KR100437284B1 - electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버의 내에 장착되어 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 정전척에 관한 것으로서, 중앙에 제1 개구부를 가지고, 그 내부에 제1 냉각부와 제1 정전척 전극이 설치된 제1 정전척 몸체와; 상기 제1 냉각부에 각각 냉각용매를 유입 및 유출하는 제1 냉각용매 유입관 및 제1 냉각용매 유출관과; 상기 제1 정전척 전극에 전압을 인가하는 제1 전극봉과; 상기 제1 정전척 몸체의 상단에 결합되고, 중앙에 제2 개구부를 가지며, 그 상면에 헬륨 유출포트가 형성되고, 상기 헬륨 유출까지 이어지는 제1 그루브패턴을 가지는 제1 상단 정전척과; 상기 헬륨 유출포트를 통하여 헬륨을 유출하는 헬륨유출관과; 내부에 제2 냉각부와 제2 정전척 전극이 설치되며, 상기 제1 개구부에 끼워지는 제2 정전척 몸체와; 상기 제2 냉각부에 각각 냉각용매를 유입 및 유출하는 제2 냉각용매 유입관 및 제2 냉각용매 유출관과; 상기 제2 정전척 전극에 전압을 인가하는 제2 전극봉과; 상기 제2 개구부에 끼워져 상기 제2 정전척 몸체의 상단과 결합하며, 그 상면에 헬륨 유입 포트를 가지고, 이로부터 시작하여 상기 제1 그루브 패턴과 이어지는 제2 그루브 패턴을 가지는 제2 상단정전척과; 상기 헬륨 유입포트로 헬륨을 공급하는 헬륨 유입관을 포함하는 정전척을 제공한다.The present invention relates to an electrostatic chuck mounted in a chamber and having a wafer seated on an upper surface thereof, the first electrostatic chuck body having a first opening in the center and having a first cooling unit and a first electrostatic chuck electrode installed therein; ; A first cooling solvent inlet tube and a first cooling solvent outlet tube for respectively introducing and discharging the cooling solvent into the first cooling unit; A first electrode rod for applying a voltage to the first electrostatic chuck electrode; A first upper electrostatic chuck coupled to an upper end of the first electrostatic chuck body, having a second opening at a center thereof, a helium outlet port formed at an upper surface thereof, and having a first groove pattern extending to the helium outlet; A helium outlet pipe through which helium is discharged through the helium outlet port; A second electrostatic chuck body having a second cooling unit and a second electrostatic chuck electrode installed therein and fitted into the first opening; A second cooling solvent inlet tube and a second cooling solvent outlet tube for respectively introducing and discharging the cooling solvent into the second cooling unit; A second electrode rod for applying a voltage to the second electrostatic chuck electrode; A second upper electrostatic chuck inserted into the second opening and coupled to an upper end of the second electrostatic chuck body, the upper upper electrostatic chuck having a helium inflow port on an upper surface thereof, the second upper electrostatic chuck starting from the second groove pattern; It provides an electrostatic chuck comprising a helium inlet pipe for supplying helium to the helium inlet port.
Description
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 반도체 제조장치인 챔버 내에 장착되어 그 상면에 안착되는 웨이퍼의 파지 및 온도를 제어하는 정전척에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to an electrostatic chuck that controls the holding and temperature of a wafer mounted in a chamber which is a semiconductor manufacturing apparatus and seated on an upper surface thereof.
근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.In recent years, with the development of science, the field of new materials, which enables the development and processing of new materials, has been rapidly developed, and the development results of these materials are driving the development of the semiconductor industry.
반도체 소자란, 웨이퍼의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 밀폐된 반응 용기인 챔버의 내부에서 진행된다. 이에 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 고정하는 장치인 척(chuck)이 챔버 내에 설치되어 원활한 공정진행을 가능하게 하는데, 이러한척은 그 중심부에서 진공을 웨이퍼에 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck)또는 직류전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 정전상호 작용으로 이를 고정하는 정전척(electrostatic chuck)등이 활용되고 있다.A semiconductor device is a large scale integration (LSI) that is implemented through a process such as deposition of a thin film on the upper surface of a wafer and patterning thereof, and processes such as deposition and patterning of such a thin film are usually sealed. Proceeds inside the chamber, which is a reaction vessel. A chuck, which is a device for fixing a wafer supplied in a single sheet, is installed in the chamber to facilitate a smooth process. The chuck has a vacuum chuck or direct current voltage applied to the wafer to fix the wafer. Electrostatic chuck and the like are applied to form an electrostatic field and to fix it by electrostatic interaction between the electrostatic field and the wafer.
이 중 특히 정전척은 다른 여타의 척에 비해 우수한 특징을 가지고 있어 현재 에칭장치 또는 화학적 기상증착장치 등에 널리 사용되고 있는데, 한편 전술한 챔버 내에서 진행되는 반도체 제조공정에 있어서 웨이퍼의 온도제어는 완성소자의 특성 즉, 반도체 소자의 균일도(Uniformity), 선폭(critical), 프로파일(profile) 및 재현성(repeatability) 등에 중요한 영향을 미치게 된다.In particular, the electrostatic chuck has excellent characteristics compared to other chucks, and thus is widely used in etching apparatuses or chemical vapor deposition apparatuses. On the other hand, in the semiconductor manufacturing process performed in the chamber described above, temperature control of the wafer is completed. That is, the characteristics of the semiconductor device have an important influence on uniformity, line width, profile, and repeatability.
이에 통상 정전척에는 상면에 안착되는 웨이퍼의 온도제어를 위한 다수의 장치가 부설되는 바, 이러한 일반적인 정전척의 구조를 도 1에 도시하였다.Accordingly, a large number of devices for temperature control of a wafer seated on an upper surface of the electrostatic chuck are usually installed. The structure of such a general electrostatic chuck is shown in FIG.
도 1은 일반적인 정전척을 포함하는 웨이퍼 테이블(10)의 일부를 도시한 도면으로, 정전척(11)은 각각 그 내부에 냉각부(22)와 정전척 전극(18)이 설치된 정전척 몸체(16)와, 상기 정전척 몸체(16)의 상부에 결합되는 상단 정전척(12)으로 구분된다.1 is a view showing a portion of a wafer table 10 including a general electrostatic chuck, wherein the electrostatic chuck 11 has an electrostatic chuck body having a cooling unit 22 and an electrostatic chuck electrode 18 installed therein, respectively. 16 and an upper electrostatic chuck 12 coupled to the upper portion of the electrostatic chuck body 16.
이때 정전척 몸체(16)에 내장된 냉각부(22)는 냉각용매를 저장 및 순환함으로써 웨이퍼(5)의 온도를 제어하고, 정전척 전극(18)은 웨이퍼(5)의 파지를 위한 정전장을 형성하는 것으로, 이러한 냉각부(22)에는 각각 냉각용매를 유입하는 냉각용매 유입관(23a)과, 순환된 냉각용매를 유출하는 냉각용매 유출관(23b)이 연결되어 있고, 정전척 전극(18)에도 외부로부터 전압이 인가되는 전극봉(19)이 연결되어 있다.At this time, the cooling unit 22 embedded in the electrostatic chuck body 16 controls the temperature of the wafer 5 by storing and circulating a cooling solvent, and the electrostatic chuck electrode 18 has an electrostatic field for holding the wafer 5. The cooling unit 22 is connected to a cooling solvent inlet tube 23a for introducing a cooling solvent and a cooling solvent outlet tube 23b for outflowing the circulated cooling solvent, respectively, and the electrostatic chuck electrode ( 18, there is also connected an electrode bar 19 to which a voltage is applied from the outside.
또한 이러한 정전척 몸체(16)의 상부에 결합되는 상단 정전척(12)의 상면에는 웨이퍼가 안착되는 바, 이러한 상단 정전척(12)의 상면과 웨이퍼(5)의 배면 사이에 헬륨가스를 순환시킴으로서 웨이퍼(5)의 냉각을 촉진하게 되는데, 이에 상단 정전척(12)은 그 상면에 각각 헬륨이 유입되는 헬륨 유입포트(13a-1)와, 순환된 헬륨이 유출되는 헬륨 유출포트(13b-1)를 가지고 있고, 이러한 헬륨 유입포트(13a-1)는 헬륨 공급관(13a)과, 헬륨 유출포트(13b-1)는 헬륨 유출관(13b)이 각각 연결되어 있다.In addition, a wafer is seated on an upper surface of the upper electrostatic chuck 12 coupled to the upper portion of the electrostatic chuck body 16, and circulates helium gas between the upper surface of the upper electrostatic chuck 12 and the back surface of the wafer 5. This facilitates the cooling of the wafer 5, so that the upper electrostatic chuck 12 has a helium inlet port 13a-1 through which helium is introduced, and a helium outlet port 13b- through which circulated helium flows out. 1), the helium inlet port 13a-1 is connected to the helium supply pipe 13a, and the helium outlet port 13b-1 is connected to the helium outlet pipe 13b.
이와 같은 구성을 가지는 정전척(11)은, 챔버의 일면을 관통하여 승강 가능하게 설치되는 벨로우즈(30) 및 블록(28)의 상단에 결합되어 있는데, 참고로 이러한 블록(28)의 내부에는 리프트 핀 구동시스템(미도시) 등이 부설되어 웨이퍼의 처리, 가공공정을 원활하게 진행할 수 있도록 한다.The electrostatic chuck 11 having such a configuration is coupled to an upper end of the bellows 30 and the block 28 which are installed to be elevated up and down through one surface of the chamber. For reference, a lift is formed inside the block 28. A pin driving system (not shown) is installed to facilitate the processing and processing of the wafer.
또한 전술한 정전척(11)은 그 종류에 따라 전술한 헬륨 유입관 및 유출관과, 냉각용매 유입 및 유출관과, 전극봉 또는 전극판 등의 위치나 배열순서에 일정정도의 차이가 있을 수 있으나 통상 유사한 구조를 가지고 있고, 따라서 이러한 정전척(11)의 상면은 도 2에 도시한 바와 같이, 각각 헬륨 유입관(13a)의 말단과 헬륨 유출관(13b)의 말단이 연결되는 유입포트(13a-1) 및 유출포트(13b-1)가 노출되어 있으며, 이들 유입포트(13a-1) 및 유출포트(13b-1)는 소정의 깊이를 가지는 그루브 패턴(미도시)으로 연결되어 있다.In addition, the aforementioned electrostatic chuck 11 may have a certain degree of difference in position or arrangement order of the helium inlet and outlet tubes, the cooling solvent inlet and outlet tubes, the electrode rod or the electrode plate, etc., depending on the type thereof. Usually, the upper surface of the electrostatic chuck 11 has a similar structure, and thus, as shown in FIG. 2, the inlet port 13a to which the end of the helium inlet pipe 13a and the end of the helium outlet pipe 13b are connected, respectively. -1) and the outflow port 13b-1 are exposed, and these inflow port 13a-1 and the outflow port 13b-1 are connected by the groove pattern (not shown) which has a predetermined depth.
그러나 이러한 구성을 가지는 일반적인 정전척(11)은 사용상에 있어서 몇 가지 치명적인 문제점을 나타내고 있는데, 이는 특히 처리대상물인 웨이퍼의 직경이300mm 이상의 대형 웨이퍼일 경우에 더욱 흔하게 나타난다.However, the general electrostatic chuck 11 having such a configuration exhibits some fatal problems in use, especially when a large wafer having a diameter of 300 mm or more is processed.
즉, 최근에 들어 보다 높은 생산률을 얻기 위해서, 웨이퍼의 사이즈를 종래의 200mm 보다 큰 300mm 이상의 직경을 가지는 대형으로 제작하는 방법이 개발되어 널리 활용되고 있는데, 이러한 300mm 이상의 대형 웨이퍼의 가공 및 처리를 위해, 전술한 일반적인 정전척(11)을 사용할 경우에 국부적인 파지력 부족 및 불균일 냉각 현상이 빈번하게 관찰되고 있다.That is, in recent years, in order to obtain a higher production rate, a method of manufacturing a wafer size larger in size having a diameter of 300 mm or larger than a conventional 200 mm has been developed and widely used. For this reason, in the case of using the aforementioned general electrostatic chuck 11, local gripping force and uneven cooling phenomenon are frequently observed.
이는 일반적인 정전척(11)의 경우에 정전척 전극(18)이나 냉각부(22) 등의 온도의 제어를 위한 요소들이 정전척의 중심에서부터 가장자리로 확장 설치되므로, 중심부분의 전압 및 냉각효율은 가장자리로 갈수록 떨어지게 되어 그 상면에 안착되는 웨이퍼의 파지력 부족 및 국부적인 온도 차이로 나타나게 된다.In the case of the general electrostatic chuck 11, since elements for controlling the temperature, such as the electrostatic chuck electrode 18 and the cooling unit 22, are installed to extend from the center of the electrostatic chuck to the edge, the voltage and cooling efficiency of the center portion are marginal. As a result, the temperature of the wafer is lowered, which results in a lack of gripping force and a local temperature difference.
이러한 문제를 해결하기 위하여 통상 헬륨 인입포트(13a-1)로 유입되는 헬륨의 압력을 높이는 방법을 사용하고 있는데, 이와 같이 헬륨의 유입압력을 지나치게 높일 경우에 적지 않은 양의 헬륨이 웨이퍼(5)와 정전척(11)의 틈새를 통해 챔버의 내부로 누설되고, 이는 결국 챔버 내의 공정가스와 혼합되어 공정불량의 원인이 되며, 이때 상대적으로 약해지는 파지력을 보완하기 위하여 전압을 높여야 하므로 정전척의 수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다.In order to solve this problem, a method of increasing the pressure of helium flowing into the helium inlet port 13a-1 is generally used. In this case, when the inlet pressure of helium is excessively increased, a small amount of helium is released from the wafer 5. And leakage into the chamber through the gap of the electrostatic chuck 11, which is eventually mixed with the process gas in the chamber causes a process failure, at this time, the voltage must be increased to compensate for the relatively weak grip force, the life of the electrostatic chuck It has a problem of shortening.
이에 정전척과 웨이퍼 사이로 유입되는 헬륨에 한정적인 압력을 부여할 수밖에 없고 이 경우에 발생되는 여러 가지 문제, 즉 위치에 따른 전압 및 냉각용매와 헬륨에 의한 냉각효율의 차이와 파지력의 부족은 결국 완성소자의 균일도나 선폭, 프로파일 또는 재현성 등을 저하시키게 된다.Therefore, there is no choice but to impose a limited pressure on the helium flowing between the electrostatic chuck and the wafer, and various problems arising in this case, that is, the difference in the cooling efficiency due to the voltage and the cooling solvent and the helium and the lack of the holding power due to the position are finally completed. The uniformity, line width, profile, or reproducibility of the resin may be lowered.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 300mm 이상의 대형웨이퍼를 처리 가공함에 있어서, 보다 균일한 파지력 및 냉각효율을 가지는 정전척을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck having a more uniform gripping force and cooling efficiency in processing a large wafer of 300mm or more.
도 1은 일반적인 정전척의 구조를 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing the structure of a typical electrostatic chuck
도 2는 일반적인 정전척의 평면도2 is a plan view of a typical electrostatic chuck
도 3는 본 발명에 따른 정전척의 구조를 도시한 단면도3 is a cross-sectional view showing the structure of an electrostatic chuck according to the present invention.
도 4은 본 발명에 따른 정전척의 분해 사시도4 is an exploded perspective view of the electrostatic chuck according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 정전척의 평면도5 is a plan view of an electrostatic chuck in accordance with the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
5 : 웨이퍼 100 : 정전척5: wafer 100: electrostatic chuck
101a, 101b : 제 1 및 제 2 정전척101a, 101b: first and second electrostatic chucks
120a, 120b : 제 1 및 제 2 상단 정전척120a, 120b: first and second top electrostatic chuck
122a : 헬륨 유입관 122b : 헬륨 유출관122a: helium inlet tube 122b: helium inlet tube
123a, 123b : 헬륨 유입포트 및 헬륨 유출포트123a, 123b: helium inlet port and helium outlet port
130 : 벨로우즈130: bellows
160a, 160b : 제 1 및 제 2 정전척 몸체160a, 160b: first and second electrostatic chuck bodies
180a, 180b : 제 1 및 제 2 전극180a, 180b: first and second electrodes
182a, 182b : 제 1 및 제 2 전극봉182a and 182b: first and second electrode rods
220a, 220b : 제 1 및 제 2 냉각부220a, 220b: first and second cooling parts
222a-1, 222b-1 : 제 1 및 제 2 냉각용매 유입관222a-1, 222b-1: first and second cooling solvent inlet pipe
222a-2, 222b-2 : 제 1 및 제 2 냉각용매 유출관222a-2 and 222b-2: first and second cooling solvent outlet tubes
280 : 블록280: block
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 챔버의 내에 장착되어 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 정전척으로서, 챔버의 내에 장착되어 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 정전척으로서, 중앙에 제1 개구부를 가지고, 그 내부에 제1 냉각부와 제1 정전척 전극이 설치된 제1 정전척 몸체와; 상기 제1 냉각부에 각각 냉각용매를 유입 및 유출하는 제1 냉각용매 유입관 및 제1 냉각용매 유출관과; 상기 제1 정전척 전극에 전압을 인가하는 제1 전극봉과; 상기 제1 정전척 몸체의 상단에 결합되고, 중앙에 제2 개구부를 가지며, 그 상면에 헬륨 유출포트가 형성되고, 상기 헬륨 유출까지 이어지는 제1 그루브패턴을 가지는 제1 상단 정전척과; 상기 헬륨 유출포트를 통하여 헬륨을 유출하는 헬륨유출관과; 내부에 제2 냉각부와 제2 정전척 전극이 설치되며, 상기 제1 개구부에 끼워지는 제2 정전척 몸체와; 상기 제2 냉각부에 각각 냉각용매를 유입 및 유출하는 제2 냉각용매 유입관 및 제2 냉각용매 유출관과; 상기 제2 정전척 전극에 전압을 인가하는 제2 전극봉과; 상기 제2 개구부에 끼워져 상기 제2 정전척 몸체의 상단과 결합하며, 그 상면에 헬륨 유입 포트를 가지고, 이로부터 시작하여 상기 제1 그루브 패턴과 이어지는 제2 그루브 패턴을 가지는 제2 상단정전척과; 상기 헬륨 유입포트로 헬륨을 공급하는 헬륨 유입관을 포함하는 정전척을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electrostatic chuck mounted in the chamber and mounted on the upper surface of the chamber, and an electrostatic chuck mounted in the chamber and mounted on the upper surface of the chamber. A first electrostatic chuck body having a first cooling unit and a first electrostatic chuck electrode disposed therein; A first cooling solvent inlet tube and a first cooling solvent outlet tube for respectively introducing and discharging the cooling solvent into the first cooling unit; A first electrode rod for applying a voltage to the first electrostatic chuck electrode; A first upper electrostatic chuck coupled to an upper end of the first electrostatic chuck body, having a second opening at a center thereof, a helium outlet port formed at an upper surface thereof, and having a first groove pattern extending to the helium outlet; A helium outlet pipe through which helium is discharged through the helium outlet port; A second electrostatic chuck body having a second cooling unit and a second electrostatic chuck electrode installed therein and fitted into the first opening; A second cooling solvent inlet tube and a second cooling solvent outlet tube for respectively introducing and discharging the cooling solvent into the second cooling unit; A second electrode rod for applying a voltage to the second electrostatic chuck electrode; A second upper electrostatic chuck inserted into the second opening and coupled to an upper end of the second electrostatic chuck body, the upper upper electrostatic chuck having a helium inflow port on an upper surface thereof, the second upper electrostatic chuck starting from the second groove pattern; It provides an electrostatic chuck comprising a helium inlet pipe for supplying helium to the helium inlet port.
이때 특히 상기 제 1 상단정전척의 상면과 제 2 상단정전척의 상면은 동일 평면상에 배치되어, 이들의 상부에 웨이퍼가 안착되는 것을 특징으로 하며, 상기 정전척은 300mm 이상의 직경을 가지는 대형 웨이퍼의 처리를 위한 것을 특징으로 한다.In this case, in particular, the upper surface of the first upper electrostatic chuck and the upper surface of the second upper electrostatic chuck are arranged on the same plane, characterized in that the wafer is seated on the upper portion thereof, the electrostatic chuck is a treatment of a large wafer having a diameter of 300mm or more Characterized in that for.
이하 본 발명에 대한 올바른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 정전척은 각각 제 1 정전척과 제 2 정전척으로 구분되는 것을 특징으로 하는 바, 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The electrostatic chuck according to the present invention is characterized by being divided into a first electrostatic chuck and a second electrostatic chuck, respectively, with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 정전척(101)을 포함하는 웨이퍼 테이블(100)의 단면을 도시한 도면이고, 도 5는 상기 정전척의 평면도를 도시한 것으로, 이때 정전척(101)은 중앙에 관통된 개구부를 가지는 제 1 정전척(101a)과, 이러한 제 1 정전척(101a)의 개구부에 끼워지는 제 2 정전척(101b)으로 구분 가능하다.3 is a cross-sectional view of a wafer table 100 including an electrostatic chuck 101 according to the present invention, and FIG. 5 shows a plan view of the electrostatic chuck, in which the electrostatic chuck 101 penetrates through the center thereof. The first electrostatic chuck 101a having the opened opening can be divided into the second electrostatic chuck 101b fitted to the opening of the first electrostatic chuck 101a.
이때 제 1 정전척(101a)과 제 2 정전척(101b)은 각각 제 1 및 제 2 냉각부(220a, 220b)와, 제 1 및 제 2 정전척 전극(180a, 180b)이 내장된 제 1 및 제 2 정전척 몸체(160a, 160b)와, 후술하는 제 1 및 제 2 그루브 패턴이 각각 그 상면에 형성된 제 1 및 제 2 상단정전척(120a, 120b)을 포함하고 있는데, 즉, 제 2 정전척(101b)이 삽입될 수 있도록 관통된 개구부가 중앙에 형성되어 도우넛 형태를 가지는 제 1 정전척(101a)은, 그 내부에 마찬가지로 도우넛 형태를 가지는 제 1 냉각부(220a) 및 제 1 정전척 전극(180a)이 설치된 제 1 정전척 몸체(160a)와, 이의 상부로 동일한 크기의 개구부를 중앙에 가지고 그 상면에 제 1 그루브 패턴(도 5의 124a)이 형성된 도우넛 형태의 제 1 상단정전척(120a)이 결합되어 있다.In this case, each of the first electrostatic chuck 101a and the second electrostatic chuck 101b includes a first and second cooling units 220a and 220b and a first and second electrostatic chuck electrodes 180a and 180b, respectively. And the first and second upper electrostatic chucks 120a and 120b formed on the upper surfaces of the second electrostatic chuck bodies 160a and 160b and the first and second groove patterns to be described later. The first electrostatic chuck 101a having a donut shape having a penetrating opening formed at the center thereof to allow the electrostatic chuck 101b to be inserted therein may have a first cooling part 220a and a first electrostatic power having a donut shape therein. The first electrostatic chuck body 160a having the chuck electrode 180a installed thereon, and a donut-shaped first upper electrostatic cap having a first groove pattern (124a of FIG. 5) formed on the top thereof with an opening having the same size in the center thereof. The chuck 120a is coupled.
이때 이러한 제 1 정전척 몸체(160a)에 내장되는 제 1 냉각부(220a)에는 외부에서 각각 냉각용매가 유입, 유출되는 제 1 냉각용매 유입관(222a-1)과 제 1 냉각용매 유출관(222a-2)이 연결되어 있고, 제 1 정전척 전극(180a) 또한 전압을 인가하는 제 1 전극봉(182a)이 연결되어 있다. 또한 이러한 제 1 정전척 몸체(160a)의 상단에 결합되는 제 1 상단정전척(120a)은 외부에서 삽입되는 헬륨 유출관(122b)과 연결되어 있다.At this time, the first cooling unit 220a embedded in the first electrostatic chuck body 160a includes a first cooling solvent inlet pipe 222a-1 and a first cooling solvent outlet pipe (22a-1) through which cooling solvent flows in and out from the outside, respectively. 222a-2 is connected, and the first electrostatic chuck electrode 180a is also connected to a first electrode rod 182a for applying a voltage. In addition, the first upper electrostatic chuck 120a coupled to the upper end of the first electrostatic chuck body 160a is connected to the helium outlet pipe 122b inserted from the outside.
이때 제 1 상단정전척(120a)의 상면에는, 전술한 헬륨 유출관(122b)을 통해 헬륨을 배출하는 헬륨유출포트(123b)가 설치되는데, 이러한 헬륨유출포트(123b)는 제 1 상단정전척(120a)의 상면에 형성된 제 1 그루브 패턴(도 5의 124a) 내에 위치하여, 후술하는 제 2 그루브 패턴(도 5의 124b)을 통해 순환되는 헬륨을 외부로 유출하게 된다.At this time, the upper surface of the first upper electrostatic chuck 120a, the helium outlet port 123b for discharging helium through the above-described helium outlet pipe 122b is installed, the helium outlet port 123b is the first upper electrostatic chuck Located in the first groove pattern (124a of FIG. 5) formed on the upper surface of 120a, helium circulated through the second groove pattern (124b of FIG. 5), which will be described later, flows out.
또한 전술한 제 1 정전척(101a)의 개구부에 삽입되는 원형의 제 2 정전척(101b)은, 제 2 냉각부(220b)와, 제 2 정전척 전극(180b)이 내장된 제 2 정전척 몸체(160b)와, 상기 제 2 정전척 몸체(160b)의 상단에 결합되고 그 상면에 전술한 제 1 그루브 패턴과 이어지는 제 2 그루브 패턴(도 5의 124b)이 형성된 제 2 상단정전척(180b)으로 이루어지는데, 이러한 제 2 정전척 몸체(160b) 내부에 설치된 제 2 냉각부(220b)는 각각 제 2 냉각용매 유입관(222b-1)과, 제 2 냉각용매 유출관(222b-2)에 연결되어 있으며, 제 2 정전척 전극(180b)에는 제 2 정전척전극봉(182b)이 연결되어 있다.In addition, the circular second electrostatic chuck 101b inserted into the opening of the first electrostatic chuck 101a described above has a second electrostatic chuck with a second cooling unit 220b and a second electrostatic chuck electrode 180b embedded therein. The second upper electrostatic chuck 180b coupled to the upper end of the body 160b and the second electrostatic chuck body 160b and having a second groove pattern (124b of FIG. 5) formed on the upper surface thereof and connected to the above-described first groove pattern. The second cooling unit 220b installed in the second electrostatic chuck body 160b includes a second cooling solvent inlet tube 222b-1 and a second cooling solvent outlet tube 222b-2, respectively. The second electrostatic chuck electrode 180b is connected to the second electrostatic chuck electrode 180b.
또한 이러한 제 2 냉각부(220b)와, 제 2 정전척 전극(180b)을 포함하는 제 2 정전척 몸체(160b)의 상단에 결합되어, 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 제 2 상단정전척(120b)에는 헬륨 유입관(122a)이 연결되어 있다. 이때 이러한 헬륨 유입관(122a)은 제 2 상단정전척(120b)의 상면에 형성된 헬륨유입포트(123a)에 연결되어 이를 통해 헬륨을 유입하고, 이러한 헬륨은 제 2 그루브 패턴(124b)을 통해 제 1 그루브 패턴(124a)으로 순환하게 된다.In addition, the second upper electrostatic chuck 120b coupled to an upper end of the second electrostatic chuck body 160b including the second cooling unit 220b and the second electrostatic chuck electrode 180b, and having a wafer seated on an upper surface thereof. ) Is connected to the helium inlet pipe (122a). At this time, the helium inlet pipe 122a is connected to the helium inlet port 123a formed on the upper surface of the second upper electrostatic chuck 120b to introduce helium through the second groove pattern 124b. One groove pattern 124a is circulated.
즉, 이러한 본 발명에 따른 정전척(101)의 분해 사시도인 도 4를 참조하면, 원형의 제 2 정전척(101b)은 제 1 정전척(101a)이 가지는 개구부에 삽입되는 구조를 가지고 있는 바, 이러한 제 2 정전척(101b)에는 제 2 냉각용매 유입 및 유출관(222b-1, 222b-2)과, 제 2 전극봉(182b)과, 헬륨 유입관(122a)이 각각 필요한 요소와 연결된다.That is, referring to FIG. 4, which is an exploded perspective view of the electrostatic chuck 101 according to the present invention, the circular second electrostatic chuck 101b has a structure that is inserted into an opening of the first electrostatic chuck 101a. In this second electrostatic chuck 101b, second cooling solvent inlet and outlet tubes 222b-1 and 222b-2, a second electrode 182b, and a helium inlet tube 122a are respectively connected to necessary elements. .
또한 제 2 정전척(101b)의 외부를 둘러싸는 제 1 정전척(101a)에도 각각 필요요소와 연결되는 제 1 헬륨 유입 및 유출관(222a-1, 222a-2)과, 제 1 전극봉(182a)과 , 헬륨 유출관(122b)이 연결됨으로써, 그 상면에 서로 이어지도록 형성된 제 1 및 제 2 그루브 패턴(도 5의 124a, 124b)을 따라 흐르는 헬륨 이외에는 각각 제어되는 구성을 가지고 있다.In addition, first helium inlet and outlet pipes 222a-1 and 222a-2, which are connected to necessary elements, are also connected to the first electrostatic chuck 101a surrounding the outside of the second electrostatic chuck 101b, and the first electrode rod 182a. ) And the helium outlet pipe 122b are connected to each other so that the helium outlet pipe 122b is controlled except for helium flowing along the first and second groove patterns 124a and 124b of FIG. 5.
이때 전술한 제 1 정전척(101a)과 제 2 정전척(101b)이 결합되어 이루어지는 본 발명에 따른 정전척(101)의 평면도를 도시한 도 5를 참조하면, 제 1 정전척(101a)과 제 2 정전척(101b)이 결합됨으로써 이들의 상면은 동일평면 상에위치하게 되고, 각각의 상면에 형성된 제 1 및 제 2 그루브 패턴(124a, 124b)이 이어짐에 따라 제 2 정전척(101b)의 헬륨 유입포트(123a)를 통해 유입되는 헬륨가스는, 제 1 및 제 2 그루브 패턴(124a, 124b)을 따라 순환한 후 제 1 정전척(101a)의 헬륨 유출포트(123b)로 유출되는 것이다.In this case, referring to FIG. 5, which is a plan view of the electrostatic chuck 101 according to the present invention in which the aforementioned first electrostatic chuck 101a and the second electrostatic chuck 101b are coupled, the first electrostatic chuck 101a and As the second electrostatic chuck 101b is coupled, the upper surfaces thereof are located on the same plane, and as the first and second groove patterns 124a and 124b formed on the respective upper surfaces are connected, the second electrostatic chuck 101b is connected. The helium gas flowing through the helium inlet port 123a is circulated along the first and second groove patterns 124a and 124b and then flows out to the helium outlet port 123b of the first electrostatic chuck 101a. .
이러한 본 발명에 따른 정전척(101)의 작용을 설명하면, 먼저 챔버 내에 설치된 본 발명에 따른, 동일평면을 가지는 제 1 및 제 2 정전척(101a, 101b)의 상면에 웨이퍼(5)를 안착하고, 각각의 정전척(101a, 101b)에 연결된 제 1 및 제 2 전극봉(182a, 182b)을 통해 전압을 인가함으로써 제 1 및 제 2 정전척 전극(180a, 180b)을 구동하게 된다. 이때 발생되는 정전력은 웨이퍼(5)를 정전척(101)의 상면에 밀착시켜 긴밀하게 고정하게 되는데, 이후 챔버의 내부로 공정가스가 공급되어 반응이 진행된다.Referring to the operation of the electrostatic chuck 101 according to the present invention, first, the wafer 5 is seated on the upper surfaces of the first and second electrostatic chucks 101a and 101b having the same plane installed in the chamber. The first and second electrostatic chuck electrodes 180a and 180b are driven by applying a voltage through the first and second electrode rods 182a and 182b connected to the respective electrostatic chucks 101a and 101b. The electrostatic force generated at this time is closely fixed to the upper surface of the electrostatic chuck 101 by the wafer 5, the process gas is supplied to the inside of the chamber and the reaction proceeds.
이때 웨이퍼의 온도가 지나치게 고온 과열되어 손상되는 것을 방지하기 위하여, 공정의 진행과 동시에 제 1 및 제 2 정전척(101a, 101b)에 각각 내장된 제 1 및 제 2 냉각부(220a, 220b)를 구동하게 되는데, 이는 각각에 연결된 제 1 냉각용매 유입관(122a-1) 및 제 2 냉각용매 유입관(122b-1)에 냉각용매를 유입하고, 제 2 냉각용매 유출관(122a-2) 및 제 2 냉각용매 유출관(122b-2)을 통하여 냉각용매를 유출시킴으로써 냉각용매를 순환시키게 된다.At this time, in order to prevent the wafer temperature from being overheated and damaged at an excessively high temperature, the first and second cooling units 220a and 220b respectively built in the first and second electrostatic chucks 101a and 101b may be replaced at the same time as the process proceeds. It is driven, which is introduced into the first cooling solvent inlet pipe (122a-1) and the second cooling solvent inlet pipe (122b-1) connected to each, and the second cooling solvent outlet pipe (122a-2) and The cooling solvent is circulated by flowing the cooling solvent through the second cooling solvent outlet pipe 122b-2.
또한 이러한 제 1 및 제 2 냉각부(220a, 220b)의 구동을 통하여 이루어지는 웨이퍼의 냉각을 보조하기 위하여, 제 1 및 제 2 정전척(101a, 101b)의 상면과 웨이퍼(5)의 배면사이에 헬륨가스를 순환시키게 되는 바, 이는 제 2 정전척(101b)의 상면 헬륨 유입포트(123a)에 연결된 헬륨 유입관(122a)을 통하여 헬륨을 유입시키고, 제 1 정전척(101a)의 상면 헬륨 유출포트(123b)에 연결된 헬륨 유출관(122b)을 통하여 헬륨을 뽐아냄으로서, 이어진 제 1 및 제 2 그루브 패턴(124a, 124b)을 따라 헬륨을 순환시키게 된다.In addition, between the upper surfaces of the first and second electrostatic chucks 101a and 101b and the rear surface of the wafer 5 to assist cooling of the wafer formed by driving the first and second cooling units 220a and 220b. The helium gas is circulated, which causes inflow of helium through the helium inlet pipe 122a connected to the upper helium inlet port 123a of the second electrostatic chuck 101b, and outflow of the upper helium of the first electrostatic chuck 101a. The helium is circulated through the helium outlet pipe 122b connected to the port 123b, thereby circulating helium along the first and second groove patterns 124a and 124b.
이와 같은 과정을 통하여 하나의 웨이퍼에 대한 공정이 완료되면, 정전척의 구동을 중단하고 웨이퍼를 교체한 후 전술한 과정을 반복함으로써 웨이퍼의 처리가공을 진행하게 된다.When the process for one wafer is completed through such a process, the wafer is processed by stopping the driving of the electrostatic chuck, replacing the wafer, and then repeating the above-described process.
본 발명은 각각 구분되는 제 1 정전척과 제 2 정전척이 결합되어 구성되는 정전척을 제공하고, 각각의 정전척에 내장된 냉각부와 전극을 구동함으로써 일반적인 정전척에서 흔히 발생할 수 있는 위치에 따른 파지력 및 냉각효율의 불균일 현상을 효과적을 방지하는 것이 가능하다.The present invention provides an electrostatic chuck configured by combining a first electrostatic chuck and a second electrostatic chuck, respectively, and according to a position that can be commonly generated in a general electrostatic chuck by driving a cooling unit and an electrode embedded in each electrostatic chuck. It is possible to effectively prevent the uneven phenomenon of gripping force and cooling efficiency.
이때 제 1 및 제 2 정전척에 각각 헬륨가스를 유입, 유출하는 헬륨 유입관과 헬륨 유출관을 형성하고 이들 헬륨 가스가 흐를 수 있는 그루브 패턴을 형성하는 것도 가능할 것이나, 이 같은 경우에 각각의 정전척의 구성이 지나치게 복잡해질 우려가 있으며, 전술한 바와 같이 각각의 정전척에 정전척 전극을 내장하여 웨이퍼의 파지력을 크게 할 수 있으므로 하나의 헬륨 유출 포트 및 유입포트를 형성하고 이들 이어지도록 하는 그루브 패턴을 형성하고 여기에 순환되는 헬륨가스의 압력을 충분히 높임으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.In this case, it is also possible to form a helium inlet tube and a helium outlet tube for inflow and outflow of helium gas into the first and second electrostatic chucks, respectively, and to form a groove pattern through which helium gas can flow. The configuration of the chuck may be excessively complicated, and as described above, the electrostatic chuck electrode may be embedded in each electrostatic chuck to increase the holding force of the wafer, thereby forming a helium outflow port and an inflow port, and forming a groove pattern. The same effect can be obtained by forming a and increasing the pressure of helium gas circulated thereto sufficiently.
이러한 본 발명에 따른 정전척을 사용하여 반도체 소자를 제조할 경우에 웨이퍼의 전면적에 걸쳐 고른 파지력 및 냉각효율을 부여 할 수 있으므로 보다 신뢰성 있는 소자를 제조할 수 있는 장점을 가지고 있고 이러한 본 발명에 따른 효과는 300mm 이상의 대형 웨이퍼에 적용될 경우 그 기대효과가 더욱 크다.When the semiconductor device is manufactured using the electrostatic chuck according to the present invention, it is possible to impart even gripping force and cooling efficiency over the entire surface of the wafer, and thus has the advantage of manufacturing a more reliable device. The effect is even greater when applied to large wafers larger than 300mm.
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0845909A (en) * | 1994-07-26 | 1996-02-16 | Sony Corp | Sample stand |
| JPH0917770A (en) * | 1995-06-28 | 1997-01-17 | Sony Corp | Plasma treatment method and plasma apparatus used for it |
| JPH09167794A (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Sony Corp | Electrostatic chuck and plasma processing method |
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