KR100551900B1 - Temperature controller for electrostatic chuck - Google Patents

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KR100551900B1 KR1020040115166A KR20040115166A KR100551900B1 KR 100551900 B1 KR100551900 B1 KR 100551900B1 KR 1020040115166 A KR1020040115166 A KR 1020040115166A KR 20040115166 A KR20040115166 A KR 20040115166A KR 100551900 B1 KR100551900 B1 KR 100551900B1
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Abstract

이 발명은 정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 온도 전달 물질을 채워서 넣고 그 안에 열전소자를 설치하여 공정 온도에 따라 온도 전달 물질을 가열함으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 힘에 따라 정확한 온도 제어가 이루어지도록 하는, 정전척용 온도 제어장치에 관한 것으로서,The present invention precisely controls the temperature according to the force so that the temperature is transferred quickly to the etching chamber by filling the temperature transfer material in a sealed space inside the cathode of the electrostatic chuck and installing a thermoelectric element therein to heat the temperature transfer material according to the process temperature. Regarding the temperature control device for the electrostatic chuck to be made,

정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 충진됨으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 하는 온도 전달 물질과, 상기한 온도 전달 물질의 안에 설치되어 전원의 공급에 따라 가열 또는 냉각을 하는 열전소자와, 상기한 열전소자에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부와, 상기한 전원공급부를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어진다.A temperature transfer material which is filled in a closed space inside the cathode of the electrostatic chuck so that the temperature is quickly transferred to the etching chamber, and a thermoelectric element installed in the temperature transfer material to heat or cool according to the supply of power; It includes a power supply for supplying power to one thermoelectric element, and a control unit for controlling the power supply.

정전척, 캐소드, 열전소자, 온도 전달물질, 전원공급부, 제어부, 챔버Electrostatic chuck, cathode, thermoelectric element, temperature transmitter, power supply, controller, chamber

Description

정전척용 온도 제어장치{Temperature controller for Electrostatic Chuck}Temperature controller for electrostatic chuck {Temperature controller for Electrostatic Chuck}

도 1은 일반적인 에칭챔버를 나타낸 단면 구조도이다.1 is a cross-sectional structural view showing a general etching chamber.

도 2는 종래의 정전척용 온도 제어장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a conventional electrostatic chuck temperature control device.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 정전척용 온도 제어장치의 구성도이다.3 is a block diagram of an electrostatic chuck temperature control apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

41 : 온도 전달물질 42 : 열전소자41: temperature transfer material 42: thermoelectric element

43 : 전원공급부 44 : 제어부43: power supply 44: control unit

이 발명은 반도체 제조장비 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 온도 전달 물질을 채워서 넣고 그 안에 열전소자를 설치하여 공정 온도에 따라 온도 전달 물질을 가열함으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 힘에 따라 정확한 온도 제어가 이루어지도록 하는, 정전척용 온도 제어장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of semiconductor manufacturing equipment, and more specifically, to a etch chamber by filling a temperature transfer material in a sealed space inside the cathode of an electrostatic chuck and installing a thermoelectric element therein to heat the temperature transfer material according to the process temperature. The present invention relates to a temperature control device for an electrostatic chuck, in which accurate temperature control is performed according to a force so that temperature is rapidly transmitted.

반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 제조공정중의 하나인 에칭공정은 일반적으로 습식 에칭 공정과 건식 에칭공정으로 구분된다. An etching process, which is one of semiconductor manufacturing processes for manufacturing a semiconductor device, is generally divided into a wet etching process and a dry etching process.

상기한 건식 에칭공정은 통상 '에칭 챔버'라고 불리우는 독립된 진공상태의 공간에서 진행되는데, 이와같이 에칭챔버내에서 반도체 웨이퍼의 척킹을 위해 정전척(Electro Static Chuck, ESC)을 사용한다. The dry etching process is usually carried out in an independent vacuum space called an 'etching chamber'. Thus, an electrostatic chuck (ESC) is used for chucking a semiconductor wafer in the etching chamber.

도 1은 일반적인 에칭챔버를 나타낸 단면 구조도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 에칭챔버는, 상부챔버(1)의 몸체의 측벽에 공정가스를 균일하게 분사하기 위한 가스 노즐구(11)가 일정한 간격을 가지면서 다수개 형성되고, 하부챔버(2)의 몸체의 상부 중앙에 상기한 상부챔버(1)의 저면 개구부를 밀봉시키기 위한 정전척(ESC)(21)이 설치되고, 하부챔버(2)의 몸체의 저면 중앙부에는 상기한 정전척(ESC) (21)의 수직 승강을 위한 정전척 승강부(22)가 관통 설치되는 구조로 이루어진다. 상기한 정전척(ESC) (21)은 식각공정이 진행되는 동안에 정전기를 이용해 웨이퍼(도시되지 않음)를 고정하는 것은 물론, 캐소드 전극의 역할도 수행하는 필수 소모성 부품으로서, 웨이퍼에 정전기적으로 직류전원을 가하여 웨이퍼의 척킹을 수행한다.1 is a cross-sectional structural view showing a general etching chamber. As shown in FIG. 1, a general etching chamber includes a plurality of gas nozzle holes 11 formed at regular intervals to uniformly inject process gas into the side wall of the body of the upper chamber 1, and the lower chamber. An electrostatic chuck (ESC) 21 for sealing the bottom opening of the upper chamber 1 is provided at the upper center of the body of (2), and the electrostatic chuck is described at the bottom center of the body of the lower chamber 2. (ESC) is made of a structure in which the electrostatic chuck lifting unit 22 for vertical lifting of the 21 is installed through. The electrostatic chuck (ESC) 21 is an essential consumable part that not only fixes a wafer (not shown) using static electricity during the etching process but also serves as a cathode electrode, and electrostatically directs the wafer. The wafer is chucked by applying power.

에칭챔버에서는 정확한 에칭 작업을 진행하기 위해서 공정마다 제어를 해야하는 웨이퍼의 온도가 다르다. 즉, 웨이퍼의 온도는 에칭공정의 진행에 있어서 아주 중요하게 작용되고 있다. In the etching chamber, the temperature of the wafer to be controlled varies from process to process in order to perform an accurate etching operation. In other words, the wafer temperature is very important in the progress of the etching process.

따라서, 웨이퍼의 온도를 제어하기 위하여 웨이퍼가 직접적으로 놓이는 정전척(ESC) (21)의 온도를 칠러(chiller) 나 열교환 장치를 이용하여 제어한 후 온도의 전이현상을 이용하여 웨이퍼로 온도가 전달되도록 하는데, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기한 칠러(3)는 정전척(21)과 이격되어 냉각라인(31)을 이용하여 별도로 연결 설치되어 있으며, 에칭 챔버에서 사용하고자 하는 온도를 설정하면 칠러(3)에 자동으로 온도가 설정되고 이와 같이 설정되어진 온도에 맞게 칠러(3)에서 자동 제어방식으로 웨이퍼의 온도가 상승함에 따른 공정조건의 변동을 제어하게 된다.Therefore, in order to control the temperature of the wafer, the temperature of the electrostatic chuck (ESC) 21 on which the wafer is directly placed is controlled by a chiller or a heat exchanger, and then the temperature is transferred to the wafer by using a temperature transition phenomenon. As shown in FIG. 2, the chiller 3 is spaced apart from the electrostatic chuck 21 and is separately installed using the cooling line 31 to set a temperature to be used in the etching chamber. When the temperature is automatically set in the chiller 3, the chiller 3 controls the variation of the process conditions as the temperature of the wafer rises in the chiller 3 in an automatic control method according to the set temperature.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 칠러(3)는, 에칭 챔버와 칠러(3)간의 거리가 상당히 떨어져 있어서, 칠러(3)에서 제어된 온도가 냉각라인(31)을 거쳐서 에칭챔버까지 도달하는데 시간이 걸리게 됨에 따라 공정조건에서 요구되는 정확한 온도제어가 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.However, in the conventional chiller 3 as described above, the distance between the etching chamber and the chiller 3 is considerably separated so that the temperature controlled by the chiller 3 reaches the etching chamber via the cooling line 31. As a result, there is a problem that the precise temperature control required in the process conditions is not achieved.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 온도 전달 물질을 채워서 넣고 그 안에 열전소자를 설치하여 공정 온도에 따라 온도 전달 물질을 가열함으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 함에 따라 정확한 온도 제어가 이루어지도록 하는, 정전척용 온도 제어장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by filling the temperature transfer material in a sealed space inside the cathode of the electrostatic chuck and installing a thermoelectric element therein to heat the temperature transfer material according to the process temperature An object of the present invention is to provide a temperature control device for an electrostatic chuck, which allows accurate temperature control as temperature is rapidly transferred to an etching chamber.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 충진됨으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 하는 온도 전달 물질과, 상기한 온도 전달 물질의 안에 설치되어 전원의 공급에 따라 가열 또는 냉각을 하는 열전소자와, 상기한 열전소자에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부와, 상기한 전원공급부를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어진 다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention comprises a temperature transfer material which is filled in a closed space inside the cathode of the electrostatic chuck to quickly transfer the temperature to the etching chamber, and is installed in the above temperature transfer material. It comprises a thermoelectric element for heating or cooling in accordance with the supply of power, a power supply for supplying power to the thermoelectric element, and a control unit for controlling the power supply.

이 발명의 구성은, 상기한 온도 전달 물질로서 FC-3283(또는 Galden)을 사용하면 바람직하다.It is preferable to use FC-3283 (or Galden) as the structure of this invention as said temperature transfer material.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 3는 이 발명의 일실시예에 따른 정전척용 온도 제어장치의 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 정전척용 온도 제어장치의 구성은, 정전척(21)의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 충진됨으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 하는 온도 전달 물질(41)과, 상기한 온도 전달 물질(41)의 안에 설치되어 전원의 공급에 따라 가열 또는 냉각을 하는 열전소자(42)와, 상기한 열전소자(43)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(43)와, 상기한 전원공급부(43)를 제어하기 위한 제어부(44)를 포함하여 이루어진다.3 is a configuration diagram of an electrostatic chuck temperature control device according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the configuration of the temperature control device for an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is filled in a closed space inside the cathode of the electrostatic chuck 21 so that the temperature is quickly transferred to the etching chamber To supply power to the thermoelectric element 41 and the thermoelectric element 42 installed in the temperature transfer material 41 to heat or cool according to the supply of power. And a control unit 44 for controlling the power supply unit 43.

상기한 온도 전달 물질(41)로서는 FC-3283(또는 Galden)을 사용한다.FC-3283 (or Galden) is used as the temperature transfer material 41 described above.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 정전척용 온도 제어장치의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the temperature control device for an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is as follows.

에칭챔버에서 정확한 에칭 작업을 진행하기 위해서 공정마다 설정되어 있는 웨이퍼의 온도에 관한 정도가 제어부(44)에 전달되면, 제어부(44)는 전원 공급부(43)를 제어하여 열전 소자(42)에 전원이 인가되도록 한다.When the degree of the temperature of the wafer set for each process is transmitted to the controller 44 in order to perform an accurate etching operation in the etching chamber, the controller 44 controls the power supply 43 to supply power to the thermoelectric element 42. To be authorized.

이와 같이 전원이 열전소자(42)에 인가되면, 열전소자(42)가 가열 또는 냉각된다.When power is applied to the thermoelectric element 42 in this manner, the thermoelectric element 42 is heated or cooled.

상기한 열전소자(42)는 정전척(21)의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 충진되어 있는 온도 전달 물질(41)의 안에 설치되어 있음으로써 열전소자(42)의 가열 또는 냉각에 따라 온도 전달물질(41)의 온도가 상승 또는 하강된다.The thermoelectric element 42 is installed in the temperature transfer material 41 which is filled in the sealed space inside the cathode of the electrostatic chuck 21, so that the temperature transfer material according to the heating or cooling of the thermoelectric element 42. The temperature of 41 rises or falls.

상기한 온도전달물질(41)의 온도의 변화는 곧바로 일체로 연결되어 있는 정전척(21)으로 직접 전달됨으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 한다.The change in temperature of the temperature transfer material 41 is directly transmitted to the electrostatic chuck 21 which is directly connected integrally so that the temperature is quickly transferred to the etching chamber.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 온도 전달 물질을 채워서 넣고 그 안에 열전소자를 설치하여 공정 온도에 따라 온도 전달 물질을 가열함으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 함에 따라 정확한 온도 제어가 이루어지도록 하는, 효과를 갖는다.As described in the above embodiment, the present invention is to fill the temperature transfer material in the sealed space inside the cathode of the electrostatic chuck and install a thermoelectric element therein to heat the temperature transfer material in accordance with the process temperature to quickly the temperature to the etching chamber In order to achieve accurate temperature control.

Claims (2)

정전척의 캐소드의 내부의 밀폐형 공간에 충진됨으로써 에칭챔버까지 온도가 신속하게 전달되도록 하는 온도 전달 물질과, A temperature transfer material which is filled in a closed space inside the cathode of the electrostatic chuck to quickly transfer the temperature to the etching chamber; 상기한 온도 전달 물질의 안에 설치되어 전원의 공급에 따라 가열 또는 냉각을 하는 열전소자와, A thermoelectric element installed inside the temperature transfer material and configured to heat or cool according to supply of power; 상기한 열전소자에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부와, A power supply unit for supplying power to the thermoelectric element; 상기한 전원공급부를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척용 온도 제어장치.Electrostatic chuck temperature control device characterized in that it comprises a control unit for controlling the power supply. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 온도 전달 물질은 FC-3283(또는 Galden)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전척용 온도 제어장치.The temperature transfer material is an electrostatic chuck temperature control device, characterized in that made of FC-3283 (or Galden).
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