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KR20230008343A - 정전척 캐리어 - Google Patents

정전척 캐리어 Download PDF

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KR20230008343A
KR20230008343A KR1020210088879A KR20210088879A KR20230008343A KR 20230008343 A KR20230008343 A KR 20230008343A KR 1020210088879 A KR1020210088879 A KR 1020210088879A KR 20210088879 A KR20210088879 A KR 20210088879A KR 20230008343 A KR20230008343 A KR 20230008343A
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KR
South Korea
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electrostatic chuck
carrier
chuck carrier
layer
conductive layer
Prior art date
Application number
KR1020210088879A
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English (en)
Inventor
천호식
천현준
조북룡
Original Assignee
주식회사 시에스언리밋
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Publication date
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Abstract

본 발명은 정전척 캐리어에 관한 것으로
전면으로서의 제 1면과, 제1면의 반대쪽에 위치하는 후면으로서의 제 2면을 갖으며 원반상의 울트라 박판 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 캐리어에 있어서,
a) 캐리어 층 과,
b) 캐리어 층을 둘러싸는 제 2의 전기절연층 과,
c) 제 2 전기절연층에 배치하여 적어도 2 개의 영역으로 구조화한 도전층으로, 적어도 2 개의 영역이 전기적으로 서로 절연되고 영역의 각각이 정전척 캐리어의 전면에는 전극을 정전척 캐리어의 후면에는 전기 접점을 가지며 전기 접점이 전극에 전기적으로 도통되어 접속하는 도전 층 과,
d) 도전층 상에 배치된 제 1 전기절연층으로서, 적어도 정전척 캐리어의 전면과, 정전척 캐리어의 전면과 후면 사이의 가장자리 부를 둘러싸는 제 1 전기절연층을 포함하고, 도전층의 영역중 적어도 1개가 도체부를 가지며 도체부가 정전척 캐리어의 전면에서 캐리어 층의 외연 주위를 통해서 정전척 캐리어의 후면으로 연장함과 동시에 영역의 전기 접점과 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 특징으로 한다.

Description

정전척 캐리어{Electrostatic Chuck Carrier}
본 발명은 박판 반도체 웨이퍼의 핸들링을 위한 정전척 캐리어, 특히 울트라 박판 반도체 웨이퍼를 보강 지지하여 핸들링할 수 있는 정전척 캐리어에 관한 것이다.
박판 반도체 부품은 초소형 전자기술이 필요한 분야에서 널리 사용되고 있다. 가장 잘 알려진 예는 칩 카드용 집적회로이지만, 이러한 회로를 갖는 실리콘 칩의 두께는 현재 150um 이다. 또한 태양 전지를 제조할 때 재료 원가를 절감하기 위하여 태양 전지용 웨이퍼의 두께는 점점 더 얇게, 울트라 박판으로 되어가는 추세이다. 또한 칩 두께가 약 100um 의 전력반도체 시장이 중요한 포션을 차지하고 있다. 칩 두께를 50um 미만까지 더 얇게, 즉 박판으로 하면 몇 가지의 큰 이점을 제공한다. 첫째, 케이스의 형태를 매우 평평하게 제조할 수 있다. 이것은 휴대용 전자기기에 필요한 것이다. RFID(radio frequency identification) 태그의 경우에도 케이스가 없는 얇은 두께 박판 칩이 사용된다. 둘째, 전류를 칩의 뒷면 측으로 수직 방향으로 흐르게 하여 반도체 부품의 성능이 향상된다. 이것은 특히 전력 반도체 및 태양전지에 적용하기 위한 것이다. 셋째, 회로 웨이퍼의 두께를 30um 이하까지 얇게 박판으로 하여 기계적으로 유연한 실리콘 반도체 칩을 제조할 수 있게 되는데 이러한 유연한 실리콘 반도체 칩으로 유연한 플렉서블 기판에 설치하는데 매우 적합하다. 칩을 수직으로 집적 또는 각 웨이퍼를 적층하는 것은 얇은 실리콘 기판을 통해 직접 관통 접촉시킴으로써 수직방향으로 전기적 연결을 하는 경우에는 반도체 웨이퍼의 두께를 10um에서 30um 범위의 얇은 박판의 반도체 웨이퍼 또는 얇은 칩이 필요하다. 이러한 것은 실리콘 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 Si-Ge, GaAs, III-V 반도체 등에도 적용된다는 것이다. 이것들을 재료로 한 극도로 얇은 초박형 웨이퍼는 고가의 재료로 실리콘 반도체 웨이퍼보다 가공이 어렵기 때문에 이러한 재료에 대한 새로운 핸들링 장치 및 기술이 시급히 요구되고 있다.
한편, 반도체 웨이퍼의 크기가 증가함에 따라 박막 성장 공정으로부터의 웨이퍼 휨 및 웨이퍼의 무게로 야기되는 새깅(sagging)으로 반도체 웨이퍼 핸들링에 문제점을 안고 있다. 예컨대, 웨이퍼 흼은 제조 공정의 일부로서 반도체 웨이퍼의 표면상에 다양한 박막을 성장시킬 때에 발생한다. 일 예로,
Figure pat00001
450mm 반도체 웨이퍼는 775um 두께를 갖는
Figure pat00002
300mm 반도체 웨이퍼와 같은 새깅 레벨(sagging level)를 유지하기 위해서 1800um 의 두께를 가질 필요가 있다.
다른 예에서, 10nm 질화막이 성장 또는 증착된
Figure pat00003
450mm 반도체 웨이퍼는 775um 두께를 갖는
Figure pat00004
300mm 반도체 웨이퍼와 거의 같은 레벨로 웨이퍼 휨을 제한하기 위해서 적어도 1180um 의 두께를 가질 필요가 있다.
또한 반도체 웨이퍼에 대한 임계 치수들은 반도체 웨이퍼의 직경
Figure pat00005
가 증가되면서, 두께에 있어서 계속해서 감소됨에 따라, 프로세스 챔버에 배치된 울트라 박판 반도체 웨이퍼(ultra thin semiconductor wafer)들을 적절하게 지지할 수 있고, 프로세싱할 수 있는 반도체 프로세스 장비에 대한 필요성이 증가되고 있다. 전형적으로 반도체 웨이퍼는
Figure pat00006
300mm 로 핸들링될 수 있을 정도로, 그리고 프로세싱을 위해 프로세스 챔버에 배치되도록 로딩 및 트랜스퍼 시스템들에 지지될 수 있을 정도로 충분히 두꺼웠었다. 정전척은 전향적으로 프로세스 챔버내에 물리적으로 위치되고 고정되며, 일반적으로 반도체 웨이퍼 기판을 챔버내의 고정된 위치에서 지지하고 유지한다. 정전척에 의해 기판이 지지되는 동안에, 예컨대, 박막 재료를 증착하거나 또는 기판의 표면으로부터 재료를 제거하기 위해, 다양한 프로세스들이 기판에 적용된다. 그러나 큰 직경(
Figure pat00007
) 의 울트라 박판(ultra thin) 반도체 웨이퍼(예컨대, 약 10um 내지 200um 의 두께)는 표준 두께의 반도체 웨이퍼(예컨대, 775um 두께를 갖는
Figure pat00008
300mm 반도체 웨이퍼)와 동일한 방식으로 핸들링할 수 없게 된다. 게다가 현재의 프로세스 챔버들은 울트라 박판 (ultra thin) 반도체 웨이퍼들의 매엽식 프로세싱을 핸들링하도록 장비되지 않는다.
도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 지지장치로 반도체 웨이퍼(55)를 정전기에 의해 흡착하여 유지하는 정전척(60)과, 이 정전척(60)에(보다 구체적으로는 그 전극 (65, 66)에 전압을 인가하여 반도체 웨이퍼(55)를 흡착 유지시키는 흡착용 전원(80)를 갖추고 있다. 이 예의 정전척(60)은 쌍극형((dipole type ESC)이라 불리는 것으로, 두 개의 전극(65, 66)을 절연체(40) 내의 표면 가까이에 임베디드하여 완성된다. 전극 (65, 66)은 예를 들어 모두 반원형을 하고 있어 양자가 서로 마주보며 원형을 이루도록 절연체 (40) 내에 채워져 있다. 흡착용 전원 (80)은 이 예에서는 2개의 직류전원 (70a) 및 (70b(로 이루어진 쌍극 출력형이며 같은 값으로 역극성의 직류전압 + V 및 -V를 출력하여 그것들을 정전척 (60)의 각 전극 (66, 65)에 각각 인가할 수 있다. 정전척(60) 상에 기판(55)을 공급하고 동시에 흡착용 전원(80)에서 해당 정전척 (60)에 상기전압을 인가하면, 기판(55)과 전극(66, 65) 간에 정·부전하가 쌓여, 그 사이에 작용하는 정전력(또는 존슨 라벡력)에 의해 기판(55)가 정전척(60)에 흡착 유지된다. 그 상태에서 기판(55)에 이온빔(22) 를 조사하여 기판(55)에 이온주입 등의 처리를 할 수 있다. 이러한 반도체 웨이퍼 지지장치 (100)에서 정전척(60)상에서의 기판(55)의 흡착상태 등을 보다 구체적으로는 기판의 유무, 기판의 흡착상태(정전척에 전압을 인가했을 때에 기판이 어느 정도 강하게 흡착되어 있는가 하는 것), 기판의 이탈상태(정전척으로의 전압을 오프(off) 후에 잔류전하로 기판이 어느 정도 흡착되어 있는가 하는 것)를 식별하는 것은 기판의 반송 처리시 기판의 과열 방지 등의 관점에서 중요하다.
종래부터, 반도체 웨이퍼를 지지하는 지지장치로서는 진공척이 일반적으로 이용되고 있지만 얇은 박형 반도체 웨이퍼를 지지하는 경우에는 그 주변이 휘는 결점이 있다. 이에 대하여, 정전척 등의 정전 지지장치에 의하면, 전극면 전체의 정전력에 의해 반도체 웨이퍼를 지지할 수 있기 때문에, 박판을 핸들링하여도 주변이 휘는 경우가 있다. 이러한 정전 지지장치로서, 예컨대 도 2 및 도 3에 도시되는 정전척이 알려져 있다. 이 정전척은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 베이스판(201)과, 이 베이스판에 부착된 지지부(110)를 갖는다. 지지부(110)는, 전극 요소군(202a)과 전극 요소군(202b)으로 이루어지는 전극과, 이 전극을 덮는 절연층(203)으로 형성되어 있다. 이 절연층(203)의 이면(203b)에는 베이스판(201)이 고정되어 있다. 또한 이들 전극 요소군(202a, 202b)은 각각 스위치(121a, 121b)를 통해 직류 고압 전원(122)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 2는 종래의 정전척의 구성으로 지지부(110)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전하를 축적시키는 콘덴서(112)와 저항(111)을 갖는다. 이러한 정전척 캐리어(carrier)에 의하면, 스위치(121a, 121b)의 온(on)조작에 의해, 전극 요소군(202a)에는 +V 볼트, 전극 요소군(202b)에는 -V 볼트의 고전압이 인가된다. 이에 따라, 스위치(121a, 121b)의 온(on)시에는, 절연층(203)의 표면(203a)이 지지면이 되어 핸들링 대상물(205) 사이에 정전 흡인력이 유발(induce)되어 반도체 웨이퍼(205)가 정전 흡인력으로 지지면(203a)에 흡인되어 지지된다. 이 사이에 지지부(110)에서는, 콘덴서(112)에는 정전 흡인력의 원인으로서의 전위가 유지되고, 또한 저항(111)[전극 요소군(202a)과 전극 요소군(202b) 사이의 절연층(203)]에는 정상적인 누설 전류가 발생하고 있다. 저항(111)[절연층(203)]의 체적 저항율은 일반적으로 1014 Ωm이상이고, 200 mm×200 mm의 면 치수를 갖는 전극을 이용하는 경우, 이 정상적인 누설 전류는 1 nA 정도 이하로 아주 낮다.
다음에, 스위치(121a, 121b)의 오프(off)시에는 직류 고압 전원(122)의 전압은 차단된다. 전극 요소군(202a)과 전극 요소군(202b) 사이의 누설 전류는 계속해서 발생하고 있다. 이 누설 전류는 1 nA 정도의 극히 낮은 전류이지만, 전극 요소군(202a) 및 전극 요소군(202b)의 전위를 서서히 저하시키고, 정전 흡인력을 저하시킨다. 이 사이에 전기적 개략도의 지지부(110)에서는, 콘덴서(112)의 전위는 고저항(111)을 통해 서서히 누출되는 전하의 소비에 의해 저하된다.
이에 따라, 스위치(121a, 121b)의 오프(offr)시에는, 지지부(110)의 정전 흡인력은 저하되고, 반도체 웨이퍼(205)의 지지력이 저하되어, 결국 핸들링되는 반도체 웨이퍼(205)는 이탈한다. 이러한 정전척에 의하면, 스위치(121a, 121b)의 온(on), 오프(off) 조작에 의해, 온(on)시에는 일정한 고전압[예컨대 전극 요소군(202a)에는 +V 볼트, 전극 요소군(202b)에는 -V 볼트]을 출력하고, 오프(off)시에는 이들 전압은 차단된다. 이에 따라, 스위치(121a, 121b)의 온(on)시에는 절연층(203)의 표면(203a)이 지지면이 되어 핸들링되는 반도체 웨이퍼(205)사이에 정전 흡인력이 유발되어 핸들링되는 반도체 웨이퍼(205)가 정전 흡인력으로 지지면(203a)에 흡인되어 지지된다. 스위치(121a, 121b)의 오프(off)시에는, 이들 정전 흡인력은 해소되고, 핸들링 대상물(205)의 릴리즈를 행할 수 있다. 이에 따라 도체, 반도체 또는 고저항체 등의 핸들링 대상물을 정전 흡인력에 의해 흡인하여 지지(로드)하고, 릴리즈(release)시에는 핸들링 대상물을 탈착(언로드)할 수 있다.
그러나, 이러한 정전척의 전극 요소군(전극)에 인가하는 전압은, 예컨대 ±1 KV 정도 이상으로 고전압의 직류 전압이 필요했다. 이 때문에 직류 고압 전원으로서 저전압의 건전지나 상용 교류 전원을 이용하는 경우에는, 승압 회로나 전압 안정화 회로를 병용해야 했다. 그러나, 이러한 승압 회로 및 전압 안정화 회로는 일반적으로 소비 전력이 크기 때문에, 저전압 전원으로서 전지를 이용하는 경우에는, 예컨대 1시간을 넘는 장시간의 핸들링 조작은 실질적으로 어려워진다. 이 때문에 ±1 KV와 같은 직류 고전압을 장시간에 걸쳐 확보하기 위해서는, 외부로부터 대용량의 전원을 항상 공급해야 했다.
최근의 반도체칩의 제조 공정에서는, 두께가 50 μm 내지 150 μm 정도의 얇은 베어 웨이퍼(bare wafer)가 도입되고 있다. 이러한 박판 반도체 웨이퍼(얇은 베어 웨이퍼)는 깨지기 쉽기 때문에 핸들링이 어렵다. 또한 박판 반도체 웨이퍼(얇은 베어 웨이퍼)에서는 휨이 발생하기 쉬어, 이 휨을 수정한 상태에서 다음 제조 공정에 이행되어야 한다. 그래서, 예컨대 얇은 웨이퍼의 이면을, 양면 테이프를 통해 지지 기판에 접착함으로써, 기계적인 강도를 보강하여 휨을 억제 또는 수정한 상태로, 박판 반도체 웨이퍼(얇은 베어 웨이퍼)를 다음 제조 공정에 이행시키는 것이 제안되어 있다. 이와 같이 지지 기판에 접착된 웨이퍼는, UV(자외선, ultraviolet) 조사 공정 등을 통해 지지 기판으로부터 떨어진다.
여기서, 이러한 반도체칩의 제조 공정에 지지면으로서 평활면을 갖는 정전척을 도입하면, 전원의 온/오프에 의해 웨이퍼의 지지 및 제거를 쉽게 하면서, 휨을 억제하거나, 수정하는 것도 동시에 할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 그러나 종래형의 정전척에서는, 고전압의 직류 고압 전원을 항상 확보해야 하기 때문에, 조작의 간소화를 요구하는 반도체칩의 제조 공정에의 정전척의 도입에는 큰 지장이 예상된다.
KR 10-0227821 B1 KR 10-1531647 B1 KR 10-0859061 B1 KR 10-1142000 B1
본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼로 된 캐리어 층을 갖는 정전척 캐리어를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 사용 웨이퍼인 울트라 박판 반도체를 파손, 손상하지 않고 신뢰할 수 있는 방법으로 사용 웨이퍼를 핸들링 할 수 있는 정전척 캐리어를 제공하는
상기 목적을 달성하기 위한 정전척 캐리어는
전면으로서의 제 1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 후면으로서의 제 2면을 갖으며 원반상의 울트라 박판 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 캐리어에 있어서,
a) 캐리어 층 과,
b) 상기 캐리어 층을 둘러싸는 제 2의 전기절연층 과,
c) 상기 제 2 전기절연층에 배치하여 적어도 2 개의 영역으로 구조화한 도전층으로, 상기 적어도 2 개의 영역이 전기적으로 서로 절연되고, 상기 영역의 각각이 상기 정전척 캐리어의 상기 전면에는 전극을 상기 정전척 캐리어의 상기 후면에는 전기 접점을 가지며 상기 전기 접점이 상기 전극에 전기적으로 도통되어 접속하는 상기 도전층 과,
d) 상기 도전층 상에 배치된 제 1 전기절연층으로서, 적어도 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과, 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과 상기 후면 사이의 가장자리 부를 둘러싸는 상기 제 1 전기절연층을 포함하고,
상기 도전층의 상기 영역중 적어도 1개가 도체부를 가지며 상기 도체부가 상기 정전척 캐리어의 전면에서 상기 캐리어 층의 외연 주위를 통해서 상기 정전척 캐리어의 상기 후면으로 연장함과 동시에 상기 영역의 전기 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 캐리어 층이 적어도 1개의 관통 접촉부를 가지며, 상기 관통 접촉부가 상기 도전층 영역의 각각의 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 캐리어 층이 적어도 1개의 관통 접촉부를 가지며, 상기 관통 접촉부가 상기 도전층 영역의 각각의 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 도전층이 금속, 합금, 금속 실리사이드 또는 적절하게 도핑된 재료 중 적어도 1개로 이루어지거나 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 캐리어 층의 재료가 실리콘, III-V 반도체, AlGaAsP, Ge, GaAs, SiC, InP, 또는 InGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 전기절연층의 적어도 하나는 실리콘산화막, 질화규소, 이산화티타늄 중 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 실리콘산화막은 열적 성장법 또는 CDV 법에 의해 증착하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 전기절연층은 약 0.1μm 내지 5μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 전기절연층은 약 0.1μm 내지 1μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼로 된 캐리어 층을 갖는 정전척 캐리어 와 울트라 박형 사용 웨이퍼를 끼움 구조로 일체화하여 통상의 두께를 갖는 반도체 웨이퍼처럼 반도체 팹 라인의 장비에서 가공하고 핸들러에서 반송하여 웨이퍼 랙에 보관하는 것이 가능하다.
도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 지지장치의 일례를 보여주는 구성도이다.
도 2는 종래의 정전척의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 정전척의 지지부를 전기적 구성 요소를 설명하는 전기적 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 접촉면을 갖춘 정전척 캐리어의 뒷면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 정전척 캐리어 및 구성의 몇 가지 예는 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 단면도이다.
본 구성은 정전척 캐리어(electrostatic carrierr, 1)를 포함하고, 정전척 캐리어(1)의 전면에는 사용 웨이퍼(usable wafer)로 울트라 박판 반도체 웨이퍼(15)를 지지한다. 정전척 캐리어(1) 는 단결정 실리콘으로 이루어진 캐리어 층(2)을 갖는다. 캐리어 층(2)은 단결정 실리콘 뿐만 아니라 III-V 반도체, AlGaAsP, Ge, GaAs, SiC, InP, 또는 InGaAs 중에서 원반상으로 두께가 적당한 것이며 캐리어 층(2)으로 사용할 수 있다.
캐리어 층(2)의 주위는 실리콘 산화막(SiO2)의 전기절연층(3)으로 둘러싸여 있다. 전기절연층(3)은 유전층(dielectric layer)으로 실리콘 산화막(SiO2) 뿐만 아니라 질화규소, 이산화티타늄 중에서 정전척 캐리어(1) 의 어셈블리를 위한 프로세싱을 고려하여 선택하여 사용할 수 있다. 유전층(dielectric layer, 3) 위에 도전층(4)을 배치하고, 전기적으로 이격된 2개의 영역(4a, 4b)으로 구조화한다. 도전층(4)은 금속, 합금, 금속 실리사이드 으로 제조할 수 있다. 그리고 재료를 적절하게 도핑시켜 재료 전도성이 우수하면 도전층으로 사용할 수 있다. 도전 영역(4a), (4b)은 전면 영역(5a, 5b), 캐리어 층 (2)의 가장자리(edge)를 둘러싸는 횡측 영역(6a, 6b) 및 후면 영역(7a, 7b)를 가진다. 도전 영역에서 (4a), (5a), (6a) 및 (7a)를 포함하는 영역은 서로 전기적으로 도통되게 접속하고 있으며, 한편 도전 영역에서 (4b), (5b), (6b) 및 (7b)도 서로 전기적으로 도통되게 접속하고 있다. 이들 두개의 전기적 도통부는 서로 전기적으로 절연상태에 있다. 예를 들면 (4a)와 (4b)는 전기적으로 절연상태에 있으며, (5a)와 (4b)도 전기적으로 절연상태에 있다. 후면의 접점으로 사용하는 영역(7a)에 적절한 전압을 가한 경우에는 전면의 도전 영역인 전면 영역(5a)를 양극으로 처리하고 한편 후면의 접점으로 사용하는 영역(7b)에 전압을 가한 경우에는 전면 영역(5b)를 음극으로 간주한다. 후면 접점(7a) 및 전면 전극(5a) 및 후면 접점 (7b) 및 전면 전극(5b)는 각각 가장자리 주위 영역 (6a) 또는 영역 (6b)를 통해 접촉한다. 사용 웨이퍼(15)를 정전척 캐리어(1)의 표면에 안정적으로 유지하는 전계가 전면 전극(5a) 및 전면 전극(5b) 사이에 형성된다. 정전척 캐리어(1)는 그 주위가 한층 더 전기절연층(8)로 둘러싸여 있기 때문에 도전 코팅 영역 (4a), (5a), (6a) 및 (4b), (5b), (6b)는 사용 웨이퍼(15)에서 전기적으로 분리된다. 후면 접점 영역(7a) 또는 후면 접점 영역(7b)만은 실리콘 산화막을 포함하는 전기절연층(8)과 접촉하지 않기 때문에 전기절연층(8)의 개구부(9a) 및 개구부(9b)를 통해 후면 접점 영역(7a) 및 후면 접점 영역(7b)에 전압을 걸 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 평면도이다.
정전척 캐리어의 앞면에 도전 코팅부를 구조화하며, 도전 코팅부의 직경은 정전척 캐리어의 가장자리부(edge, 12)에 의해 특징지어지며 정전척 캐리어의 전체 직경보다 약간 작다. 전기적으로 분리된 영역 (5a) 및 (5b)에서는 부채 모양으로 코팅부를 구조화한다. 각각의 부채 모양에 대해서는 (10a) 또는 (10b)로 표시하며, 각각 인접한 부채 모양은 다른 코팅 영역(5a) 또는 코팅 영역(5b)의 일부이다. 코팅 영역(5a)의 일부인 부채 모양 (10a)는 공통의 도전 영역 (11a)를 통해 서로 전기적으로 도통되여 연결되고 정전척 캐리어(1)의 가장자리부(12)에 따른 스트립 도체(strip conductor, 6a)를 통해 정전척 캐리어(1)의 후면에 관통 접촉한다. 도전 영역 (5b)에 관련 있는 부채 모양(10b)은 스트립 도체(11b)를 통해 서로 도전되어 접속하여 스트립 도체(6b)를 통해 정전척 캐리어(1)의 후면에 관통 접촉한다. 스트립 도체는 정전척 캐리어(1) 의 어셈블리를 위한 프로세싱을 고려하여 부채 모양 뿐만 아니라, 빗 모양 및/또는 동심형 고리 모양 또는 고리 부분 모양으로 구성하여 사용한다. 스트립 도체(6b)는 정전척 캐리어(1)의 가장자리 부(12)에 걸쳐 배치된다. 이렇게 구조화 된 정전척 캐리어 상에 얇은 박형의 사용 웨이퍼를 지지할 수 있음으로, 특히 유리하다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 정전척 캐리어 구성을 보여주는 평면도이다.
도 6은 도전 영역(5a) 또는 도전 영역(5b)에 관련되는 도전 영역(13a), 도전 영역(14a) 또는 도전 영역(13b), 도전 영역(14b)를 환상 구조로 되어있다. 도전 영역(13a) 또는 도전 영역(13b)는 환상이며, 방사 방향의 도전 영역(14a) 또는 도전 영역(14b)에 따라 정전척 캐리어(1)의 원주를 따른 일정한 장소에서 서로 전기적으로 도통하여 접속한다. 방사 방향의 도전 영역(14a)와 도전 영역(14b)는 정전척 캐리어(1)의 대각선상에 배치되어 정전척 캐리어(1)의 가장자리 (12)에 이르기까지 각각 반대 방향으로 연장되어 이어진다. 각각의 장소에서 도전 영역(14a) 및 도전 영역(14b)은 정전척 캐리어(1)의 가장자리 부(12)의 스트립 도체(6a) 또는 스트립 도체(6b)에 의해 그 뒤편에 관통 접촉한다.
도 7은 접촉 면을 갖춘 정전척 캐리어의 뒷면도이다.
환상 영역(13a), (14a), (13b) 및 (14b)에 전압을 인가할 수 있도록 정전척 캐리어(1)의 앞면에서 가장자리에 걸리는 스트립 도체(6a) 및 (6b)에 전기적으로 도통 연결하는 접점을 (7a) 또는 (7b) 로 표기한다. 접점 (7a)는 양극을 형성하고, 한편 접점 (7b)는 음극을 형성한다.
도 5 와 도 6에 표시된 정전척 캐리어를 사용해도 마찬가지로 매우 얇은 박형의 사용 웨이퍼를 지지할 수 있다. 반도체 부품으로는 개별 칩을 고정 할 수 있다.
정전척 캐리어(1)의 직경 지름(세로 길이 a)는 사용 웨이퍼(15)의 직경과 같다.
따라서, 사용 웨이퍼(15)는 매우 평탄한 원통체로도 구성된다.
또한, 정전척 웨이퍼(1)은 사용 웨이퍼(15)와 같은 정밀도 요구 사항을 충족시킨다. 이른바 6 인치 웨이퍼, 즉 직경이 150mm 인 경우에는 이 치수에 대한 정밀도는 ± 0.2mm이다. 그러나 울트라 박형 사용 웨이퍼(15)의 가장자리가 예각인 것에 관한 문제를 해결하려면, 사용 웨이퍼(15)의 직경을 정전척 캐리어(1)의 직경보다 약간(몇 mm) 작은 것으로 한다.
예를 들어, 플라즈마 에처(etcher)에서 정전척 캐리어(1)에 바람직하지 않은 에칭을 하지 않도록 하거나 또는 플라즈마 증착 장치에서 정전척 캐리어(1)의 원하지 않는 코팅을 하지 않도록 하려면 정전척 캐리어(1) 또는 캐리어 층(2)의 직경을 사용 웨이퍼(15)의 직경보다 약간(즉 몇 mm) 작아지도록 구성하는 것이 현명하다. 이렇게 하면 정전척 캐리어(1)은 플라즈마로부터 차폐되고 보호된다. 정전척 캐리어(1)은 또한 반도체 기술로 표준적인 통상의 웨이퍼보다 직경을 약간 작게 할 수 있다. 캐리어 층(2) 및 도전층(4)의 두께 D와 전기 절연층(3) 및 전기 절연층(8)의 두께 i와 얇은 박형의 사용 웨이퍼(15)의 두께 d의 합 (D + d + i)이 직경의 웨이퍼에 대한 두께의 공차 내에 들어가게, 정전척 캐리어(1)을 제작한다. 환언하면, 웨이퍼 구성의 총 두께는 반도체 산업의 표준적인 핸들링 장치에 의해 보통으로 처리할 수 있는 층에 해당하는 값을 가진다. 직경 a = 150mm의 경우 웨이퍼 구성의 총 두께는 대체로 655μm에서 695μm의 범위가 된다. 따라서, 정전척 캐리어(1)과 사용 웨이퍼(15)를 합해도 반도체 제조라인의 반도체 웨이퍼 프로세싱 장치에 있어서는 표준 두께와 비슷한 셈이다. 표준 두께의 웨이퍼를 정전척 캐리어(1)로 사용하여 배치를 선택함으로써 두께의 공차를 만족시키는 것을 보장하기만 하면 되기 때문에 보다 편리하다. 그러나 정밀도 요구가 높은 경우에는 사용 웨이퍼(15)의 두께만큼 웨이퍼를 얇게 만든 필요 두께로 캐리어 웨이퍼(1)을 제작한다. 말할 것도 없고, 그 밖의 직경 및 그 밖의 총 두께를 갖도록 웨이퍼를 구성해도 된다.
따라서 본 발명에 의해 제작한 쌍극성 정전척 캐리어에 의해, 예를 들어 극히 얇은 웨이퍼를 지지하고 반도체 산업에 사용되는 장비로 가공, 운반 및 보관을 할 수 있다. 정전척 캐리어의 도전층에 전압을 인가함으로써 정전척 캐리어의 앞면에서 극이 다른 전극 간에 쌍극성의 정전계가 생성되고 이로 인해 울트라 박형 반도체 웨이퍼가 안정적으로 유지되게 된다.
정전척 캐리어 및 반도체 라인에서 프로세싱되는 울트라 박형 사용 웨이퍼를 포함한 이러한 끼움 구조를 통상의 두께를 갖는 반도체 웨이퍼처럼 반도체 팹 라인의 장비에서 가공하고 핸들러에서 반송하여 웨이퍼 랙에 보관할 수 있다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 정전척 캐리어
2 : 캐리어 층
3 : 전기절연층, 유전층
4 : 도전층
4a, 4b : 도전영역, 도전코팅영역, 도전코팅부
5a, 5b : 전면영역, 도전영역, 도전층, 전면전극, 도전코팅영역, 도전코팅부
6a, 6b : 횡측영역, 도전영역, 도전층, 도전코팅영역, 도전코팅부, 스트립도체
7a, 7b : 후면영역, 도전영역, 도전층, 접점, 후면접점영역
8 : 전기절연층
9a, 9b : 개구부
10a, 10b : 부채모양
11a : 공통의 도전영역
11b : 스트립 도체
12 : 가장자리부, 가장자리
13a, 13b : 도전영역
14a, 14b : 도전영역

Claims (10)

  1. 전면으로서의 제 1면과, 상기 제1면의 반대쪽에 위치하는 후면으로서의 제 2면을 갖으며 원반상의 울트라 박판 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 캐리어에 있어서,
    a) 캐리어 층 과,
    b) 상기 캐리어 층을 둘러싸는 제 2의 전기절연층 과,
    c) 상기 제 2 전기절연층에 배치하여 적어도 2 개의 영역으로 구조화한 도전층으로, 상기 적어도 2 개의 영역이 전기적으로 서로 절연되고 상기 영역의 각각이 상기 정전척 캐리어의 상기 전면에는 전극을 상기 정전척 캐리어의 상기 후면에는 전기 접점을 가지며 상기 전기 접점이 상기 전극에 전기적으로 도통되어 접속하는 상기 도전 층과,
    d) 상기 도전층 상에 배치된 제 1 전기절연층으로서, 적어도 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과, 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과 상기 후면 사이의 가장자리 부를 둘러싸는 상기 제 1 전기절연층을 포함하고,
    상기 도전층의 상기 영역중 적어도 1개가 도체부를 가지며 상기 도체부가 상기 정전척 캐리어의 전면에서 상기 캐리어 층의 외연 주위를 통해서 상기 정전척 캐리어의 상기 후면으로 연장함과 동시에 상기 영역의 전기 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 층이 적어도 1개의 관통 접촉부를 가지며, 상기 관통 접촉부가 상기 도전층 영역의 각각의 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전층이 금속, 합금, 금속 실리사이드 또는 적절하게 도핑된 재료 중 적어도 1개로 이루어지거나 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    전기 전극을 빗 형 전극, 부채 형 및/또는 동심 형 고리 또는 고리 부분으로 구성하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 층의 재료가 실리콘, III-V 반도체, AlGaAsP, Ge, GaAs, SiC, InP, 또는 InGaAs 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기절연층의 적어도 하나는 실리콘산화막, 질화규소, 이산화티타늄 중 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘산화막은 열적 성장법 또는 CDV 법에 의해 증착하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기절연층은 약 0.1μm 내지 5μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기절연층은 약 0.1μm 내지 1μm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
  10. 전면으로의 제 1면과 상기 제 1면의 반대편에 위치한 후면으로의 제 2면을 갖으며 원반상의 울트라 박판 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 캐리어에 있어서,
    a) 전기 절연재료로 제작한 캐리어 층과,
    b) 상기 캐리어 층에 배치하여 적어도 2 개의 영역으로 구조화된 도전층으로 상기 적어도 2 개의 영역이 전기적으로 서로 절연되고, 상기 영역의 각각이 상기 정전척 캐리어의 상기 전면에는 전극을 상기 정전척 캐리어의 상기 후면에는 전기 접점을 가지며 상기 전기 접점이 상기 전극에 전기적으로 도통되어 접속하는 상기 도전층 과,
    c) 상기 도전층 상에 배치된 제 1 전기절연층으로서, 적어도 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과, 상기 정전척 캐리어의 상기 전면과 상기 후면 사이의 가장자리 부를 둘러싸는 상기 제 1 전기 절연층을 포함하고,
    상기 도전층의 상기 영역중 적어도 1개가 도체부를 가지며 상기 도체부가 상기 정전척 캐리어의 전면에서 상기 캐리어 층의 외연 주위를 통해서 상기 정전척 캐리어의 상기 후면으로 연장함과 동시에 상기 영역의 전기 접점과 상기 전극을 전기적으로 도통되어 접속하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
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