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KR102519486B1 - Electro static chuck - Google Patents

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KR102519486B1
KR102519486B1 KR1020170087838A KR20170087838A KR102519486B1 KR 102519486 B1 KR102519486 B1 KR 102519486B1 KR 1020170087838 A KR1020170087838 A KR 1020170087838A KR 20170087838 A KR20170087838 A KR 20170087838A KR 102519486 B1 KR102519486 B1 KR 102519486B1
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안범모
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Abstract

본 발명은 공정챔버에 구비되어 정전기력을 이용하여 공정챔버 내의 반도체 기판을 고정시키는 정전척에 관한 것으로서, 특히, 금속모재, 절연층 및 전극층이 서로 다른 팽창율로 변형되어 정전척에 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있는 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck provided in a process chamber and fixing a semiconductor substrate in the process chamber by using electrostatic force. It relates to an electrostatic chuck that can be prevented.

Description

정전척{ELECTRO STATIC CHUCK}Electrostatic chuck {ELECTRO STATIC CHUCK}

본 발명은 공정챔버에 구비되어 정전기력을 이용하여 공정챔버 내의 반도체 기판을 고정시키는 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck provided in a process chamber and fixing a semiconductor substrate in the process chamber using electrostatic force.

반도체 웨이퍼 및 평판표시장치의 제조 공정에서는 화학기상증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 에칭(식각), 이온 주입 등의 여러 공정들이 순차적 또는 반복적으로 수행된다.In the manufacturing process of semiconductor wafers and flat panel displays, various processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, etching (etching), and ion implantation are sequentially or repeatedly performed.

이러한 공정들은 공정챔버 내의 반도체 기판을 고정한 상태에서 수행이 되며, 반도체 기판을 고정하기 위한 방법으로는 크게 기계적인 방법과 정전기력을 이용한 방법이 있다.These processes are performed while the semiconductor substrate is fixed in the process chamber, and methods for fixing the semiconductor substrate include a mechanical method and a method using electrostatic force.

과거에는 전술한 방법 중 기계적인 방법을 주로 사용하였으나, 온도제어의 균일성 및 재현성이 떨어지고, 기계적 구성에 의한 파티클 발생 등으로 인해 불량 및 수율 저하의 문제점이 발생하였다.In the past, mechanical methods were mainly used among the above-described methods, but the uniformity and reproducibility of temperature control were poor, and problems such as defects and yield reduction occurred due to particle generation due to mechanical configuration.

따라서, 최근에는 정전기력을 이용한 방법이 주로 사용되고 있으며, 이와 같이, 정전기력을 이용하여 반도체 웨이퍼를 흡착 및 고정시키기 위한 장치를 정전척(ESC, Electro Static Chuck)이라 하며, 정전척은 모재 상에 절연층, 전극층, 유전층을 포함하는 구조로 형성된다.Therefore, in recent years, a method using electrostatic force has been mainly used. As such, a device for adsorbing and fixing a semiconductor wafer using electrostatic force is called an electro static chuck (ESC), and the electrostatic chuck is an insulating layer on a base material. , an electrode layer, and a dielectric layer.

이러한 정전척은 반도체 기판에 제조 공정을 수행하는 공정챔버 내에서 반도체 기판을 정전기력에 의해 고정시키게 된다. 종래의 정전척은 베이스를 알루미늄과 같은 금속을 기반으로 하고 절연층 및 유전층을 세라믹 재료를 코팅(플라즈마 용사) 하여 주로 저온공정에서 사용하였다. Such an electrostatic chuck fixes a semiconductor substrate by electrostatic force in a process chamber where a manufacturing process is performed on the semiconductor substrate. Conventional electrostatic chucks are mainly used in low-temperature processes in which a base is made of a metal such as aluminum and an insulating layer and a dielectric layer are coated with a ceramic material (plasma spraying).

그러나 이러한 정전척을 CVD 공정에 채용함에 있어서, CVD 공정챔버 내의 공정온도가 고온으로 상승함에 따라 유전층에 크랙이 발생하여 항복전압(breakdown voltage)이 저하되는 문제점이 추가로 발생하였다. 위와 같이 유전층에 크랙이 발생함에 따라 정전척의 정전기력이 제대로 발생할 수 없으며, 이로 인해, 반도체 기판을 제대로 고정시키지 못하는 문제점이 발생한다.However, in adopting such an electrostatic chuck in a CVD process, as the process temperature in the CVD process chamber rises to a high temperature, cracks are generated in the dielectric layer, which further causes a problem in that the breakdown voltage is lowered. As a crack is generated in the dielectric layer as described above, the electrostatic force of the electrostatic chuck cannot be properly generated, resulting in a problem in that the semiconductor substrate cannot be properly fixed.

위와 같은 정전척의 유전층에 크랙이 발생한 것은 도 1을 통해서 알 수 있다. 도 1은 정전척의 유전층(50)에 크랙(51)이 발생한 것을 보여주는 정전측의 표면 사진이며, 크랙(51)은 전술한 바와 같이, 유전층(50)과 모재와의 열팽창율의 차이에 의해 발생한 것이다.It can be seen from FIG. 1 that cracks occur in the dielectric layer of the electrostatic chuck as described above. 1 is a photograph of the surface of the electrostatic side showing that a crack 51 has occurred in the dielectric layer 50 of the electrostatic chuck. As described above, the crack 51 is caused by the difference in thermal expansion coefficient between the dielectric layer 50 and the base material will be.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 정전척은 정전척의 온도가 올라감에 따라 항복전압이 저하되는 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2 , it can be confirmed that the breakdown voltage of the conventional electrostatic chuck decreases as the temperature of the electrostatic chuck increases.

예컨데, 도 2에 도시된 바와 같이, 정전척의 사용전압이 3000V인 경우 정전척의 항복전압은 25℃에서 4353V를 갖는다. 따라서, 정전척의 항복전압이 사용전압인 3000V보다 크므로, 정전척은 정전기력이 정상적으로 발생하게 되며, 이를 통해,기판을 용이하게 고정시킬 수 있다.For example, as shown in FIG. 2 , when the operating voltage of the electrostatic chuck is 3000V, the breakdown voltage of the electrostatic chuck is 4353V at 25°C. Therefore, since the breakdown voltage of the electrostatic chuck is higher than the use voltage of 3000V, the electrostatic force is normally generated in the electrostatic chuck, and through this, the substrate can be easily fixed.

그러나 정전척의 온도가 올라가 100℃에 이르게 되면, 정전척의 항복전압은 867V까지 떨어지게 된다. 따라서, 정전척의 항복전압이 사용전압인 3000V보다 작으므로, 정전척은 정전기력이 제대로 발생되지 못해 기판을 정상적으로 고정시킬 수 없다. However, when the temperature of the electrostatic chuck rises and reaches 100° C., the breakdown voltage of the electrostatic chuck drops to 867V. Therefore, since the breakdown voltage of the electrostatic chuck is less than the use voltage of 3000V, the electrostatic chuck cannot properly fix the substrate because the electrostatic force is not properly generated.

위와 같이, 도 2의 그래프를 통해, 온도가 올라감에 따라 정전척의 유전층에 크랙이 발생하여 항복전압이 떨어지는 것을 알 수 있으며, 이는 정전척의 성능에 문제가 발생하였다는 것을 의미한다.As described above, it can be seen from the graph of FIG. 2 that as the temperature rises, cracks occur in the dielectric layer of the electrostatic chuck and the breakdown voltage decreases, which means that a problem occurs in the performance of the electrostatic chuck.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 세라믹의 열팽창율과 유사한 티타늄을 모재로 하여 정전척을 제작하는 시도가 있었으나, 티타늄은 알루미늄에 비해 그 가격이 매우 비싸고, 기존에 알루미늄을 이용하던 정전척을 티타늄을 이용함에 따라 공정챔버 내에서 행해지는 공정의 조건들을 변경해야 한다는 문제점이 발생하게 되었다.In order to solve this problem, an attempt was made to manufacture an electrostatic chuck using titanium as a base material, which has a similar thermal expansion rate of ceramics, but titanium is very expensive compared to aluminum, and electrostatic chucks that previously used aluminum used titanium. Accordingly, a problem arises in that conditions of a process performed in the process chamber must be changed.

따라서, 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 금속재질 자체를 변경하기 보다는 금속층과 절연층 사이에 버퍼층을 두는 정전척의 개발이 진행되었으며, 이러한 정전척으로는 한국공개특허 제10-2017-0047420호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.Therefore, in order to solve the above problems, an electrostatic chuck having a buffer layer between the metal layer and the insulating layer has been developed rather than changing the metal material itself, and Korean Patent Publication No. 10-2017-0047420 (hereinafter, What was described in 'Patent Document 1') is known.

특허문헌 1의 정전척은 도 3에 도시된 바와 같이, 모재(110)와, 모재(110) 표면에 용사 코팅되는 하부 유전층(120)과, 하부 유전층(120) 표면에 용사 코팅되어 전원 공급에 의해 정전기력을 발생하여 대상체를 척킹하도록 하는 전극층(130)과, 전극층 표면에 용사 코팅되는 제1, 2상부 유전층(141, 142)과, 모재(110)와 하부 유전층(120) 사이에서 버퍼 역할을 하는 본딩층(115)을 포함하여 구성된다. 여기서, 본딩층(115)은 그 열팽창률이 모재(110)의 열팽창률과 하부 유전층(120)의 열팽창률의 사이 값을 가진다.As shown in FIG. 3, the electrostatic chuck of Patent Document 1 includes a base material 110, a lower dielectric layer 120 spray-coated on the surface of the base material 110, and a thermal spray coating on the surface of the lower dielectric layer 120 to supply power. A buffer role between the electrode layer 130 for chucking an object by generating electrostatic force, the first and second upper dielectric layers 141 and 142 thermally sprayed on the surface of the electrode layer, and the base material 110 and the lower dielectric layer 120 It is configured to include a bonding layer 115 to. Here, the bonding layer 115 has a coefficient of thermal expansion between the coefficient of thermal expansion of the base material 110 and the coefficient of thermal expansion of the lower dielectric layer 120 .

특허문헌 1의 기술원리는 본딩층(115)의 열팽창률이 모재(110)의 열팽창률과 하부 유전층(120)의 열팽창률의 사이 값을 가짐에 따라, 모재(110)와 하부 유전층(120)의 각 계면에서 크랙이 발생하지 않도록 하는 것이다. 그러나 특허문헌 1의 기술원리는 모재(110)와 하부유전층(120)의 열팽창율을 정합하는(Matching) 것이 아니라 그 차이를 다소 줄임으로써 어느 정도 온도까지(80~100℃) 하부유전층(120)의 크랙을 방지하는 것을 목적으로 한다.The technical principle of Patent Document 1 is that as the thermal expansion coefficient of the bonding layer 115 has a value between the thermal expansion coefficient of the base material 110 and the thermal expansion coefficient of the lower dielectric layer 120, the base material 110 and the lower dielectric layer 120 It is to prevent cracks from occurring at each interface of However, the technical principle of Patent Document 1 is not to match the thermal expansion coefficients of the base material 110 and the lower dielectric layer 120, but rather reduce the difference to a certain temperature (80 ~ 100 ℃) lower dielectric layer 120 It aims to prevent cracking of

따라서, 특허문헌 1과 같이 본딩층(115)의 열팽창률이 모재(110)의 열팽창률과 하부 유전층(120)의 열팽창률의 사이 값을 가지도록 하는 구성에 의하더라도 100℃ 이상의 고온 공정에서도 유전층에 크랙이 발생하지 않도록 하는 데에는 한계가 있다.Therefore, as in Patent Document 1, even if the thermal expansion coefficient of the bonding layer 115 has a value between the thermal expansion coefficient of the base material 110 and the thermal expansion coefficient of the lower dielectric layer 120, even in a high-temperature process of 100 ° C. or higher, the dielectric layer There is a limit to preventing cracks from occurring.

한국등록특허 제10-2017-0047420호Korean Patent Registration No. 10-2017-0047420

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정합층의 탄성을 이용해 금속모재와 절연층, 또는 전극층과 유전층간의 열팽창율을 정합하는 기술 원리를 채택하여, 온도가 100℃ 이상으로 올라가더라도 절연층 또는 유전층의 크랙 발생을 방지하는 정전척을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and adopts a technical principle of matching the thermal expansion coefficient between a metal base material and an insulating layer, or an electrode layer and a dielectric layer by using the elasticity of the matching layer, so that the temperature rises above 100 ° C. It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck that prevents generation of cracks in an insulating layer or a dielectric layer.

본 발명의 일 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 정합층; 및 상기 정합층의 상면에 형성되는 절연층;을 포함하되, 상기 정합층은, 상기 정전척의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 상기 금속모재와 상기 정합층의 계면과, 상기 정합층과 상기 절연층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하는 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to one feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a matching layer formed on an upper surface of the metal base material; and an insulating layer formed on an upper surface of the matching layer, wherein the matching layer comprises an interface between the metal base material and the matching layer, and the matching layer and the insulating layer as the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature. It is characterized in that it has an elastic modulus that allows the interface of the layer to deform at different expansion rates.

본 발명의 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 전극층; 상기 전극층의 상면에 형성되는 정합층; 및 상기 정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 정합층은, 상기 정전척의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 상기 전극층과 상기 정합층의 계면과, 상기 정합층과 상기 유전층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하는 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: an electrode layer; a matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the matching layer, wherein the matching layer comprises an interface between the electrode layer and the matching layer and an interface between the matching layer and the dielectric layer as the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature. It is characterized in that it has an elastic modulus that allows it to deform at different expansion rates.

또한, 상기 정합층은 폴리머 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the matching layer is characterized in that the polymer material.

또한, 상기 정합층은 탄성 중합체 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the matching layer is characterized in that the elastic polymer material.

또한, 상기 정합층은 폴리머 및 세라믹 필러를 혼합하여 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the matching layer is characterized in that formed by mixing a polymer and a ceramic filler.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층; 상기 제1정합층의 상면에 형성되는 절연층; 상기 절연층의 상면에 형성되는 전극층; 및 상기 전극층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 절연층의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material; an insulating layer formed on an upper surface of the first matching layer; an electrode layer formed on an upper surface of the insulating layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the electrode layer, wherein the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the insulating layer.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층; 상기 제1정합층의 상면에 형성되는 절연층; 상기 절연층의 상면에 형성되는 전극층; 상기 전극층의 상면에 형성되는 제2정합층; 및 상기 제2정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 절연층의 탄성계수보다 작고, 상기 제2정합층의 탄성계수는 상기 전극층의 탄성계수 및 상기 유전층의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material; an insulating layer formed on an upper surface of the first matching layer; an electrode layer formed on an upper surface of the insulating layer; a second matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the second matching layer, wherein the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the insulating layer, and the elastic modulus of the second matching layer is is smaller than the modulus of elasticity of the electrode layer and the modulus of elasticity of the dielectric layer.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층; 상기 제1정합층의 상면에 형성되는 전극층; 및 상기 전극층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 전극층의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material; an electrode layer formed on an upper surface of the first matching layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the electrode layer, wherein the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the electrode layer.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층; 상기 제1정합층의 상면에 형성되는 전극층; 상기 전극층의 상면에 형성되는 제2정합층; 및 상기 제2정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 전극층의 탄성계수보다 작고, 상기 제2정합층의 탄성계수는 상기 전극층의 탄성계수 및 상기 유전층의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material; an electrode layer formed on an upper surface of the first matching layer; a second matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the second matching layer, wherein the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the electrode layer, and the elastic modulus of the second matching layer is It is characterized in that the elastic modulus of the electrode layer is smaller than the elastic modulus of the dielectric layer.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 금속모재; 상기 금속모재의 상면에 형성되는 정합층; 및 상기 정합층의 상면에 형성되는 절연층;을 포함하되, 상기 정합층은 상기 정전척의 공정온도에서 상기 절연층의 열변형이 상기 절연층의 허용 탄성범위 내에서 상기 절연층이 변형하도록 하는 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: a metal base material; a matching layer formed on an upper surface of the metal base material; and an insulating layer formed on the upper surface of the matching layer, wherein the matching layer causes thermal deformation of the insulating layer to deform the insulating layer within a permissible elastic range of the insulating layer at a process temperature of the electrostatic chuck. to be characterized

본 발명의 또 다른 특징에 따른 정전척은, 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서, 전극층; 상기 전극층의 상면에 형성되는 정합층; 및 상기 정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되, 상기 정합층은 상기 정전척의 공정온도에서 상기 절연층의 열변형이 상기 절연층의 허용 탄성범위 내에서 상기 유전층이 변형하도록 하는 것을 특징으로 한다.An electrostatic chuck according to another feature of the present invention is an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force, comprising: an electrode layer; a matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and a dielectric layer formed on the upper surface of the matching layer, wherein the matching layer causes thermal deformation of the insulating layer to deform the dielectric layer within an allowable elastic range of the insulating layer at a processing temperature of the electrostatic chuck. do.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 정전척에 따르면, 정합층의 탄성을 이용해 금속모재와 절연층, 또는 전극층과 유전층간의 열팽창율을 정합하는 기술 원리를 채택하여, 온도가 100℃ 이상으로 공정온도 조건에서 금속모재에 접하는 정합층의 면과 절연층에 접하는 정합층의 면, 또는 전극층에 접하는 정합층의 면과 유전층에 접하는 정합층의 면이 서로 다른 팽창율로 변형하더라도 절연층 또는 유전층의 크랙 발생을 방지한다.According to the electrostatic chuck of the present invention as described above, the technology principle of matching the thermal expansion coefficient between the metal base material and the insulating layer or between the electrode layer and the dielectric layer using the elasticity of the matching layer is adopted, and the process temperature is 100 ° C or higher. Cracks occur in the insulating layer or dielectric layer even if the plane of the matching layer in contact with the metal base material and the plane of the matching layer in contact with the insulating layer, or the plane of the matching layer in contact with the electrode layer and the plane of the matching layer in contact with the dielectric layer are deformed at different expansion rates under these conditions. to prevent

도 1은 종래의 정전척의 유전층에 크랙이 발생한 것을 보여주는 종래의 정전척의 표면 사진
도 2는 종래의 정전척의 온도 변화에 따른 항복전압의 변화를 보여주는 그래프.
도 3은 종래의 정전척의 구조를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척의 온도 변화에 따른 항복전압의 변화를 보여주는 그래프
도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도.1 is a surface photograph of a conventional electrostatic chuck showing cracks in a dielectric layer of the conventional electrostatic chuck
2 is a graph showing a change in breakdown voltage according to a change in temperature of a conventional electrostatic chuck.
3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional electrostatic chuck.
4 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a first preferred embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a change in breakdown voltage according to a change in temperature of an electrostatic chuck according to a first preferred embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a second preferred embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a third preferred embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a fourth preferred embodiment of the present invention.

이하의 설명에서 언급되는 제1정합층, 제2정합층은 정전척에서 상대적으로 하부에 위치하는 것은 제1정합층, 상대적으로 상부에 위치하는 것은 제2정합층이라는 것을 의미한다. 따라서, 제1정합층 및 제2정합층은 설명의 용이함을 위해 위치에 따라 구분해놓은 것으로서, 모두 동일한 정합층으로 이해될 수 있다.The first matching layer and the second matching layer mentioned in the following description mean that the first matching layer is positioned relatively lower in the electrostatic chuck, and the second matching layer is positioned relatively upper. Therefore, the first matching layer and the second matching layer are classified according to positions for ease of explanation, and may be understood as the same matching layer.

이하에서 언급되는 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시 예에 따른 정전척은 공정챔버 내에 구비되어, 정전기력에 의해 기판을 고정시키는 기능을 한다.Electrostatic chucks according to the first to fourth preferred embodiments of the present invention described below are provided in a process chamber and function to fix a substrate by electrostatic force.

이하의 설명에서는 정전척의 사용전압이 3000V인 것으로 설명하였으나, 사용전압은 정전척의 용도에 따라 다양한 전압값으로 사용될 수 있다.In the following description, it has been described that the voltage used by the electrostatic chuck is 3000V, but the voltage used may be various voltage values depending on the purpose of the electrostatic chuck.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척의 온도 변화에 따른 항복전압의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척의 구조를 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a first preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing a change in breakdown voltage according to a change in temperature of the electrostatic chuck according to a first preferred embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a second preferred embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to a third preferred embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a fourth preferred embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to an embodiment.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)은, 금속모재(10)와, 금속모재(10)의 상면에 형성되는 제1정합층(20a)과, 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 절연층(30)과, 절연층(30)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 전극층(40)의 상면에 형성되는 유전층(50)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention includes a metal base material 10, a first matching layer 20a formed on the upper surface of the metal base material 10, and , the insulating layer 30 formed on the upper surface of the first matching layer 20a, the electrode layer 40 formed on the upper surface of the insulating layer 30, and the dielectric layer 50 formed on the upper surface of the electrode layer 40 consists of including

금속모재(10)는 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 금속모재(10)는 알루미늄(Al) 재질을 양극산화(아노다이징, anodazing) 처리를 한 것이 이용될 수 있다.The metal base material 10 may be made of an aluminum (Al) material such as pure aluminum or an aluminum alloy. Meanwhile, as the metal base material 10, an aluminum (Al) material subjected to anodic oxidation (anodizing) treatment may be used.

제1정합층(20a)은 금속모재(10)의 상면에 폴리머 재질 또는 엘라스토머 등과 같은 탄성 중합체 재질 또는 폴리머에 세라믹 필러를 혼합한 재질을 코팅함으로써, 형성된다.The first matching layer 20a is formed by coating an upper surface of the metal base material 10 with a polymer material, an elastic polymer material such as an elastomer, or a material obtained by mixing a ceramic filler with a polymer material.

위와 같은 제1정합층(20a)은 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 절연층(30)과, 제1정합층(20a)이 그 상면에 형성되는 금속모재(10)의 사이에 위치하게 되며, 금속모재(10)와 절연층(30)의 열팽창계수의 차이에 의해, 절연층(30)이 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다.The above first matching layer 20a is formed between the insulating layer 30 formed on the upper surface of the first matching layer 20a and the metal base material 10 on which the first matching layer 20a is formed. It is positioned, and functions to prevent the insulating layer 30 from being damaged due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal base material 10 and the insulating layer 30 .

이 경우, 폴리머 재질은 폴리이미드(PI, Polyimid), 폴리아미드이미드(PAI, Polyamide-imide), 벤조시클로부텐(BCB, Benzocyclobutene), 에폭시(Epoxy) 등이 이용될 수 있다.In this case, the polymer material may be polyimide (PI, Polyimide), polyamide-imide (PAI), benzocyclobutene (BCB), epoxy, or the like.

또한, 엘라스토머 재질은 나일론 엘라스토머(NYLON ELASTOMER), PET 엘라스토머(PolyEthylene Terephthalate ELASTOMER), 폴리우레탄(POLYURETHANE), EFDM 엘라스토머(Ethylene Propylene Diene Monomer ELASTOMER), SIS 엘라스토머(Styrene-Isoprene-Styrene ELASTOMER), SBS 엘라스토머(Styrene-Butadiene-Styrene ELASTOMER) 등이 이용될 수 있다.In addition, elastomer materials include nylon elastomer (NYLON ELASTOMER), PET elastomer (PolyEthylene Terephthalate ELASTOMER), polyurethane (POLYURETHANE), EFDM elastomer (Ethylene Propylene Diene Monomer ELASTOMER), SIS elastomer (Styrene-Isoprene-Styrene ELASTOMER), SBS elastomer ( Styrene-Butadiene-Styrene ELASTOMER) and the like may be used.

또한, 폴리머에 혼합되는 세라믹 필러 재질은 알루미나(Al2O3), 산화이트륨(Y2O3), 알루미나(Al2O3)와 산화이트륨(Y2O3)의 혼합물, 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC), 야그(YAG, yttrium aluminium garnet), 산화지르코늄(ZrO2), 탄화알루미늄(AlxCy), 질산화티타늄(TiN), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화세륨(CeO2), 이산화타이타늄(TiO2), 탄화붕소(BxCy), 질화붕소(BN) 등이 이용될 수 있다.In addition, the ceramic filler material mixed with the polymer is alumina (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), a mixture of alumina (Al 2 O 3 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) , aluminum nitride (AlN ), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), yttrium aluminum garnet (YAG), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum carbide (AlxCy), titanium nitride (TiN), magnesium oxide (MgO), oxide Calcium (CaO), cerium oxide (CeO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), boron carbide (BxCy), boron nitride (BN), or the like may be used.

절연층(30)은 제1정합층(20a)의 상면에 세라믹 재질을 용사 코팅함으로써, 형성된다. 위와 같은 절연층(30)은 절연층(30)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 금속모재(10)의 상면에 형성되는 제1정합층(20a)의 사이에 위치하게 된다. 따라서, 절연층(30)은 전극층(40)과 금속모재(10) 사이에 위치하게 되며, 전극층(40)과 금속모재(10)를 절연시키는 기능을 한다.The insulating layer 30 is formed by spray coating a ceramic material on the upper surface of the first matching layer 20a. The above insulating layer 30 is positioned between the electrode layer 40 formed on the upper surface of the insulating layer 30 and the first matching layer 20a formed on the upper surface of the metal base material 10 . Therefore, the insulating layer 30 is positioned between the electrode layer 40 and the metal base material 10, and serves to insulate the electrode layer 40 and the metal base material 10.

이 경우, 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3), 산화이트륨(Y2O3), 알루미나(Al2O3)와 산화이트륨(Y2O3)의 혼합물 등이 이용될 수 있다.In this case, the ceramic material may be alumina (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), a mixture of alumina (Al 2 O 3 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ), or the like.

전극층(40)은 절연층(30)의 상면에 금속 재질을 용사 코팅함으로써, 형성된다. 이러한 전극층(40)은 도전성 재료인 금속 재질을 통해 전압을 인가하게 되며, 이를 통해, 유전층(50)이 정전기력을 발생시킬 수 있도록 하는 기능을 한다.The electrode layer 40 is formed by spray coating a metal material on the upper surface of the insulating layer 30 . The electrode layer 40 applies a voltage through a metal material, which is a conductive material, and functions to enable the dielectric layer 50 to generate electrostatic force through this.

다시 말해, 전극층(40)에 전압을 인가할 경우, 유전층(50)에서 유전분극이 일어나게 되며, 이를 통해, 정전기력이 발생하게 된다. In other words, when a voltage is applied to the electrode layer 40, dielectric polarization occurs in the dielectric layer 50, and through this, electrostatic force is generated.

위와 같이, 유전층(50)에 정전기력이 발생한 정전척(1)은 반도체 기판을 용이하게 흡착하여 고정시킬 수 있다.As described above, the electrostatic chuck 1 in which the electrostatic force is generated in the dielectric layer 50 can easily adsorb and fix the semiconductor substrate.

전술한 전극층(40)은 텅스텐(W), 구리(Cu) 등의 금속 재질이 이용될 수 있다.Metal materials such as tungsten (W) and copper (Cu) may be used for the electrode layer 40 described above.

유전층(50)은 전극층(40)의 상면에 세라믹 재질을 용사 코팅함으로써, 형성된다. 위와 같은 유전층(50)은 전극층(40)의 전술한 바와 같이, 전극층(40)에 전압이 인가되면 유전분극이 일어남으로써, 정전척(1)에 정전기력을 발생시키는 기능을 한다.The dielectric layer 50 is formed by spray coating a ceramic material on the upper surface of the electrode layer 40 . As described above, the dielectric layer 50 of the electrode layer 40 functions to generate electrostatic force in the electrostatic chuck 1 by generating dielectric polarization when a voltage is applied to the electrode layer 40 .

이 경우, 유전층(50)의 세라믹 재질은 절연층(30)과 동일한 세라믹 재질로 용사 코팅될 수 있다.In this case, the ceramic material of the dielectric layer 50 may be thermal spray coated with the same ceramic material as that of the insulating layer 30 .

금속모재(10), 제1정합층(20a), 절연층(30), 유전층(50)의 탄성계수의 관계는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 금속모재(10)의 탄성계수 < 절연층(30)의 탄성계수, 유전층(50)의 탄성계수' 의 관계를 만족하게 된다.The relationship between the elastic modulus of the metal base material 10, the first matching layer 20a, the insulating layer 30, and the dielectric layer 50 is 'the elastic modulus of the first matching layer 20a < the elastic modulus of the metal base material 10' <The elastic modulus of the insulating layer 30 and the elastic modulus of the dielectric layer 50' are satisfied.

탄성계수는 응력과 변형률의 관계에서 비례상수를 의미하는 것으로써, 응력에 비례하고, 변형률에 반비례하는 관계에 있다. 따라서, 탄성계수가 클수록 변형을 일으키는데 필요한 힘이 크다는 것을 의미한다. 위와 같은 탄성계수의 비례관계를 바꾸어 이야기하면, 재료의 탄성계수가 클수록 재료의 변형을 일으키는데 필요한 힘이 크다는 것을 의미하므로, 탄성계수가 클수록 재료의 강성도(stiffness)가 높아진다는 것을 의미한다. 다시 말해, 탄성계수는 강성도와 비례관계에 있다. 또한, 재료의 탄성계수가 작을수록 변형을 일으키는데 필요한 힘이 작다는 것을 의미하므로, 탄성계수가 작을수록 재료의 유연도(flexibility)가 높아진다는 것을 의미한다. 다시 말해, 탄성계수는 유연도와 반비례 관계에 있다. 이 경우, 유연도는 강성도의 역수를 의미한다.The modulus of elasticity means a proportionality constant in the relationship between stress and strain, and is proportional to stress and inversely proportional to strain. Therefore, the higher the modulus of elasticity, the greater the force required to cause deformation. In other words, the higher the modulus of elasticity of a material, the greater the force required to cause deformation of the material. Therefore, the higher the modulus of elasticity, the higher the stiffness of the material. In other words, the modulus of elasticity is proportional to the stiffness. In addition, since the smaller the modulus of elasticity of the material means the smaller the force required to cause deformation, the smaller the modulus of elasticity means the higher the flexibility of the material. In other words, the modulus of elasticity is inversely proportional to the degree of flexibility. In this case, flexibility means the reciprocal of stiffness.

이하, 전술한 탄성계수, 강성도 및 유연도의 관계를 전제로 하여 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)의 특징에 대해 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention will be described on the premise of the above-described relationship between the elastic modulus, stiffness and flexibility.

공정챔버 내에 구비된 정전척(1)의 제어온도가 공정온도로, 특히 100℃이상으로 올라감에 따라 금속모재(10)와 절연층(30)은 열팽창계수의 차이에 의해 서로 다르게 팽창된다.As the control temperature of the electrostatic chuck 1 provided in the process chamber rises to the process temperature, particularly above 100° C., the metal base material 10 and the insulating layer 30 expand differently due to a difference in thermal expansion coefficient.

제1정합층(20a)은 탄성계수가 작으므로 유연도가 높으며, 이러한 특성에 의해 제1정합층(20a)의 상부면 및 제1정합층(20a)의 하부면의 변형은 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나며, 이로 인해, 제1정합층(20a)은 크랙 등의 파손이 발생하지 않는 것이다. 위와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)은 제1정합층(20a)의 탄성계수가 금속모재(10)의 탄성계수 및 절연층(30)의 탄성계수보다 작으므로 정전척(1)의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 제1정합층(20a)과 금속모재(10)의 계면 및 제1정합층(20a)과 절연층(30)의 계면이 서로 다른 팽창율의 변형이 발생한다 하여도 이를 허용할 수 있다.Since the first matching layer 20a has a small modulus of elasticity, the flexibility is high, and due to this characteristic, deformation of the upper surface and the lower surface of the first matching layer 20a is within the elastic range. Only deformation of occurs, and as a result, damage such as cracks does not occur in the first matching layer 20a. As described above, in the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, the elastic modulus of the first matching layer 20a is smaller than the elastic modulus of the metal base material 10 and the elastic modulus of the insulating layer 30. As the control temperature of the electrostatic chuck 1 rises to the process temperature, the interface between the first matching layer 20a and the metal base material 10 and the interface between the first matching layer 20a and the insulating layer 30 have different expansion rates. Even if deformation of occurs, it can be allowed.

따라서, 제1정합층(20a)은 제1정합층(20a)의 상부와 제1정합층(20a)의 하부의 변형이 다르게 발생할 수 있으나, 전술한 바와 같이, 제1정합층(20a)의 탄성계수는 금속모재(10)의 탄성계수 및 절연층(30)의 탄성계수보다 작으므로, 제1정합층(20a)의 상부와 제1정합층(20a)의 하부의 변형은 탄성범위 내에서의 변형밖에 일어나지 않으므로 크랙이 발생하지 않는다.Therefore, in the first matching layer 20a, deformation of the upper part of the first matching layer 20a and the lower part of the first matching layer 20a may occur differently, but as described above, the deformation of the first matching layer 20a Since the elastic modulus is smaller than the elastic modulus of the metal base material 10 and the elastic modulus of the insulating layer 30, the deformation of the upper part of the first matching layer 20a and the lower part of the first matching layer 20a is within the elastic range. Since only the deformation of is generated, cracks do not occur.

한편, 정전척(1)의 제어온도가 공정온도로 올라가 절연층(30)에 열변형이 일어나더라도, 제1정합층(20a)은 절연층(30)이 허용 탄성범위 를 초과하여 변형하는 것을 방지한다. 이는, 제1정합층(20a)의 탄성에 의해 제1정합층(20a)과 절연층(30)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 상부면 및 제1정합층(20a)과 금속모재(10)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 하부면의 변형율이 서로 다르게 일어나는 것을 허용할 수 있기 때문이다. 다시 말해 열팽창계수의 차이에 의해 제1정합층(20a)과 절연층(30)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 상부면과, 제1정합층(20a)과 금속모재(10)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 하부면은 서로 다른 팽창율로 서로 다르게 변형하더라도, 제1정합층(20a)은 이러한 서로 다른 팽창율을 변형하는 것을 허용하게 된다. 이러한 제1정합층(20a)의 탄성에 의해 제1정합층(20a)의 하부면의 팽창력에 의해 제1정합층(20a)의 상부면에 추가적인 응력(열팽창력 이외)이 유발되는 것을 방지함으로써, 절연층(30)이 허용 탄성 범위를 넘어서는 변위로 변형되어 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.Meanwhile, even if the control temperature of the electrostatic chuck 1 rises to the process temperature and thermal deformation occurs in the insulating layer 30, the first matching layer 20a prevents the insulating layer 30 from deforming beyond the allowable elastic range. prevent. This is due to the elasticity of the first matching layer 20a, the interface between the first matching layer 20a and the insulating layer 30, that is, the upper surface of the first matching layer 20a and the first matching layer 20a. This is because the interface of the metal base material 10, that is, the lower surface of the first matching layer 20a may be allowed to have different strain rates. In other words, the interface between the first matching layer 20a and the insulating layer 30, that is, the upper surface of the first matching layer 20a, and the first matching layer 20a and the metal base material 10 ) interface, that is, the lower surface of the first matching layer 20a is deformed differently at different expansion rates, but the first matching layer 20a allows deformation at these different expansion rates. By preventing additional stress (other than thermal expansion) from being induced on the upper surface of the first matching layer 20a by the expansion force of the lower surface of the first matching layer 20a due to the elasticity of the first matching layer 20a. , the insulating layer 30 is deformed with a displacement exceeding the allowable elastic range, and cracks can be prevented from occurring.

이처럼, 절연층(30)은 제1정합층(20a)의 변형에 의한 응력을 거의 받지 않게 되며, 이를 통해, 절연층(30)의 변형이 절연층(30)의 탄성범위 내에서만 발생하게 되는 것이다.In this way, the insulating layer 30 hardly receives stress due to the deformation of the first matching layer 20a, and through this, the deformation of the insulating layer 30 occurs only within the elastic range of the insulating layer 30 will be.

그러므로 정전척(1)이 구비되는 공정챔버 내의 온도가 100 ℃이상의 고온의 공정온도로 올라가게 되더라도, 절연층(30) 뿐만 아니라 유전층(50)에서의 크랙 발생을 방지함으로써 크랙에 의한 항복전압의 저하를 방지할 수 있게 된다.Therefore, even if the temperature in the process chamber in which the electrostatic chuck 1 is provided rises to a high process temperature of 100 ° C. or more, generation of cracks in the insulating layer 30 as well as the dielectric layer 50 is prevented, thereby reducing the breakdown voltage due to cracks. degradation can be prevented.

위와 같은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)의 특성은 도 5에 도시된 그래프를 통해서 더욱 명확하게 이해될 수 있다.The above characteristics of the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention can be more clearly understood through the graph shown in FIG. 5 .

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)의 항복전압은 25℃에서 6000V를 갖는다. 이후, 공정챔버의 온도가 올라감에 따라 정전척(1)의 항복전압은 170℃까지 6000V의 항복전압을 유지하게 된다. 170℃에서 6000V의 항복전압을 유지한 정전척(1)은 온도가 더 올라감에 따라 항복전압이 저하되어 190℃에서 2900V의 항복전압을 갖는다.As shown in FIG. 5, the breakdown voltage of the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention is 6000V at 25°C. Thereafter, as the temperature of the process chamber increases, the breakdown voltage of the electrostatic chuck 1 maintains a breakdown voltage of 6000V up to 170°C. The electrostatic chuck 1 maintaining the breakdown voltage of 6000V at 170° C. has a breakdown voltage of 2900V at 190° C. as the breakdown voltage decreases as the temperature further rises.

이처럼 도 5에 그래프를 통해, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)은 약 180℃ 정도까지 사용전압인 3000V 이상의 항복전압을 유지하는 것을 알 수 있다. 이는, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)은 온도가 170℃까지 상승하더라도 제1정합층(20a)에 의해 절연층(30) 뿐만 아니라 유전층(50) 등에 크랙이 발생하지 않는다는 것을 의미한다.As such, through the graph of FIG. 5 , it can be seen that the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention maintains a breakdown voltage of 3000V or more, which is a working voltage, up to about 180°C. This is because, in the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, cracks do not occur in the dielectric layer 50 as well as the insulating layer 30 due to the first matching layer 20a even if the temperature rises to 170°C. It means no.

따라서, 종래의 정전척보다 높은 공정온도에서도 정전척(1)의 성능이 유지될 수 있으며, 이로 인해, 정전척(1)의 높은 수명을 보장함과 동시에 다양한 공정온도를 갖는 공정챔버에 호환 가능성이 높아진다는 효과가 있다.Therefore, the performance of the electrostatic chuck 1 can be maintained even at a process temperature higher than that of the conventional electrostatic chuck, thereby guaranteeing a high lifespan of the electrostatic chuck 1 and compatibility with process chambers having various process temperatures. has the effect of increasing it.

위와 같은 제1정합층(20a)의 효과는 후술할 제2정합층(20b)에도 그대로 적용될 수 있다. The above effect of the first matching layer 20a may be applied as it is to the second matching layer 20b to be described later.

다시 말해, 제2정합층(20b)의 재질은 제1정합층(20a)과 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 유전층(50)의 재질은 절연층(30)의 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있으므로, 제2정합층(20b)을 통해 제2정합층(20b)의 상면에 형성되는 유전층(50)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.In other words, since the material of the second matching layer 20b may be made of the same material as that of the first matching layer 20a, and the material of the dielectric layer 50 may be made of the same material as that of the insulating layer 30, It is possible to prevent cracks from occurring in the dielectric layer 50 formed on the upper surface of the second matching layer 20b through the second matching layer 20b.

전술한 제1, 2정합층(20a, 20b)은 5㎛ 이상 10㎜ 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 탄성력을 이용하여, 그 상, 하부에 존재하는 두 개의 계면을 통한 제1, 2정합층(20a, 20b)의 상부에 위치하는 절연층(40) 또는 유전층(50)의 크랙 발생을 방지하는데 적절하기 때문이다.The above-described first and second matching layers 20a and 20b are preferably formed to a thickness of 5 μm or more and 10 mm or less. This is done by using the elastic force of the first and second matching layers 20a and 20b, through the two interfaces existing above and below the insulating layer ( 40) or the dielectric layer 50 is suitable for preventing cracks.

또한, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 두께가 5㎛ 미만인 경우에는 크랙 발생을 방지하기 위한 탄성력을 제공하는데 한계가 있고, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 두께가 10㎜ 를 초과하는 경우에는 본 실시 예들의 제1, 2정합층(20a, 20b)의 목적 달성 이외의 다른 효과가 발휘될 수 있기 때문이다.In addition, when the thickness of the first and second matching layers 20a and 20b is less than 5 μm, there is a limit to providing elastic force for preventing cracks, and the thickness of the first and second matching layers 20a and 20b is 10 μm. This is because other effects other than achieving the purpose of the first and second matching layers 20a and 20b of the present embodiments may be exhibited when the thickness exceeds mm.

예컨데, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 하부에 냉각라인 또는 가열라인 또는 냉각라인 및 가열라인이 구비될 수 있는데, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 두께가 10㎜를 초과하는 경우, 이러한 냉각라인 또는 가열라인의 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 제1, 2정합층(20a, 20b)의 두께를 10㎜이하로 함으로써, 위와 같은 냉각라인 또는 가열라인에 영향을 미치는 목적 달성 이외의 다른 효과를 배제시킬 수 있는 것이다.For example, a cooling line, a heating line, or a cooling line and a heating line may be provided under the first and second matching layers 20a and 20b, and the thickness of the first and second matching layers 20a and 20b is 10 mm. If it exceeds, the efficiency of these cooling lines or heating lines will decrease. Therefore, by setting the thickness of the first and second matching layers 20a and 20b to 10 mm or less, it is possible to exclude other effects other than achieving the purpose affecting the above cooling line or heating line.

전술한 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)은 금속모재(10)의 상부에 적층되게 형성되는 제1, 2정합층(20a, 20b), 제1, 2절연층(30, 50) 및 전극층(40)의 적층 순서에 따라 다양한 실시 예를 가질 수 있다.The electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention described above includes first and second matching layers 20a and 20b, and first and second insulating layers 30 stacked on top of a metal base material 10. , 50) and the stacking order of the electrode layer 40 may have various embodiments.

따라서, 이하의 설명에서는 본 발명의 바람직한 제2 내지 제4실시 예에 따른 정전척(1', 1", 1"')에 대해 설명한다.Therefore, in the following description, the electrostatic chucks 1', 1", 1"' according to the second to fourth preferred embodiments of the present invention will be described.

다만, 이하의 설명에서 언급되는 본 발명의 바람직한 제2 내지 제4실시 예에 따른 정전척(1)은 금속모재(10)의 상부에 적층되는 여러 층들의 순서만이 상이할 뿐, 각 층, 즉, 구성요소의 특징은 전술한 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)의 설명과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.However, the electrostatic chuck 1 according to the second to fourth preferred embodiments of the present invention mentioned in the following description differs only in the order of the various layers stacked on the metal base material 10, each layer, That is, since the characteristics of the components are the same as those of the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention described above, overlapping descriptions are omitted.

이하, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척(1')에 대해 설명한다.Hereinafter, an electrostatic chuck 1' according to a second preferred embodiment of the present invention will be described.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척(1')은, 금속모재(10)와, 금속모재(10)의 상면에 형성되는 제1정합층(20a)과, 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 절연층(30)과, 절연층(30)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 전극층(40)의 상면에 형성되는 제2정합층(20b)과, 제2정합층(20b)의 상면에 형성되는 유전층(50)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 6, the electrostatic chuck 1' according to the second preferred embodiment of the present invention includes a metal base material 10 and a first matching layer 20a formed on the upper surface of the metal base material 10. And, the insulating layer 30 formed on the upper surface of the first matching layer 20a, the electrode layer 40 formed on the upper surface of the insulating layer 30, and the second matching layer formed on the upper surface of the electrode layer 40 (20b), and a dielectric layer 50 formed on the upper surface of the second matching layer (20b).

위와 같은 구성을 갖는, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척(1')은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)과 비교하여, 전극층(40)과 유전층(50) 사이에 제2정합층(20b)이 형성되어 있다는 점에 차이가 있다.Compared to the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, the electrostatic chuck 1' according to the second preferred embodiment of the present invention having the above configuration, the electrode layer 40 and the dielectric layer 50 ), there is a difference in that the second matching layer 20b is formed between them.

따라서, 제1정합층(20a), 금속모재(10), 절연층(30)에 대한 설명은 전술한 설명들이 적용될 수 있다.Therefore, the descriptions of the first matching layer 20a, the metal base material 10, and the insulating layer 30 may be applied with the above descriptions.

제2정합층(20b)은 전극층(40)의 상면에 폴리머 재질 또는 엘라스토머 등과 같은 탄성 중합체 재질 또는 폴리머에 세라믹 필러를 혼합한 재질을 코팅함으로써, 형성된다.The second matching layer 20b is formed by coating an upper surface of the electrode layer 40 with a polymer material, an elastic polymer material such as an elastomer, or a material obtained by mixing a ceramic filler with a polymer material.

위와 같은 제2정합층(20b)은 제2정합층(20b)의 상면에 형성되는 유전층(50)과, 제2정합층(20b)이 그 상면에 형성되는 전극층(40) 사이에 위치하게 되며, 제2정합층(20b)은 전극층(40)과 유전층(50)의 열팽창계수의 차이에 의해 유전층(50)이 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다.The second matching layer 20b as described above is located between the dielectric layer 50 formed on the upper surface of the second matching layer 20b and the electrode layer 40 formed on the upper surface of the second matching layer 20b. , The second matching layer 20b serves to prevent the dielectric layer 50 from being damaged due to a difference in thermal expansion coefficient between the electrode layer 40 and the dielectric layer 50 .

제2정합층(20b)은 그 형성 위치만이 제1정합층(20a)과 상이할 뿐, 재질 등의 특성은 모두 동일하다. 따라서, 제2정합층(20b)의 재질에 관한 설명은 전술한 제1정합층(20a)에서 설명한 것이 적용될 수 있다.The second matching layer 20b differs from the first matching layer 20a only in its formation position, and all characteristics such as material are the same. Therefore, the description of the material of the second matching layer 20b may be applied to the description of the first matching layer 20a.

전술한 바와 같이,전극층(40), 제2정합층(20b), 유전층(50)의 탄성계수의 관계는 '제2정합층(20b)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수 ≤ 유전층(50)의 탄성계수' 의 관계를 만족하게 된다.As described above, the relationship between the elastic modulus of the electrode layer 40, the second matching layer 20b, and the dielectric layer 50 is 'the elastic modulus of the second matching layer 20b < the elastic modulus of the electrode layer 40 ≤ the dielectric layer ( 50) is satisfied.

제2정합층(20b)의 탄성계수가 전극층(40)의 탄성계수 및 유전층(50)의 탄성계수보다 작으므로, 정전척(1')의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 제1정합층(20a)과 금속모재(10)의 계면 및 제1정합층(20a)과 절연층(30)의 계면이 서로 다른 팽창율의 변형이 발생한다 하여도 이를 허용할 수 있다. 다시 말해 열팽창계수의 차이에 의해 제2정합층(20b)과 유전층(50)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 상부면과, 제2정합층(20b)과 전측층(40)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 하부면은 서로 다른 팽창율로 변형하게 되더라도, 제2정합층(20b)은 이러한 서로 다른 팽창율을 변형하는 것을 허용하게 된다. 이러한 구성에 의해 제2정합층(20b)의 하부면의 팽창력에 의해 제2정합층(20b)의 상부면에 추가적인 응력(열팽창력 이외)이 유발되는 것을 방지한다. Since the elastic modulus of the second matching layer 20b is smaller than the elastic modulus of the electrode layer 40 and the elastic modulus of the dielectric layer 50, as the control temperature of the electrostatic chuck 1' rises to the process temperature, the first matching layer Even if the interface between (20a) and the metal base material 10 and the interface between the first matching layer (20a) and the insulating layer 30 are different in expansion rate deformation, this can be allowed. In other words, the interface between the second matching layer 20b and the dielectric layer 50, that is, the upper surface of the second matching layer 20b, the second matching layer 20b and the front layer 40 Even though the interface, ie, the lower surface of the second matching layer 20b is deformed at different expansion rates, the second matching layer 20b is allowed to deform at these different expansion rates. This configuration prevents additional stress (other than thermal expansion) from being induced on the upper surface of the second matching layer 20b by the expansion force of the lower surface of the second matching layer 20b.

따라서, 유전층(50)은 제2정합층(20b)의 변형에 의한 응력을 거의 받지 않게 되며, 이를 통해, 정전척의 공정온도에서는 유전층(50)의 열변형이 유전층(50)의 탄성범위 내에서만 발생하게 되는 것이다.Therefore, the dielectric layer 50 hardly receives stress due to the deformation of the second matching layer 20b, and through this, at the process temperature of the electrostatic chuck, the thermal deformation of the dielectric layer 50 occurs only within the elastic range of the dielectric layer 50. it will happen

따라서, 정전척(1')이 구비되는 공정챔버 내의 온도가 공정온도로 올라가게 되더라도, 제2정합층(20b) 자체와 유전층(50) 자체에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 뿐만 아니라, 전극층(40)과 제2정합층(20b)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 하부면 및 유전층(50)과 제2정합층(20b)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 상부면에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 수 있는 것이다.Therefore, even if the temperature in the process chamber in which the electrostatic chuck 1' is provided rises to the process temperature, damage such as cracks may be prevented from occurring in the second matching layer 20b itself and the dielectric layer 50 itself. The interface between the electrode layer 40 and the second matching layer 20b, that is, the lower surface of the second matching layer 20b and the interface between the dielectric layer 50 and the second matching layer 20b, that is, the second matching layer ( It is possible to prevent damage such as cracks from occurring on the upper surface of 20b).

본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 정전척(1')은 공정챔버 내에 온도가 높이 올라가게 되더라도, 제1정합층(20a), 제2정합층(20b), 절연층(30), 유전층(50)에 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 크랙에 의한 항복전압이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The electrostatic chuck 1' according to the second preferred embodiment of the present invention includes the first matching layer 20a, the second matching layer 20b, the insulating layer 30, and the dielectric layer even when the temperature in the process chamber rises high. It is possible to prevent damage to (50), and through this, it is possible to prevent a decrease in breakdown voltage due to cracks.

이하, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척(1")에 대해 설명한다.Hereinafter, an electrostatic chuck 1" according to a third preferred embodiment of the present invention will be described.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척(1")은, 금속모재(10)와, 금속모재(10)의 상면에 형성되는 제1정합층(20a)과, 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 전극층(40)의 상면에 형성되는 유전층(50)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 7, the electrostatic chuck 1" according to the third preferred embodiment of the present invention includes a metal base material 10 and a first matching layer 20a formed on the upper surface of the metal base material 10. and an electrode layer 40 formed on the upper surface of the first matching layer 20a, and a dielectric layer 50 formed on the upper surface of the electrode layer 40.

위와 같은 구성을 갖는, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척(1")은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 정전척(1)과 비교하여, 제1정합층(20a) 상부에 전극층(40)이 형성되고, 전극층(40)의 상부에 유전층(50)이 형성되어 있다는 점에 차이가 있다.Compared with the electrostatic chuck 1 according to the first preferred embodiment of the present invention, the electrostatic chuck 1" according to the third preferred embodiment of the present invention having the above configuration has the upper portion of the first matching layer 20a. There is a difference in that the electrode layer 40 is formed on the electrode layer 40 and the dielectric layer 50 is formed on top of the electrode layer 40.

이 경우, 제1정합층(20a)은 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 제1정합층(20a)이 그 상면에 형성되는 금속모재(10) 사이에 위치하게 되며, 전극층(40)과 금속모재(10)의 열팽창계수의 차이에 의해, 전극층(40) 또는 금속모재(10)가 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다.In this case, the first matching layer 20a is positioned between the electrode layer 40 formed on the upper surface of the first matching layer 20a and the metal base material 10 on which the first matching layer 20a is formed. And, it functions to prevent the electrode layer 40 or the metal base material 10 from being damaged due to the difference in thermal expansion coefficient between the electrode layer 40 and the metal base material 10.

또한, 제1정합층(20a)은 절연성을 갖는 폴리머 재질 등으로 이루어지므로, 전극층(40)과 금속모재(10)에 전기가 통하는 것을 방지하는 절연 기능을 할 수 있다.In addition, since the first matching layer 20a is made of an insulating polymer material, etc., it can perform an insulating function to prevent electricity from flowing between the electrode layer 40 and the metal base material 10 .

전술한 바와 같이,금속모재(10), 제1정합층(20a), 전극층(40)의 탄성계수의 관계는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 금속모재(10)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수' 또는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수 < 금속모재(10)의 탄성계수'의 관계를 만족하게 된다.As described above, the relationship between the elastic modulus of the metal base material 10, the first matching layer 20a, and the electrode layer 40 is 'the elastic modulus of the first matching layer 20a < the elastic modulus of the metal base material 10 < The relationship of 'elastic modulus of the electrode layer 40' or 'elastic modulus of the first matching layer 20a < elastic modulus of the electrode layer 40 < elastic modulus of the metal base material 10' is satisfied.

위와 같이, 금속모재(10)의 탄성계수와 전극층(40)의 탄성계수의 크기가 두가지 조건을 갖는 것은, 전극층(40)은 텅스텐(W) 외에도 다른 금속 재질이 사용될 수 있기 때문이다.As described above, the reason why the elastic modulus of the metal base material 10 and the elastic modulus of the electrode layer 40 have two conditions is that other metal materials besides tungsten (W) may be used for the electrode layer 40 .

위와 같은 두가지 조건에서도, 제1정합층(20a)의 탄성계수는 금속모재(10)의 탄성계수 및 전극층(40)의 탄성계수보다 작다. 따라서, 제1정합층(20a)의 유연도는 가장 높다.Even under the above two conditions, the elastic modulus of the first matching layer 20a is smaller than the elastic modulus of the metal matrix 10 and the elastic modulus of the electrode layer 40 . Therefore, the flexibility of the first matching layer 20a is the highest.

위와 같이, 제1정합층(20a)의 탄성계수는 가장 작고, 유연도는 가장 높으므로, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척(1")은 정전척(1)이 구비되는 공정챔버 내의 온도가 공정온도로 올라가게 되더라도, 제1정합층(20a) 자체와 금속모재(10) 또는 전극층(40) 자체에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 뿐만 아니라, 금속모재(10)와 제1정합층(20a)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 하부면 및 전극층(40)과 제1정합층(20a)의 계면, 즉, 제1정합층(20a)의 상부면에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the elastic modulus of the first matching layer 20a is the smallest and the flexibility is the highest, the electrostatic chuck 1" according to the third preferred embodiment of the present invention is a process in which the electrostatic chuck 1 is provided. Even if the temperature in the chamber rises to the process temperature, it not only prevents damage such as cracks from occurring to the first matching layer 20a itself and the metal base material 10 or the electrode layer 40 itself, but also to the metal base material 10 and The interface of the first matching layer 20a, that is, the lower surface of the first matching layer 20a, and the interface between the electrode layer 40 and the first matching layer 20a, that is, the upper surface of the first matching layer 20a It is possible to prevent damage such as cracks from occurring.

이하, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척(1"')에 대해 설명한다.Hereinafter, an electrostatic chuck 1"' according to a fourth preferred embodiment of the present invention will be described.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척(1"')은, 금속모재(10)와, 금속모재(10)의 상면에 형성되는 제1정합층(20a)과, 제1정합층(20a)의 상면에 형성되는 전극층(40)과, 전극층(40)의 상면에 형성되는 제2정합층(20b)과, 제2정합층(20b) 상면에 형성되는 유전층(50)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 8, the electrostatic chuck 1"' according to the fourth preferred embodiment of the present invention includes a metal base material 10 and a first matching layer 20a formed on the upper surface of the metal base material 10. ), the electrode layer 40 formed on the upper surface of the first matching layer 20a, the second matching layer 20b formed on the upper surface of the electrode layer 40, and the upper surface of the second matching layer 20b It is configured to include a dielectric layer (50).

위와 같은 구성을 갖는, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척(1"')은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 정전척(1"')과 비교하여, 전극층(40)과 유전층(50) 사이에 제2정합층(20b)이 더 형성되어 있다는 점에 차이가 있다.Compared to the electrostatic chuck 1"' according to the third preferred embodiment of the present invention having the above configuration, the electrostatic chuck 1"' according to the fourth preferred embodiment of the present invention has the electrode layer 40 and The difference is that the second matching layer 20b is further formed between the dielectric layers 50 .

이 경우, 제2정합층(20b)은 제2정합층(20b)의 상면에 형성되는 유전층(50)과, 제2정합층(20b)이 그 상면에 형성되는 전극층(40) 사이에 위치하게 되며, 전극층(40)과 절연층(30)의 열팽창계수의 차이에 의해, 유전층(50)이 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다.In this case, the second matching layer 20b is positioned between the dielectric layer 50 formed on the upper surface of the second matching layer 20b and the electrode layer 40 formed on the upper surface of the second matching layer 20b. And, due to the difference in thermal expansion coefficient between the electrode layer 40 and the insulating layer 30, it functions to prevent the dielectric layer 50 from being damaged.

전술한 바와 같이, 금속모재(10), 제1정합층(20a), 전극층(40)의 탄성계수의 관계는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 금속모재(10)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수' 또는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수 < 금속모재(10)의 탄성계수'의 관계를 만족하게 된다.As described above, the relationship between the elastic modulus of the metal base material 10, the first matching layer 20a, and the electrode layer 40 is 'the elastic modulus of the first matching layer 20a < the elastic modulus of the metal base material 10 < The relationship of 'elastic modulus of the electrode layer 40' or 'elastic modulus of the first matching layer 20a < elastic modulus of the electrode layer 40 < elastic modulus of the metal base material 10' is satisfied.

위와 같이, 금속모재(10)의 탄성계수와 전극층(40)의 탄성계수의 크기가 두가지 조건을 갖는 것은, 전극층(40)은 텅스텐(W) 외에도 다른 금속 재질이 사용될 수 있기 때문이다.As described above, the reason why the elastic modulus of the metal base material 10 and the elastic modulus of the electrode layer 40 have two conditions is that other metal materials besides tungsten (W) may be used for the electrode layer 40 .

위와 같은 두가지 조건에서도, 제1정합층(20a)의 탄성계수는 금속모재(10)의 탄성계수 및 전극층(40)의 탄성계수보다 작다. 따라서, 제1정합층(20a)의 유연도는 가장 높다.Even under the above two conditions, the elastic modulus of the first matching layer 20a is smaller than the elastic modulus of the metal matrix 10 and the elastic modulus of the electrode layer 40 . Therefore, the flexibility of the first matching layer 20a is the highest.

또한, 전극층(40), 제2정합층(20b), 유전층(50)의 탄성계수의 관계는 '제1정합층(20a)의 탄성계수 < 전극층(40)의 탄성계수 ≤ 유전층(50)의 탄성계수' 의 관계를 만족하게 된다.In addition, the relationship between the elastic modulus of the electrode layer 40, the second matching layer 20b, and the dielectric layer 50 is 'the elastic modulus of the first matching layer 20a < the elastic modulus of the electrode layer 40 ≤ the elastic modulus of the dielectric layer 50 The relation of 'elastic modulus' is satisfied.

위와 같이, 제2정합층(20b)의 탄성계수는 전극층(40) 및 유전층(50)의 탄성계수에 비해 가장 작고, 유연도는 가장 높으므로, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 정전척(1"')은 정전척(1)이 구비되는 공정챔버 내의 온도가 공정온도로 올라가게 되더라도, 제2정합층(20b) 자체와 유전층(50) 자체에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 뿐만 아니라, 전극층(40)과 제2정합층(20b)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 하부면 및 유전층(50)과 제2정합층(20b)의 계면, 즉, 제2정합층(20b)의 상부면에 크랙 등의 파손이 일어나는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the elastic modulus of the second matching layer 20b is the smallest compared to that of the electrode layer 40 and the dielectric layer 50, and the flexibility is the highest, the electrostatic chuck according to the fourth preferred embodiment of the present invention (1"') can prevent damage such as cracks from occurring in the second matching layer 20b itself and the dielectric layer 50 itself even if the temperature in the process chamber in which the electrostatic chuck 1 is provided rises to the process temperature. In addition, the interface between the electrode layer 40 and the second matching layer 20b, that is, the lower surface of the second matching layer 20b and the interface between the dielectric layer 50 and the second matching layer 20b, that is, the second matching layer 20b It is possible to prevent damage such as cracks from occurring on the upper surface of the matching layer 20b.

전술한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시 예에 따른 정전척(1, 1', 1", 1"')에서는 제1, 2정합층(20a, 20b), 절연층(30), 전극층(40), 유전층(50)이 용사 코팅을 사용하여 형성되는 것을 기준으로 설명하였으나, 정전척(1, 1', 1", 1"'의 용도에 따라, 진공 증착, 스퍼티링, 도금, 전해동박 압착, 압연동박 압착 등 다른 방법에 의해 형성될 수도 있다.In the electrostatic chucks 1, 1', 1", 1"' according to the first to fourth preferred embodiments of the present invention described above, the first and second matching layers 20a and 20b, the insulating layer 30, and the electrode layer (40), the dielectric layer 50 has been described based on being formed using thermal spray coating, but depending on the use of the electrostatic chuck (1, 1', 1", 1"', vacuum deposition, sputtering, plating, It may be formed by other methods such as electrodeposited copper foil compression and rolled copper foil compression.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. Or it can be carried out by modifying.

1, 1', 1", 1"': 정전척
10: 금속모재 20a: 제1정합층
20b: 제2정합층 30: 절연층
40: 전극층 50: 유전층1, 1', 1", 1"': electrostatic chuck
10: metal base material 20a: first matching layer
20b: second matching layer 30: insulating layer
40: electrode layer 50: dielectric layer

Claims (11)

삭제delete 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서,
전극층;
상기 전극층의 상면에 형성되는 정합층; 및
상기 정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되,
상기 정합층의 두께는 20㎛초과 10㎜이하의 두께로 형성되고,
상기 정전척의 제어온도가 150℃초과 170℃이하의 공정온도로 올라감에 따라 상기 전극층과 상기 정합층의 계면과, 상기 정합층과 상기 유전층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하도록, 상기 정합층의 탄성계수는 상기 전극층의 탄성계수 및 상기 유전층의 탄성계수보다 작고, 상기 전극층과 상기 정합층의 계면인 상기 정합층의 하부면의 변형 및 상기 정합층과 상기 유전층의 계면인 상기 정합층의 상부면의 변형은 상기 정합층의 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나게 되는 것을 특징으로 하는 정전척.In an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force,
electrode layer;
a matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and
Including; a dielectric layer formed on the upper surface of the matching layer,
The thickness of the matching layer is formed to a thickness of more than 20 μm and less than 10 mm,
As the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature of more than 150 ° C and less than 170 ° C, the interface of the electrode layer and the matching layer and the interface of the matching layer and the dielectric layer are allowed to deform at different expansion rates, the matching The elastic modulus of the layer is smaller than the elastic modulus of the electrode layer and the elastic modulus of the dielectric layer, and the deformation of the lower surface of the matching layer, which is an interface between the electrode layer and the matching layer, and the matching layer, which is an interface between the matching layer and the dielectric layer, The electrostatic chuck, characterized in that the deformation of the upper surface occurs only within the elastic range of the matching layer. 제2항에 있어서,
상기 정합층은 폴리머 재질인 것을 특징으로 하는 정전척.According to claim 2,
The electrostatic chuck, characterized in that the matching layer is a polymer material. 제2항에 있어서,
상기 정합층은 탄성 중합체 재질인 것을 특징으로 하는 정전척.According to claim 2,
The electrostatic chuck, characterized in that the matching layer is made of an elastomeric material. 제2항에 있어서,
상기 정합층은 폴리머 및 세라믹 필러를 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 정전척.According to claim 2,
The electrostatic chuck, characterized in that the matching layer is formed by mixing a polymer and a ceramic filler. 삭제delete 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서,
금속모재;
상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층;
상기 제1정합층의 상면에 형성되는 절연층;
상기 절연층의 상면에 형성되는 전극층;
상기 전극층의 상면에 형성되는 제2정합층; 및
상기 제2정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되,
상기 제1정합층의 두께는 20㎛초과 10㎜이하의 두께로 형성되고,
상기 제2정합층의 두께는 20㎛초과 10㎜이하의 두께로 형성되며,
상기 정전척의 제어온도가 150℃초과 170℃이하의 공정온도로 올라감에 따라 상기 금속모재와 상기 제1정합층의 계면과, 상기 제1정합층과 상기 절연층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하도록, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 절연층의 탄성계수보다 작고, 상기 금속모재와 상기 제1정합층의 계면인 상기 제1정합층의 하부면의 변형 및 상기 제1정합층과 상기 절연층의 계면인 상기 제1정합층의 상부면의 변형은 상기 제1정합층의 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나게 되고,
상기 정전척의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 상기 전극층과 상기 제2정합층의 계면과, 상기 제2정합층과 상기 유전층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하도록, 상기 제2정합층의 탄성계수는 상기 전극층의 탄성계수 및 상기 유전층의 탄성계수보다 작고, 상기 전극층과 상기 제2정합층의 계면인 상기 제2정합층의 하부면의 변형 및 상기 제2정합층과 상기 유전층의 계면인 상기 제2정합층의 상부면의 변형은 상기 제2정합층의 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나게 되는 것을 특징으로 하는 정전척.In an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force,
metal base material;
a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material;
an insulating layer formed on an upper surface of the first matching layer;
an electrode layer formed on an upper surface of the insulating layer;
a second matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and
Including; a dielectric layer formed on the upper surface of the second matching layer,
The thickness of the first matching layer is formed to a thickness of more than 20 μm and less than 10 mm,
The thickness of the second matching layer is formed to a thickness of more than 20 μm and less than 10 mm,
As the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature of more than 150 ° C and less than 170 ° C, the interface between the metal base material and the first matching layer and the interface between the first matching layer and the insulating layer are deformed at different expansion rates. To allow this, the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the insulating layer, and the lower surface of the first matching layer, which is the interface between the metal base material and the first matching layer, Deformation and deformation of the upper surface of the first matching layer, which is the interface between the first matching layer and the insulating layer, occurs only within the elastic range of the first matching layer,
As the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature, the interface of the electrode layer and the second matching layer and the interface of the second matching layer and the dielectric layer are allowed to deform at different expansion rates, the second matching layer The elastic modulus of is smaller than the elastic modulus of the electrode layer and the elastic modulus of the dielectric layer, the deformation of the lower surface of the second matching layer, which is the interface between the electrode layer and the second matching layer, and the interface between the second matching layer and the dielectric layer. wherein the upper surface of the second matching layer is deformed only within an elastic range of the second matching layer. 삭제delete 정전기력에 의해 공정챔버 내의 기판을 고정시키는 정전척에 있어서,
금속모재;
상기 금속모재의 상면에 형성되는 제1정합층;
상기 제1정합층의 상면에 형성되는 전극층;
상기 전극층의 상면에 형성되는 제2정합층; 및
상기 제2정합층의 상면에 형성되는 유전층;을 포함하되,
상기 제1정합층의 두께는 20㎛초과 10㎜이하의 두께로 형성되고,
상기 제2정합층의 두께는 20㎛초과 10㎜이하의 두께로 형성되며,
상기 정전척의 제어온도가 150℃초과 170℃이하의 공정온도로 올라감에 따라 상기 금속모재와 상기 제1정합층의 계면과, 상기 제1정합층과 상기 전극층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하도록, 상기 제1정합층의 탄성계수는 상기 금속모재의 탄성계수 및 상기 전극층의 탄성계수보다 작고, 상기 금속모재와 상기 제1정합층의 계면인 상기 제1정합층의 하부면의 변형 및 상기 제1정합층과 상기 전극층의 계면인 상기 제1정합층의 상부면의 변형은 상기 제1정합층의 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나게 되고,
상기 정전척의 제어온도가 공정온도로 올라감에 따라 상기 전극층과 상기 제2정합층의 계면과, 상기 제2정합층과 상기 유전층의 계면이 서로 다른 팽창율로 변형하는 것을 허용하도록, 상기 제2정합층의 탄성계수는 상기 전극층의 탄성계수 및 상기 유전층의 탄성계수보다 작고, 상기 전극층과 상기 제2정합층의 계면인 상기 제2정합층의 하부면의 변형 및 상기 제2정합층과 상기 유전층의 계면인 상기 제2정합층의 상부면의 변형은 상기 제2정합층의 탄성범위 내에서의 변형만이 일어나게 되는 것을 특징으로 하는 정전척.In an electrostatic chuck for fixing a substrate in a process chamber by electrostatic force,
metal base material;
a first matching layer formed on an upper surface of the metal base material;
an electrode layer formed on an upper surface of the first matching layer;
a second matching layer formed on an upper surface of the electrode layer; and
Including; a dielectric layer formed on the upper surface of the second matching layer,
The thickness of the first matching layer is formed to a thickness of more than 20 μm and less than 10 mm,
The thickness of the second matching layer is formed to a thickness of more than 20 μm and less than 10 mm,
The interface between the metal base material and the first matching layer and the interface between the first matching layer and the electrode layer are deformed at different expansion rates as the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature of more than 150° C. and less than 170° C. To allow, the elastic modulus of the first matching layer is smaller than the elastic modulus of the metal base material and the elastic modulus of the electrode layer, deformation of the lower surface of the first matching layer, which is the interface between the metal base material and the first matching layer, and The deformation of the upper surface of the first matching layer, which is the interface between the first matching layer and the electrode layer, occurs only within the elastic range of the first matching layer,
As the control temperature of the electrostatic chuck rises to a process temperature, the interface of the electrode layer and the second matching layer and the interface of the second matching layer and the dielectric layer are allowed to deform at different expansion rates, the second matching layer The elastic modulus of is smaller than the elastic modulus of the electrode layer and the elastic modulus of the dielectric layer, the deformation of the lower surface of the second matching layer, which is the interface between the electrode layer and the second matching layer, and the interface between the second matching layer and the dielectric layer. wherein the upper surface of the second matching layer is deformed only within an elastic range of the second matching layer. 삭제delete 삭제delete
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