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다층 기판 제조 방법 및 이를 이용한 정전척 제조 방법 document_id A220623040570

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의약학
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문맥 (context)
본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에 사용되는 정전척의 제조 방법 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 지지하는 세라믹 재질의 다층 기판을 제조하는 방법과 상기 다층 기판을 제조 방법을 이용하여 정전척을 제조하는 방법에 관한 것이다. 최근 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 반도체 공정 기술이 발전되고 있다. 일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 실리콘 기판 상의 다수의 칩의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 칩을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 절단하여 개별 칩 단위로 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다. 반도체 장치를 제조하기 위한 가공 챔버 내부에는 반도체 기판을 고정시키기 위한 척(chuck)이 구비된다. 상기와 같은 척은, 반도체 기판을 기계적 방법으로 고정시키는 클램프와, 진공을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 진공척 및 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 정전척(electrostatic chuck) 등이 있다. 최근에는, 반도체 기판을 용이하게 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 기판의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온도 조절 수단을 제공하는 정전척이 주로 사용되고 있다. 상기 정전척의 사용 범위는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)나, 식각, 스퍼터링, 이온 주입 공정 등과 같이 전반적인 반도체 기판 가공 공정으로 확대되고 있다. 상기 정전척의 제조 방법은 아노다이징(anodizing) 방식과 세라믹 용사(溶射, thermal spray) 방식 및 세라믹 플레이트 방식으로 구분된다. 상기 아노다이징 방식의 정전척은 알루미늄 본체를 아노다이징하여 유전층을 형성하는 방식으로 제조된다. 아노다이징 방식의 경우 정전척의 에지(edge) 부분에서 코팅층의 두께가 얇아지고, 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 상기 세라믹 용사 방식의 정전척은 절연층이 형성되어 있는 알루미늄 본체에 전극층을 용사코팅하고, 전극층 위에 세라믹 분말을 용사코팅하여 유전층을 형성하는 방식으로 제조된다. 이때, 세라믹 분말에 소정의 물질을 첨가하여 유전율 및 온도 계수를 향상시킬 수 있다. 그러나, 세라믹 용사 방식 정전척은 세라믹 유전층의 완전한 치밀화가 이루어지지 않음으로 인해 헬륨 가스의 누설 및 유전층이 박리되는 문제점이 있다. 세라믹 플레이트 방식의 정전척은 세라믹 분말을 플레이트 형태로 소결한 세라믹 플레이트를 알루미늄 본체에 부착하는 방식에 의해 제조된다. 이때, 전극은 다층 기판 내부에 매설 형성된다. 여기서, 상기 세라믹 플레이트는 얇은 두께를 가지는 판상의 세라믹 시트를 여러 장 적층하여 가압 소결함으로써 다층 기판으로 형성할 수 있다. 상기 다층 기판 내부에는 반도체 기판의 가공 공정 진행시 반도체 기판의 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하기 위한 냉매유로가 되는 소정 체적을 갖는 중공부, 즉 캐비티가 형성되어 있다. 그런데, 상기 다층 기판에서 상기 캐비티는 내부가 빈공간이므로, 상기 캐비티가 형성된 부분은 상기 다층 기판을 형성하기 위해 가해지는 압력을 제대로 지지하지 못하고 변형될 수 있다. 또한, 상기 캐비티 부분의 변형으로 인해 상기 다층 기판의 표면까지 변형되는 문제점이 있다. 상기와 같은 캐비티의 변형을 방지하기 위해, 상기 캐비티가 변형되지 않을 정도의 낮은 압력을 가하여 다층 기판을 성형할 수 있으나, 이 경우에는, 상기 세라믹 시트의 적층이 제대로 이루어지지 않으며, 다층 기판 소결 후 시트들이 박리되는 문제점이 있다. 한편, 상기 캐비티가 형성될 부분을 기준으로 상부 기판과 하부 기판을 각각 형성한 후, 접합하여 하나의 다층 기판을 형성할 수 있으나, 이 경우에는, 상기 상부 기판과 하부 기판의 수축률이 서로 다른 문제점이 있으며, 이러한 수축률의 차이는 다층 기판의 소결 후 다층 기판에 변형을 발생시키게 된다. 또한, 다층 기판을 제조하는 공정이 복잡해진다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
세라믹 플레이트 방식의 정전척 제조 시 사용되는 다층 기판 내부에는 어떤 구성 요소가 형성되어 있으며, 그 용도는 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    세라믹 플레이트 방식 다층 기판의 내부 구성 요소와 그 기능을 묻는 질문이다.

  2. 2정보 추출information_extraction

    다층 기판 내부의 구성 요소인 '캐비티(중공부)'와 그 기능인 '냉각 가스 제공'을 추출한다.

    • 상기 다층 기판 내부에는 반도체 기판의 가공 공정 진행시 반도체 기판의 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하기 위한 냉매유로가 되는 소정 체적을 갖는 중공부, 즉 캐비티가 형성되어 있다.
  3. 3근거 선택evidence_selection

    캐비티가 냉매유로 역할을 하며 헬륨과 같은 냉각 가스를 제공한다는 핵심 구절을 선택한다.

    • 냉매유로가 되는 소정 체적을 갖는 중공부, 즉 캐비티가 형성되어 있다.
    • 반도체 기판의 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하기 위한
  4. 4논리 통합logical_integration

    구성 요소(캐비티/중공부)와 목적(온도 조절을 위한 냉각 가스 제공)을 연결한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    다층 기판 내부에는 냉매유로 역할을 하는 중공부(캐비티)가 형성되어 있으며, 이는 온도 조절을 위해 헬륨과 같은 냉각 가스를 제공하는 용도로 사용됨을 도출한다.

    • 중공부, 즉 캐비티가 형성되어 있다.
    • 반도체 기판의 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하기 위한 냉매유로가 되는
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 구성 요소와 용도를 명확히 기술하여 답변을 작성한다.

    • 중공부, 즉 캐비티가 형성되어 있다.
    • 반도체 기판의 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하기 위한 냉매유로가 되는
최종 답변 (final_answer)
다층 기판 내부에는 냉매유로 역할을 하는 소정 체적을 갖는 중공부(캐비티)가 형성되어 있으며, 이는 반도체 기판의 가공 공정 중 온도 조절을 위해 헬륨(He)과 같은 냉각 가스를 제공하는 용도로 사용된다.
핵심 해석 (core_interpretation)
다층 기판 내부에 형성된 캐비티는 냉각 가스를 제공하여 반도체 기판의 온도 조절 역할을 한다.