KR20000030943A - Structure for cooling of electrostatic chuck - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A structure for cooling an electrostatic chuck is provided to uniformly flow a cooling gas in the whole face of a wafer. CONSTITUTION: Helium gas is filled in a buffer space(14) from the outside in the state absorbed a wafer(50). The helium gas filled the buffer space(14) is flowed to first grooves(26) through holes(18) of a gas distribution plate(16). The helium gas is flowed to second grooves(28) formed in an upper face of a upper body(20) through a middle hole(22) and edge holes(24) during flowing according to first grooves(26). The helium gas flowed according to second groove(28) cools the wafer by contacting a backside of the wafer.

Description

전자척의 쿨링 구조(structure for cooling of electrostatic chuck)Structure for cooling of electrostatic chuck

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 전자척(electrostatic chuck)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 전자척에 흡착되는 웨이퍼를 쿨링시키기 위한 전자척의 쿨링 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing process, and more particularly to a cooling structure of an electronic chuck for cooling a wafer adsorbed on an electronic chuck.

반도체 제조 공정에서 사용되는 전자척은 2가지 쿨링 방식을 이용하여 웨이퍼를 쿨링하고 있다. 그 중 하나는 냉각제를 공급하여 전자척 하부몸체를 흐르면서 웨이퍼의 열을 전도시켜 쿨링하는 간접 쿨링방식과, 척에 쿨링가스(He)를 공급하여 웨이퍼의 백사이드와 전자척의 표면사이를 흐르게 하여 쿨링 가스에 웨이퍼의 열을 전달시키는 방식이 사용되고 있다.Electronic chucks used in semiconductor manufacturing processes use two cooling methods to cool wafers. One of them is an indirect cooling method that cools by conducting the wafer heat while cooling the lower body of the electron chuck by supplying a coolant, and cooling gas by supplying a cooling gas (He) to the chuck to flow between the backside of the wafer and the surface of the electron chuck. The method of transferring the heat of the wafer is used.

도 1은 일반적인 전자척의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 쿨링 가스는 하부 몸체(102)의 중앙홀(104)을 통해 공급된다. 이렇게 공급된 쿨링 가스는 상부 몸체(106)의 중앙홀(108)과 저면에 형성된 분기홈들(110)을 통해 8개의 가장자리홀들(112)로 흘러들어가 상기 전자척(100)의 상면으로 플로우된다. 그리고 전자척(100)의 상면으로 플로우된 쿨링 가스는 상면에 형성된 홈들(114)을 따라 전면적으로 퍼지면서 웨이퍼를 쿨링시키게 된다.1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a general electronic chuck. Referring to FIG. 1, the cooling gas is supplied through the central hole 104 of the lower body 102. The supplied cooling gas flows into the eight edge holes 112 through the branch holes 110 formed in the central hole 108 and the bottom of the upper body 106 and flows to the upper surface of the electron chuck 100. do. The cooling gas flowing to the upper surface of the electron chuck 100 cools the wafer while spreading over the entire surface along the grooves 114 formed on the upper surface.

그러나, 종래의 전자척(100)은 하부 몸체(102)의 중앙홀(104)과 상부 몸체(106)의 중앙홀(108)이 직선으로(direct)로 연결되어 있기 때문에, 이 곳을 통과하는 쿨링 가스의 대부분은 상부 몸체(106)의 중앙홀(108)로 곧바로 흘러들어가 웨이퍼의 백사이드로 플로우 된다. 그 결과, 전자척의 가장자리부와 중심부로 공급되는 쿨링 가스의 양이 불균형하여 웨이퍼의 중심부분은 쿨링이 잘되어 온도가 낮고, 상대적으로 웨이퍼의 가장자리부분은 온도가 높다. 따라서, 웨이퍼의 부분별 온도차가 커지게 되어 공정 불량을 유발하게 되는 문제점이 있다.However, since the center hole 104 of the lower body 102 and the center hole 108 of the upper body 106 are connected in a direct manner, the conventional electronic chuck 100 passes through this place. Most of the cooling gas flows directly into the central hole 108 of the upper body 106 and flows to the backside of the wafer. As a result, the amount of cooling gas supplied to the edge portion and the center portion of the electron chuck is unbalanced, so that the central portion of the wafer is well cooled and the temperature is low, and the edge portion of the wafer is relatively high. Therefore, there is a problem that the temperature difference for each part of the wafer becomes large, causing a process defect.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼의 전면에 균일하게 쿨링 가스를 플로우시킬 수 있도록 한 새로운 형태의 전자척 쿨링 구조를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a new type of electronic chuck cooling structure capable of uniformly flowing a cooling gas on the front surface of a wafer.

도 1은 종래 전자척의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도;1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a conventional electronic chuck;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자척을 보여주는 분해 사시도;2 is an exploded perspective view showing an electronic chuck in accordance with an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자척의 내부 단면을 보여주는 도면;3 shows an internal cross section of an electronic chuck in accordance with an embodiment of the present invention;

도 4는 전자척의 쿨링 구조에 따른 가스의 흐름을 보여주는 도면이다.4 is a view showing a gas flow according to the cooling structure of the electronic chuck.

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

12 : 하부 몸체 14 : 버퍼 공간12: lower body 14: buffer space

16 : 가스 분배 플레이트 18 : 홀16: gas distribution plate 18: hole

20 : 상부 몸체 22 : 중앙홀20: upper body 22: central hole

24 : 가장자리홀 26 : 제 1 홈24: edge hole 26: the first groove

28 : 제 2 홈28: second home

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 전자척의 쿨링 구조는 상기 하부 몸체 중앙부에 형성되고 외부로부터 공급되는 쿨링 가스가 채워지는 버퍼 공간과; 상기 버퍼 공간을 덮기 위해 상기 버퍼 공간 상단에 결합되고, 상기 하부 몸체의 중심을 기준으로 다수의 홀들이 일정각도로 형성되며, 상기 버퍼 공간에 채워지는 쿨링 가스를 상기 홀들을 통해 상기 상부 몸체로 균일하게 흘러가도록 하는 가스 분배 플레이트와; 상기 상부 몸체의 중심에 수직으로 관통되어 형성되는 중앙홀과; 상기 상부 몸체의 가장자리에 상기 중앙홀을 축으로 상기 가스 분배 플레이트의 홀들과 각각 대응되는 일정각도로 형성되는 가장자리홀들과; 상기 상부 몸체의 바닥면에 형성되고, 상기 중앙홀에서 각각 분기되어 상기 가장자리홀들로 연결되며, 그 중간 부분에는 상기 가스 분배 플레이트의 홀들과 연결되어 쿨링 가스가 흐르는 제 1 홈들과; 상기 상부 몸체의 상면에 형성되고, 상기 중앙홀에서 각각 분기되어 상기 가장자리홀들로 연결되며, 상기 상부 몸체의 상면에 흡착되는 웨이퍼를 쿨링시키기 위해 상기 중앙홀과 가장자리홀들을 통해 유입된 쿨링 가스가 플로우되는 제 2 홈들을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the cooling structure of the electronic chuck is formed in the center of the lower body and the buffer space is filled with the cooling gas supplied from the outside; Coupled to the top of the buffer space to cover the buffer space, a plurality of holes are formed at a predetermined angle with respect to the center of the lower body, the cooling gas filled in the buffer space uniformly to the upper body through the holes A gas distribution plate for flowing smoothly; A central hole penetrating perpendicular to the center of the upper body; Edge holes formed at predetermined angles corresponding to the holes of the gas distribution plate with the central hole as an axis on the edge of the upper body; First grooves formed on a bottom surface of the upper body and branched from the central hole and connected to the edge holes, and a middle portion of which is connected to the holes of the gas distribution plate and through which cooling gas flows; Cooling gas that is formed on the upper surface of the upper body, branched from the central hole and connected to the edge holes, and flows through the central hole and the edge holes to cool the wafer adsorbed to the upper surface of the upper body And second grooves that flow.

이와 같은 본 발명에서 상기 쿨링 가스는 웨이퍼의 백사이드로 고르게 플로우 될 수 있다.In the present invention, the cooling gas may flow evenly to the backside of the wafer.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. In addition, in the drawings, the same reference numerals are denoted together for components that perform the same function.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자척을 보여주는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자척의 내부 단면을 보여주는 도면이다.2 is an exploded perspective view showing an electronic chuck according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing an internal cross section of the electronic chuck according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 전자척은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 몸체(20)와 하부 몸체(12) 그리고 가스 분배 플레이트(gas distribution plate;16)로 이루어지는 것을 알 수 있다.2 and 3, the electronic chuck of the present invention can be seen that the upper body 20, the lower body 12 and the gas distribution plate (gas distribution plate) (16).

상기 하부 몸체(12)에는 버퍼(buffer) 공간(14)이 형성되어 있다. 상기 버퍼 공간(14)은 상기 하부 몸체(12)의 상면(12a) 중앙부에 위치되며, 외부에서 전자척으로 공급되는 쿨링 가스(cooling gas)가 채워지는 공간이다. 예컨대, 상기 쿨링 가스로는 헬륨(He)가스가 사용되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 가스 분배 플레이트(16)는 상기 버퍼 공간(14)의 상부를 덮기 위한 플레이트로 상기 버퍼 공간(14)의 상단부분에 결합된다. 그리고 상기 가스 분배 플레이트(16)는 전자척(10)의 중심을 기준으로 일정한 각도를 두고 형성된 8개의 홀들(18)을 갖는다. 예컨대, 헬륨 가스는 상기 버퍼 공간(14)에 채워진 후 상기 가스 분배 플레이트(16)의 홀들(18)을 통해 플로우된다. (도 4 참조)A buffer space 14 is formed in the lower body 12. The buffer space 14 is located in the center of the upper surface 12a of the lower body 12 and is a space filled with a cooling gas supplied to the electronic chuck from the outside. For example, helium (He) gas is preferably used as the cooling gas. On the other hand, the gas distribution plate 16 is a plate for covering the upper portion of the buffer space 14 is coupled to the upper portion of the buffer space 14. The gas distribution plate 16 has eight holes 18 formed at an angle with respect to the center of the electron chuck 10. For example, helium gas is filled in the buffer space 14 and then flows through the holes 18 of the gas distribution plate 16. (See Figure 4)

한편, 상기 상부 몸체(20)에는 중앙홀(22), 8개의 가장자리홀들(24), 제 1 홈들(26) 그리고 제 2 홈들(28)이 형성된다. 상기 중앙홀(22)은 상기 상부 몸체(20)의 중심에 형성된다. 상기 가장자리홀들(24)은 상기 상부 몸체(20)의 가장자리에 일정각도를 두고 형성된다. 상기 제 1 홈들(26)은 상기 상부 몸체(20)의 바닥면에 상기 중앙홀(22)에서 분기되어 상기 가장자리홀들(24)로 각각 연결되어 형성된다. 예컨대, 상기 가스 분배 플레이트(16)의 홀들(18)을 통해 플로우 되는 헬륨 가스는 각각에 대응되는 상기 제 1 홈들(26)을 따라 흘러 상기 중앙홀(22) 및 가장자리홀들(24)로 유입된다. 도 3을 참조하면, 상기 제 1 홈들(26)의 중간부분에 상기 가스 분배 플레이트(16)의 홀들(18)이 위치되는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상기 버퍼 공간(14)은 중앙홀(22)과 8개의 가장자리홀들(24)로 헬륨 가스를 원활히 공급하기 위한 완충 지대 역할을 하게 된다.Meanwhile, the upper body 20 has a central hole 22, eight edge holes 24, first grooves 26, and second grooves 28. The central hole 22 is formed at the center of the upper body 20. The edge holes 24 are formed at an angle to the edge of the upper body 20. The first grooves 26 are formed at the bottom surface of the upper body 20 by branching from the central hole 22 and connected to the edge holes 24, respectively. For example, helium gas flowing through the holes 18 of the gas distribution plate 16 flows along the first grooves 26 corresponding thereto, and flows into the central hole 22 and the edge holes 24. do. Referring to FIG. 3, it can be seen that the holes 18 of the gas distribution plate 16 are positioned in the middle of the first grooves 26. For example, the buffer space 14 serves as a buffer zone for smoothly supplying helium gas to the central hole 22 and the eight edge holes 24.

상기 제 2 홈들(28)은 상기 상부 몸체(20)의 상면(20a)에 상기 중앙홀(22)에서 분기되어 상기 가장자리홀들(24)로 각각 연결되어 형성된다. 웨이퍼(50)는 상기 상부 몸체(20)의 상면(20a)에 흡착되며, 상기 제 2 홈들(28)을 따라 플로우되는 헬륨 가스에 의해 쿨링된다.The second grooves 28 are formed at the upper surface 20a of the upper body 20 by branching from the central hole 22 and connected to the edge holes 24, respectively. The wafer 50 is adsorbed onto the upper surface 20a of the upper body 20 and is cooled by helium gas flowing along the second grooves 28.

상기 상부 몸체(20)는 상기 하부 몸체(12)에 밀착 결합된다. 따라서, 상기 상부 몸체(20)의 바닥면에 형성된 제 1 홈들(26)은 헬륨 가스가 지나가는 통로가 될 수 있는 것이다. 또한, 상기 상부 몸체(20)의 상면에 웨이퍼(50)가 밀착되어 고정되면, 상기 상부 몸체(20)의 상면(20a)에 형성된 제 2 홈들(28)을 따라 헬륨 가스(쿨링 가스)가 흘러가면서 웨이퍼(50)를 쿨링 시키게 되는 것이다. 한편, 버퍼 공간(14)에 헬륨 가스가 가득 참으로 인해 상부 몸체(20)와 하부 몸체(12) 사이의 열전도로 인한 쿨링이 중앙부가 상대적으로 작아지게 된다.The upper body 20 is tightly coupled to the lower body 12. Therefore, the first grooves 26 formed on the bottom surface of the upper body 20 may be a passage through which helium gas passes. In addition, when the wafer 50 is tightly fixed to the upper surface of the upper body 20, helium gas (cooling gas) flows along the second grooves 28 formed in the upper surface 20a of the upper body 20. As the wafer 50 is cooled down. On the other hand, due to the filling of the helium gas in the buffer space 14, the cooling due to the heat conduction between the upper body 20 and the lower body 12 is relatively small.

이와 같은 본 발명의 전자척 쿨링 구조에 따른 가스의 흐름을 도 4를 참조하면서 설명하면, 웨이퍼(50)가 흡착된 상태에서 외부로부터 헬륨 가스가 상기 버퍼 공간(14)에 채워지게 된다. 상기 버퍼 공간(14)에 채워진 헬륨 가스는 상기 가스 분배 플레이트의 홀들(18)을 통해 상기 제 1 홈들(26)로 플로우 된다. 상기 헬륨 가스는 상기 제 1 홈들(26)을 따라 흐르면서 상기 중앙홀(22)과 가장자리홀들(24)을 통해 상기 상부 몸체(20)의 상면(20a)에 형성된 제 2 홈들(28)로 흘러간다. 이렇게 상기 제 2 홈들(28)을 따라 흐르는 헬륨 가스는 상기 웨이퍼의 백사이드와 접촉되면서 웨이퍼를 쿨링 시키는 것이다.Referring to FIG. 4, the gas flow according to the electron chuck cooling structure of the present invention is filled with the helium gas from the outside in the state where the wafer 50 is adsorbed. Helium gas filled in the buffer space 14 flows into the first grooves 26 through the holes 18 of the gas distribution plate. The helium gas flows along the first grooves 26 and flows through the central hole 22 and the edge holes 24 to the second grooves 28 formed in the upper surface 20a of the upper body 20. Goes. The helium gas flowing along the second grooves 28 is in contact with the backside of the wafer to cool the wafer.

이와 같은 본 발명의 전자척 쿨링 구조에 의하면, 쿨링 가스가 중앙홀과 가장자리홀들로 균일하게 공급되어 플로우 되면서 웨이퍼 백사이드 전면을 균일하게 쿨링시키므로써, 웨이퍼의 중심부와 가장자리부 사이의 온도 불균형을 최소화 하여 공정 불량을 줄일 수 있는 이점이 있다.According to the electronic chuck cooling structure of the present invention, the cooling gas is uniformly supplied to the center hole and the edge holes and uniformly cools the entire back side of the wafer, thereby minimizing the temperature imbalance between the center and the edge of the wafer. There is an advantage to reduce the process defects.

Claims (1)

하부 몸체와 상부 몸체로 이루어지고, 상부 몸체의 상면에 흡착되는 웨이퍼를 쿨링시키기 위한 전자척의 쿨링 구조에 있어서,In the cooling structure of the electronic chuck for cooling the wafer consisting of the lower body and the upper body, which is adsorbed on the upper surface of the upper body, 상기 하부 몸체 중앙부에 형성되고 외부로부터 공급되는 쿨링 가스가 채워지는 버퍼 공간과;A buffer space formed at the center of the lower body and filled with a cooling gas supplied from the outside; 상기 버퍼 공간을 덮기 위해 상기 버퍼 공간 상단에 결합되고, 상기 하부 몸체의 중심을 기준으로 다수의 홀들이 일정각도로 형성되며, 상기 버퍼 공간에 채워지는 쿨링 가스를 상기 홀들을 통해 상기 상부 몸체로 균일하게 흘러가도록 하는 가스 분배 플레이트와;Coupled to the top of the buffer space to cover the buffer space, a plurality of holes are formed at a predetermined angle with respect to the center of the lower body, the cooling gas filled in the buffer space uniformly to the upper body through the holes A gas distribution plate for flowing smoothly; 상기 상부 몸체의 중심에 수직으로 관통되어 형성되는 중앙홀과;A central hole penetrating perpendicular to the center of the upper body; 상기 상부 몸체의 가장자리에 상기 중앙홀을 축으로 상기 가스 분배 플레이트의 홀들과 각각 대응되는 일정각도로 형성되는 가장자리홀들과;Edge holes formed at predetermined angles corresponding to the holes of the gas distribution plate with the central hole as an axis on the edge of the upper body; 상기 상부 몸체의 바닥면에 형성되고, 상기 중앙홀에서 각각 분기되어 상기 가장자리홀들로 연결되며, 그 중간 부분에는 상기 가스 분배 플레이트의 홀들과 연결되어 쿨링 가스가 흐르는 제 1 홈들과;First grooves formed on a bottom surface of the upper body and branched from the central hole and connected to the edge holes, and a middle portion of which is connected to the holes of the gas distribution plate and through which cooling gas flows; 상기 상부 몸체의 상면에 형성되고, 상기 중앙홀에서 각각 분기되어 상기 가장자리홀들로 연결되며, 상기 상부 몸체의 상면에 흡착되는 웨이퍼를 쿨링시키기 위해 상기 중앙홀과 가장자리홀들을 통해 유입된 쿨링 가스가 플로우되는 제 2 홈들을 포함하는 전자척의 쿨링 구조.Cooling gas that is formed on the upper surface of the upper body, branched from the central hole and connected to the edge holes, and flows through the central hole and the edge holes to cool the wafer adsorbed to the upper surface of the upper body Cooling structure of the electronic chuck comprising second grooves flowing.
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