KR100257735B1 - Discharge device for tripolar electrostatic chuck - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A discharge unit of a tri-polar electrostatic chuck is provided to prevent the failure of electrostatic chuck by discharging the charge of the dielectric film of the tri-polar electrostatic chuck. CONSTITUTION: A signal transceiver(401) detects whether the wafer processing is completed by receiving a plasma generation signal, RF(radio frequency) self bias generation signal, and a DC(direct current) signal from a tri-polar electrostatic chuck(2). A controller(402) outputs a control signal that discharges the current of the dielectric film of the tri-polar electrostatic chuck(2) or continues the wafer processing depending on the signal from the signal transceiver(401). A switch(404) connects a DC source to the third electrode of the tri-polar electrostatic chuck(2) through an RF cutoff filter(302) at a second high-voltage DC source(403), or connects a DC source to the first and second electrodes of the tri-polar electrostatic chuck(2) through an RF cutoff filter(302) at a first high-voltage DC source(301).

Description

3전극 정전척의 방전장치Discharge device of three-electrode electrostatic chuck

본 발명은 3전극 정전척(Tripolar Electro Static Chuck)의 방전장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 반응기 내에서 웨이퍼를 클램핑할 때 3전극 정전척의 유전체막에 충전된 전하를 웨이퍼 가공 공정이 완료되면 방전되게 하여 3극 정전척을 보호하도록 한 3전극 정전척 방전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge device of a tripolar electrostatic chuck. In particular, when the wafer is clamped in a plasma reactor, the charge charged in the dielectric film of the three-electrode electrostatic chuck is discharged when the wafer processing process is completed. A three-electrode electrostatic chuck discharge device is provided to protect a three-pole electrostatic chuck.

제1도와 제2도에 나타낸 플라즈마, 웨이퍼, 유전체, 3전극 정전척, 절연체, 플라즈마 리액터 등으로 구성된 플라즈마 반응기의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the plasma reactor composed of the plasma, the wafer, the dielectric, the three-electrode electrostatic chuck, the insulator, the plasma reactor, and the like shown in FIG. 1 and FIG.

먼저, 고전압 직류 전원(1)으로부터 3전극 정전척(2)의 제2 전극(+)과 제1 전극(-)에 고전압의 직류 전원이 가하여 진다.First, a high voltage DC power supply is applied from the high voltage DC power supply 1 to the second electrode + and the first electrode of the three-electrode electrostatic chuck 2.

그러면, 유전체(3)내에서 유전 분극에 의하여 제2도에 도시된 바와 같이 제2 전극(+)과 제1 전극(-)의 가까운 곳에는 반대 극성의 전하가 대전되고, 먼 곳에는 같은 극성의 전하가 대전되게 된다.Then, due to the dielectric polarization in the dielectric 3, a charge of opposite polarity is charged near the second electrode (+) and the first electrode (-) as shown in FIG. The charge of is to be charged.

이때, 두 전극간에 발생하는 쿨롱력에 의하여 웨이퍼(4)를 클램핑하게 된다.At this time, the wafer 4 is clamped by the Coulomb force generated between the two electrodes.

그리고, 소오스 고주파(RF) 전원(5)을 플라즈마 반응기에 공급하여 플라즈마(12)를 발생시킨 후 RF 바이어스(6)를 턴 온하여 전원을 공급하게 되면 3극 정전척(2)은 플라즈마 리액터(7)와 음극 연결기에 의하여 플라즈마가 발생하여 플라즈마 밀도가 상승하게 된다.In addition, when a source of high frequency (RF) power 5 is supplied to the plasma reactor to generate a plasma 12 and then the RF bias 6 is turned on to supply power, the three-pole electrostatic chuck 2 is a plasma reactor ( 7) and the cathode connector generates a plasma to increase the plasma density.

그러면, 플라즈마(12) 내의 전자와 이온 이동성 차이에 의하여 직류전류 셀프 바이어스가 발생되고, 공정에 따라 웨이퍼(4)를 가공하게 된다.Then, a direct current self bias is generated by the difference in electrons and ions in the plasma 12, and the wafer 4 is processed according to the process.

다음으로, 공정이 완료되면 RF 바이어스(6)와 소오스 RF 전원(5)의 공급을 중단하고, 고전압 직류 전원(1)으로부터 3전극 정전척(2)의 제2 전극(+)과 제1 전극(-)에 인가되는 직류전류를 차단하게 된다.Next, when the process is completed, the supply of the RF bias 6 and the source RF power supply 5 is stopped, and the second electrode (+) and the first electrode of the three-electrode electrostatic chuck 2 are removed from the high voltage DC power supply 1. It cuts off DC current applied to (-).

도면중 미설명 부호인 8은 리프트 핀이고, 9는 절연체이고, 10은 센스 핀이고, 11은 게이트 밸브이다.In the figure, reference numeral 8 denotes a lift pin, 9 denotes an insulator, 10 denotes a sense pin, and 11 denotes a gate valve.

그러나, 종래에는 공정이 완료된 후 전원 공급이 차단되면 제1 전극 및 제2 전극 상부의 유전체에 충전된 전하는 방전되지만 제3 전극 상부의 유전체는 방전되지 않았다.However, conventionally, when the power supply is cut off after the process is completed, charges charged in the dielectrics on the first and second electrodes are discharged, but the dielectrics on the third electrode are not discharged.

따라서, 웨이퍼를 계속 잡고 있어 리프트 핀을 상승시켜 웨이퍼를 위로 상승시키고자 할 경우에 웨이퍼가 파손되거나 웨이퍼가 정전척으로부터 떨어질 때 반발력에 의하여 입자가 발생되었다.Therefore, when the wafer is held and the lift pin is raised to raise the wafer upward, particles are generated by the repulsive force when the wafer is broken or the wafer is dropped from the electrostatic chuck.

그리고, 리프트 핀에서 웨이퍼의 떨어짐과 유전체상의 충전 전하에 의한 아크 발생으로 유전막이 파괴되거나 입자가 발생되어 고가의 정전척이 파손될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that an expensive electrostatic chuck may be damaged due to the breakdown of the wafer from the lift pin and the generation of an arc due to the generation of an arc due to charge charge on the dielectric.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 플라즈마 반응기 내에서 웨이퍼를 클램핑할 때 3전극 정전척에서 제3 전극의 유전체막에 충전된 전하를 웨이퍼 가공 공정이 완료되면 방전되게 하여 3극 정전척을 보호하도록 한 3전극 정전척 방전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and when the wafer is clamped in the plasma reactor, the charge charged in the dielectric film of the third electrode in the three-electrode electrostatic chuck is discharged when the wafer processing process is completed. It is an object of the present invention to provide a three-electrode electrostatic chuck discharge device to protect the three-pole electrostatic chuck.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 플라즈마 반응기에서 웨이퍼의 가공 공정 완료 여부를 감지하는 웨이퍼 가공 공정 감지수단과, 이 웨이퍼 가공 공정 감지수단에서 출력되는 웨이퍼 가공 공정 완료 여부 신호에 따라 플라즈마 반응기 내 3전극 정전척의 유전체막에 충전된 전하가 방전되게 하거나 플라즈마 반응기에서 웨이퍼의 가공 공정이 이루어지도록 제어 신호를 출력하는 공정 제어수단과, 이 공정 제어수단에서 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 3전극 정전척의 제3 전극으로 고전압 직류 전원을 인가하게 하거나 3전극 정전척의 제1전극과 제2전극으로 고전압 전원을 인가하게 하는 스위칭수단으로 이루어짐을 특징으로 한다.The technical means of the present invention for achieving this object, the plasma processing according to the wafer processing process detection means for detecting whether the wafer processing process is completed in the plasma reactor and the wafer processing process completion signal output from the wafer processing process detection means Process control means for outputting a control signal for discharging the electric charge charged in the dielectric film of the three-electrode electrostatic chuck in the reactor or processing the wafer in the plasma reactor; and switching according to the control signal output from the process control means. And a switching means for applying a high voltage direct current to the third electrode of the electrode electrostatic chuck or for applying a high voltage power to the first electrode and the second electrode of the three electrode electrostatic chuck.

제1도는 일반적인 플라즈마 반응기의 외형도.1 is an external view of a typical plasma reactor.

제2도는 제1도에서 파선으로 도시된 원 내의 상세도.FIG. 2 is a detail in the circle shown by dashed lines in FIG.

제3도는 본 발명에 의한 3전극 정전척의 방전장치 블록 구성도.3 is a block diagram of a discharge device of a three-electrode electrostatic chuck according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 플라즈마 반응기 200 : 에너지 공급부100: plasma reactor 200: energy supply

300 : 직류 전원 공급부 400 : 전하 방전부300: DC power supply unit 400: charge discharge unit

401 : 신호 입출력부 402 : 컨트롤부401: signal input and output unit 402: control unit

403 : 제2고전압 직류 전원 404 : 스위칭부403: second high voltage DC power supply 404: switching unit

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명에 의한 3전극 정전척의 방전장치 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 플라즈마(12)와 3전극 정전척(2) 및 플라즈마 리액터(7)로 이루어진 플라즈마 반응기(1OO)와, 플라즈마와 RF 셀프 바이어스를 발생시켜 상기 플라즈마 반응기(100) 내에 에너지를 공급하는 에너지 공급부(200)와, 제 1 고전압 직류 전원(301)와 RF 차단 필터(302)로 이루어져 플라즈마 반응기(100)내에서 웨이퍼를 정전기로 클램핑하도록 3전극 정전척(2)에 (+)와 (-)의 직류 전원을 공급하는 직류 전원 공급부(300)와, 3전극 정전척(2)에서 제3 전극의 유전체 막에 충전된 전하가 방전되게 하거나 정상적인 웨이퍼 가공 공정이 이루어지게 하는 전하 방전부(400)로 구성되어져 있다.3 is a block diagram of the discharge device of the three-electrode electrostatic chuck according to the present invention, and includes a plasma reactor 100 including a plasma 12, a three-electrode electrostatic chuck 2, and a plasma reactor 7, plasma and RF. The self-biasing energy supply unit 200 to supply energy to the plasma reactor 100, the first high voltage DC power supply 301 and the RF cut filter 302 is composed of the electrostatic wafer in the plasma reactor 100 A direct current power supply unit 300 for supplying positive and negative direct current power to the three-electrode electrostatic chuck 2 so as to clamp the Is composed of a charge discharge unit 400 for discharging or for performing a normal wafer processing process.

상기 전하 방전부(400)는 상기 에너지 공급부(200)로부터 플라즈마 발생 신호와 RF 셀프 바이어스 발생 신호를 입력받음과 아울러 상기 직류 전원 공급부(300)에 의한 3전극 정전척(2)으로의 직류 전원 공급 신호를 입력받아 논리 연산을 행하여 웨이퍼 가공 공정의 완료 여부를 감지하되 서로 상반된 결과를 출력하는 복수의 논리 소자(NAND,OR)로 이루어진 신호 입출력부(401)와, 상기 신호 입출력부(401)에서 출력되는 웨이퍼 가공 공정 완료 여부 신호에 따라 3전극 정전척(2)의 유전체막에 충전된 전하가 방전되게 하거나 웨이퍼 가공 공정이 이루어지도록 제어신호를 출력하는 컨트롤부(402)와, 상기 컨트롤부(402)에서 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 제 2 고전압 직류 전원(403)에서 상기 직류 전원 공급부(300)의 RF 차단 필터(302)를 통해 3전극 정전척(2)의 제3 전극으로 직류 전원을 인가하게 하거나 상기 직류 전원 공급부(300)의 제 1 고전압 직류 전원(301)에서 RF 차단 필터(302)를 통해 3전극 정전척(2)의 제1 전극과 제 2 전극으로 직류 전원을 인가하게 하는 스위칭부(404)로 구성되어져 있다.The charge discharge unit 400 receives a plasma generation signal and an RF self bias generation signal from the energy supply unit 200, and supplies DC power to the three-electrode electrostatic chuck 2 by the DC power supply unit 300. A signal input / output unit 401 consisting of a plurality of logic elements (NAND, OR) for detecting whether the wafer processing process is completed by receiving a signal and performing a logic operation and outputting opposite results, and the signal input / output unit 401 A control unit 402 for outputting a control signal to discharge electric charges charged in the dielectric film of the three-electrode electrostatic chuck 2 or to perform a wafer processing process according to the output wafer processing process completion signal; The second high voltage DC power supply 403 is switched according to the control signal output from the 402 to control the third electrode electrostatic chuck 2 through the RF cut-off filter 302 of the DC power supply 300. Applying DC power to the three electrodes or from the first high voltage DC power supply 301 of the DC power supply unit 300 to the first electrode and the second electrode of the three-electrode electrostatic chuck 2 through the RF cut filter 302. It is comprised by the switching part 404 which applies DC power.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 attached to the operation and effect of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 전하 방전부(400)의 신호 입출력부(401)로 에너지 공급부(200)로부터 플라즈마 발생 신호와 RF 셀프 바이어스 발생 신호가 디세이블(Disable)로 입력됨과 아울러 직류 전원 공급부(300)에 의한 3전극 정전척(2)으로의 직류 전원 공급 신호 또한 디세이블로 입력되면 복수의 논리 소자 중 NAND 게이트는 논리 연산을 행하여 “하이”를 출력하게 되고, OR 게이트는 논리 연산을 행하여 “로우”를 출력하게 된다.First, the plasma generation signal and the RF self-bias generation signal are input to the signal input / output unit 401 of the charge discharge unit 400 from the energy supply unit 200 as disabled, and the three signals generated by the DC power supply unit 300 may be removed. When the DC power supply signal to the electrode electrostatic chuck 2 is also input to disable, the NAND gate of the logic elements performs a logic operation to output “high”, and the OR gate performs a logic operation to output “low”. Done.

그러면, 컨트롤부(402)는 NAND 게이트와 OR 게이트의 논리 연산 결과값을 입력받아 웨이퍼 가공 공정의 완료를 판단하여 스위칭부(404)로 3전극 정전척(2)의 유전체막에 충전된 전하가 방전되게 제어 신호를 출력하게 된다.Then, the control unit 402 receives a logic operation result of the NAND gate and the OR gate to determine the completion of the wafer processing process, and the switching unit 404 charges the charges in the dielectric film of the three-electrode electrostatic chuck 2. Outputs a control signal to discharge.

이에, 스위칭부(404)가 스위칭동작되어 제 2 고전압 직류 전원(403)에서 상기 직류 전원 공급부(300)의 RF 차단 필터(302)를 통해 3전극 정전척(2)의 제3 전극으로 일정량의 고전압 직류 전원이 인가되게 하여 제3 전극의 상부 유전체에 충전된 전하가 방전되게 한 후 다시 접지단을 통해 제3 전극의 상부 유전체에 충전된 전하가 방전되게 한다.Accordingly, the switching unit 404 is switched so that a certain amount of switching is performed from the second high voltage DC power supply 403 to the third electrode of the three-electrode electrostatic chuck 2 through the RF cut-off filter 302 of the DC power supply 300. The high voltage DC power is applied to discharge the charge charged in the upper dielectric of the third electrode, and then the charge charged in the upper dielectric of the third electrode is discharged through the ground terminal.

다음으로, 신호 입출력부(401)로 입력되는 플라즈마 발생 신호와 RF 셀프 바이어스 발생 신호 및 3전극 정전척(2)으로의 직류 전원 공급 신호 중 어느 한 신호만이라도 인에이블(Enable)로 입력되면 NAND 게이트는 “로우”를 출력하게 되고, OR게이트는 “하이”를 출력하게 된다.Next, when only one of the plasma generation signal, the RF self-bias generation signal, and the DC power supply signal to the three-electrode electrostatic chuck 2 is input to the signal input / output unit 401, the NAND gate is input. Outputs "low" and the OR gate outputs "high".

그러면, 컨트롤부(402)는 NAND 게이트와 OR 게이트의 논리 연산 결과값을 입력받아 웨이퍼 가공 공정 중임을 판단하여 플라즈마 반응기(100)에서 웨이퍼 가공공정이 이루어지도록 스위칭부(404)로 제어 신호를 출력하게 된다.Then, the control unit 402 receives a logic operation result of the NAND gate and the OR gate and determines that the wafer is in the wafer processing process, and outputs a control signal to the switching unit 404 to perform the wafer processing process in the plasma reactor 100. Done.

이에, 스위칭부(404)가 스위칭동작되어 직류 전원 공급부(300)의 제 1 고전압 직류 전원(301)에서 RF 차단 필터(302)를 통해 3전극 정전척(2)의 제1 전극과 제 2 전극으로 고전압 직류 전원이 인가되어 플라즈마 반응기(100)에서 웨이퍼 가공 공정을 진행하게 된다.Accordingly, the switching unit 404 is switched to operate the first electrode and the second electrode of the three-electrode electrostatic chuck 2 through the RF cutoff filter 302 in the first high voltage DC power supply 301 of the DC power supply 300. The high voltage DC power is applied to the wafer processing process in the plasma reactor 100.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 반응기 내에서 웨이퍼를 클램핑할 때 3전극 정전척에서 제3 전극의 유전체막에 충전된 전하를 웨이퍼 가공 공정이 완료되면 방전되게 함으로써, 아크 발생으로 유전막이 파괴되거나 입자가 발생되어 고가의 정전척이 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.As described above, in the present invention, when the wafer is clamped in the plasma reactor, the charge charged in the dielectric film of the third electrode in the three-electrode electrostatic chuck is discharged when the wafer processing process is completed, so that the dielectric film is destroyed by arc generation or There is an effect of preventing the generation of particles to break the expensive electrostatic chuck.

Claims (3)

플라즈마 반응기에서 웨이퍼의 가공 공정 완료 여부를 감지하는 웨이퍼 가공공정 감지수단과, 상기 웨이퍼 가공 공정 감지수단에서 출력되는 웨이퍼 가공 공정 완료 여부신호에 따라 상기 플라즈마 반응기 내 3전극 정전척의 유전체막에 충전된 전하가 방전되게 하거나 상기 플라즈마 반응기에서 상기 웨이퍼의 가공 공정이 이루어지도록 제어 신호를 출력하는 공정 제어수단과, 상기 공정 제어수단에서 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 3전극 정전척의 제3 전극으로 고전압 직류 전원을 인가하게 하거나 상기 3전극 정전척의 제1 전극과 제 2 전극으로 고전압 직류 전원을 인가하게 하는 스위칭수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3전극 정전척의 방전장치.Charge charged in the dielectric film of the three-electrode electrostatic chuck in the plasma reactor according to the wafer processing process detection means for detecting whether the wafer processing process is completed in the plasma reactor and the wafer processing process completion signal output from the wafer processing process detection means. Means for discharging or outputting a control signal for processing the wafer in the plasma reactor, and switching in accordance with a control signal output from the process control means to supply a high voltage direct current to the third electrode of the three-electrode electrostatic chuck. And switching means for applying power or applying high voltage direct current power to the first electrode and the second electrode of the three-electrode electrostatic chuck. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 가공 공정 감지수단은 상기 플라즈마 반응기의 플라즈마 발생신호와 고주파(RF) 셀프 바이어스 발생 신호 및 3전극 정전척으로의 직류 전원 공급 신호를 각각 입력받아 논리 연산을 행하되 서로 상반된 결과를 출력하는 복수의 논리 소자인 것을 특징으로 하는 3전극 정전척의 방전장치.The method of claim 1, wherein the wafer processing process detecting unit receives a plasma generation signal, a high frequency (RF) self-bias generation signal, and a DC power supply signal to a three-electrode electrostatic chuck from the plasma reactor, respectively, and performs a logic operation. And a plurality of logic elements for outputting the results. 제1항에 있어서, 상기 공정 제어수단은 RF 필터를 통해 상기 3전극 정전척의 제3 전극으로 일정량의 고전압 직류 전원이 인가되게 한 후 다시 접지단을 통해 제3 전극의 상부 유전체에 충전된 전하가 방전되게 하는 것을 특징으로 하는 3전극 정전척의 방전장치 .The method of claim 1, wherein the process control means is applied to the third electrode of the three-electrode electrostatic chuck through the RF filter a predetermined amount of high voltage DC power is applied to the upper dielectric of the third electrode through the ground again Discharge apparatus for a three-electrode electrostatic chuck characterized in that the discharge.
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