정전척 document_id A220623006476

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 특히, 반도체 소자의 제조에서 사용되는 웨이퍼 고정용 정전척(electrode static chuck : ESC)에 관한 것이다. 일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 소정의 물질들을 증착하는 공정과 이를 식각하는 공정을 포함하는 다수의 공정을 통해 형성된다. 이러한 각각의 공정은 각기 고유한 작업환경을 가지는 밀폐형 용기인 챔버 내에서 수행된다. 챔버의 내부에는 통상적으로 웨이퍼를 고정하기 위한 수단인 척이 설치되어 있어 챔버 내부로 로딩된 웨이퍼를 지지하게 된다. 상기의 척은 웨이퍼를 고정하는 방법에 따라 기계식 척, 진공척 및 정전척등으로 구분한다. 기계식 척은 지지표면 상에 안착되는 웨이퍼를 고정하기 위한 암(Arm), 또는 클램프(Clamp)등의 물리적인 파지력을 가진 고정수단을 사용하는 척을 지칭한다. 이러한, 기계식 척은 웨이퍼에 대한 파지력이 불균일하여 웨이퍼와 척 가이에 불균등 접촉이 이루어져 웨이퍼의 변형을 야기하는 단점있다. 또한, 진공척은 웨이퍼와 척 사이의 공간의 압력을 챔버 내부이 압력보다 낮게 하여 웨이퍼가 파지되도록 하는 척을 지칭한다. 하지만, 반도체이 제조 공정이 진행되는 동안 챔버 내부의 압력이 불균일하여 상황에 따라 적절한 파지력을 발휘하지 못하는 단점이 있다. 이에, 웨이퍼와 지지대간의 균일한 파지력을 유지하기 위해 개발된 것이 정전척이다. 정전척은 웨이퍼와 척 내부에 설치된 전극의 전압차를 이용하여 웨이퍼를 고정, 지지하는 방법을 사용한다. 이러한 정전척은 기상증착 장치 또는 에칭을 위한 챔버 장치 내에서 웨이퍼를 지지하기 위해 널리 사용되고 있다. 도 1은 종래의 기술에 따른 정전척의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 정전척은 내부전극(2)이 내장된 세라믹(Ceramic)판(10)과, 세라믹판(10) 하부에 세라믹판(10)이 열을 방출하기 위한 내부 및 외부 쿨링판(20 및 30)을 포함하여 이루어진다. 일반적으로, 고밀도 플라즈마를 사용하는 증착 챔버 내부의 정전척은 세라믹판(10)과 내부 쿨링판(20) 간의 본딩은 버퍼 역할을 할 수 있는 인듐(40)을 사용한다. 하지만, 인듐(40)은 클리닝 공정시 생성되는 NF3에 의해 손상(Attack)을 받아 인듐 본딩(40)이 떨어지게 되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹판(10)과 쿨링판(20) 간의 결합면의 최외각을 O-링(O-ring; 50)을 이용하여 밀폐하는 방법을 사용한다. 즉, 베리어 역할을 하는 O-링(50)을 인듐(40)이 본딩된 영역의 최외각에 위치시켜 챔버 내부에서 발생한 플라즈마로 인한 인듐(40)의 손상을 방지한다. 상술한 O-링(50)을 사용할 경우, 앞서 언급한 바와 같이 챔버 내부에서 발생하는 NF3 플라즈마에 의한 인듐 본딩(50)의 손상을 방지할 수 있지만, O-링(50)을 세라믹판(10)과 쿨링판(20) 사이에 추가함으로 인해 많은 문제점들이 발생하게 된다. 먼저, 세라믹판(10)이 쿨링판(20)과 본딩이 되어있지 않은 부분의 온도가 높아 NF3 플라즈마에 의해 O-링(50) 손상이 손상되고, 손상에 의한 파티클(Particle)이 생성되는 문제가 발생한다. 또한, 손상으로 인해 O-링(50)을 주기적으로 교환해주어야 하는 문제가 발생한다. 또한, 쿨링판(20)으로는 열전도도가 우수한 물질을 사용하지만, 이에 비하여 O-링(50)은 열전도도가 낮은 물질을 사용한다. 따라서, 세라믹판(10) 하부 중, O-링(50)이 존재하는 부분에서는 열 전도도의 차이가 발생하게 된다. 이로인해 세라믹판(10)에 열에 의한 스트레스가 발생하게 되고 결국 장시간 사용할 경우, 세라믹판(10)이 파괴되는 문제점이 발생한다.