서셉터와 정전척의 차이 / 포커스링

서셉터와 정전척은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 지지하고 처리하는 데 사용되지만, 그 기능과 작동 방식에는 중요한 차이가 있습니다.

 

○ 서셉터 (Susceptor)
1. 기능:
웨이퍼를 지지하고 균일하게 가열하는 역할을 합니다.
주로 에피택셜 성장, CVD(화학 기상 증착) 등 고온 공정에서 사용됩니다.

 

2. 구조 및 재질:
일반적으로 SiC 코팅된 흑연으로 만들어져 고온에서의 안정성과 열 전도성을 제공합니다.
웨이퍼가 서셉터 위에 직접 놓이며, 서셉터는 히터블럭으로부터 열을 받아 웨이퍼에 전달합니다.

 

3. 작동 원리:
서셉터는 주로 열 전달을 통해 웨이퍼를 가열하며, 웨이퍼의 위치를 안정적으로 유지합니다.

 

○ 정전척 (Electrostatic Chuck, ESC)
1. 기능:
정전기력을 이용해 웨이퍼를 고정합니다.
주로 플라즈마 식각, 증착 공정 등에서 사용됩니다.

 

2. 구조 및 재질:
정전척은 세라믹 또는 다이아몬드와 같은 절연 재료로 만들어집니다.
내부에 전극이 포함되어 있어 전압을 인가하면 정전기력이 발생합니다.

 

3. 작동 원리:
전극에 전압을 인가하여 정전기력을 발생시킴으로써 웨이퍼를 고정합니다.
정전기력은 웨이퍼와 정전척 사이의 접촉 면적에 따라 달라지며, 전압을 조절하여 고정력을 조절할 수 있습니다.

 

○ 주요 차이점
1. 고정 방식:
서셉터는 물리적인 지지와 열 전달을 통해 웨이퍼를 고정합니다.
정전척은 정전기력을 이용해 웨이퍼를 고정합니다.

 

2. 사용 공정:
서셉터는 주로 고온 공정(에피택셜 성장, CVD)에서 사용됩니다.
정전척은 주로 플라즈마 식각, 증착 공정 등에서 사용됩니다.

 

3. 열 전달:
서셉터는 직접적인 열 전달을 통해 웨이퍼를 가열합니다.
정전척은 웨이퍼를 고정하면서도 열 전달이 가능하지만, 주된 기능은 아닙니다.
이 두 장치는 각각의 공정 요구 사항에 맞춰 설계되었으며, 웨이퍼의 안정성과 공정의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

 

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서셉터 위에 정전척이 놓이는 경우, 정전척은 서셉터가 고정해줍니다. 

서셉터는 웨이퍼를 지지하고 균일하게 가열하는 역할을 하며, 정전척은 정전기력을 이용해 웨이퍼를 고정합니다. 이 두 장치가 함께 사용될 때, 서셉터는 정전척을 안정적으로 지지하여 위치를 유지하게 합니다.

 

정전척이 서셉터 위에 놓여 있을 때, 서셉터의 견고한 구조와 열 전달 특성 덕분에 정전척이 안정적으로 고정됩니다. 서셉터는 주로 SiC 코팅된 흑연으로 만들어져 고온에서의 안정성과 열 전도성을 제공하며, 정전척은 내부 전극을 통해 전압을 인가하여 정전기력을 발생시킵니다. 이러한 조합은 웨이퍼의 위치 안정성과 공정의 정밀성을 동시에 확보할 수 있게 합니다.

 

특허 문서에 따르면, 서셉터는 웨이퍼를 가이드하는 핀을 포함하여 웨이퍼의 위치를 안정적으로 유지하는 데 도움을 줍니다. 이러한 핀 구조는 정전척이 서셉터 위에 놓여 있을 때도 동일하게 적용되어, 정전척의 위치를 안정적으로 유지하게 합니다

 

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서셉터나 정전척은 웨이퍼의 아래에 위치하는 장비로 웨이퍼를 고정시키는 역할을 함.

서셉터는 열을 잘 전달하는 역할을 하면서도 웨이퍼를 잡아주는 역할을 수행하고,

정전척은 정전기력을 이용해 웨이퍼를 고정시키는 역할을 수행함.

서셉터와 정전척이 함께 부착될 때는 서셉터가 아래, 정전척이 그 위에 놓이는 것 같음

 

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정확히 말하면 서셉터와 **정전척(ESC)**이 별개의 층으로 존재하지 않고, 정전척이 서셉터 역할을 겸하기도 합니다. 일반적으로 다음과 같은 구조로 이해할 수 있습니다:

1. 히터블록(Heater Block): 히터블록은 시스템의 최하단에 위치하며, 웨이퍼의 온도를 조절하기 위해 열을 공급합니다.
2. 정전척(Electrostatic Chuck, ESC): 정전척은 히터블록 위에 위치하며, 서셉터의 역할을 겸하여 웨이퍼를 지지하고, 웨이퍼를 전기적으로 고정하는 역할을 합니다. 정전척은 웨이퍼에 균일한 열을 전달하고, 전기장을 형성해 웨이퍼를 고정합니다.
3. 웨이퍼(Wafer): 정전척 위에 직접 놓이며, 식각 공정 중에 플라즈마와 반응하여 원하는 패턴이 형성됩니다.

정리하자면:

• 히터블록 위에 정전척이 위치하며, 이 정전척이 서셉터 역할을 겸합니다.
• 웨이퍼는 정전척 위에 직접 놓입니다.

 

 

 

서셉터나 정전척 위에 웨이퍼가 놓이면 그 위를 포커스링이 다시 부착됨. 

이것은 플라즈마가 정확한 위치로 모이도록 하는 역할과 웨이퍼를 고정시키는 역할을 동시에 수행하는 듯

 

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웨이퍼의 밑면과 옆면을 고정하는 장치들은 다음과 같습니다:

 

1. 웨이퍼 밑면: 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)이 웨이퍼의 밑면을 고정합니다. 

정전척은 정전기력을 이용해 웨이퍼를 수평으로 고정합니다. 

 

주요 특징은:
양극과 음극의 극성이 주기적으로 반전되는 양극성 정전척도 있습니다.
표면에 유전층이 제공될 수 있습니다.
웨이퍼를 정전척 표면에 강하게 밀착시켜 고정합니다.

 

2. 웨이퍼 옆면: 
 - 포커스 링: 정전척 주위에 위치하여 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸는 역할을 합니다. 포커스 링은 플라즈마를 웨이퍼 주변으로 집중시키고 식각 균일성을 개선하는 역할도 합니다.
 - 웨이퍼 가이드 핀: 서셉터나 정전척에 설치된 핀들이 웨이퍼의 위치를 가이드하고 측면 이동을 제한합니다.

 

이러한 장치들이 함께 작용하여 웨이퍼를 안정적으로 고정하고, 공정 중 웨이퍼의 위치를 유지하며, 균일한 처리를 가능하게 합니다. 정전척이 주로 웨이퍼의 밑면을 고정하는 역할을 하는 반면, 포커스 링과 가이드 핀 등이 웨이퍼의 옆면을 지지하고 위치를 유지하는 데 도움을 줍니다.