KR101040697B1 - Electrostatic Chuck - Google Patents

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Abstract

정전척은 냉각 가스를 기판 이면에 공급하기 위한 제1 관통홀이 형성된 본체, 상기 본체 상에 배치되며, 상기 제1 관통홀과 연통된 제2 관통홀이 형성된 절연체층, 상기 절연체층 상에 배치되며, 상기 기판을 척킹하기 위하여 정전기력을 발생시키기 위한 내부 전극 및 상기 제2 관통홀에 연통되는 제3 관통홀을 구비하는 유전체층 및 상기 제2 관통홀에 삽입되며, 외주면을 따라 나선형으로 연장되도록 리세스된 리세스부가 형성됨 로드 및 상기 로드의 단부에 형성되고 상기 제2 관통홀에 인접하는 상기 절연체층 및 상기 유전체층 사이로 상기 냉각 가스의 누설을 방지하는 플랜지를 구비하고, 상기 리세스부 및 상기 제2 관통홀의 내벽으로 유로가 상기 제3 관통홀과 연통되도록 형성된 유로 블록을 포함한다. 따라서, 아킹 또는 글로우 방전이 억제되면서 냉각 가스의 유량이 효과적이 제어도리 수 있다.The electrostatic chuck is disposed on a main body having a first through hole for supplying cooling gas to the back surface of the substrate, an insulator layer having a second through hole in communication with the first through hole, and disposed on the insulator layer. A dielectric layer having an internal electrode for generating an electrostatic force to chuck the substrate and a third through hole communicating with the second through hole, and inserted into the second through hole and spirally extending along an outer circumferential surface thereof. A recessed recess is formed. A recess is formed at an end of the rod and a flange is formed at an end of the rod to prevent leakage of the cooling gas between the insulator layer and the dielectric layer adjacent to the second through hole. And a flow path block formed on the inner wall of the second through hole to communicate with the third through hole. Therefore, the flow rate of the cooling gas can be effectively controlled while arcing or glow discharge is suppressed.

Description

정전척{Electrostatic Chuck}Electrostatic Chuck

본 발명은 정전척에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리하기 위한 챔버 내부에 위치되어 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck. More particularly, the invention relates to an electrostatic chuck positioned within a chamber for processing a semiconductor substrate, such as a silicon wafer, for supporting the semiconductor substrate.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, an electrical die sorting (EDS) process for inspecting electrical characteristics of semiconductor devices formed in the fab process; The semiconductor devices are each manufactured through a packaging process for encapsulating and individualizing the epoxy resin.

상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a wafer, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern using the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the wafer, a cleaning process for removing impurities on the wafer, and a process for drying the cleaned wafer And a drying step and an inspection step for inspecting the defect of the film or pattern.

최근, 상기 팹 공정에서 플라즈마 가스를 이용하여 막을 형성하거나 막을 식각하는 플라즈마 처리 장치가 사용되고 있다. 상기 플라즈마 처리 장치는 반도체 기판을 가공하기 위한 공간을 가공 챔버와, 상기 가공 챔버 내부에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척과, 상기 가공 챔버로 공급된 반응 가스를 플라즈마 가스로 형성하기 위한 상부 전극을 포함한다.Recently, a plasma processing apparatus for forming a film or etching a film using plasma gas has been used in the fab process. The plasma processing apparatus includes a processing chamber having a space for processing a semiconductor substrate, an electrostatic chuck for supporting the semiconductor substrate and disposed in the processing chamber, and an upper portion for forming a reaction gas supplied to the processing chamber with plasma gas. An electrode.

상기 정전척은 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 흡착하며, 반도체 기판은 상기 플라즈마 가스에 의해 처리된다. 상기 플라즈마 가스는 상기 상부 전극에 인가된 RF 파워에 의해 형성되며, 상기 정전척에는 상기 플라즈마 가스의 거동을 조절하기 위한 바이어스 파워가 인가된다. 상기 정전척은 정전기력을 이용하여 상기 기판을 흡착된다. The electrostatic chuck adsorbs the semiconductor substrate using electrostatic force, and the semiconductor substrate is processed by the plasma gas. The plasma gas is formed by RF power applied to the upper electrode, and a bias power for adjusting the behavior of the plasma gas is applied to the electrostatic chuck. The electrostatic chuck adsorbs the substrate using electrostatic force.

상기 정전척 상에 위치된 반도체 기판은 플라즈마 가스에 의해 가열되며, 반도체 기판의 이면에는 상기 반도체 기판의 온도를 조절하기 위한 냉각 가스가 공급된다. 상기 냉각 가스로는 헬륨 가스가 주로 사용된다. 상기 정전척의 내부에는 상기 냉각 가스가 흐르는 홀들이 통해 반도체 기판의 이면으로 공급된다.The semiconductor substrate located on the electrostatic chuck is heated by plasma gas, and a cooling gas for controlling the temperature of the semiconductor substrate is supplied to the rear surface of the semiconductor substrate. Helium gas is mainly used as the cooling gas. The inside of the electrostatic chuck is supplied to the back surface of the semiconductor substrate through the holes through which the cooling gas flows.

상기 정전척의 본체에 RF 파워 또는 바이어스 파워가 인가되는 경우, 상기 홀의 내면에 형성된 절연체층이 손상될 수 있다. 이에 따라, 상기 홀의 내부에서 아킹(arcing) 또는 글로우 방전(glow discharge)이 발생될 수 있으며, 상기와 같은 아킹 또는 글로우 방전은 정전척의 손상을 유발시킬 수 있다. 나아가 상기 홀들을 통하여 냉각 가스의 유량을 제어할 필요가 있다.When RF power or bias power is applied to the main body of the electrostatic chuck, the insulator layer formed on the inner surface of the hole may be damaged. Accordingly, arcing or glow discharge may occur in the hole, and such arcing or glow discharge may cause damage to the electrostatic chuck. Furthermore, it is necessary to control the flow rate of the cooling gas through the holes.

본 발명은 냉각 가스의 유량을 제어하면서 아킹 또는 클로우 방전을 억제할 수 있는 정전척을 제공한다.The present invention provides an electrostatic chuck capable of suppressing arcing or claw discharge while controlling the flow rate of the cooling gas.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 정전척은 냉각 가스를 기판 이면에 공급하기 위한 제1 관통홀이 형성된 본체, 상기 본체 상에 배치되며, 상기 제1 관통홀과 연통된 제2 관통홀이 형성된 절연체층, 상기 절연체층 상에 배치되며, 상기 기판을 척킹하기 위하여 정전기력을 발생시키기 위한 내부 전극 및 상기 제2 관통홀에 연통되는 제3 관통홀을 구비하는 유전체층 및 상기 제2 관통홀에 삽입되며, 외주면을 따라 나선형으로 연장되도록 리세스된 리세스부가 형성됨 로드 및 상기 로드의 단부에 형성되고 상기 제2 관통홀에 인접하는 상기 절연체층 및 상기 유전체층 사이로 상기 냉각 가스의 누설을 방지하는 플랜지를 구비하고, 상기 리세스부 및 상기 제2 관통홀의 내벽으로 유로가 상기 제3 관통홀과 연통되도록 형성된 유로 블록을 포함한다. 여기서, 상기 절연체층에는 상기 제1 관통홀과 연통되며, 상기 제1 관통홀보다 넓은 직경을 갖는 제1 수용홈이 형성되고, 상기 플랜지는 상기 제1 수용홈에 수용될 수 있다. 또한, 상기 플랜지의 하면에 제2 수용홈이 형성되고, 상기 제2 수용홈에 수용되고 상기 플랜지 및 상기 수용홈의 바닥면 사이에 상기 냉각 가스의 누설을 억제하는 실링 부재가 배치될 수 있다. 또한, 상기 플랜지의 상면과 상기 절연체층의 상면은 동일 평면상에 위치할 수 있다. In order to achieve the object of the present invention, the electrostatic chuck according to the present invention is a body formed with a first through hole for supplying cooling gas to the back surface of the substrate, the agent disposed on the body, the first communication through the first through hole A dielectric layer having an insulator layer having a second through hole, an inner electrode disposed on the insulator layer, an internal electrode for generating an electrostatic force to chuck the substrate, and a third through hole communicating with the second through hole; A recess portion inserted into the through hole and recessed to extend helically along an outer circumferential surface is formed; and a leakage of the cooling gas between the insulator layer and the dielectric layer formed at an end of the rod and adjacent to the second through hole. A flow path block having a flange to prevent the flow path from the inner wall of the recess portion and the second through hole so that the flow path communicates with the third through hole; It should. Here, the insulator layer may communicate with the first through hole, and have a first accommodation groove having a diameter larger than that of the first through hole, and the flange may be accommodated in the first accommodation groove. In addition, a second receiving groove may be formed on a lower surface of the flange, and a sealing member may be disposed in the second receiving groove and between the flange and the bottom surface of the receiving groove to suppress leakage of the cooling gas. In addition, the upper surface of the flange and the upper surface of the insulator layer may be located on the same plane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플랜지에는 상기 유로 및 상기 제3 관통홀과 연통되며, 상기 유로를 지난 상기 냉각 가스가 상기 제3 관통홀로 흐를 수 있도록 개구가 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the flange is in communication with the flow path and the third through hole, the opening may be formed so that the cooling gas passing through the flow path to the third through hole.

본 발명에 따른 정전척은 관통홀에 삽입되며 나선형 유로를 형성하여 냉각 가스의 유로를 충분히 확보하면서, 상기 냉각 가스의 유출을 억제할 수 있는 유로 블록을 포함함으로써 냉각 가스 공급부 내부에 아킹 또는 글로우 방전이 억제될 수 있다. 또한, 상기 냉각 가스의 유량을 제어함으로써 기판을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 정전척의 수명이 연장되며, 상기 아킹 또는 글로우 방전으로 인해 발생되는 파티클이 감소되므로, 반도체 장치의 생산성 및 수율이 증가될 수 있다.The electrostatic chuck according to the present invention includes a flow path block which is inserted into the through hole and forms a spiral flow path to sufficiently secure the flow path of the cooling gas, and prevents the outflow of the cooling gas, thereby arcing or glow discharge inside the cooling gas supply unit. This can be suppressed. In addition, the substrate can be cooled effectively by controlling the flow rate of the cooling gas. Thus, the life of the electrostatic chuck is extended, and the particles generated due to the arcing or glow discharge are reduced, so that the productivity and yield of the semiconductor device can be increased.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전척에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown in an enlarged scale than actual for clarity of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 단면도이다, 도 2는 도 1에 도시된 'A' 부분의 확대 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 유로 블록을 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 절연체층 및 유로 블록의 체결 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 1. 3 is a perspective view illustrating the flow path block illustrated in FIG. 1. 4 is a cross-sectional view illustrating a fastening state between the insulator layer and the flow path block illustrated in FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 정전척(100)은 본체(110), 절연체층(120), 유전체층(130) 및 유도 블록(140)을 포함한다.1 to 4, an electrostatic chuck 100 according to embodiments of the present invention includes a body 110, an insulator layer 120, a dielectric layer 130, and an induction block 140.

상기 본체(110)는 반도체 기판(10)의 이면에 냉각 가스를 공급하기 위한 다수의 제1 관통홀들(112)을 갖는다.The main body 110 has a plurality of first through holes 112 for supplying a cooling gas to the rear surface of the semiconductor substrate 10.

상기 본체(110)는 디스크 형상을 가지며, 상기 반도체 기판(10)을 가공하기 위한 반응 가스를 플라즈마 가스로 형성하기 위한 RF 파워 공급기(140)와 연결된다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제1 관통홀들(112)의 내측면들에는 아노다이징 처리를 통한 절연막이 형성되어 있다.The main body 110 has a disk shape and is connected to an RF power supply 140 for forming a reactive gas for processing the semiconductor substrate 10 into plasma gas. Although not shown, an insulating film through anodizing is formed on inner surfaces of the first through holes 112.

상기 절연체층(120)은 상기 본체(110)의 상부면 및 본체(110)의 외측면 상에 배치된다. 상기 절연체층(210)은 아노다이징 처리를 통해 형성된 산화 알루미늄 또는 소결된 세라믹 플레이트를 포함한다. 상기 절연체층(120)은 후술하는 유전체층(130) 내부의 내부 전극(135)으로부터 상기 본체(110)를 전기적으로 절연시킨다. 상기 절연체층(120)의 내부에는 상기 제1 관통홀들(112)과 연통된 제2 관통홀들(122)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 관통홀들(112, 122)을 통하여 냉각 가스가 흐를 수 있다. The insulator layer 120 is disposed on an upper surface of the main body 110 and an outer surface of the main body 110. The insulator layer 210 includes aluminum oxide or sintered ceramic plates formed through anodizing. The insulator layer 120 electrically insulates the body 110 from the internal electrode 135 inside the dielectric layer 130, which will be described later. Second through holes 122 are formed in the insulator layer 120 to communicate with the first through holes 112. Therefore, the cooling gas may flow through the first and second through holes 112 and 122.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연체층의 상부에는 상기 제2 관통홀의 직경보다 큰 직경을 갖는 제1 수용홈이 형성될 수 있다. 따라서, 제2 관통홀 및 상기 제1 수용홈이 서로 연통된다.In one embodiment of the present invention, the first receiving groove having a diameter larger than the diameter of the second through hole may be formed on the insulator layer. Thus, the second through hole and the first receiving groove communicate with each other.

상기 유전체층(130)이 상기 절연체층(120) 상에 배치된다. 상기 유전체층(13)은 상기 기판을 지지한다. 상기 유전체층(130)에는 상기 제1 관통홀들(112) 및 제2 관통홀들(122)과 연통되는 다수의 제3 관통홀들(132)이 형성되어 있다. 상기 유전체층(130)은 소결된 세라믹 물질로 이루어질 수 있다.The dielectric layer 130 is disposed on the insulator layer 120. The dielectric layer 13 supports the substrate. A plurality of third through holes 132 communicating with the first through holes 112 and the second through holes 122 are formed in the dielectric layer 130. The dielectric layer 130 may be made of a sintered ceramic material.

상기 유전체층 내부에는 반도체 기판(10)을 파지하기(holding) 위한 정전기력을 발생시키기 위한 내부 전극(160)이 배치되며, 상기 전극은 직류 파워 공급기(162, DC power supply)와 연결되어 있다.An internal electrode 160 for generating an electrostatic force for holding the semiconductor substrate 10 is disposed in the dielectric layer, and the electrode is connected to a DC power supply 162.

상기 유로 블록은 상기 제2 관통홀에 삽입된다. 상기 유로 블록은 상기 제2 관통홀의 내측면과 함께 냉각 가스가 흐르는 유로를 제공한다. 상기 유로 블록은 상기 유로를 상대적으로 길게 하기 위하여 나선형 유로를 제공할 수 있다. 상기 냉각 가스로는 헬륨(He) 가스가 사용될 수 있다. 상기 본체(110)의 하부면에는 상기 냉각 가스를 공급하기 위한 냉각 가스 공급관(180)이 연결되어 있으며, 상기 본체(110)의 하부면으로부터 상방으로 메인 홀(114)이 형성되어 있다. 상기 메인 홀(114)의 상측 단부로부터 방사상으로 다수의 내부 채널들(116)이 형성되어 있다. 상기 제1 관통홀들(112)은 상기 본체(110)의 가장자리를 따라 원주 방향으로 배치되며 상기 본체(110)의 상부면으로부터 하방으로 형성되어 상기 내부 채널들(116)과 연결된다.The flow path block is inserted into the second through hole. The flow path block provides a flow path through which cooling gas flows along with the inner surface of the second through hole. The flow path block may provide a spiral flow path to relatively lengthen the flow path. Helium (He) gas may be used as the cooling gas. A cooling gas supply pipe 180 for supplying the cooling gas is connected to a lower surface of the main body 110, and a main hole 114 is formed upward from the lower surface of the main body 110. A plurality of internal channels 116 are formed radially from the upper end of the main hole 114. The first through holes 112 are disposed in the circumferential direction along the edge of the main body 110 and are formed downward from an upper surface of the main body 110 to be connected to the internal channels 116.

상기 유로 블록(140)은 상기 제2 관통홀(122)에 억지끼움 방식으로 체결될 수 있다. The flow path block 140 may be fastened to the second through hole 122 by an interference fit method.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유로 블록(140)은 로드(141) 및 플랜지(146)를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the flow path block 140 includes a rod 141 and a flange 146.

상기 로드(141)는 상기 제2 관통홀(122)에 삽입될 수 있다. 상기 로드(141)에는 상기 나선형 유로를 형성하기 위하여 외주면을 따라 나선형으로 연장되도록 리세스된 리세스부(143)가 형성된다. 상기 리세스부(143)는 상기 외주면을 따라 나선형으로 연장됨에 따라 상기 리세스부(143)는 상기 제2 관통홀(122)의 내측면과 함께 나선형으로 연장된 유로를 형성된다. 따라서, 상기 유로가 상대적으로 길어짐에 따라 상기 냉각 가스 공급관(180)의 유출구 측에 아킹이 발생하는 것이 억제될 수 있다. The rod 141 may be inserted into the second through hole 122. The rod 141 is formed with a recess 143 recessed to extend helically along an outer circumferential surface to form the spiral flow path. As the recess 143 extends helically along the outer circumferential surface, the recess 143 forms a flow path extending helically along with the inner surface of the second through hole 122. Therefore, as the passage is relatively long, the occurrence of arcing on the outlet side of the cooling gas supply pipe 180 can be suppressed.

상기 플랜지(146)는 상기 로드(141)의 상단부에 연결된다. 상기 플랜지(146)는 상기 로드(141)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 따라서, 상기 플랜지(146)는 상기 제2 관통홀(122)에 인접하는 위치에서 상기 절연체층(120) 및 상기 유전체층(130) 사이로 상기 냉각 가스가 유출되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면, 상기 절연체층(120)이 세라믹 물질로 이루어지고, 상기 유로 블록(140)이 내화학성과 내열성이 우수한 PEEK(상표명)등과 같은 고분자 물질로 이루어질 경우, 상기 제2 관통홀(122)의 직경과 상기 유로 블록(140)의 직경이 차이가 발생하여 상기 유로 블록(140)이 상기 제2 관통홀(122)의 내벽과 이격될 수 있다. 상기 이격된 공간을 통하여 상기 냉각 가스가 흐를 경우 상기 냉각 가스의 유량 제어가 어려울 수 있다. 본 발명과 같이 상기 플랜지(146)는 상기 냉각 가스의 상기 이격된 공간을 통하여 상기 냉각 가스의 유출되는 것을 억제할 수 있다.The flange 146 is connected to the upper end of the rod 141. The flange 146 may have a larger diameter than the rod 141. Accordingly, the flange 146 may suppress the flow of the cooling gas between the insulator layer 120 and the dielectric layer 130 at a position adjacent to the second through hole 122. For example, when the insulator layer 120 is made of a ceramic material and the flow path block 140 is made of a polymer material such as PEEK (trade name) having excellent chemical resistance and heat resistance, the second through hole 122 is formed. The difference between the diameter of the flow path block 140 and the flow path block 140 may be spaced apart from the inner wall of the second through hole 122. When the cooling gas flows through the spaced space, it may be difficult to control the flow rate of the cooling gas. As shown in the present invention, the flange 146 may suppress the outflow of the cooling gas through the spaced space of the cooling gas.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연체층(120)의 상부에는 상기 제2 관통홀(122)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제1 수용홈(124)이 형성될 경우, 상기 플랜지(146)는 상기 제1 수용홈(124)에 수용될 수 있다. 이 경우, 상기 플랜지(146)의 상면과 상기 절연체층(120)의 상면은 동일 평면상에 위치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the first receiving groove 124 having a diameter larger than the diameter of the second through hole 122 is formed on the insulator layer 120, the flange 146 May be accommodated in the first receiving groove 124. In this case, the upper surface of the flange 146 and the upper surface of the insulator layer 120 may be located on the same plane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플랜지(146)의 하면에는 제2 수용홈(147)이 형성될 수 있다. 상기 제2 수용홈(147)은 상기 로드(141)의 중심으로부터 일정 간격으로 이격된 폐쇄된 루프를 형성할 수 있다. 상기 제2 수용홈(147)에는 상기 제1 수용홈(124)의 바닥면과 상기 플랜지(146)의 하면 사이와 접촉하는 실링 부재(150)가 배치될 수 있다. 상기 실링 부재(1150)는 상기 제1 수용홈(124)의 바닥면과 상기 플랜지(146)의 하면과 접촉함으로써, 상기 냉각 가스의 누설을 억제할 수 있다. In one embodiment of the present invention, a second receiving groove 147 may be formed on the lower surface of the flange 146. The second receiving groove 147 may form a closed loop spaced apart from the center of the rod 141 by a predetermined interval. The second receiving groove 147 may be provided with a sealing member 150 contacting between the bottom surface of the first receiving groove 124 and the bottom surface of the flange 146. The sealing member 1150 contacts the bottom surface of the first accommodating groove 124 and the bottom surface of the flange 146, thereby suppressing leakage of the cooling gas.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플랜지(146)에는 상기 유로로부터 상기 제1 관통홀(112)로 냉각 가스가 흐를 수 있도록 개구(148)가 형성될 수 있다. 상기 개구(148)는 상기 유로 및 상기 제1 관통홀(112)과 연통된다. In one embodiment of the present invention, an opening 148 may be formed in the flange 146 to allow cooling gas to flow from the flow path to the first through hole 112. The opening 148 communicates with the flow path and the first through hole 112.

한편, 상기 유전체층(130)의 상부면에는 상기 제3 관통홀들(132)을 연결하는 다수의 그루브들(grooves)이 형성될 수 있다. 상기 그루브들은 상기 반도체 기판(10)과 상기 유전체층(130) 사이에서 냉각 가스의 유동 경로로서 사용될 수 있다.Meanwhile, a plurality of grooves connecting the third through holes 132 may be formed on an upper surface of the dielectric layer 130. The grooves may be used as a flow path of cooling gas between the semiconductor substrate 10 and the dielectric layer 130.

도 5는 도 1에 도시된 정전척을 갖는 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for describing a plasma processing apparatus having the electrostatic chuck shown in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 상기 플라즈마 처리 장치(20)는 반도체 기판(10)을 가공하기 위한 가공 챔버(22)와, 상기 가공 챔버(22) 내부에 배치되며 상기 반도체 기판(10)을 지지하기 위한 정전척(100)과, 상기 가공 챔버(22) 내부로 공급된 반응 가스를 플라즈마 가스(24)로 형성하기 위한 상부 전극(26)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the plasma processing apparatus 20 may include a processing chamber 22 for processing the semiconductor substrate 10 and an inside of the processing chamber 22 to support the semiconductor substrate 10. The electrostatic chuck 100 and an upper electrode 26 for forming the reaction gas supplied into the processing chamber 22 into the plasma gas 24 are included.

상기 가공 챔버(22)의 측벽에는 상기 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급관(28)이 연결되어 있으며, 상기 가공 챔버(22)의 바닥에는 상기 반도체 기판(10)을 가공하는 도중에 발생된 반응 부산물과 상기 플라즈마 가스를 배출하기 위한 진공 펌프(30)와 배출 밸브(32)가 연결되어 있다. 그러나, 상기와 같은 구성은 본 발명의 범위를 한정하지 않으며, 본 기술 분야의 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있다.A reaction gas supply pipe 28 for supplying the reaction gas is connected to the sidewall of the processing chamber 22, and a reaction by-product generated during processing of the semiconductor substrate 10 is connected to the bottom of the processing chamber 22. And a vacuum pump 30 and a discharge valve 32 for discharging the plasma gas are connected. However, the above configuration does not limit the scope of the present invention, and may be variously changed by those skilled in the art.

상기 반응 가스 공급관(28)을 통해 가공 챔버(22)로 공급된 반응 가스는 상기 반도체 기판(10) 상에 막을 형성하거나 상기 반도체 기판(10) 상에 형성된 막을 식각하기 위해 상기 상부 전극(26) 또는 정전척(100)의 본체(110)에 인가된 RF 파워에 의해 플라즈마 가스(24)로 형성된다.The reaction gas supplied to the processing chamber 22 through the reaction gas supply pipe 28 forms the film on the semiconductor substrate 10 or the upper electrode 26 for etching the film formed on the semiconductor substrate 10. Alternatively, the plasma gas 24 may be formed by RF power applied to the main body 110 of the electrostatic chuck 100.

상기 상부 전극(26)에 RF 파워가 인가되는 경우, 상기 정전척(100)의 본체(110)에는 바이어스 RF 파워가 인가되며, 이와 반대로 상기 정전척(100)의 본체(110)에 RF 파워가 인가되는 경우 상기 상부 전극(26)은 그라운드로 사용될 수 있다.When RF power is applied to the upper electrode 26, bias RF power is applied to the main body 110 of the electrostatic chuck 100, and conversely, RF power is applied to the main body 110 of the electrostatic chuck 100. When applied, the upper electrode 26 can be used as ground.

상기 정전척(100)의 제1 관통홀들(112)에 삽입된 유로 블록(120)은 상기 제1 관통홀들(112)에서 아킹 또는 글로우 방전이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 나아 가, 상기 냉각 가스의 유로를 제어할 수 있다. The flow path block 120 inserted into the first through holes 112 of the electrostatic chuck 100 may suppress generation of arcing or glow discharge in the first through holes 112. Furthermore, the flow path of the cooling gas can be controlled.

본 발명에 따른 정전척은 정전척은 관통홀에 삽입되며 나선형 유로를 형성하여 냉각 가스의 유로를 충분히 확보하면서, 상기 냉각 가스의 유출을 억제할 수 있는 유로 블록을 포함함으로써 냉각 가스 공급부 내부에 아킹 또는 글로우 방전이 억제될 수 있다. 또한, 상기 냉각 가스의 유량을 제어함으로써 기판을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 나아가, 상기 정전척을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 예로는, 식각 장치, 박막 증착 장치 등을 들 수 있다. The electrostatic chuck according to the present invention is inserted into the through-hole, the electrostatic chuck is formed inside the cooling gas supply by forming a spiral flow path to ensure a sufficient flow of the cooling gas, including a flow path block that can suppress the flow of the cooling gas Alternatively, glow discharge can be suppressed. In addition, the substrate can be cooled effectively by controlling the flow rate of the cooling gas. Further, examples of the plasma processing apparatus including the electrostatic chuck include an etching apparatus, a thin film deposition apparatus, and the like.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 단면도이다, 1 is a cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 'A' 부분의 확대 단면도이다. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'A' shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 유로 블록을 설명하기 위한 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating the flow path block illustrated in FIG. 1.

도 4는 도 1에 도시된 절연체층 및 유로 블록의 체결 상태를 설명하기 위한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a fastening state between the insulator layer and the flow path block illustrated in FIG. 1.

도 5는 도1에 도시된 정전척을 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view for describing a plasma substrate processing apparatus including the electrostatic chuck illustrated in FIG. 1.

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

100 : 정전척 110 : 본체100: electrostatic chuck 110: main body

112 : 제1 관통홀 120 : 절연체층112: first through hole 120: insulator layer

122 : 제2 관통홀 124 : 제1 수용홈122: second through hole 124: first receiving groove

130 : 유전체층 132 : 제2 관통홀130: dielectric layer 132: second through hole

135 : 내부 전극 140 : 유로 블록135: internal electrode 140: flow path block

141 : 로드 143 : 리세스부141: load 143: recess

146 : 플랜지 147 : 제2 수용홈146: flange 147: second receiving groove

148 : 개구 150 : 실링 부재148: opening 150: sealing member

Claims (5)

냉각 가스를 기판 이면에 공급하기 위한 제1 관통홀이 형성된 본체;A main body having a first through hole for supplying cooling gas to the back surface of the substrate; 상기 본체 상에 배치되며, 상기 제1 관통홀과 연통된 제2 관통홀이 형성된 절연체층;An insulator layer disposed on the body and having a second through hole communicating with the first through hole; 상기 절연체층 상에 배치되며, 상기 기판을 척킹하기 위하여 정전기력을 발생시키기 위한 내부 전극 및 상기 제2 관통홀에 연통되는 제3 관통홀을 구비하는 유전체층; 및A dielectric layer disposed on the insulator layer, the dielectric layer including an internal electrode for generating an electrostatic force to chuck the substrate and a third through hole communicating with the second through hole; And 상기 제2 관통홀에 삽입되며, 외주면을 따라 나선형으로 연장되도록 리세스된 리세스부가 형성된 로드 및 상기 로드의 단부에 형성되고 상기 제2 관통홀에 인접하는 상기 절연체층 및 상기 유전체층 사이로 상기 냉각 가스의 누설을 방지하는 플랜지를 구비하고, 상기 리세스부 및 상기 제2 관통홀의 내벽으로 유로가 상기 제3 관통홀과 연통되도록 형성된 유로 블록을 포함하는 정전척.The cooling gas inserted between the insulator layer and the dielectric layer formed at an end of the rod, the rod having a recess formed in the second through hole and recessed to extend spirally along an outer circumferential surface thereof and adjacent to the second through hole; And a flow path block configured to have a flange for preventing leakage of the flow path, the flow path being in communication with the third through hole through an inner wall of the recess portion and the second through hole. 제1항에 있어서, 상기 절연체층에는 상기 제1 관통홀과 연통되며, 상기 제1 관통홀보다 넓은 직경을 갖는 제1 수용홈이 형성되고, 상기 플랜지는 상기 수용홈에 수용되는 것을 특징으로 하는 정전척.The method of claim 1, wherein the insulator layer is in communication with the first through hole, the first receiving groove having a diameter larger than the first through hole is formed, characterized in that the flange is received in the receiving groove Electrostatic chuck. 제2항에 있어서, 상기 플랜지의 하면에 제2 수용홈이 형성되고, 상기 제2 수용홈에 수용되고 상기 플랜지 및 상기 수용홈의 바닥면 사이에 상기 냉각 가스의 누설을 억제하는 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.The sealing member of claim 2, further comprising a sealing member formed on a lower surface of the flange, the sealing member being accommodated in the second receiving groove and suppressing leakage of the cooling gas between the flange and the bottom surface of the receiving groove. Electrostatic chuck comprising a. 제2항에 있어서, 상기 플랜지의 상면과 상기 절연체층의 상면은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전척.3. The electrostatic chuck of claim 2, wherein the top surface of the flange and the top surface of the insulator layer are on the same plane. 제1항에 있어서, 상기 플랜지에는 상기 유로 및 상기 제3 관통홀과 연통되며, 상기 유로를 지난 상기 냉각 가스가 상기 제3 관통홀로 흐를 수 있도록 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck of claim 1, wherein the flange communicates with the flow path and the third through hole, and an opening is formed to allow the cooling gas passing through the flow path to the third through hole.
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