KR20030082473A - Electrostatic chucking stage and substrate processing apparatus - Google Patents

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KR20030082473A KR10-2003-0024085A KR20030024085A KR20030082473A KR 20030082473 A KR20030082473 A KR 20030082473A KR 20030024085 A KR20030024085 A KR 20030024085A KR 20030082473 A KR20030082473 A KR 20030082473A
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아네르바 가부시키가이샤
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Abstract

본 출원은, 흡착 전극이 완화층 및 덮개층에 의해 샌드위치된 ESC 스테이지의 구조를 개시한다. 완화층 및 덮개층은 유전체 판과 흡착 전극 사이의 열팽창 계수를 가진다. 본 출원은 또한, ESC 스테이지의 최적의 총두께, 완화층을 만드는 복합체의 최적의 부피비, 및 복합체의 최적의 열팽창 계수 범위를 개시한다. 본 출원은, 가공 동안 기판을 고정하기 위한 정전 흡착 스테이지를 포함하며, 기판이 실온보다 높은 온도로 유지될 때 기판에 대해 가공을 수행하기 위한, 기판 처리 장치를 더욱 개시한다.The present application discloses a structure of an ESC stage in which an adsorption electrode is sandwiched by a relaxation layer and a cover layer. The relief layer and cover layer have a coefficient of thermal expansion between the dielectric plate and the adsorption electrode. The present application also discloses the optimum total thickness of the ESC stage, the optimal volume ratio of the composite to make the mitigating layer, and the optimal thermal expansion coefficient range of the composite. The present application further discloses a substrate processing apparatus that includes an electrostatic adsorption stage for securing a substrate during processing and for performing processing on the substrate when the substrate is maintained at a temperature higher than room temperature.

Description

정전 흡착 스테이지 및 기판 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCKING STAGE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}Electrostatic adsorption stage and substrate processing apparatus {ELECTROSTATIC CHUCKING STAGE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판과 같은 판-성형 물체(board-shaped object)를 고정(hold)하기 위한 정전 흡착(ESC) 스테이지(electrostatic Chucking Stage), 및 ESC 단을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus comprising an electrostatic chucking stage (ESC) stage for holding a board-shaped object such as a substrate, and an ESC stage.

정전기력에 의해 기판을 흡착(chucking)하기 위한 ESC 스테이지는 기판 가공분야에서 널리 사용된다. LSI(대규모 집적 회로; Large-Scale Integrate circuits)와 같은 전자 장치 및 LCD(액정 디스플레이; Liquid Crystal Displays)와 같은 디스플레이 장치의 제조에서, 예를 들어, 생산품들의 기초가 되는 기판을 가공하는 데는 많은 단계들이 존재한다. 이들 단계들 중, ESC 스테이지는 가공 균일성(process uniformity) 및 가공 재현성(process reproducibility)을 위해 사용된다. 일례로서, 플라즈마를 에칭할 때, 플라즈마에 발생된 이온들 및 활성 종들의 작용을 이용하여 기판을 에칭한다. 여기서, ESC 스테이지는 플라즈마에 대해 최적의 위치에 기판를 고정하는 데 사용된다.BACKGROUND ESC stages for chucking substrates by electrostatic forces are widely used in the field of substrate processing. In the manufacture of electronic devices such as LSI (Large-Scale Integrate circuits) and display devices such as liquid crystal displays (LCDs), for example, many steps are required to process the substrates on which the products are based. Are present. Of these steps, the ESC stage is used for process uniformity and process reproducibility. As an example, when etching the plasma, the substrate is etched using the action of ions and active species generated in the plasma. Here, the ESC stage is used to fix the substrate in an optimal position with respect to the plasma.

일반적으로, ESC 스테이지는 흡착을 위한 전압이 인가되는 흡착 전극(chucking electrode), 및 흡착 전극에 인가된 전압에 의해 분극화된 유전체 판(dielectric plate)을 포함한다. 고정된 기판는 유전체 판과 접하고 있으며, 유전체 판의 표면상에 유도된 정전기에 의해 흡착된다.Generally, the ESC stage includes a chucking electrode to which a voltage for adsorption is applied, and a dielectric plate polarized by a voltage applied to the adsorption electrode. The fixed substrate is in contact with the dielectric plate and is adsorbed by static electricity induced on the surface of the dielectric plate.

ESC 스테이지는 기판을 안정화 시킴과 더불어 이를 흡착하는 것이 요구되어 진다. 가공이 수행되는 동안, ESC 스테이지 위에서 기판이 이동하거나 위치가 변경될 경우, 가공 균일성 및 가공 재현성이 저하되는 문제를 초래할 수 있다. 기판 가공 중, ESC 스테이지의 열 변형(thermal transformation) 및 열 팽창(thermal expansion)은 가공 동질성(homogeneity) 및 가공 재현성의 측면에서 위험하다. 가공 동안, 기판의 온도는 흔히 실온보다 높다. 이는 주로 가공 조건에 의한 것이지만, 다른 경우라면 가공이 수행되는 가공 챔버(process chember)의 환경으로 인해서이다. 어떻튼, 기판의 온도가 올라가면, ESC 스테이지의 온도도 함께 올라간다.온도 상승에 의해 ESC 스테이지의 열 변형 및 열 팽창이 발생하면, 고정된 기판이 변형(transformation)되거나 이동(displacement)할 수 있다.The ESC stage is required to stabilize the substrate and to adsorb it. If the substrate is moved or repositioned on the ESC stage while the machining is being performed, it may cause a problem that the machining uniformity and the process reproducibility are degraded. During substrate processing, thermal transformation and thermal expansion of the ESC stage are dangerous in terms of processing homogeneity and processing reproducibility. During processing, the temperature of the substrate is often higher than room temperature. This is mainly due to the processing conditions, but in other cases due to the environment of the process chamber in which the processing is performed. In any case, when the temperature of the substrate rises, the temperature of the ESC stage also rises. When the thermal deformation and thermal expansion of the ESC stage occur due to the temperature rise, the fixed substrate may be transformed or displaced.

본 출원의 발명은 설명된 문제들을 해결하기 위한 것이며, 고정된 기판의 변형 및 이동을 방지할 수 있는 고-성능 ESC 스테이지를 제공하는데 잇점이 있다. 구체적으로, 본 발명은 흡착 전극이 완화층(moderation layer) 및 덮개층(covering layer)에 의해 샌드위치된 ESC 스테이지의 구조를 제공한다. 완화층 및 덮개층은 유전체 판과 흡착 전극 사이의 열팽창 계수를 가진다. 본 발명은 또한, ESC 스테이지의 최적의 총두께, 완화층을 만드는 복합체의 최적의 부피비, 및 복합체의 최적의 열팽창 계수 범위를 개시한다. 본 발명은 가공 동안, 기판을 고정하기 위한 ESC 스테이지를 포함하며, 기판이 실온보다 높은 온도로 유지될 때 기판에 대해 가공을 실행하기 위한 기판 처리 장치를 더 제공한다.The invention of the present application is to solve the problems described and has the advantage of providing a high-performance ESC stage capable of preventing deformation and movement of the fixed substrate. Specifically, the present invention provides a structure of an ESC stage in which an adsorption electrode is sandwiched by a moderation layer and a covering layer. The relief layer and cover layer have a coefficient of thermal expansion between the dielectric plate and the adsorption electrode. The present invention also discloses the optimum total thickness of the ESC stage, the optimal volume ratio of the composite making the relief layer, and the range of the optimum coefficient of thermal expansion of the composite. The present invention further includes an ESC stage for fixing a substrate during processing, and further provides a substrate processing apparatus for performing processing on the substrate when the substrate is maintained at a temperature higher than room temperature.

도 1은 본 발명의 구현예인 ESC 스테이지의 개략적인 정면 단면도이고,1 is a schematic front cross-sectional view of an ESC stage that is an embodiment of the invention,

도 2는 도 1에 나타난 ESC 스테이지의 장점을 개략적으로 설명하는 도면이며,2 is a view schematically illustrating the advantages of the ESC stage shown in FIG.

도 3은 본 발명의 구현예인 기판 처리 장치의 개략적인 정면 단면도이며,3 is a schematic front cross-sectional view of a substrate processing apparatus that is an embodiment of the present invention;

도 4, 도 5, 도 6 및 도 7은 구현예의 구조로부터 얻어진 효과를 확인하기 위한 실험의 결과를 개략적으로 나타내는 도면이며,4, 5, 6 and 7 are diagrams schematically showing the results of experiments to confirm the effect obtained from the structure of the embodiment,

도 8은 본 발명의 또 다른 구현예인 ESC 스테이지의 개략적인 정면 단면도이다.8 is a schematic front cross-sectional view of another embodiment of the ESC stage.

본 발명의 바람직한 구현예들은 이하에서 설명될 것이다. 먼저, ESC 스테이지의 구현예가 설명될 것이다. 도 1은 ESC 스테이지의 구현예의 개략적인 정면 단면도이다. ESC 스테이지는 본체(41), 흡착된 물체(9)가 올려진 유전체 판(42), 및 흡착을 위한 전압이 인가된 흡착 전극(43)을 포함한다.Preferred embodiments of the invention will be described below. First, the implementation of the ESC stage will be described. 1 is a schematic front cross-sectional view of an embodiment of an ESC stage. The ESC stage includes a main body 41, a dielectric plate 42 on which the adsorbed object 9 is placed, and an adsorption electrode 43 to which a voltage for adsorption is applied.

ESC 스테이지는 전체로서 테이블과 유사하며, 꼭대기 면 위에 판-성형 물체(9)를 고정한다. 본체(41)는 알루미늄 또는 스테인레스-스틸과 같은 금속으로 만들어진다. 본체(41)는 낮은 원주형(low column shaped)이다. 흡착 전극(43)은본체(41) 위에 고정된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 흡착 전극(43)은 바닥 끝에 플랜지-형 부분(431)을 갖는다. 이 부분(431)을 이하 '전극 플랜지(electrode flange)'라 한다. 흡착 전극(43)은 전극 플랜지(431)에서 나사조임(screwing)에 의해 본체(41) 위에 고정된다. 흡착 전극(43)은 전기적으로 본체(41)와 단락(short)된다.The ESC stage resembles a table as a whole and holds the plate-forming object 9 on top. The main body 41 is made of metal such as aluminum or stainless steel. Body 41 is low column shaped. The adsorption electrode 43 is fixed on the body 41. As shown in FIG. 1, the adsorption electrode 43 has a flange-shaped portion 431 at the bottom end. This portion 431 is hereinafter referred to as an 'electrode flange'. The adsorption electrode 43 is fixed on the body 41 by screwing in the electrode flange 431. The adsorption electrode 43 is electrically shorted with the main body 41.

나사로 조여진 전극 플랜지(431)를 둘러싸는 보호 고리(49)가 제공된다. 보호 고리(49)는 실리콘 산화물(silicon oxide)과 같은 절연체로 만들어진다. 보호 고리(49)는 흡착 전극(43)과 전극 플랜지(431)의 측면을 덮음으로써 이들을 보호하는 것이다.A protective ring 49 is provided surrounding the screwed electrode flange 431. The protective ring 49 is made of an insulator such as silicon oxide. The protection ring 49 protects these by covering the side surface of the adsorption electrode 43 and the electrode flange 431. As shown in FIG.

유전체 판(42)은 흡착 전극(43)의 윗쪽에 위치된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 흡착 전극(43)은 위쪽으로 볼록한 부분 및 볼록한 부분을 둘러싸는 플랜지-유사 부분으로 형성된다. 유전체 판(42)은 직경이 흡착 전극(43)과 거의 동일하다.The dielectric plate 42 is located above the adsorption electrode 43. As shown in FIG. 1, the adsorption electrode 43 is formed of an upwardly convex portion and a flange-like portion surrounding the convex portion. The dielectric plate 42 is almost the same in diameter as the adsorption electrode 43.

흡착 동력원(40)은 설명된 ESC 스테이지와 연결된다. 흡착 동력원(40)의 종류는 정전기 흡착(electrostatic chucking)의 것에 따른다. 본 구현예의 ESC 스테이지는 단극형(mono-electrode type)이다. 흡착 동력원(40)으로서 양의 DC동력원이 선택된다. 흡착 동력원(40)은 본체(41)와 연결되어, 본체(41)를 통해 흡착 전극(43)에 양의 DC전압을 인가한다. 흡착 전극(43)에 인가된 전압은 물체(9)를 흡착할 수 있는 유전성 분극을 야기한다. 본 구현예에서, 양의 DC전압이 인가되기 때문에, 양 전하가 유전체 판(42)의 표면 위에서 유도되어, 결과 정전기적으로 물체(9)를 흡착한다.Adsorption power source 40 is connected to the described ESC stage. The kind of adsorption power source 40 depends on that of electrostatic chucking. The ESC stage of this embodiment is a mono-electrode type. As the suction power source 40, a positive DC power source is selected. The suction power source 40 is connected to the main body 41 and applies a positive DC voltage to the suction electrode 43 through the main body 41. The voltage applied to the adsorption electrode 43 causes dielectric polarization that can adsorb the object 9. In this embodiment, since a positive DC voltage is applied, a positive charge is induced above the surface of the dielectric plate 42, resulting in the electrostatic attraction of the object 9.

두 가지의 정-전기적 흡착 메카니즘(electrostatic chucking mechanism)이 알려져 있다. 하나는 쿨롱 힘(Coulomb force)에 의한 것이고, 다른 하나는 존슨-라벡 힘(Johnson-Rahbeck force)에 의한 것이다. 존슨-라벡 힘은 미세-구역에서의 전류의 집중에 의해 발생된 흡착 힘이다. 유전체 판(42) 및 물체(9)의 표면은 미세적으로 울퉁불퉁(uneven)하다. 양 표면 위 미세 융기부는 서로 접한다. 정전기 전하가 흡착 동력원(40)에 의해 유도될 때, 흐르는 전류는 서로 접하고 있는 융기부에 모이게 되어, 결과 존슨-라벡 힘을 발생한다. 존슨-라벡 힘은 본 구현예와 같은 ESC 스테이지 내에서 우세하다. 그러나, 본 발명은 존슨-라벡힘이 우세한 것에만 한정되는 것은 아니다.Two electrostatic chucking mechanisms are known. One is by Coulomb force and the other is by Johnson-Rahbeck force. Johnson-Labeck force is the adsorption force generated by the concentration of current in the micro-zone. The surfaces of the dielectric plate 42 and the object 9 are microscopically uneven. The fine ridges on both surfaces abut each other. When electrostatic charge is induced by the adsorption power source 40, the flowing currents collect at the ridges in contact with each other, resulting in the Johnson-Labeck force. Johnson-Labeck force is dominant in the same ESC stage as this embodiment. However, the present invention is not limited only to the preponderance of Johnson-Labelhim.

본 구현에의 ESC 스테이지의 가장 큰 특징 중의 하나는, 물체(9)의 열 이동 및 열 변형이 효율적으로 방지되는 구조라는 점이다. 이 점은 하기에서 설명될 것이다. 본 구현예의 ESC 스테이지는 추측컨데 뜨거운 온도 환경에서 사용된다. 이는, 나중에 설명되는 것처럼, 물체(9)가 가공될 기판인 경우 이외에, 예를 들어 물체(9)가 뜨거운 온도 환경하에서 시험되는 경우에 일어날 수 있다. 높은 온도 환경에서 사용되는 경우라도, 본 구현예의 ESC 스테이지에서 열 이동 및 열 변형이 방지된다.One of the biggest features of the ESC stage in this embodiment is that the structure is effectively prevented from thermal movement and thermal deformation of the object 9. This point will be explained below. The ESC stage of this embodiment is supposedly used in hot temperature environment. This can occur, for example, when the object 9 is tested under a hot temperature environment, in addition to the case where the object 9 is a substrate to be machined. Even when used in a high temperature environment, heat transfer and thermal deformation are prevented in the ESC stage of the present embodiment.

구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 완화층(44)은 유전체 판(42) 및 흡착 전극(43)사이에 제공된다. 완화층(44)은 유전체 판(42)과 흡착 전극(43)사이의 열 팽창 계수 차를 완하하여, 물체(9)의 열 이동 및 열 변형을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 완화층(44)은 유전체 판(420 및 흡착 전극(43) 사이의 중간 열팽창계수 값을 갖는다. "중간 열 팽창 계수 값" 이란: 흡착 전극(43)의 열팽창 계수가 유전체 판(42) 보다 높으면, 흡착 전극(43) 보다 낮고 유전체 판(42) 보다는 높으며; 그리고, 유전체 판(42)의 열팽창 계수가 흡착 전극(43) 보다 높으면, 유전체 판(42) 보다는 낮고 흡착 전극(43) 보다는 높음을 의미한다.Specifically, as shown in FIG. 1, an alleviation layer 44 is provided between the dielectric plate 42 and the adsorption electrode 43. The alleviation layer 44 can alleviate the thermal expansion coefficient difference between the dielectric plate 42 and the adsorption electrode 43, thereby preventing thermal movement and thermal deformation of the object 9. More specifically, the relaxation layer 44 has a median thermal expansion coefficient value between the dielectric plate 420 and the adsorption electrode 43. The "intermediate thermal expansion coefficient value" means that the thermal expansion coefficient of the adsorption electrode 43 is a dielectric plate. If higher than 42, it is lower than the adsorption electrode 43 and higher than the dielectric plate 42. And, if the thermal expansion coefficient of the dielectric plate 42 is higher than the adsorption electrode 43, it is lower than the dielectric plate 42 and the adsorption electrode ( 43) higher than that.

본 구현예에서, 특히, 흡착 전극(43)은 알루미늄으로 만들어지며, 유전체 판(42)은 알루미나(Al2O3)로 만들어진다. 완화층(44)은 세라믹과 금속의 복합체로 만들어진다. 알루미늄과 마그네시아 사이의 열팽창 계수를 갖는 복합체로서 실리콘 카바이드 및 알루미늄의 복합체를 들 수 있으며, 이하 "SiC-Al 복합체"라 한다. 알루미늄의 열팽창 계수는 0.237×10-4/K이고, 마그네시아는 14×10-6/K이다. 이 경우, 완화층(44)의 재료로서 약 10×10-6/K의 열팽창 계수를 갖는 SiC-Al 복합체가 바람직하게 선택된다. 이 같은 종류의 SiC-Al 복합체는 다공성 SiC 벌크(SiC bulk)내로 용융한 알루미늄을 포어(poring)하여 이를 채움으로써 제조된다. 다공성 SiC 벌크는 SiC 분말의 고온 고압 소결-주조(sinter-molding)에 의해 제조된다. 포어드한 알루미늄을 냉각시킨 후, 절단과 같은 기계 작업에 의해 도 1에서와 같이 성형된 완화층44이 얻어진다. 채워진 알루비늄의 부피를 조절할 수 있는, 다공성 SiC-Al 벌크의 부피 개구비(the volume opening ratio)는 소결-주조 중에 적절한 온도 및 적절한 압력을 선택함으로써 조절된다. 다공성 벌크와 동일 크기의 비-다공성 벌크의 밀도를 비교하여, 부피 개구비를 얻는다. 설명된 방법으로 제조된 SiC-Al 복합체의 열팽창 계수는 SiC에 대한 알루미늄의 조성비에 의존한다. 설명된 10×10-6/K의 열팽창 계수는 조성비를 조절함으로써 얻어진다.In this embodiment, in particular, the adsorption electrode 43 is made of aluminum and the dielectric plate 42 is made of alumina (Al 2 O 3 ). The mitigating layer 44 is made of a composite of ceramic and metal. Examples of the composite having a coefficient of thermal expansion between aluminum and magnesia include a composite of silicon carbide and aluminum, hereinafter referred to as "SiC-Al composite". The coefficient of thermal expansion of aluminum is 0.237 × 10 −4 / K and magnesia is 14 × 10 −6 / K. In this case, SiC-Al composites having a coefficient of thermal expansion of about 10 x 10 -6 / K are preferably selected as the material of the relaxation layer 44. This kind of SiC-Al composite is prepared by poring molten aluminum into a porous SiC bulk and filling it. Porous SiC bulk is prepared by high temperature high pressure sinter-molding of SiC powder. After cooling the forged aluminum, a relaxed layer 44 molded as in FIG. 1 is obtained by mechanical operations such as cutting. The volume opening ratio of the porous SiC-Al bulk, which can control the volume of the filled aluminium, is controlled by selecting the appropriate temperature and the appropriate pressure during sintering-casting. By comparing the density of the porous bulk with the non-porous bulk of the same size, the volume opening ratio is obtained. The coefficient of thermal expansion of the SiC-Al composites produced by the described method depends on the composition ratio of aluminum to SiC. The thermal expansion coefficient of 10 × 10 −6 / K described is obtained by adjusting the composition ratio.

만약이라도, 완화층(44)의 열팽창 계수는 바람직하게 흡착 전극(43)보다 유전체 판(42)에 더 가깝다. 알루미늄의 열팽창 계수가 0.237×10-4/K이고, 알루미늄이 7.3×10-6/K인 것을 고려하면, 완화층(44)의 열팽창 계수는 바람직하게 9.5×10-6/K 내지 10.5×10-6/K 범위이다. 이는 전체 부피에 대해 실리콘 카바이드의 부피비를 50 내지 60 퍼센트로 함으로써 가능하다. "유전체 판에 더 가까운 열팽창 계수"란 단지 유전체 판(42)과 흡착 전극(43) 사이 중간값이라기 보다는 유전체 판(42)의 값에 더 가깝다는 것을 의미한다.If any, the coefficient of thermal expansion of the relaxation layer 44 is preferably closer to the dielectric plate 42 than the adsorption electrode 43. Considering that the thermal expansion coefficient of aluminum is 0.237 × 10 −4 / K and the aluminum is 7.3 × 10 −6 / K, the thermal expansion coefficient of the relaxation layer 44 is preferably 9.5 × 10 −6 / K to 10.5 × 10 -6 / K range. This is possible by making the volume ratio of silicon carbide 50 to 60 percent with respect to the total volume. "Coefficient of thermal expansion closer to the dielectric plate" means that it is closer to the value of the dielectric plate 42 than merely the median between the dielectric plate 42 and the adsorption electrode 43.

추가적으로 본 구현예의 ESC 스테이지에서, 덮개층(45)은 완화층(44)의 반대쪽에서 흡착 전극(43) 위에 제공된다. 즉, ESC 스테이지는 흡착 전극(43)이 완화층(44) 및 덮개층(45)에 의해 샌드위치된 구조를 갖는다. 덮개층(45)은 흡착 전극(43)과 본체(41) 사이에 삽입된다. 이 덮개층(45)은 또한, 유전체 판(42) 및 흡착 전극(43) 사이의 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진다. 이는 완화층(44)의 것과 동일한 재료를 택함으로써 가능하다. 그러나, 덮개층(45)으로 다른 재료를 택할 수도 있다.Additionally, in the ESC stage of this embodiment, the capping layer 45 is provided over the adsorption electrode 43 on the opposite side of the mitigating layer 44. That is, the ESC stage has a structure in which the adsorption electrode 43 is sandwiched by the relaxation layer 44 and the cover layer 45. The cover layer 45 is inserted between the adsorption electrode 43 and the main body 41. This cover layer 45 is also made of a material having a coefficient of thermal expansion between the dielectric plate 42 and the adsorption electrode 43. This is possible by choosing the same material as that of the mitigating layer 44. However, other materials may be selected for the cover layer 45.

흡착 전극(43)이 사이 열팽창 계수(in-between thermal expansion coefficient)를 갖는 완화층(44) 및 덮개층(45)에 의해 샌드위치되는 구조는, 흡착된 물체(9)의 이동 및 변형을 방지할 수 있다. 이점은 도 2를 들어 하기에서 상세하게 설명될 것이다. 도 2는 도 1에 나타난 ESC 스테이지의 장점을 개략적으로 설명한다.The structure in which the adsorption electrode 43 is sandwiched by the buffer layer 44 and the cover layer 45 having an in-between thermal expansion coefficient between them can prevent movement and deformation of the adsorbed object 9. Can be. This will be explained in detail below with reference to FIG. 2. FIG. 2 schematically illustrates the advantages of the ESC stage shown in FIG. 1.

일반적으로, 흡착 전극 재료, 예를 들어 금속, 및 유전체 판(42)의 재료, 예를들어 유전체 사이의 열팽창 계수는 큰 차이가 있다. 유전체 판(42)이 흡착 전극(43) 위에 고정된 종래 기술의 구조에서는, ESC 스테이지가 뜨거운 온도로까지 가열될 때, 유전체 판(42)과의 열팽창 계수 차이로 인해 흡착 전극의 큰 변형이 용이하게 발생할 수 있다. 결과, 유전체 판(42)은 또한, 도 2(1)에 나타난 바와 같이, 볼록하게 되거나 또는 도 2(2)에 나타난 바와 같이, 오목하게 변형될 수 있다. 유전체 판(42)의 이같은 변형은, 흡착될 물체(9)의 이동 또는 변형을 초래할 수 있다.In general, the coefficient of thermal expansion between the adsorption electrode material, for example a metal, and the material of the dielectric plate 42, for example the dielectric, is largely different. In the prior art structure in which the dielectric plate 42 is fixed on the adsorption electrode 43, when the ESC stage is heated to a hot temperature, large deformation of the adsorption electrode is easy due to the difference in thermal expansion coefficient with the dielectric plate 42. Can occur. As a result, the dielectric plate 42 can also be convex, as shown in FIG. 2 (1) or concave, as shown in FIG. 2 (2). Such deformation of the dielectric plate 42 may result in the movement or deformation of the object 9 to be adsorbed.

사이 열팽창 계수를 갖는 완화층(44)이 유전체 판(42) 및 흡착 전극(43) 사이에 삽입된 종래 기술의 구조에서는, 열팽창 계수의 차이가 완화되어 결과, 유전체 판(42)의 변형이 억제된다. 본 발명자에 의한 조사에 따르면, 도 4에 나타난 바와 같이, 완화층(44)과 유사한 층이 추가적으로 반대쪽에 제공될 때, 유전체 판(42)의 변형이 더욱 억제됨이 밝혀졌다. 비록 그 이유가 완전히 밝혀지지 않았지만, 사이 열팽창 계수를 갖는 층들에 의해 샌드위치될 때, 흡착 전극(43)의 양면에서의 열 팽창이 균형된 상태가 될 것이다는 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 흡착 전극(43)의 내부-응력이, 유사한 열팽창 계수를 갖는 양쪽의 층들에 의해 균형을 이루게 될 것이라는 것을 생각할 수 있다.In the prior art structure in which a relaxation layer 44 having a thermal expansion coefficient therebetween is inserted between the dielectric plate 42 and the adsorption electrode 43, the difference in the thermal expansion coefficient is alleviated, and as a result, the deformation of the dielectric plate 42 is suppressed. do. Investigations by the inventors have shown that, as shown in FIG. 4, when a layer similar to the relaxed layer 44 is additionally provided on the opposite side, deformation of the dielectric plate 42 is further suppressed. Although the reason is not fully understood, it is conceivable that the thermal expansion at both sides of the adsorption electrode 43 will be in a balanced state when sandwiched by the layers having the coefficient of thermal expansion therebetween. Moreover, it is conceivable that the inner-stress of the adsorption electrode 43 will be balanced by both layers with similar coefficients of thermal expansion.

열 응력과 관련하여, 완화층(44) 및 덮개층(45) 내의 열 응력이 흡착전극(43)의 변형을 억제하도록 작용할 것이라는 것을 또한, 생각할 수 있다. 예를 들어, 흡착 전극(43)이 위로 볼록하게 변형될 때, 완화층(44) 및 덮개층(45)의 내부 열 응력이 이를 반대 방향으로 변형되도록 예를 들어, 아래로 볼록하게 되도록 작용할 수 있다. 추가적으로, 흡착 전극(43)내에 압축 응력(compression stress)이 생성될 때, 장력(tensile stress)이 완화층(44) 및 덮개층(45)내에 생성되는 것이 일어날 수 있다. 반대로, 장력이 흡착 전극(43) 내에 생성될 때, 완화층(44) 및 덮개층(45) 내에 압축 응력이 생성될 수 있다. 일반적으로, 완화층(44)및 덮개층(45)은 흡착 전극(43)내의 응력에 반대하는 응력을 가질 수 있다고 할 수 있다. 여기서 "반대"란, 완전히 반대방향으로 응력이 향하는 것을 항상 의미하지는 않는다. 벡터로 표현할 때, 완화층(44) 및 덮개층(45) 내의 응력 벡터는 흡착 전극(43)내 응력 벡터에 대해 90도 이상의 각을 만든다.In relation to the thermal stress, it is also conceivable that the thermal stress in the relaxation layer 44 and the cover layer 45 will act to suppress the deformation of the adsorption electrode 43. For example, when the adsorption electrode 43 is convexly deformed upward, the internal thermal stresses of the relief layer 44 and the cover layer 45 may act to convex it downward, for example, so that it deforms in the opposite direction. have. In addition, when a compressive stress is generated in the adsorption electrode 43, it may occur that a tension stress is generated in the relaxation layer 44 and the cover layer 45. Conversely, when tension is created in the adsorption electrode 43, compressive stress can be generated in the relaxation layer 44 and the cover layer 45. In general, it can be said that the alleviation layer 44 and the encapsulation layer 45 may have a stress that is opposite to the stress in the adsorption electrode 43. "Opposite" here does not always mean that the stress is directed in the completely opposite direction. Expressed as a vector, the stress vectors in the relaxation layer 44 and the cover layer 45 make an angle of 90 degrees or more with respect to the stress vectors in the adsorption electrode 43.

어떻튼, 덮개층(45)의 조건은 흡착 전극(43)의 변형 및 이로인한 유전체 판(42)의 변형을 더욱 억제한다. 결과적으로, 물체(9)의 이동 및 변형이 함께 억제될 수 있다. 덮개층(45)이 유사한 열-팽창-계수를 갖는다는 점은, 열팽창 계수의 완전한 대응을 의미하는 것이 아니라, 사이 열팽창 계수를 갖는다는 점에서, 덮개층(45)이 완화층(44)과 유사하다는 것을 단지 의미할 뿐이다. 완화층(44)과 동일한 세라믹-금속 복합체 예를 들어, SiC-Al 복합체가 덮개층(45)의 재료로서 사용되어 질 수 있다. 덮개층(45)에 대한 복합체는 전도성이 있으며, 충분한 금속 함량을 가진다. 이는 본체(41)로 부터 흡착 전극(43)을 절연하기 위한 것이 아니다.In any case, the condition of the lid layer 45 further suppresses the deformation of the adsorption electrode 43 and the deformation of the dielectric plate 42. As a result, movement and deformation of the object 9 can be suppressed together. The fact that the cover layer 45 has a similar thermal-expansion coefficient does not mean a perfect correspondence of the coefficient of thermal expansion, but in that the cover layer 45 has a coefficient of thermal expansion therebetween. It just means that it is similar. The same ceramic-metal composite as the relaxed layer 44, for example SiC-Al composite, can be used as the material of the capping layer 45. The composite on the cover layer 45 is conductive and has a sufficient metal content. This is not to insulate the adsorption electrode 43 from the main body 41.

유전체 판(42)을 고정하기 위한 구조는 또한, 유전체 판(42)의 변형을 억제한다는 점에서 중요하다. 유전체 판(42)이 예를 들어, 나사조임에 의해 국소적으로 고정되면, 고정점에서 꽉 죄어져 있는 상태이고 열전도성이 고정점에서 국소적으로 강화되기 때문에, 유전체 판(42)의 열변형이 악화될 수 있다. 본 구현예에서, 유전체 판(42)은 주성분이 알루미늄 또는 인듐 중 어느 하나와 같은 경납땜 재료(brazing material)에 의해 흡착 전극(43)과 연결된다. 여기서 "주성분"이란 순수한 알루미늄 또는 순수한 인듐을 함축하며, 덧붙여 몇몇 첨가제를 포함하는 것을 함축한다. 예를 들어, 연결은 표면 전체의 경납땜(brazing)에 의해 이루어진다. 구체적으로, 인듐으로 만들어진 얇은 막이 유전체 판(42) 및 완화층(44) 사이에 삽입된다. 약 120℃ 내지 130℃로까지 이들을 가열한 후 냉각시킴으로써, 유전체 판(42)이 완화층(44)에 고정된다. 열접촉 및 기계적 강도의 강화 측면에서, 경납땜중에, 570℃ 내지 590℃ 범위내의 온도로 가열하면서 1Mpa 내지 2MPa 범위내의 압력을 기계적으로 가하는 것이 바람직하다. 경납땜에 의한 연결은 유전체 판(42)의 변형을 더욱 효과적으로 억제한다. 또한, 완화층(44)과 흡착 전극(43)을 경납땜하고, 동일한 방법으로 흡착 전극(43)과 덮개층(45)을 경납땜하는 것이 실용적이다.The structure for fixing the dielectric plate 42 is also important in that it suppresses the deformation of the dielectric plate 42. When the dielectric plate 42 is locally fixed by, for example, screwing, the thermal deformation of the dielectric plate 42 is because the state is tight at the fixing point and the thermal conductivity is locally strengthened at the fixing point. This can get worse. In the present embodiment, the dielectric plate 42 is connected to the adsorption electrode 43 by a brazing material whose main component is either aluminum or indium. "Principal component" here implies pure aluminum or pure indium, in addition to including some additives. For example, the connection is made by brazing of the entire surface. Specifically, a thin film made of indium is inserted between the dielectric plate 42 and the alleviation layer 44. The dielectric plates 42 are fixed to the relief layer 44 by heating them to about 120 ° C. to 130 ° C. and then cooling them. In terms of thermal contact and strengthening of mechanical strength, during brazing, it is preferable to mechanically apply a pressure in the range of 1 MPa to 2 MPa while heating to a temperature in the range of 570 ° C to 590 ° C. The brazing connection more effectively suppresses the deformation of the dielectric plate 42. It is also practical to braze the relaxation layer 44 and the adsorption electrode 43, and to braze the adsorption electrode 43 and the cover layer 45 in the same manner.

이하, 간단히 "총 두께"라 하는, 유전체 판(42), 흡착 전극(43), 완화층(44) 및 덮개층(45)의 총 두께는 바람직하게 28mm 내지 32mm 범위내이다. 그 이유는 다음과 같다. 총 두께가 28mm 미만이면, 얇아서 설명된 것과 같은 열 변형이 용이하게 발생할 수 있다. 덧붙여, 나중에 설명되는, 냉각을 위한 캐비티(cavity)가 ESC 스테이지에 제공되는 경우, 28mm 미만의 총 두께는, 냉각을 위한 냉각제에 대한 공간 및 접촉지역의 부족으로 인해, 충분한 냉각이 불가능해지는 문제를 야기할 수 있다. 반대로 총두께가 32mm를 초과하면, 무의미하게 확장되어 전용공간 및 경비면에서 문제를 야기할 수 있다. 더 나아가, 흡착 전극(43)을 고정하는데 보다 긴 나사가 요구되는 문제, 및 보다 큰 크기의 보호 고리(49)가 요구되는 문제를 야기한다. 결과, 총두께는 28mm 내지 32mm 범위 이내가 바람직하다.The total thickness of the dielectric plate 42, the adsorption electrode 43, the relief layer 44, and the cover layer 45, hereinafter simply referred to as "total thickness", is preferably in the range of 28 mm to 32 mm. The reason for this is as follows. If the total thickness is less than 28 mm, thermal deformation, such as described as thin, can easily occur. In addition, when a cavity for cooling is provided in the ESC stage, which will be described later, the total thickness of less than 28 mm may cause the problem of insufficient cooling due to lack of space and contact area for the coolant for cooling. Can cause. On the contrary, if the total thickness exceeds 32mm, it may expand insignificantly and cause problems in the space and security. Furthermore, it causes a problem that longer screws are required to fix the adsorption electrode 43, and a problem that larger size protection rings 49 are required. As a result, the total thickness is preferably within the range of 28 mm to 32 mm.

다음에서 본 발명의 기판 처리 장치의 구현예가 설명될 것이다. 본 발명의 장치는 실온보다 높은 온도로 기판을 유지하면서 이를 가공하는 것이다. 다음 설명에서, 기판 처리 장치의 구현예로서 플라즈마 에칭 장치가 선택된다. 또한, 다음 설명에서, "물체"는 그것의 하위 개념인 "기판"로 대체된다.In the following, an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention will be described. The device of the present invention is to process it while keeping the substrate at a temperature above room temperature. In the following description, a plasma etching apparatus is selected as an embodiment of the substrate processing apparatus. Also, in the following description, "object" is replaced by "substrate" which is a subordinate concept thereof.

도 3은 본 발명의 구현예로서 기판 처리 장치의 개략적인 정면 단면도이다. 도 3에서 나타난 장치는 기판(9) 위에서 플라즈마 에칭이 수행되는 가공 챔버(process chamber), 가공 챔버(1)내로 가공 가스(process gas)를 유입시키기 위한 가공-가스 유입선(2), 유입된 가공 가스에 에너지를 인가하여 가공 챔버(1)내에서 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생기(3), 및 플라즈마의 작용에 의해 기판(9)이 에칭될 수 있는 위치에서 정전기적으로 흡착함으로써 기판(9)을 고정하기 위한 ESC 스테이지(4)를 포함한다. ESC 스테이지(4)는 설명된 구현예에서와 거의 동일하다.3 is a schematic front cross-sectional view of a substrate processing apparatus as an embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 3 is a process chamber in which plasma etching is performed on a substrate 9, a process-gas inlet line 2 for introducing a process gas into the processing chamber 1, which is introduced. A plasma generator 3 for generating energy in the processing chamber 1 by applying energy to the processing gas, and electrostatic adsorption at a position where the substrate 9 can be etched by the action of the plasma; ESC stage 4 for fixing). The ESC stage 4 is almost identical to that in the described embodiment.

가공 챔버는 공기가 통하지 않는 진공 용기로, 펌핑선(11)에 의해 펌프된다. 가공 챔버(1)는 스레인레스 스틸과 같은 금속으로 만들지며, 전기적으로 접지된다. 펌핑선(11)은 건조 펌프 및 펌핑 속도 조절기(112)와 같은 진공 펌프(11)를 포함하여, 결과 가공 챔버1내의 압력을 10-3pa내지 10pa로 유지할 수 있다.The processing chamber is a vacuum vessel through which no air flows, and is pumped by the pumping line 11. The processing chamber 1 is made of metal, such as stainless steel, and is electrically grounded. The pumping line 11 includes a vacuum pump 11, such as a drying pump and a pumping speed regulator 112, so that the pressure in the resulting processing chamber 1 can be maintained at 10 -3 pa to 10 pa.

가공-가스 유입선(2)은 플라즈마 에칭을 위한 가공 가스를 요구되는 유속으로 유입할 수 있다. 본 구현예에서, 가공 가스로서 트리플루오르 메탄(CHF3)과 같은 반응가스가 가공 챔버(1) 내로 유입된다. 가공-가스 유입선(2)는 가공 가스로 가득채워진 가스밤(gas bomb) 및, 가스밤과 가공 챔버(1)를 서로 연결하는 공급관을 포함한다.The process-gas inlet line 2 can introduce a process gas for plasma etching at the required flow rate. In this embodiment, a reaction gas, such as trifluoromethane (CHF 3 ), is introduced into the processing chamber 1 as the processing gas. The process-gas inlet line 2 comprises a gas bomb filled with process gas and a supply pipe connecting the gas chest and the processing chamber 1 to each other.

플라즈마 발생기(3)는 유입된 가공 가스에 라디오 주파수(radio-frequency; RF) 에너지를 가하여 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 발생기(3)는 ESC 스테이지(4)와 마주보는 대향 전극(30), 및 대향 전극(30)에 RF 전압을 인가하기 위한 RF 동력원(31)을 포함한다. 이하 RF 동력원(31)을 '플라즈마 발생원'이라 한다. 플라즈마 발생원(31)의 주파수는 100 kHz 내지 수십 MHz범위이다. 플라즈마 발생원(31)은 매칭 회로(도시되지 않음)를 끼워넣은 대향 전극(30)과 연결된다. 플라즈마 발생원(31)의 출력은 300W 내지 2500W 범위일 수 있다. 절연체(32)를 삽입하여, 대향 전극(30)이 공기가 차단되게 가공 챔버(1)에 장착된다 .The plasma generator 3 generates a plasma by applying radio frequency (RF) energy to the introduced process gas. The plasma generator 3 comprises an opposite electrode 30 facing the ESC stage 4, and an RF power source 31 for applying an RF voltage to the opposite electrode 30. Hereinafter, the RF power source 31 is referred to as a 'plasma generating source'. The frequency of the plasma generating source 31 ranges from 100 kHz to several tens of MHz. The plasma generation source 31 is connected to the counter electrode 30 in which a matching circuit (not shown) is inserted. The output of the plasma generation source 31 may range from 300W to 2500W. By inserting the insulator 32, the counter electrode 30 is mounted in the processing chamber 1 to block the air.

플라즈마 발생원(31)이 대향전극(30)에 RF전압을 인가할 때, RF 전하는 가공 챔버(1)에 제공된 RF장에 의해 유입된 가공가스를 이용하여 점화(ignite)된다. 전하를 통해, 가공 가스가 플라즈마 상으로 이동한다. 가공 가스가 플루라이드(fluoride)인 경우, 플루오린(fluorine) 또는 플루라이드의 이온들 및 활성화된 종들이 플라즈마 내에 풍부하에 생성된다. 이들 이온 및 종들이 기판(9)에 도달하여, 결과 기판(9)의 표면을 에칭한다.When the plasma generation source 31 applies the RF voltage to the counter electrode 30, the RF charge is ignited using the processing gas introduced by the RF field provided in the processing chamber 1. Through the charge, the processing gas moves over the plasma. When the processing gas is fluoride, fluorine or fluoride ions and activated species are produced in abundance in the plasma. These ions and species reach the substrate 9 and etch the surface of the resulting substrate 9.

축전기를 끼워넣어, 또 다른 RF 동력원(6)이 ESC 스테이지(4)와 연결된다. 이 RF 동력원(6)은 효율적으로 기판(9) 위에 이온을 입사시키기 위한 것이다. 이 RF 동력원(6)을 이하 "이온-입사원(ion-incidence source)"이라 한다. 이온 입사원(6)이 플라즈마가 발생된 상태에서 작동될 때, 자기-바이어스 전압(self-biasing voltage)이 기판(9)에 제공된다. 자기-바이어스 전압은 플라즈마와 RF파의 상호 반응을 통해 생성되는 음의 DC전압이다. 자기-바이어스 전압은 기판(9) 위에 효율적으로 이온을 입사시켜, 결과 에칭률을 강화시킨다.By inserting the capacitor, another RF power source 6 is connected with the ESC stage 4. This RF power source 6 is for injecting ions onto the substrate 9 efficiently. This RF power source 6 is hereinafter referred to as an "ion-incidence source." When the ion incident source 6 is operated in a state where a plasma is generated, a self-biasing voltage is provided to the substrate 9. The self-bias voltage is a negative DC voltage generated through the interaction of plasma and RF waves. The self-bias voltage effectively injects ions onto the substrate 9, enhancing the resulting etch rate.

본 구현예에서, 교정 고리(46)(correction ring)가 ESC 스테이지(4)에 제공된다. 기판(9)과 수평이 되게, 교정 고리(46)가 유전체 판(42)의 플랜지 부분 위에 설치된다. 교정 고리(46)는 기판(9)과 같거나 유사한 재료, 예를 들어 실리콘 단 결정(silicon mono-crystal)으로 제조된다. 교정 고리(46)는 기판(9)의 주변에서의 가공의 비-균일성 또는 비-단일성을 방지하기 위한 것이다. 기판(9)의 가장자리로 부터의 열 분산으로 인해, 기판(9)에서의 온도는 중심과 비교하여 주변부에서 더 낮은 경향이 있다. 이같은 문제를 해결하기 위해, 기판(9)과 동일하거나 유사한 재료로 만들어진 교정 고리(46)가 기판(9)을 둘러싸도록 제공되어 열 분산을 보상한다. 에칭과 함께, 기판(9)으로부터 방출된 이온 및 전자들에 의해 플라즈마가 지지된다. 플라즈마 밀도는, 중심과 비교하여 더 작은 수의 이온 및 전자들이 방출되기 때문에, 기판(9)의 주변부에 면하는 공간에서 더 낮은 경향이 있다. 기판(9)과 동일하거나 유사한 재료로 만들어진 교정 고리(46)가 이를 둘러싸도록 제공될 때, 기판(9)의 주변부와 마주하는 공간에 공급된 이온 및 전자들의 양은 증가되어 결과, 플라즈마를 보다 균일하고, 보다 단일하게 한다.In this embodiment, a correction ring 46 is provided to the ESC stage 4. In parallel with the substrate 9, a calibration ring 46 is installed over the flange portion of the dielectric plate 42. The calibration ring 46 is made of the same or similar material as the substrate 9, for example silicon mono-crystal. The calibration ring 46 is intended to prevent non-uniformity or non-uniformity of processing around the substrate 9. Due to the heat dissipation from the edge of the substrate 9, the temperature at the substrate 9 tends to be lower at the periphery compared to the center. To solve this problem, a calibration ring 46 made of the same or similar material as the substrate 9 is provided to surround the substrate 9 to compensate for heat dissipation. With etching, the plasma is supported by the ions and electrons emitted from the substrate 9. The plasma density tends to be lower in the space facing the periphery of the substrate 9 because smaller numbers of ions and electrons are emitted compared to the center. When a calibration ring 46 made of the same or similar material as the substrate 9 is provided to surround it, the amount of ions and electrons supplied to the space facing the periphery of the substrate 9 is increased, resulting in a more uniform plasma. And make it more uniform.

설명된 바와 같이, ESC 스테이지(4)는 보호 고리(49)(protection ring)를 포함한다. 보호 고리(49)는 플라즈마 또는 전하에 의한 손상으로부터 흡착 전극(43) 및 전극 플랜지의 측면을 보호한다. 기판(9)이 실리콘으로 만들어진 경우, 실리콘-산화물로 만들어진 보호 고리(49)는 에칭된 후에라도 기판(9)의 오염가능성을 감소시킨다.As described, the ESC stage 4 comprises a protection ring 49. The protective ring 49 protects the side of the adsorption electrode 43 and the electrode flange from damage by plasma or charge. If the substrate 9 is made of silicon, the protective ring 49 made of silicon-oxide reduces the possibility of contamination of the substrate 9 even after being etched.

절연체(47)를 삽입하여, ESC 스테이지(4)가 가공 챔버(1)에 설치된다. 절연체(47)는 알루미나와 같은 재료로 만들어지며, 플라즈마로부터 본체(41)를 보호할 뿐만 아니라 가공 챔버(1)로 부터 본체(41)를 절연한다. 가공 챔버(1)로부터 진공의 누출을 방지 위하여, O-고리와 같은 진공 봉인제가 ESC 스테이지(4)와 절연체(47) 사이, 및 가공 챔버(1)와 절연체(47) 사이에 제공된다.The insulator 47 is inserted, and the ESC stage 4 is installed in the processing chamber 1. The insulator 47 is made of a material such as alumina and not only protects the body 41 from the plasma, but also insulates the body 41 from the processing chamber 1. In order to prevent the leakage of vacuum from the processing chamber 1, a vacuum sealant such as an O-ring is provided between the ESC stage 4 and the insulator 47 and between the processing chamber 1 and the insulator 47.

본 구현예의 장치는 가공 동안, 기판(9)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기(5)를 포함한다. 설명한 바와 같이, 이하 "최적온도"라 하여, 가공 동안 유지되는 기판(9)의 온도는 주로 실온보다 높다. 그러나, 플라즈마 에칭 중, 기판(9)의 온도는 플라즈마로부터 열을 받아 쉽게 최적온도를 초과한다. 이 같은 문제를 해결하기 위해, 온도 조절기(5)는 기판(9)을 냉각시키고, 에칭동안 최적 값으로 그것의 온도를 조절한다.The apparatus of the present embodiment includes a temperature controller 5 for adjusting the temperature of the substrate 9 during processing. As explained, hereafter referred to as "optimal temperature", the temperature of the substrate 9 maintained during processing is mainly higher than room temperature. However, during plasma etching, the temperature of the substrate 9 easily receives heat from the plasma and easily exceeds the optimum temperature. In order to solve this problem, the temperature controller 5 cools the substrate 9 and adjusts its temperature to an optimum value during etching.

도 3에 나타난 바와 같이, 흡착 전극(43)은 그 자체로 캐비티(cavity)를 갖는다. 온도 조절기(5)는 흡착 전극(43)을 냉각시키기 위해 캐비티를 통해 냉각제를 순환시키고 결과, 간접적으로 기판(9)을 냉각시킨다. 온도 조절기(51)는 캐비티내로 냉각제를 주입하는 냉각제 주입관(51), 냉각제를 캐비티 밖으로 배출하기 위한 냉각제 배수관(52), 및 요구되는 저온으로 조절된 냉각제를 순환시키기 위한 순환기(53)를 포함한다. 냉각제로서, 예를 들어, 플루리네이트(Fluorinate; 3M 주식회사의 상표명)가 사용된다. 온도 조절기(51)는, 30℃ 내지 40℃의 냉각제를 순환시킴으로서, 80℃ 내지 90℃의 온도범위로 기판(9)을 냉각시킨다.As shown in FIG. 3, the adsorption electrode 43 has a cavity by itself. The thermostat 5 circulates the coolant through the cavity to cool the adsorption electrode 43 and consequently cools the substrate 9. The temperature controller 51 includes a coolant inlet tube 51 for injecting coolant into the cavity, a coolant drain pipe 52 for discharging the coolant out of the cavity, and a circulator 53 for circulating the coolant adjusted to the required low temperature. do. As the coolant, for example, Fluorinate (trade name of 3M Corporation) is used. The temperature controller 51 cools the substrate 9 in a temperature range of 80 ° C to 90 ° C by circulating a coolant at 30 ° C to 40 ° C.

기판 처리 장치는, 흡착된 기판(9) 및 유전체 판(42) 사이에 가스를 유입시키기 위한 열-전달 가스 유입선(도시되지 않음)을 포함한다. 열-전달 가스 유입은 흡착된 기판(9) 및 유전체 판(42) 사이의 열전달 효율성을 강화시키기 위한 것이다. 기판(9)의 뒷면 및 유전체 판(42)의 꼭대기면은 완전히 평평한 것이 아니라, 미세적으로 거칠다. 표면위의 미세한 기복(roughness)으로 형성된 공간에서는, 진공 압력이기 때문에 열전달 효율성이 나쁘다. 열-전달 가스 유입선은 높은 열 전도성의 가스 예를 들어, 헬륨을 공간내로 유입시켜, 결과 열 전달 효율성을 향상시킨다.The substrate processing apparatus includes a heat-transfer gas inlet line (not shown) for introducing gas between the adsorbed substrate 9 and the dielectric plate 42. The heat-transfer gas inlet is to enhance the heat transfer efficiency between the adsorbed substrate 9 and the dielectric plate 42. The back surface of the substrate 9 and the top surface of the dielectric plate 42 are not completely flat, but are finely rough. In spaces formed with fine roughness on the surface, the heat transfer efficiency is poor because of the vacuum pressure. The heat-transfer gas inlet line introduces a high thermal conductivity gas, such as helium, into the space, improving the resulting heat transfer efficiency.

ESC 스테이지(4)는 기판(9)을 끼워넣고 빼내기 위하여 내부에 리프트 핀(lift pin)(48)을 포함한다. 리프트 핀(48)은 엘리베이션 메카니즘(elevation mechanism)(도시되지 않음) 의해 들어올려진다. 단 하나의 리프트 핀(48)만이 도 3에 나타나 있지만, 실제로는 3개의 리프트 핀(48)이 제공된다.The ESC stage 4 includes a lift pin 48 therein for inserting and withdrawing the substrate 9. The lift pins 48 are lifted by an elevation mechanism (not shown). Although only one lift pin 48 is shown in FIG. 3, in practice three lift pins 48 are provided.

본 구현예의 기판 처리 장치의 작동이 다음에서 설명될 것이다. 이동 메카니즘(도시되지 않음)이 기판(9)을 가공 챔버(1)내로 이동시킨 후, 리프트 핀(48)의작동에 의해 ESC 스테이지(4) 위에 기판(9)이 놓여진다. 흡착 동력원(40)의 작동으로, 기판(9)이 ESC 스테이지(4) 위에 흡착된다. 나아가 요구되는 진공압력으로 가공 챔버(1)가 펌프되어 진다. 이 상태에서, 요구되는 유속으로 가공 가스를 유입하도록 가공 가스 유입선(2)이 작동된다. 다음으로, 플라즈마 발생원(31)이 작동하여 결과, 플라즈마를 발생시킨다. 설명한 대로 플라즈마를 이용하여 에칭이 수행된다. 온도 조절기(5)는 최적온도로 기판(9)을 냉각시킨다. 에칭동안, 에칭 효율성을 강화하기 위하여 이온-입사원(6)이 작동된다. 요구되는 기간동안 에칭을 수행한 후, 가공-가스 유입관(2), 플라즈마 발생원(31), 및 이온 입사원(6)의 작동이 멈춘다. 다음으로, 흡착 동력원(40)의 작동이 멈추고, 기판(9)에 대한 흡착을 풀게 된다. 가공 챔버(1)가 다시 펌프된 후, 기판(9)이 이동 기구에 의해 가공 챔버(1) 밖으로 이동된다.The operation of the substrate processing apparatus of this embodiment will be described next. After the movement mechanism (not shown) moves the substrate 9 into the processing chamber 1, the substrate 9 is placed on the ESC stage 4 by the operation of the lift pin 48. By operation of the adsorption power source 40, the substrate 9 is adsorbed onto the ESC stage 4. Furthermore, the processing chamber 1 is pumped to the required vacuum pressure. In this state, the processing gas inlet line 2 is operated to introduce the processing gas at the required flow rate. Next, the plasma generation source 31 is operated to generate plasma as a result. Etching is performed using plasma as described. The temperature controller 5 cools the substrate 9 to an optimum temperature. During etching, the ion-incident source 6 is activated to enhance the etching efficiency. After etching is performed for the required period, the operation of the process-gas inlet tube 2, the plasma generating source 31, and the ion incidence source 6 is stopped. Next, the operation of the adsorption power source 40 is stopped, and the adsorption to the substrate 9 is released. After the processing chamber 1 is pumped again, the substrate 9 is moved out of the processing chamber 1 by the moving mechanism.

기판 처리 장치에서, 흡착 전극(43)이 실온보다 높게 가열되더라도, 설명한 대로 완화층(44) 및 덮개층에 의해 그 변형은 억제된다. 결과, 유전체 판의 변형 및 이에 의해 야기되는 기판(9)의 이동 또는 변형이 함께 억제된다. 따라서, 가공 균일성 및 가공 단일성이 강화된다.In the substrate processing apparatus, even if the adsorption electrode 43 is heated higher than room temperature, the deformation is suppressed by the relaxation layer 44 and the cover layer as described. As a result, the deformation of the dielectric plate and the movement or deformation of the substrate 9 caused thereby are suppressed together. Thus, processing uniformity and processing unity are enhanced.

변형을 억제하는 완화층(44) 및 덮개층(45)의 장점은, 교정 고리(46)가 제공되는 구조에서 특히 뚜렷하다. 이점은 다음에서 상세하게 설명될 것이다. 교정 고리(46)는 필수적으로 기판(9)을 밖으로 연장한 것과 동일한 배치를 가진다. 교정 고리(46)의 재료는 기판(9)과 동일하거나 유사하다. 교정 고리(46)는 유전체 판(42)의 플랜지 부분 위에 제공되며, 기판(9) 뿐만 아니라 유전체 판(42)을 흡착한다. 플랜지 부분은 얇고 주변부이기 때문에, 유전체 판(42)의 변형 가능성 및 부피는 플랜지 부분에서 비교적 더 크게 될 것이다. 유전체 판(42)의 변형에 의해 교정 고리(46)의 이동 또는 변형이 발생한다면, 기판(9)의 가장자리로부터 열분산을 보상하기 위한 작용이 불균일하게 될 것이다. 더우기, 유전체 판(42)에 대한 교정 고리(46)의 열접착이 이동 또는 변형에 의해 나빠지게 되고, 결과적으로 교정 고리의 온도가 기판(9)보다 높아지게 된다. 특히 심각한 것은 유전체 판에 대한 교정 고리의 열 접합 저하가 무작위로 발생하는 것이다. 교정 고리(46)의 열 접합 저하가 무작위적일 때, 보상적으로 기판(9)을 가열하기 위한 교정 고리(46)의 작용 또한 무작위적으로 될 것이다. 이는 특히, 가공 동안 기판(9)에 대한 온조 조건의 재현성 저하를 유도한다.The advantages of the mitigating layer 44 and the covering layer 45 to suppress deformation are particularly evident in the structure in which the calibration ring 46 is provided. This will be explained in detail in the following. The calibration ring 46 essentially has the same arrangement as extending the substrate 9 outward. The material of the calibration ring 46 is the same or similar to the substrate 9. A calibration ring 46 is provided over the flange portion of the dielectric plate 42 and adsorbs the dielectric plate 42 as well as the substrate 9. Since the flange portion is thin and peripheral, the deformability and volume of the dielectric plate 42 will be relatively larger in the flange portion. If movement or deformation of the calibration ring 46 occurs due to the deformation of the dielectric plate 42, the action to compensate for heat dissipation from the edge of the substrate 9 will be uneven. Moreover, the thermal bonding of the calibration ring 46 to the dielectric plate 42 becomes poor due to movement or deformation, resulting in a higher temperature of the calibration ring than the substrate 9. Especially serious is the random occurrence of thermal bond degradation of the calibration ring to the dielectric plate. When the thermal bond degradation of the calibration ring 46 is random, the action of the calibration ring 46 to compensate the heating of the substrate 9 will also be random. This in particular leads to a decrease in the reproducibility of the temperature conditions for the substrate 9 during processing.

본 구현예에서, 그러나, 유전체 판(42)의 변형 및 이동이 흡착 전극(43)의 변형 억제에 의해 제한되기 때문에, 교정 고리(46)는 변형되거나 이동되기 어렵다. 결과, 본 구현예는 기판 온도의 비-균일성 및 비 재현성과 같은 문제로부터 자유롭다.In this embodiment, however, since the deformation and movement of the dielectric plate 42 is limited by the suppression of deformation of the adsorption electrode 43, the calibration ring 46 is difficult to deform or move. As a result, this embodiment is free from problems such as non-uniformity and non-reproducibility of substrate temperature.

구현예의 구조로부터 얻어진 효과를 확인하기 위한 실험 결과가 다음에서 설명될 것이다. 도 4 내지 도 7은 이 실험의 결과를 개략적으로 나타낸다. 이 실험에서, 다른 온도 또는 다른 온도 내력들의 조건하에서 ESC 스테이지에 대한 유전체 판(42) 표면의 변형 및 이동을 측정하였다. 거리 측정기(distance meter)로 변형 및 이동을 측정하였다. 각 지점의 높이를 측정하기 위하여, ESC 스테이지를 기준 높이로 하여, 기준 높이에 대한 유전체 판(42)의 표면 위에서의 각 지점으로부터의거리를 거리 측정기로 측정하였다.Experimental results for confirming the effect obtained from the structure of the embodiment will be described below. 4 to 7 schematically show the results of this experiment. In this experiment, the deformation and movement of the dielectric plate 42 surface relative to the ESC stage were measured under different temperature or conditions of different temperature strengths. Deformation and movement were measured with a distance meter. In order to measure the height of each point, the distance from each point on the surface of the dielectric plate 42 relative to the reference height was measured with a range finder, with the ESC stage as the reference height.

도 4 및 도 5 모두, 유전체 판(42)의 볼록한 부분의 표면 위 지점들의 높이를 나타낸다. 도 4는 완화층(44) 및 덮개층(45)이 없는 종래 기술의 ESC 스테이지의 경우에서의 높이를 나타낸다. 도 5는 완화층(44) 및 덮개층(45)을 가진 설명된 구현예의 ESC 스테이지의 경우에서의 높이를 나타낸다. 도 6 및 도 7 모두 유전체 판(42)의 플랜지 부분의 표면 위 지점들의 높이를 나타낸다. 도 6은 완화층(44) 및 덮개층(45)이 없는 종래 기술의 ESC 스테이지의 경우에서의 높이를 나타낸다. 도 7은 완화층(44) 및 덮개층(45)을 가진 설명된 구현예의 ESC 스테이지의 경우에서의 높이를 나타낸다. 도 6 및 도 7에서 ①,②,③,④로 표시된 플랜지 부분위의 각 지점의 위치는 도 1에서 각각 동일한 ①,②,③,④를 나타낸다.4 and 5 show the heights of the points on the surface of the convex portion of the dielectric plate 42. 4 shows the height in the case of the prior art ESC stage without the relief layer 44 and the cover layer 45. 5 shows the height in the case of an ESC stage of the described embodiment with a relief layer 44 and a cover layer 45. 6 and 7 show the heights of the points on the surface of the flange portion of dielectric plate 42. 6 shows the height in the case of a prior art ESC stage without the mitigating layer 44 and the capping layer 45. FIG. 7 shows the height in the case of the ESC stage of the described embodiment with a relief layer 44 and a cover layer 45. The positions of the respective points on the flange portions indicated by ①, ②, ③, ④ in FIGS. 6 and 7 represent the same ①, ②, ③, ④ respectively in FIG.

ESC 스테이지의 온도를 다양하게 하여 실험을 수행하였다. ESC 스테이지의 온도를 이하 "스테이지 온도"라 한다. 도 4 내지 도 7에서, "A"는 ESC 스테이지를 20℃에서 밤새 놓아둔 후, 스테이지 온도 20℃에서 측정한 자료를 나타낸다. "B"는 스테이지 온도를 5℃로 유지하면서 측정한 자료를 나타낸다. "C"는 ESC 스테이지를 5℃로 냉각시킨 후, 스테이지 온도 20℃에서 측정된 자료를 나타낸다. "D"는 스테이지 온도를 50℃로 유지하면서 측정한 자료를 나타낸다. "E"는 스테이지 온도를 50℃로 만든 후 20℃로 ESC 스테이지를 강제로 냉각시키면서 측정한 자료를 나타낸다. 비록 ESC 스테이지(4)가 리프트 핀(48)과 같은 내부요소들을 위한 개구(opening)들을 가지지만, 이들 개구들에서의 자료들은 도 4 내지 도 7에서 생략되었다.Experiments were performed by varying the temperature of the ESC stage. The temperature of the ESC stage is hereinafter referred to as "stage temperature". 4 to 7, "A" shows the data measured at stage temperature of 20 degreeC after leaving ESC stage overnight at 20 degreeC. "B" shows the data measured, maintaining stage temperature at 5 degreeC. "C" represents data measured at stage temperature 20 ° C after cooling the ESC stage to 5 ° C. "D" shows the data measured while maintaining stage temperature at 50 degreeC. "E" represents data measured while forcibly cooling the ESC stage to 20 ° C after making the stage temperature 50 ° C. Although the ESC stage 4 has openings for internal elements such as the lift pin 48, the data in these openings have been omitted in FIGS.

통상적으로 도 4 내지 도 7에서, 스테이지 온도가 높아지면 유전체 판(42)의 높이가 높아진다. 이것은 전체 ESC 스테이지(4)의 열 팽창에 의해 얻어진 결과이며, 어느 정도는 자연스러운 것이다. 문제가 되는 것은 유전체 판(42)의 이동 및 변형이 스테이지 온도 또는 스테이지 온도의 내력에 의존한다는 것이다.Typically, in Figures 4-7, the higher the stage temperature, the higher the height of the dielectric plate 42. This is the result obtained by the thermal expansion of the entire ESC stage 4, and is somewhat natural. The problem is that the movement and deformation of the dielectric plate 42 depends on the stage temperature or the strength of the stage temperature.

특히, 도 5에 나타난 각 선은 이하 "표면 높이 분포(Surface level distance)"라 하는, 유전체 판(42)의 표면 위의 지점들로부터 작성된 것이다. 도 5에 나타난 바와같이, 표면 높이 분포는 스테이지 온도 또는 스테이지 온도의 내력에 따라, 같은 모양을 유지하며 오르내린다. 요약하면, 평행하게 이동된다. 이는 아마도 유전체 판(42)이 변형되지 않고 균일하게 열 팽창하는 것을 입증한다. 도 4에서, 반대로, 표면 높이 분포는 스테이지 온도 또는 스테이지 온도 내력에 따라 모양을 변화하며 오르내린다. 요약하면, 평행하게 이동되지 않는다. 이는 아마도 유전체 판(42)의 변형이 발생하였음을 입증한다. 특히 문제가 되는 것은 표면 높이 분포가 스테이지 온도 내력에 따라 모양이 변한다는 점이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 같은 스테이지 온도 20℃에서의 측정이라 할지라도, 20℃에서 밤새 놓아둔 경우 및 50℃로부터 강제적인 냉각에 의해 저하되는 경우, 표면 높이 분포는 다른 곡선을 그린다.In particular, each line shown in FIG. 5 is drawn from points on the surface of the dielectric plate 42, hereinafter referred to as "surface level distance". As shown in FIG. 5, the surface height distribution rises and falls while maintaining the same shape, depending on the stage temperature or the strength of the stage temperature. In summary, they are moved in parallel. This probably demonstrates that the dielectric plate 42 thermally expands uniformly without deformation. In FIG. 4, on the contrary, the surface height distribution rises and falls in shape depending on stage temperature or stage temperature history. In summary, they do not move in parallel. This probably proves that deformation of the dielectric plate 42 has occurred. Of particular concern is that the surface height distribution changes shape with the stage temperature history. As shown in FIG. 4, even if the measurement is performed at the same stage temperature 20 ° C., the surface height distribution draws another curve when it is left at 20 ° C. overnight and degraded by forced cooling from 50 ° C. FIG.

같은 분석을 플랜지 부분의 결과들에 적용하였다. 도 6에 나타난 바와 같이, 완화층(44) 및 덮개층(45)이 제공된 경우에, 표면 높이 분포는 같은 모양을 유지하면서 오르내린다. 반대로, 도 7에 나타난 바와 같이, 완화층(44) 및 덮개층(45)이 제공되지 않은 경우, 표면 높이 분포는 모양이 변하며 오르내린다.또한 각각의 스테이지 온도의 내력에서, 표면 높이 분포는 도 7에서 다른 곡선을 그렸다.The same analysis was applied to the results of the flange portion. As shown in FIG. 6, in the case where the relief layer 44 and the cover layer 45 are provided, the surface height distribution rises and falls while maintaining the same shape. On the contrary, as shown in Fig. 7, when the mitigating layer 44 and the capping layer 45 are not provided, the surface height distribution changes shape and up and down. Also at each stage temperature, the surface height distribution is shown in FIG. I've drawn another curve at 7.

표면 높이 분포가 온도 내력에 의존한다는 점은 기판 가공의 재현성에 대해 심각한 문제를 초래한다. 제조공장에서 제작된 기판 처리 장치를 생산라인내에 설치하고, 송출 검사(delivery inspection)와 같은 작업후에 사용한다. 그러나, 실제 기판 가공이 처음으로 시작될 때까지, 장치들 중 장치의 온도 내력이 동일한 것은 없다. 거의 동일한 가공을 수행한 장치라 할지라도 제조공장에서 송출 검사 및 사용자의 작업라인에서의 시험 작동과 같은 작업을 통해 항상 다른 온도내력을 나타낸다. 더우기, 기판에 대한 각 단위 가공을 고려할 때, 기판에 대한 가공이 수행될 때까지 ESC 스테이지가 나타내는 온도 내력은, 또 다른 기판에 대한 가공을 수행할 때까지 ESC 스테이지가 나타내는 또 다른 온도 내력과는 다를 수 있다. 예를 들어, 단위 가공이 계속적으로 수행되는 동안 ESC 스테이지가 나타내는 온도 내력은, 첫째 기판에 대한 가공에 처음으로 사용된 ESC 스테이지의 또 다른 온도 내력과 다를 수 있다. 이같은 상황은 예를 들어, 정비를 위해 정지한 후, 장치의 작동이 개시될 때 발생한다.The fact that the surface height distribution depends on the temperature strength causes serious problems for the reproducibility of substrate processing. Substrate processing equipment manufactured at the manufacturing plant is installed in the production line and used after work such as delivery inspection. However, until the actual substrate processing starts for the first time, none of the devices has the same temperature history. Even devices that have performed nearly the same machining always show different temperature strengths through operations such as feed inspection at the manufacturing plant and test runs on the user's work line. Furthermore, considering each unit machining on the substrate, the temperature strength exhibited by the ESC stage until the machining on the substrate is performed is different from the other temperature strength exhibited by the ESC stage until the machining on another substrate is performed. can be different. For example, the temperature strength exhibited by the ESC stage while unit processing is continuously performed may be different from the other temperature strength of the ESC stage first used for processing on the first substrate. This situation occurs, for example, when the device is started after stopping for maintenance.

표면 높이 분포가 스테이지 온도의 내력에 의존한다는 점은, ESC 스테이지가 온도 조절기(5)에 의해 일정 온도로 조절된다 할지라도, 내력에 따라 기판(9)이 변형 또는 이동될 것이라는 것을 의미한다. 이는 가공 재현성의 면에서 심각한 문제가 될 수 있다. 완화층(44) 및 덮개층(45)이 제공된 경우, 그러나, 기판(9)의 무-변형 및 무-이동과 더불어 표면 높이 분포는 스테이지 온도 내력에 의존하지 않는다. 결과, ESC 스테이지(4)를 요구되는 온도로 유지함으로서 높은 재현성을 갖는 가공이 가능하다.The fact that the surface height distribution depends on the load capacity of the stage temperature means that even if the ESC stage is adjusted to a constant temperature by the temperature controller 5, the substrate 9 will be deformed or moved according to the load capacity. This can be a serious problem in terms of process reproducibility. When the mitigating layer 44 and the encapsulation layer 45 are provided, however, the surface height distribution with no deformation and no movement of the substrate 9 does not depend on the stage temperature history. As a result, processing with high reproducibility is possible by keeping the ESC stage 4 at the required temperature.

본 발명의 ESC 스테이지에 대한 또 다른 구현예가 다음에서 설명될 것이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 구현예로서의 ESC 스테이지의 개략적인 정면 단면도이다. 이 구현예에서, 흡착 전극(43)의 구조는 설명된 구현예와 다르다. 흡착 전극(43)은 한쌍의 냉각 핀-판(cooling fin-plate)(431),(432)을 포함한다. 각각의 핀-판(431),(432)은 각각 핀으로 조여져, 서로 마주본다.Another implementation of the ESC stage of the present invention will be described next. 8 is a schematic front sectional view of an ESC stage as another embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the adsorption electrode 43 is different from the described embodiment. Adsorption electrode 43 includes a pair of cooling fin-plates 431, 432. Each pin-plate 431, 432 is each tightened with a pin, facing each other.

구체적으로, 아래쪽 냉각 핀-판(431)에 위쪽으로 돌출된 많은 핀들이 제공된다. 반대로, 위쪽 냉각 핀-판(432)에 아래쪽으로 돌출된 많은 핀들이 제공된다. 각 핀-판(431),(432)에 대한 각각의 핀은 원호(circular-arc) 또는 원(circular)형으로, ESC 스테이지(4)에 대해 동축이다. 아래쪽 냉각 핀-판(431) 위 각 핀이 위쪽 냉각 핀-판(432) 위 각 쌍의 핀들 사이에 삽입된다. 위쪽 냉각 핀-판(432) 위 각 핀은 아래쪽 냉각 핀-판(431) 위 각 쌍의 핀들 사이에 삽입된다.Specifically, the lower cooling fin-plate 431 is provided with a number of fins projecting upwards. In contrast, the upper cooling fin-plate 432 is provided with many fins projecting downward. Each pin for each pin-plate 431, 432 is circular-arc or circular, coaxial to the ESC stage 4. Each pin on the lower cooling fin-plate 431 is inserted between each pair of fins on the upper cooling fin-plate 432. Each pin above the upper cooling fin-plate 432 is inserted between each pair of fins above the lower cooling fin-plate 431.

도 8에 나타난 바와 같이, 복잡한 구조를 갖는 캐비티(430)가 냉각 핀-판(431),(432)에 의해 형성된다. ESC 스테이지는 온도 조절기를 포함하며, 흡착 전극(43)을 냉각시키기 위하여 이 캐비티(430)를 통해 냉각제를 순환시키며 결과, 기판(9)이 간접적으로 냉각된다. 온도 조절기는 캐비티(430)내로 냉각제를 주입하기 위한 냉각제 주입관(51), 캐비티 밖으로 냉각제를 배출하기 위한 냉각제 배수관(52), 및 요구되는 저온으로 조절된 냉각제를 순환시키기 위한 순환기(도 8에 도시되지 않음)을 포함한다.As shown in FIG. 8, a cavity 430 having a complicated structure is formed by the cooling fin-plates 431, 432. The ESC stage includes a temperature controller and circulates a coolant through this cavity 430 to cool the adsorption electrode 43, as a result of which the substrate 9 is indirectly cooled. The temperature controller includes a coolant injection tube 51 for injecting coolant into the cavity 430, a coolant drain pipe 52 for discharging the coolant out of the cavity, and a circulator for circulating the coolant adjusted to the required low temperature (see FIG. 8). Not shown).

이 구현예는, 냉각제가 넓은 지역에서 흡착 전극(43)과 접하고 있기 때문에 보다 높은 냉각 효율의 잇점을 가진다. 결과, 플라즈마 밀도를 강화하기 위하여 플라즈마로 공급 힘(input power)이 크게 되는 경우라 하더라도, 기판(9)은 요구되는 저온으로 용이하게 유지되며, 보다 높은 가공 속도에 기여한다.This embodiment has the advantage of higher cooling efficiency because the coolant is in contact with the adsorption electrode 43 in a large area. As a result, even when the input power to the plasma is increased to enhance the plasma density, the substrate 9 is easily maintained at the required low temperature, contributing to a higher processing speed.

구현예에 속하는 보다 상세화된 실시예들이 이하에서 설명될 것이다.More detailed embodiments belonging to the embodiment will be described below.

흡착 전극(43) 재료: 알루미늄Adsorption electrode 43 material: aluminum

유전체 판(42) 재료: 알루미나Dielectric Plate 42 Material: Alumina

유전체판(42)의 고정: In으로 경납땜하기Fixing of Dielectric Plate 42: Brazing with In

완화층(44)의 재료 : SiC-Al 복합체Material of Mitigating Layer 44: SiC-Al Composite

완화층(44)의 두께: 12㎜Thickness of mitigating layer 44: 12 mm

덮개층(44)의 재료: SiC-Al 복합체Material of Encapsulation Layer 44: SiC-Al Composite

덮개층(44)의 두께 : 12㎜Cover layer 44 thickness: 12 mm

흡착 전압 : 550VAdsorption Voltage: 550V

실시예에 의해 흡착된 기판(9)의 크기는, 예를 들어 직경이 300mm이다.The size of the substrate 9 adsorbed by the embodiment is 300 mm in diameter, for example.

완화층(44) 및 덮개층(45)의 재료는 설명된 SiC-Al 복합체에 한정되는 것은 아니다. 세라믹과 금속의 또 다른 복합체가 될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 카바이드와 구리의 복합체, 실리콘 카바이드와 니켈의 복합체, 실키콘 카바이드와 Fe-Ni-Co 합금의 복합체, 실리콘 카바이드와 Fe-Ni 합금의 복합체, 실리콘 니트라이드(Si3N4)와 니켈의 복합체 또는 실리콘 니트라이드와 Fe-Ni 합금의 복합체가 될 수 있다. 더우기, 완화층(44) 및 덮개층(45)의 재료는 세라믹과 금속의 복합체에 한정되는 것은 아니다. 필요한 것은 단지 흡착 전극(43)과 유전체 판(42) 사이의 열팽창 계수를 갖는 것이다.The material of the alleviation layer 44 and the encapsulation layer 45 is not limited to the SiC-Al composite described. It can be another composite of ceramic and metal. For example, silicon carbide and copper composite, silicon carbide and nickel composite, silkycone carbide and Fe-Ni-Co alloy composite, silicon carbide and Fe-Ni alloy composite, silicon nitride (Si 3 N 4 ) And a composite of nickel or silicon nitride and a Fe-Ni alloy. Moreover, the materials of the relief layer 44 and the cover layer 45 are not limited to the composite of ceramic and metal. All that is needed is to have a coefficient of thermal expansion between the adsorption electrode 43 and the dielectric plate 42.

이중-전극형(bi-electrode type) 및 다중-전극형(multi-electrode type), 덧붙여 설명된 단일 전극형(mono-electrode type)과 같이 정전기 흡착에는 수많은 종류들이 있다. 이중-전극형은 한쌍의 흡착 전극을 포함하며, 여기에 서로 반대 극성의 전압을 인가한다. 다중-전극형은 다중 쌍의 흡착 전극을 포함하며, 각 쌍의 각각의 전극에 반대 극성의 전압을 인가한다. 이들 종류들에서, 흡착 전극은 유전체 판(42)내로 매복될 수 있다. 단일 전극형인 경우, 흡착을 위해 음의 DC전압이 인가될 수 있다. 본 발명은 또한 이들 종류들에 가능하다. 설명된 ESC 스테이지가 꼭대기면에서 물체 또는 기판(9)을 흡착하지만, 반대로, 예를 들어, 바닥면에서 물체와 기판(9)을 흡착할 수도 있다. 더우기, ESC스테이지은 수직으로 하여 물체 또는 기판(9)을 측면에서 흡착할 수도 있다.There are numerous types of electrostatic adsorption, such as the bi-electrode type and the multi-electrode type, as well as the described mono-electrode type. The double-electrode type includes a pair of adsorption electrodes, to which voltages of opposite polarities are applied. The multi-electrode type includes multiple pairs of adsorptive electrodes, and applies voltages of opposite polarity to each electrode of each pair. In these types, the adsorption electrode can be embedded into the dielectric plate 42. In the case of a single electrode type, a negative DC voltage can be applied for adsorption. The invention is also possible with these kinds. While the described ESC stage adsorbs the object or substrate 9 at the top surface, it is also possible, on the contrary, to adsorb the object and substrate 9 at the bottom surface, for example. Moreover, the ESC stage may be vertical to adsorb the object or substrate 9 from the side.

설명부에서 기판 처리 장치에 대한 예로서 플라즈마 에칭 장치가 선택되었지만, 본 발명은 플라즈마 화학 증기 증착(CVD) 장치들 및 스퍼터링 (sputtering) 장치와 같은 다른 장치들에 대해서도 가능하다. 온도 조절기(5)는 기판(9)을 가열하고 이를 요구되는 온도로 유지할 수 있다. 기판 가공외에, 예를 들어 환경 시험 장치와 같이 물체에 대한 시험과 같은 ESC 스테이지에 대한 다른 많은 적용들이 있다.Although the plasma etching apparatus has been selected as an example for the substrate processing apparatus in the description, the present invention is also possible for other apparatuses such as plasma chemical vapor deposition (CVD) apparatuses and sputtering apparatuses. The thermostat 5 may heat the substrate 9 and maintain it at the required temperature. In addition to substrate processing, there are many other applications for ESC stages, such as testing objects, for example environmental test equipment.

Claims (7)

물체가 흡착되는 유전체 판;A dielectric plate onto which the object is adsorbed; 유전체 판을 유전체적으로 분극하기 위한 전압이 인가된 흡착 전극;An adsorption electrode applied with a voltage for dielectrically polarizing the dielectric plate; 유전체 판 및 흡착 전극사이에 제공되며, 유전체 판과 흡착 전극 사이의 열팽창 계수를 가지는 완화층; 및A relaxation layer provided between the dielectric plate and the adsorption electrode, the relaxation layer having a coefficient of thermal expansion between the dielectric plate and the adsorption electrode; And 유전체 판의 반대쪽에서 흡착 판 위에 제공되며, 유전체 판과 흡착 전극 사이의 열팽창 계수를 갖는 덮개층을 포함하며,Provided over the adsorption plate on the opposite side of the dielectric plate, the cover layer having a coefficient of thermal expansion between the dielectric plate and the adsorption electrode, 흡착 전극이 완화층 및 덮개층에 의해 샌드위치되는 구조를 더 포함하는, 정전기적으로 물체를 흡착하기 위한 정전 흡착 스테이지:An electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing an object, further comprising a structure in which the adsorption electrode is sandwiched by the alleviation layer and the overlying layer: 이때,At this time, 유전체 판이 알루미나로 만들어지고,The dielectric plate is made of alumina, 흡착 전극이 알루미늄으로 만들어지며,The adsorption electrode is made of aluminum, 완화층이 실리콘 카바이드와 알루미늄의 복합체로 만들어지며, 그리고,The alleviation layer is made of a composite of silicon carbide and aluminum, and 유전체 판 및 완화층이 주성분이 인듐인 경납땜 재료에 의해 경납땜된다.The dielectric plate and the relief layer are brazed by a brazing material whose main component is indium. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 유전체 판, 흡착 전극, 완화층 및 덮개층의 총 두께가 28mm 내지 32mm범위 이내인, 정전기적으로 물체를 흡착하기 위한 정전 흡착 스테이지.An electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing an object, wherein the total thickness of the dielectric plate, the adsorption electrode, the relief layer, and the cover layer is within the range of 28 mm to 32 mm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 전체 복합체에 대한 실리콘 카바이드의 부피비가 50 내지 60퍼센트의 범위 이내인, 정전기적으로 물체를 흡착하기 위한 정전 흡착 스테이지.An electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing an object, wherein the volume ratio of silicon carbide to total composite is within the range of 50 to 60 percent. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 복합체의 열팽창 계수가 9.5×10-6/K 내지 10.5×10-6/K의 범위 이내인, 정전기적으로 물체를 흡착하기 위한 정전 흡착 스테이지.An electrostatic adsorption stage for electrostatically adsorbing an object in which the thermal expansion coefficient of the composite is within the range of 9.5 × 10 −6 / K to 10.5 × 10 −6 / K. 가공 동안 기판을 고정하기 위한 제 1항에 따른 정전 흡착 스테이지를 포함하는, 기판이 실온보다 높은 온도로 유지될 때 기판에 대한 가공을 수행하기 위한 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus for performing processing on a substrate when the substrate is maintained at a temperature higher than room temperature, comprising the electrostatic adsorption stage according to claim 1 for fixing the substrate during processing. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 기판에 면하는 공간에서 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생기를 포함하며, 이때 가공이 플라즈마를 이용하는, 기판 처리 장치.And a plasma generator for generating plasma in a space facing the substrate, wherein the processing uses plasma. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 유전체 판의 주변부가 낮아지게 되는 단을 가지며,The periphery of the dielectric plate is lowered, 교정 고리가 단 위에 제공되어 기판를 둘러싸며, 그리고A calibration ring is provided on the stage to surround the substrate, and 교정 고리가 기판의 주변부에서 가공의 불-균일성을 방지하기 위한 것인, 기판 처리 장치.Wherein the calibration ring is to prevent non-uniformity of processing at the periphery of the substrate.
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