하여 형성시킨다.When the dielectric 110 having the pocket recess 110b is formed, the electrode 111 is formed on the lower surface of the dielectric 110, that is, the area where the pocket recess 110b is formed in the lower surface of the dielectric 110. The electrode 111 can be formed in various manners using materials such as nickel (Ni) and tungsten (W). The electrode 111 may be formed by any one of various methods for forming the electrode 111, such as a screen printing method, a thin film printing method, an electroless plating method, or a sputtering method.

그리고, 상부 절연체(130)를 준비한다. 상부 절연체(130)를 준비하기 위하여 먼저 상부 절연층(131)을 준비한다. 이때 상기 상부 절연층(131)은 세라믹 재료를 사용하여 상기 포켓홈부(110b)의 형상에 대응되는 형상인 원기둥 형상으로 준비한다. 다만, 상부 절연층(131)의 높이는 상기 유전체(110)에 형성된 포켓홈부(110b)의 깊이보다는 짧게 형성된다. 그리고, 상부 절연층(131)을 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료는 유전체(110)를 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료보다 열전도도가 높은 것을 사용한다.Then, the upper insulator 130 is prepared. First, an upper insulating layer 131 is prepared to prepare the upper insulator 130. At this time, the upper insulating layer 131 is prepared as a cylindrical shape having a shape corresponding to the shape of the pocket groove portion 110b by using a ceramic material. However, the height of the upper insulating layer 131 is formed to be shorter than the depth of the pocket groove 110b formed in the dielectric 110. The ceramic material used for preparing the upper insulating layer 131 has higher thermal conductivity than the ceramic material used for preparing the dielectric material 110.

그리고, 상부 절연층(131)의 하면에 히터 패턴(132)을 형성시킨다. 히터 패턴(132)은 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐(W) 및 인코넬(inconel) 중 어느 하나를 선택하여 형성시킨다.A heater pattern 132 is formed on the lower surface of the upper insulating layer 131. The heater pattern 132 is formed by selecting any one of stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten (W), and inconel.

상부 절연층(131)의 하면에 히터 패턴(132)이 형성되면, 상부 절연층(131)의 하면에 히터 보호층(133)을 형성하여 상기 히터 패턴(132)을 덮어서 보호한다. 이때 히터 보호층(133)은 고분자 재료 또는 세라믹 재료를 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어 히터 보호층(133)은 세라믹 재료를 스퍼터링법으로 형성시킬 수 있다.A heater protection layer 133 is formed on the lower surface of the upper insulating layer 131 to protect the heater pattern 132 when the heater pattern 132 is formed on the lower surface of the upper insulating layer 131. At this time, the heater protection layer 133 may be made of a polymeric material or a ceramic material. For example, the heater protection layer 133 may be formed of a ceramic material by a sputtering method.

이렇게 상부 절연층(131)의 하면에 히터 패턴(132) 및 히터 보호층(133)을 형성시켜 상부 절연체(130)의 준비가 완료되면, 도 4b와 같이 미리 준비된 전극(111)이 형성된 유전체(110)에 상부 절연체(130)를 접합시킨다. 부연하자면, 이종 재료의 접합이 가능한 접착제를 사용하여 준비된 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 상부 절연체(130)를 접합시킨다. 즉, 유전체(110)와 상부 절연체(130)의 계면에 접착제에 의한 제 1 접합층(120)을 형성하면서 유전체(110)와 상부 절연체(130)를 접합시킨다.When the heater pattern 132 and the heater protection layer 133 are formed on the lower surface of the upper insulating layer 131 and the upper insulator 130 is prepared, 110 to the upper insulator 130. [ In addition, the upper insulator 130 is bonded to the pocket recess 110b of the dielectric 110 prepared using an adhesive capable of bonding dissimilar materials. That is, the dielectric 110 and the upper insulator 130 are bonded while forming the first bonding layer 120 formed of an adhesive on the interface between the dielectric 110 and the upper insulator 130.

이렇게 유전체(110)와 상부 절연체(130)의 접합이 완료되면, 도 4c와 같이 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 상부 절연체(130)가 접합되고 남은 빈공간을 채우면서 상부 절연체(130)를 보호하는 하부 절연체(150)를 준비한다.4C, when the upper insulator 130 is joined to the pocket recess 110b of the dielectric 110, the upper insulator 130 (FIG. A lower insulator 150 is prepared.

하부 절연체(150)는 세라믹 재료를 사용하여 상기 포켓홈부(110b)의 형상에 대응되되, 포켓홈부(110b)에 상부 절연체(130)가 접합되고 남은 빈공간에 대응되는 크기의 원기둥 형상으로 준비한다. 이때 하부 절연체(150)를 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료는 유전체(110)를 준비하기 위해 사용되는 세라믹 재료보다 내플라즈마성 및 내마모성이 낮은 재료를 선택하여 준비한다.The lower insulator 150 is formed in a cylindrical shape corresponding to the shape of the pocket groove portion 110b using a ceramic material and having a size corresponding to the empty space remaining after the upper insulator 130 is joined to the pocket groove portion 110b . At this time, the ceramic material used for preparing the lower insulator 150 is prepared by selecting a material having lower plasma resistance and abrasion resistance than the ceramic material used for preparing the dielectric 110.

그리고, 이종 재료의 접합이 가능한 접착제를 사용하여 상기 상부 절연체(130)를 덮으면서 상기 유전체(110)의 포켓홈부(110b)에 수용되도록 하부 절연체(150)를 접합시킨다. 즉, 히터 보호층(133) 및 유전체(110)와 하부 절연체(150)의 계면에 접착제에 의한 제 2 접합층(140)을 형성하면서 하부 절연체(150)를 상부 절연체(130) 및 유전체(110)에 접합시킨다.The lower insulator 150 is bonded to be accommodated in the pocket recess 110b of the dielectric 110 while covering the upper insulator 130 using an adhesive capable of bonding dissimilar materials. That is, the lower insulating layer 150 is formed on the upper insulating layer 130 and the dielectric layer 110, while the second bonding layer 140 is formed on the interface between the heater protective layer 133 and the dielectric 110 and the lower insulating layer 150, ).

이렇게 유전체(110), 상부 절연체(130) 및 하부 절연체(150)의 접합이 완료되면, 베이스 바디(170)를 준비한다. 이때 상기 베이스 바디(170)는 알루미늄을 상면이 평평하게 형성되는 원판형상으로 가공하여 준비한다.When the connection of the dielectric 110, the upper insulator 130 and the lower insulator 150 is completed, the base body 170 is prepared. At this time, the base body 170 is prepared by processing aluminum into a disk shape whose upper surface is flat.

그리고, 유전체(110), 상부 절연체(130) 및 하부 절연체(150)를 베이스 바디(170)에 접합하기 전에 하부 절연체(150)의 하면 및 유전체(110)의 차단링부(110a) 하단을 원하는 수준의 두께 및 거칠기로 가공한다.Before the dielectric 110, the upper insulator 130 and the lower insulator 150 are bonded to the base body 170, the lower surface of the lower insulator 150 and the lower surface of the blocking ring portion 110a of the dielectric 110 may be formed at desired levels Of the thickness and the roughness.

이렇게 하부 절연체(150) 및 유전체(110)의 차단링부 하면 가공이 완료되면 접착제를 사용하여 하부 절연체(150) 및 유전체(110)의 차단링부(110a) 하면을 베이스 바디(170)의 상면에 접합시킨다. 부연하자면 베이스 바디(170)의 상면에 접착제에 의한 본딩층(160)을 매개로 하부 절연체(150) 및 유전체(110)의 차단링부(110a) 하면을 접합시킨다.
When the lower insulation 150 and the dielectric 110 are completely cut off, the lower insulation 150 and the lower surface of the isolation ring 110a of the dielectric 110 are bonded to the upper surface of the base 170 using an adhesive, . The bottom surface of the blocking ring portion 110a of the lower insulator 150 and the dielectric 110 is bonded to the upper surface of the base body 170 via the bonding layer 160 formed of an adhesive.

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.

110: 유전체 110a: 차단링부
110b: 포켓홈부 111: 전극
120: 제 1 접합층 130: 상부 절연체
131: 상부 절연층 132: 히터 패턴
133: 히터 보호층 140: 제 2 접합층
150: 하부 절연체 160: 본딩층
170: 베이스 바디
110: Dielectric 110a:
110b: pocket groove portion 111: electrode
120: first bonding layer 130: upper insulator
131: upper insulating layer 132: heater pattern
133: heater protection layer 140: second bonding layer
150: lower insulator 160: bonding layer
170: Base body

Claims (11)

기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척으로서,
하면의 중심영역에 하부방향으로 개구되는 포켓홈부를 형성하도록 하면의 가장자리에서 하부방향으로 돌출되는 차단링부가 형성되고, 상기 하면의 포켓홈부에 전극이 인쇄된 유전체와;
상기 전극을 덮으면서 제 1 접합층을 매개로 상기 유전체의 포켓홈부 내부에 접합되고, 하면에는 히터 패턴이 형성된 상부 절연체와;
상기 유전체의 포켓홈부 내부에서 상기 상부 절연체의 하면에 제 2 접합층을 매개로 접합되는 하부 절연체와;
본딩층을 매개로 상기 하부 절연체 및 상기 차단링부의 하면에 접합되는 베이스 바디를 포함하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
An electrostatic chuck provided inside a substrate processing apparatus and on which a substrate is placed,
A dielectric having a cut-off ring portion protruding downward from an edge of the lower surface so as to form a pocket groove portion opening downward in a central region of the lower surface, the electrode being printed on the pocket groove portion of the lower surface;
An upper insulator joined to the inside of the pocket groove portion of the dielectric through the first bonding layer while covering the electrode, and having a heater pattern formed on the lower surface thereof;
A lower insulator joined to the lower surface of the upper insulator through a second bonding layer in a pocket groove portion of the dielectric;
And a base body joined to the lower insulator and the lower surface of the blocking ring portion via a bonding layer.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 절연체는
상부 절연층과;
상기 상부 절연층의 하면에 형성되는 상기 히터 패턴과;
상기 히터 패턴을 덮으면서 상기 상부 절연층의 하면에 형성되는 히터 보호층을 포함하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
[2] The method of claim 1,
An upper insulating layer;
A heater pattern formed on a lower surface of the upper insulating layer;
And a heater protection layer formed on the lower surface of the upper insulating layer while covering the heater pattern.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 절연층의 열전도도가 상기 유전체의 열전도도 보다 높은 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
The method of claim 2,
Wherein the thermal conductivity of the upper insulating layer is higher than the thermal conductivity of the dielectric.
청구항 2에 있어서,
상기 유전체의 내플라즈마성 및 내마모성은 상기 상부 절연층 및 하부 절연체의 내플라즈마 및 내마모성 보다 높은 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
The method of claim 2,
Wherein the plasma has resistance to plasma and abrasion of the dielectric higher than plasma and abrasion resistance of the upper insulating layer and the lower insulator.
청구항 2에 있어서,
상기 히터 패턴은 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐 및 인코넬 중 어느 하나의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
The method of claim 2,
Wherein the heater pattern is formed of any one of stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten, and inconel.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 접합층 및 제 2 접합층은 상기 유전체의 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척.
The method according to claim 1,
Wherein the first bonding layer and the second bonding layer are not exposed to the outside of the dielectric.
기판 처리 장치의 내부에 구비되어 기판이 안치되는 정전척을 제조하는 방법으로서,
세라믹 재료를 사용하여 유전체를 준비하는 단계와;
상기 유전체의 하면 중심영역에 하부방향으로 개구되는 포켓홈부를 형성하는 단계와;
상기 유전체의 하면 중 상기 포켓홈부에 전극을 형성하는 단계와;
세라믹 재료를 사용하여 하면에 히터 패턴이 형성된 상부 절연체를 준비하는 단계와;
상기 전극을 덮으면서 상기 유전체의 포켓홈부에 수용되도록 접착제를 이용하여 상기 상부 절연체와 상기 유전체의 계면에 제 1 접합층을 형성하면서 상기 상부 절연체를 상기 유전체의 포켓홈부에 접합시키는 단계와;
상기 포켓홈부에서 상기 상부 절연체가 수용된 후 빈공간에 대응되는 형상으로 세라믹 재료를 사용하여 하부 절연체를 준비하는 단계와;
상기 히터 패턴을 덮으면서 상기 유전체의 포켓홈부에 수용되도록 접착제를 이용하여 상기 접합체를 이용하여 상기 하부 절연체와 상기 상부 절연체 및 상기 유전체의 계면에 제 2 접합층을 형성하면서 상기 하부 절연체를 상기 유전체의 포켓홈부에 접합시키는 단계와;
알루미늄을 사용하여 베이스 바디를 준비하는 단계와;
접착제를 이용하여 상기 하부 절연체의 하면 및 상기 차단링부의 하면과 베이스 바디의 상면 사이에 본딩층을 형성하면서 상기 베이스 바디를 상기 하부 절연체의 하면 및 상기 차단링부의 하면에 접합시키는 단계를 포함하는 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법.
A method of manufacturing an electrostatic chuck provided in a substrate processing apparatus and having a substrate placed thereon,
Preparing a dielectric using a ceramic material;
Forming a pocket groove portion opening downward in a lower central region of the dielectric;
Forming an electrode in the pocket groove portion of the lower surface of the dielectric;
Preparing a top insulator having a heater pattern formed on a lower surface thereof by using a ceramic material;
Bonding the upper insulator to the pocket groove portion of the dielectric while forming a first bonding layer at an interface between the upper insulator and the dielectric by using an adhesive so as to be accommodated in the pocket groove portion of the dielectric while covering the electrode;
Preparing a lower insulator by using a ceramic material in a shape corresponding to an empty space after the upper insulator is received in the pocket recess;
Forming a second bonding layer on the interface between the lower insulator and the upper insulator and the dielectric by using an adhesive so as to be accommodated in the pocket recess of the dielectric while covering the heater pattern, Joining to the pocket groove portion;
Preparing a base body using aluminum;
Bonding the base body to the lower surface of the lower insulator and the lower surface of the blocking ring portion while forming a bonding layer between a lower surface of the lower insulator and a lower surface of the blocking ring portion and an upper surface of the base body using an adhesive, Shaped electrostatic chuck having the electrostatic chuck.
청구항 7에 있어서,
상기 상부 절연체를 준비하는 단계는,
상기 포켓홈부의 형상에 대응되는 형상이되 높이는 상기 포켓홈부의 깊이보다 짧도록 세라믹 재료를 사용하여 상부 절연층을 준비하는 과정과;
상기 상부 절연층의 하면에 상기 히터 패턴을 형성하는 과정과;
상기 히터 패턴을 덮도록 상기 상부 절연층의 하면에 히터 보호층을 형성하는 과정을 포함하는 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법.
The method of claim 7,
The step of preparing the upper insulator includes:
Preparing a top insulating layer using a ceramic material so that the shape corresponding to the shape of the pocket groove portion is shorter than the depth of the pocket groove portion;
Forming the heater pattern on the lower surface of the upper insulating layer;
And forming a heater protection layer on the lower surface of the upper insulating layer so as to cover the heater pattern.
청구항 8에 있어서,
상기 상부 절연층은 상기 유전체보다 열전도도가 높은 세라믹 재료를 사용하여 준비되는 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the upper insulating layer is prepared using a ceramic material having higher thermal conductivity than the dielectric material.
청구항 8에 있어서,
상기 유전체는 상기 상부 절연층 및 하부 절연체보다 내플라즈마성 및 내마모성이 높은 세라믹 재료를 사용하여 준비하는 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the dielectric material is prepared by using a ceramic material having plasma resistance and abrasion resistance higher than those of the upper insulating layer and the lower insulating material.
청구항 8에 있어서,
상기 히터 패턴을 형성하는 과정에서, 상기 히터 패턴은 스테인리스(SUS), Ni-Cr합금, 텅스텐 및 인코넬 중 어느 하나의 재료를 사용하여 상기 상부 절연체의 하면에 직접 형성하는 것을 특징으로 하는 히터가 장착된 캡형 정전척의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the heater pattern is formed directly on the lower surface of the upper insulator by using any one of stainless steel (SUS), Ni-Cr alloy, tungsten, and inconel in the process of forming the heater pattern Shaped electrostatic chuck.
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