KR20040073086A - Chuck for supporting a semiconductor substrate and apparatus for depositing a film having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 기판을 지지하기 위한 척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정 중 증착 공정이 이루어지기에 적정한 온도를 측정할 수 있는 반도체 기판을 지지하기 위한 척에 관한 것이다.The present invention relates to a chuck for supporting a semiconductor substrate, and more particularly, to a chuck for supporting a semiconductor substrate capable of measuring a temperature suitable for a deposition process during a semiconductor manufacturing process.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 또한 상기 제조 기술들은 공정이 단순화되고, 생산성이 향상되는 방향으로 발전되어 가고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to such demands, manufacturing techniques have been developed for semiconductor devices to improve the degree of integration, reliability, and response speed. In addition, the manufacturing techniques are being developed to simplify the process and improve productivity.
일반적으로, 반도체 장치의 제조에서 막을 증착시키기 위한 증착 공정은 일정한 온도 범위가 요구되는 챔버 내에서 수행된다. 상기 증착 공정은 상기 챔버 내의 척 위에 기판이 놓이고 고주파 전원이 인가된 상태에서 상기 챔버 내에 가스가 유입되고, 유입된 상기 가스들이 상기 고주파 전원에 의해 플라즈마 상태로 변환된다. 상기 플라즈마 상태의 가스가 상기 기판의 표면에 막을 형성한다. 이 때 상기 척에 포함된 열전대를 이용하여 상기 척이 적정한 온도 범위를 유지하는 지를 확인한다. 가열된 화학 기상 증착 장치의 척을 컨트롤하기 위한 온도 감시 및 측정 시스템에 대한 예가 미합중국 특허 제6,124,793호(issued to Knutson)에 개시되어 있다.Generally, a deposition process for depositing a film in the manufacture of a semiconductor device is performed in a chamber where a constant temperature range is required. In the deposition process, a gas is introduced into the chamber while a substrate is placed on the chuck in the chamber and a high frequency power is applied, and the introduced gases are converted into a plasma state by the high frequency power. The gas in the plasma state forms a film on the surface of the substrate. At this time, it is checked whether the chuck maintains an appropriate temperature range by using the thermocouple included in the chuck. An example of a temperature monitoring and measurement system for controlling a chuck of a heated chemical vapor deposition apparatus is disclosed in US Pat. No. 6,124,793 (issued to Knutson).
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 기판을 지지하기 위한 척의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a chuck for supporting a semiconductor substrate according to the prior art.
상기 도 1에는 안착부(10)의 온도를 측정하기 위한 열전대(20)가 구비되어 있다. 그러나 증착 공정이 일어나는 챔버 내에 인가되는 고주파 전원의 영향으로 열전대(20)에서 측정되는 안착부(10)의 온도가 원래의 온도보다 높게 측정되는 현상이 발생한다. 또한 상기 고주파의 영향이 더 크거나 누적될 경우 열전대(20)가 손상되기도 한다. 따라서 안착부(10)의 정확한 온도를 측정할 수 없게 되어, 상기 기판의 온도가 최적인 상태에서 막을 증착할 수 없고, 상기 기판에 상기 막이 불균일하게 증착되는 문제점이 있다. 또한 경우에 따라서는 열전대(20)의 손상으로 인하여 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 척을 교체하여야 하는 문제점이 있다. 따라서 상기 웨이퍼의 불량이 초래되고, 생산비가 증가하는 문제점이 있다.1 is provided with a thermocouple 20 for measuring the temperature of the seating portion 10. However, a phenomenon occurs in which the temperature of the seating unit 10 measured at the thermocouple 20 is higher than the original temperature due to the influence of the high frequency power applied in the chamber in which the deposition process occurs. In addition, the thermocouple 20 may be damaged when the influence of the high frequency is greater or accumulated. Therefore, it is not possible to measure the accurate temperature of the seating portion 10, the film can not be deposited in the optimal state of the substrate, there is a problem that the film is unevenly deposited on the substrate. In some cases, there is a problem in that the chuck for supporting the semiconductor substrate needs to be replaced due to the damage of the thermocouple 20. Therefore, a defect of the wafer is caused, there is a problem that the production cost increases.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 고주파 전원에 의해 발생되는 상기 열전대의 온도 측정 불량을 억제하기 위한 반도체 기판을 지지하기 위한 척 및 상기 척을 포함하는 막 증착 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a film deposition apparatus including a chuck and a chuck for supporting a semiconductor substrate for suppressing the temperature measurement failure of the thermocouple generated by the high frequency power source. .
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 기판을 지지하기 위한 척의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a chuck for supporting a semiconductor substrate according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view for describing a deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 기판을 지지하기 위한 척의 구조를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.3 is a schematic bottom view illustrating a structure of a chuck for supporting the semiconductor substrate shown in FIG. 2.
도 4은 도 3에 도시된 A-A'선을 기준으로 한 상기 척의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of the chuck based on line AA ′ shown in FIG. 3.
도 5는 도 3에 도시된 B-B'선을 기준으로 한 상기 척의 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the chuck based on the line BB ′ shown in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
102 : 챔버 104 : 히터102 chamber 104 heater
106 : 제1절연링 108 : 제2절연링106: first insulating ring 108: second insulating ring
110 : 클램프 112 : 체결용 나사110 clamp 112 fastening screw
114 : 지지부 116 : 리프트 핑거114: support portion 116: lift finger
118 : 리프트 핑거 벨로우즈 120 : 가스 제공부118: lift finger bellows 120: gas providing unit
122 : 고주파 전원 124 : 배기구122: high frequency power supply 124: exhaust port
210 : 안착부 220 : 열전대210: mounting portion 220: thermocouple
230 : 접지 라인 232 : 연결단자230: ground line 232: connection terminal
240 : 커버 242 : 상부 커버240: cover 242: top cover
244 : 하부 커버 250 : 차단 부재244 lower cover 250 blocking member
W : 반도체 기판W: semiconductor substrate
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플라즈마 상태의 반응 가스를 이용하여 반도체 기판을 가공하기 위한 챔버 내부에 구비되고, 상기 반도체 기판이 놓여지기 위한 안착부와, 상기 안착부와 연결되고, 상기 안착부의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부와, 상기 온도 측정부를 감싸도록 구비되며, 상기 플라즈마 상태의 반응 가스로부터 상기 온도 측정부를 보호하기 위한 커버 및 상기 열전대의 주위에 구비되며, 상기 챔버로 공급되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원에 의해 발생되는 상기 온도 측정부의 온도 측정 불량을 억제하기 위한 고주파 차단 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 지지하기 위한 척을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is provided in the chamber for processing a semiconductor substrate using a reaction gas in a plasma state, the mounting portion for placing the semiconductor substrate, and is connected to the mounting portion, A temperature measuring part for measuring the temperature of the seating part and a temperature measuring part to surround the temperature measuring part, and a cover for protecting the temperature measuring part from the reaction gas in the plasma state and around the thermocouple and supplied to the chamber. It provides a chuck for supporting a semiconductor substrate, characterized in that it comprises a high frequency blocking member for suppressing the temperature measurement failure of the temperature measuring unit generated by the high frequency power source for forming the reaction gas to be in a plasma state.
또한 본 발명은 반도체 기판 상에 막을 형성하는 공정을 수행하기 위한 챔버와, 상기 막을 형성하기 위한 반응 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 챔버로 공급된 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원이 인가되는 가스 제공부와, 상기 챔버 내부에 구비되고, 상기 반도체 기판을 가열하기 위한 히터 및 상기 히터의 상부에 구비되고, 상기 반도체 기판이 놓여지기 위한 안착부와, 상기 안착부와 연결되고 상기 안착부의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부와, 상기온도 측정부를 감싸도록 구비되며 상기 플라즈마 상태의 반응 가스로부터 상기 온도 측정부를 보호하기 위한 커버와, 상기 열전대의 주위에 구비되며 상기 챔버로 공급되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원에 의해 발생되는 상기 온도 측정부의 온도 측정 불량을 억제하기 위한 고주파 차단 부재를 포함하는 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 증착 장치를 제공한다.The present invention also provides a chamber for performing a process of forming a film on a semiconductor substrate, a high frequency power supply for supplying a reaction gas for forming the film into the chamber, and for forming a reaction gas supplied to the chamber in a plasma state. And a gas providing unit to be applied, a heater provided in the chamber, a heater for heating the semiconductor substrate, and a seating unit provided on an upper portion of the heater, on which the semiconductor substrate is placed, and connected to the seating unit. A temperature measuring part for measuring a temperature of a seating part, a cover for protecting the temperature measuring part from the reaction gas in the plasma state, and a cover provided around the thermocouple and supplied to the chamber The temperature measuring part generated by the high frequency power supply for forming the gas in the plasma state Provided is a film deposition apparatus comprising a chuck including a high frequency blocking member for suppressing poor temperature measurement.
상기 척 및 막 증착 장치에서 온도 측정부는 열전대로 구성되며, 상기 차단 부재는 세라믹 재질로 형성된다.In the chuck and film deposition apparatus, the temperature measuring part is formed of a thermocouple, and the blocking member is formed of a ceramic material.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 척 및 막 증착 장치에 포함된 상기 차단 부재는 상기 챔버의 내부에 인가되는 상기 고주파 전원이 상기 열전대에 미치는 영향을 차단한다. 따라서 상기 고주파의 영향으로 상기 열전대에 의해 상기 안착부의 온도가 실제보다 높게 측정되는 현상을 억제하고, 상기 열전대가 손상되는 현상을 방지한다.The blocking member included in the chuck and the film deposition apparatus according to the present invention configured as described above blocks the influence of the high frequency power applied to the inside of the chamber on the thermocouple. Therefore, the phenomenon in which the temperature of the seating portion is measured higher than the actual temperature by the thermocouple under the influence of the high frequency is suppressed, and the phenomenon of damaging the thermocouple is prevented.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판을 지지하기 위한 척에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a chuck for supporting a semiconductor substrate according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view for describing a deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(W) 상에 막을 형성하기 위한 프로세싱 공간을 제공하는 챔버(102)가 도시되어 있다. 챔버(102)의 내부에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 척(200)이 구비되고, 척(200)은 지지부(114)에 연결된 제2절연링(108)에 지지된다. 지지부(114)에는 히터(104a, 104b)를 지지하는 제1절연링(106)이 구비되고, 척(200)에 포함된 안착부(210)를 가열하는 히터(104a, 104b)는 제1절연링(106)의 상부 면에 설치된다. 챔버(102)의 상부에는 막을 형성하기 위한 가스를 제공하는 가스 제공부(120)를 구비한다.Referring to FIG. 2, a chamber 102 is provided that provides a processing space for forming a film on a semiconductor substrate W. As shown in FIG. The chamber 102 is provided with a chuck 200 for supporting the semiconductor substrate W, and the chuck 200 is supported by a second insulating ring 108 connected to the support 114. The support part 114 is provided with a first insulating ring 106 for supporting the heaters 104a and 104b, and the heaters 104a and 104b for heating the seating part 210 included in the chuck 200 have first insulation. It is installed on the upper side of the ring 106. The upper portion of the chamber 102 is provided with a gas providing unit 120 for providing a gas for forming a film.
안착부(210)는 흑연(graphite)으로 이루어지며, 앞서 언급된 바와 같이 형상은 전체적으로 원반 형상을 갖는다. 안착부(210)의 하부에는 히터(104a, 104b)가 소정 이격되어 위치된다. 그리고, 안착부(210)의 가장자리에는 제2절연링(108)에 고정시키기 위한 체결용 나사(112)가 조립되는 제1관통공이 안착부(210)의 가장자리를 따라 형성되어 있고, 제2절연링(106)에는 상기 제1관통공에 대응하는 제2관통공이 형성되어 있다. 제2절연링(106)의 하부에는 지지부(114)가 구비되고, 지지부(114)에는 상기 제1관통공과 제2관통공에 대응하는 나사공이 형성되어 있다. 즉, 안착부(210)의 하부에서 제2절연링(106)이 안착부(210)를 지지하고, 제2절연링(106)은 지지부(114)에 지지된다. 이때, 안착부(210)와 제2절연링(106) 사이에서 상기 제1관통공과 제2관통공이 대응되는 지점에는 클램프(110)가 구비된다. 마찬가지로 클램프(110)에는 상기 제1, 제2관통공에 대응하는 제3관통공이 형성되어 있다. 결론적으로, 안착부(210)를 고정시키는 체결용 나사(112)는 안착부(210)와 클램프(110) 및 제2절연링(106)을 관통하여 지지부(114)의 나사공에 조립된다.The seating portion 210 is made of graphite, and as mentioned above, the shape has a disk shape as a whole. The heaters 104a and 104b are positioned below the seating portion 210 at predetermined intervals. In addition, a first through hole is formed along the edge of the seating portion 210 to assemble the fastening screw 112 for fixing to the second insulating ring 108 at the edge of the seating portion 210. The ring 106 has a second through hole corresponding to the first through hole. The support part 114 is provided in the lower part of the 2nd insulating ring 106, The screw part corresponding to the said 1st through hole and the 2nd through hole is formed in the support part 114. FIG. That is, the second insulating ring 106 supports the seating portion 210, and the second insulating ring 106 is supported by the support portion 114 under the seating portion 210. In this case, the clamp 110 is provided between the seating portion 210 and the second insulating ring 106 at the point where the first through hole and the second through hole correspond to each other. Similarly, the clamp 110 has a third through hole corresponding to the first and second through holes. In conclusion, the fastening screw 112 for fixing the seating part 210 is assembled to the screw hole of the support part 114 through the seating part 210, the clamp 110, and the second insulating ring 106.
지지부(114)의 형상을 살펴보면, 전체적으로 원반 형상을 갖고, 중앙 부위가 전체적으로 돌출된 형상을 갖는다. 그리고, 상기 돌출부에는 돌출부와 동일한 중심을 갖는 홈이 환상으로 형성되어 있다. 상기 환상 홈에 의해 상기 돌출부는 중앙부위의 제1돌출부와 외곽 부위의 제2돌출부로 나누어진다. 여기서 상기 환상 홈에는 히터(104a, 104b)를 지지하는 제1절연링(106)이 삽입되고, 제2돌출부는 제2절연링(108)을 지지한다. 따라서, 상기 제1, 제2, 제3관통공과 대응하는 나사공은 상기 제2돌출부에 형성된다.Looking at the shape of the support portion 114, it has a disk shape as a whole, the central portion has a shape that protrudes as a whole. In the protrusion, a groove having the same center as the protrusion is formed in an annular shape. The protruding portion is divided into a first protruding portion in the center portion and a second protruding portion in the outer portion by the annular groove. Here, the first insulating ring 106 supporting the heaters 104a and 104b is inserted into the annular groove, and the second protrusion supports the second insulating ring 108. Accordingly, the screw holes corresponding to the first, second, and third through holes are formed in the second protrusion.
히터(104a, 104b)는 안착부의(210)의 중앙 부위를 가열하는 제1히터(104a)와 안착부(210)에 놓여지는 반도체 기판(W)의 가장자리에 해당하는 부위를 가열하는 제2히터(104b)로 구성된다. 여기서, 지지부(114)의 제1돌출부 상부면은 제1절연링(106)의 상부면보다 낮게 형성된다. 따라서, 지지부(114)의 제1돌출부와 제1히터(104a)는 접촉하지 않는다. 즉, 안착부(210)는 제1히터(104a)와 제2히터(104b)에서 발생되는 복사열에 의해 가열된다. 이는 안착부(210)의 온도 균일도를 높이기 위함과 동시에 온도 제어를 용이하게 하기 위함이다. 그리고 안착부(210)의 상부면에는 반도체 기판(W)이 밀착되어 구비된다. 상기와는 달리 안착부(210)의 상부면에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 다수개의 핀을 구비되어, 반도체 기판(W)과 안착부(210)의 상기 상부면 사이에 소정의 갭이 형성할 수도 있다. 이 경우 반도체 기판(W)은 안착부(210)의 상기 상부면과 접촉되어 직접적으로 가열되지 않고, 상기 갭만큼 이격되어 안착부(210)의 복사열에 의해 가열된다. 안착부(210)와 제2절연링(108) 사이의 접촉 면적을 줄임으로서 전도되는 열을 감소시키기 위해 안착부(210)와 제2절연링(208) 사이에 클램프(110)가 장착된다. 이때, 클램프(110)는 안착부(210)를 제2절연링(108) 상에서 지지하기 위해 적어도 3개가 설치되는 것이 바람직하다.The heaters 104a and 104b heat the first heater 104a for heating the central portion of the seating portion 210 and the second heater for heating a portion corresponding to the edge of the semiconductor substrate W placed on the seating portion 210. It consists of 104b. Here, the upper surface of the first protrusion of the support 114 is formed lower than the upper surface of the first insulating ring 106. Therefore, the first protrusion of the support part 114 and the first heater 104a do not contact each other. That is, the seating part 210 is heated by the radiant heat generated by the first heater 104a and the second heater 104b. This is to increase the temperature uniformity of the seating portion 210 and to facilitate temperature control. And the upper surface of the mounting portion 210 is provided with a semiconductor substrate (W) in close contact. Unlike the above, the upper surface of the mounting portion 210 is provided with a plurality of pins for supporting the semiconductor substrate W, and a predetermined gap is formed between the semiconductor substrate W and the upper surface of the mounting portion 210. It may be formed. In this case, the semiconductor substrate W is not directly heated in contact with the upper surface of the mounting portion 210, but is heated by the radiant heat of the mounting portion 210 by being spaced apart by the gap. A clamp 110 is mounted between the seating portion 210 and the second insulation ring 208 to reduce the conducted heat by reducing the contact area between the seating portion 210 and the second insulating ring 108. At this time, it is preferable that at least three clamps 110 are installed to support the seating portion 210 on the second insulating ring 108.
챔버(102)의 상측 부위에는 반도체 기판(W) 상에 막을 형성하기 위한 가스를 제공하는 가스 제공부(120)가 구비된다. 가스 제공부(120)에는 챔버(102) 내부로 제공되는 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원(122)이 연결되어 있다. 한편 챔버(102)의 하부에는 막 형성 공정의 진행 도중에 발생하는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 배기구(124)가 형성되어 있다.The upper portion of the chamber 102 is provided with a gas providing unit 120 for providing a gas for forming a film on the semiconductor substrate (W). The gas providing unit 120 is connected to a high frequency power source 122 for forming a gas provided into the chamber 102 in a plasma state. On the other hand, an exhaust port 124 for discharging the reaction by-products and the unreacted gas generated during the progress of the film forming process is formed below the chamber 102.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 기판을 지지하기 위한 척의 구조를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.3 is a schematic bottom view illustrating a structure of a chuck for supporting the semiconductor substrate shown in FIG. 2.
도 4는 도 3에 도시된 A-A'선, 도 5는 도 3에 도시된 B-B'선을 기준으로 한 상기 척의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of the chuck based on the line AA ′ shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a line B-B ′ shown in FIG. 3.
도 3 내지 도 5를 참조하면 척(200)은 고주파 전원(122)을 이용한 증착에 사용되는 장치로, 반도체 기판이 놓여지기 위한 안착부(210), 안착부(210)의 온도를 측정하기 위한 열전대(220), 안착부(210)를 접지하기 위한 접지 라인(230), 열전대(220)와 접지 라인(230)을 공정 가스로부터 보호하기 위한 커버(240) 및 고주파를 차단하기 위한 차단 부재(250)를 포함한다.3 to 5, the chuck 200 is a device used for deposition using a high frequency power source 122, and for measuring the temperature of the seating portion 210 and the seating portion 210 on which a semiconductor substrate is placed. A ground line 230 for grounding the thermocouple 220, the seating portion 210, a cover 240 for protecting the thermocouple 220 and the ground line 230 from the process gas, and a blocking member for blocking high frequency ( 250).
안착부(210)는 증착 공정이 이루어지기 위한 챔버의 내부에 배치되며, 상기 증착 공정이 수행되기 위한 반도체 기판을 지지한다. 안착부(210)는 원반 형태로 상기 반도체 기판의 크기보다 더 큰 크기를 가지는 것이 바람직하다.The seating part 210 is disposed inside the chamber for performing the deposition process, and supports the semiconductor substrate for performing the deposition process. The seating unit 210 preferably has a size larger than the size of the semiconductor substrate in a disk shape.
안착부(210)는 하부에 구비되는 히터에 의해 막을 형성하기에 적절한 기설정된 온도로 가열된다. 가열된 안착부(210)는 다시 안착부(210)에 의해 지지되는 상기 반도체 기판을 가열한다. 상기 반도체 기판이 적정한 온도에 도달하면 가스 제공부를 통하여 상기 가스가 공급된다. 상기 가스는 고주파 전원(122)에 의해 플라즈마 상태로 변환된다. 상기 플라즈마 상태의 가스가 상기 반도체 기판의 표면과 반응하여 목적하는 막이 증착된다.The seating portion 210 is heated to a predetermined temperature suitable for forming a film by a heater provided below. The heated seating part 210 heats the semiconductor substrate supported by the seating part 210 again. When the semiconductor substrate reaches an appropriate temperature, the gas is supplied through the gas providing unit. The gas is converted into a plasma state by the high frequency power supply 122. The gas in the plasma state reacts with the surface of the semiconductor substrate to deposit a desired film.
열전대(220)는 안착부(210)의 온도를 측정하기 위한 것으로, 안착부(210)의 하부면의 중앙 부위에서 안착부(210) 내부로 삽입되어 연결되고 안착부(210)와 수평을 이루도록 상기 챔버의 외부로 연장된다.The thermocouple 220 is for measuring the temperature of the seating portion 210, is inserted into the seating portion 210 in the center portion of the lower surface of the seating portion 210 is connected to be parallel to the seating portion 210 It extends out of the chamber.
일반적으로 열전대(220)는 열전대 소선, 보호관, 단자박스, 절연관 및 취부에 필요한 취부금구로 구성된다. 열전대(220)는 열원을 기초로 한 모든 분야에 온도변화의 수치를 가장 민감하게 감지할 수 있는 온도센서로, 서로 종류가 다른 2개의 금속도체 양단을 전기적으로 접속시키고 이 양단에 온도차를 주면 회로 중에 전류가 흐르는 제백(Zee back) 효과를 이용한 것이다. 온도를 측정하기 위한 열접점 종류는 선단 노출형, 접지형 및 비접지형이 있다. 선단 노출형은 열전대 소선을 시스로부터 노출시켜 열접점을 설치한 형상으로, 응답 속도가 가장 빠르고, 근소한 온도 변화에도 민감하다. 접지형은 열전대 소선을 시스의 선단에 직접 용접하고 열접점을 설치한 형상으로, 응답 속도가 빠르고, 고온 고압하의 온도 측정에도 적합하다. 비접지형은 열전대 소선을 시스와 완전하게 절연시키고 열접점을 설치한 형상으로, 열기전력의 작은 변화가 적고, 비교적 장시간 사용이 가능하다. 또한 잡음, 전압에도 영향을 주지 않고 사용 가능하다.In general, the thermocouple 220 is composed of a thermocouple element, a protective tube, a terminal box, an insulated tube, and a mounting bracket required for mounting. Thermocouple 220 is a temperature sensor that can detect the temperature change value most sensitively in all fields based on the heat source. The thermocouple 220 electrically connects two metal conductors of different types and gives a temperature difference between them. It uses Zee back effect that current flows. There are three types of thermal contacts for measuring temperature: tip exposed, grounded and ungrounded. The tip exposed type is a shape in which a thermocouple element is exposed from a sheath and a thermal contact is provided. The response speed is the fastest and is sensitive to slight temperature changes. The grounding type is a shape in which a thermocouple wire is directly welded to the tip of the sheath and a thermal contact is provided. The response speed is fast, and is suitable for temperature measurement under high temperature and high pressure. The non-grounded type is a shape in which the thermocouple element is completely insulated from the sheath and a thermal contact point is provided, so that there is little change in the thermoelectric power, and it can be used for a relatively long time. It can also be used without affecting noise and voltage.
상기 증착 공정 중에 안착부(210)에 발생할 수 있는 전기적인 오류를 방지하기 위해서 안착부(210)를 접지시킨다. 접지를 위해서 접지 라인(230)이안착부(210)와 연결된다. 접지라인(130)도 열전대(220)와 마찬가지로 안착부(210)의 하부면 중앙 부위에 연결되며, 안착부(210)와 수평을 이루도록 연장되어 외부와 연결된다. 접지 라인(230)은 척연결선, 주연결선, 접지선 및 접지부로 구성된다. 상기 척연결선은 안착부(210)와 연결되고, 상기 척연결선은 다시 주연결선과 연결되고, 상기 주연결선은 접지부에 접지되는 접지선과 연결되는 것이 바람직하다. 특히 상기 주연결선은 2중으로 피복된 피복 전선이 바람직하며, 상기 피복 전선을 이루는 피복은 비가연성의 물질인 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 반도체 공정은 주로 고온에서 진행되기 때문에 상기 챔버 내에서 발생하는 열로부터 상기 주연결선을 보호하기 위함이다. 상기 주연결선은 안착부(210)의 움직임과 함께 해야 하기 때문에 적절한 탄성력에 의한 유동성을 가져야 한다. 따라서 상기 주연결선을 감싸는 피복은 적절한 탄성력을 갖는 물질인 것이 바람직하다.The seating part 210 is grounded to prevent electrical errors that may occur in the seating part 210 during the deposition process. The ground line 230 is connected to the seating portion 210 for grounding. Similar to the thermocouple 220, the ground line 130 is connected to the central portion of the lower surface of the seating portion 210 and extends to be horizontal with the seating portion 210 to be connected to the outside. The ground line 230 includes a chuck connection line, a main connection line, a ground line, and a ground portion. The chuck connecting line is connected to the seating portion 210, the chuck connecting line is again connected to the main connecting line, the main connecting line is preferably connected to the ground line grounded to the ground. In particular, the main connection wire is preferably a double coated wire, and the coating of the wire is preferably a non-combustible material. The reason is that the semiconductor process is mainly performed at a high temperature to protect the main connection line from the heat generated in the chamber. Since the main connection line should be accompanied by the movement of the seating portion 210, it should have fluidity due to an appropriate elastic force. Therefore, it is preferable that the coating covering the main connection line is a material having an appropriate elastic force.
접지 라인(230)은 연결 단자(132)를 통해 안착부(210)와 연결된다. 연결 단자(132)의 형상은 3각 내지 8각을 갖는 다각형이다. 연결 단자(132)의 형상이 다각형이므로 접지 라인(230)을 안착부(210)에 용이하게 탈착할 수 있다.The ground line 230 is connected to the seating portion 210 through the connection terminal 132. The shape of the connection terminal 132 is a polygon having three to eight angles. Since the connection terminal 132 has a polygonal shape, the ground line 230 may be easily detached from the seating part 210.
커버(240)는 열전대(220)와 접지 라인(230)을 둘러싸도록 구비되며, 상기 플라즈마 상태의 가스에 의한 열전대(220)와 접지 라인(230)이 부식되거나, 열에 의해 손상되는 것을 방지한다.The cover 240 is provided to surround the thermocouple 220 and the ground line 230, and prevents the thermocouple 220 and the ground line 230 from being corroded or damaged by heat due to the gas in the plasma state.
커버(240)는 상부 커버(242)와 하부 커버(244)로 구성된다. 상부 커버(242)는 폭이 좁고 길이가 긴 제1직사각형 판에 상기 제1직사각형 판의 긴 방향의 양쪽으로 제1원판과 제2원판이 상기 제1직사각형 판과 각각 수평하도록 달려있고, 상부커버(242)의 가장자리에서 열전대(220)와 접지 라인(230)의 측면을 감싸도록 수직으로 소정 연장된다. 따라서 상부 커버(242)는 열전대(220)와 접지 라인(230)의 상부와 양 측면을 둘러싸고 있다. 상부 커버(242)의 제1원판은 안착부(210)의 하부면 중앙 부위에 위치하고, 상부 커버(242)는 안착부(210)에 나사 결합되어 고정된다. 안착부(210)의 하부면 중앙 부위에 위치하는 제1원판에는 열전대(220)와 접지 라인(230)이 안착부(210)와 연결될 수 있도록 홀이 각각 형성되어 있다. 상기 홀들을 통하여 열전대(220)와 접지 라인(230)은 안착부(210)와 각각 연결된다.The cover 240 is composed of an upper cover 242 and a lower cover 244. The upper cover 242 has a narrow and long first rectangular plate, the first disc and the second disc in both directions in the longitudinal direction of the first rectangular plate so as to be horizontal with the first rectangular plate, respectively, the upper cover The edge of 242 extends vertically so as to surround the sides of the thermocouple 220 and the ground line 230. Accordingly, the upper cover 242 surrounds the upper side and both sides of the thermocouple 220 and the ground line 230. The first disc of the upper cover 242 is located at the central portion of the lower surface of the seating portion 210, the upper cover 242 is fixed to the seating portion 210 by screwing. Holes are formed in the first disc located at the central portion of the lower surface of the seating portion 210 so that the thermocouple 220 and the ground line 230 may be connected to the seating portion 210. The thermocouple 220 and the ground line 230 are connected to the seating portion 210 through the holes.
하부 커버(244)는 폭이 좁고 길이가 긴 제2사각형 판에 상기 제2직사각형 판의 긴 방향의 한쪽으로 제3원판이 상기 제2직사각형 판과 수평하도록 달려있고, 상부 커버(242)와 삽입되어 결합되도록 상기 제2직사각형 판과 상기 제3원판과 수직으로 소정 연장된 돌출부가 형성되어 있다. 하부 커버(244)는 열전대(220)와 접지 라인(230)의 하부를 감싸도록 구비되고, 상부 커버(242)에 삽입되어 고정된다. 이때 상기 제3원판이 안착부(210)의 하부면 중앙 부위에 있는 상부 커버(242)의 상기 제1원판에 삽입된다. 하부 커버(244)는 열전대(220) 및 접지 라인(230)의 교체시 작업이 용이하도록 탈착이 가능하도록 구성된다.The lower cover 244 has a narrow width and a long length of the second rectangular plate, and the third disc is horizontally disposed with the second rectangular plate in one direction of the second rectangular plate, and is inserted into the upper cover 242. The second rectangular plate and the third protruding portion perpendicular to the third plate are formed to be coupled to each other. The lower cover 244 is provided to surround the lower portion of the thermocouple 220 and the ground line 230, and is inserted into and fixed to the upper cover 242. At this time, the third disc is inserted into the first disc of the upper cover 242 in the central portion of the lower surface of the seating portion (210). The lower cover 244 is configured to be detachable to facilitate work when the thermocouple 220 and the ground line 230 are replaced.
상기 챔버에는 상기 가스를 플라즈마 상태로 변환하기 위한 고주파 전원(122)이 인가된다. 고주파 전원(122)의 영향에 의해 안착부(210)의 온도가 실제보다 높게 측정되거나 열전대(220)에 손상을 준다. 커버(240)는 상기 고주파를 어느 정도 차단할 수 있지만 완전히 차단하지 못한다. 특히 상부 커버(242)에 비해 두께가 얇은 하부 커버(244)를 통해 고주파 전원(122)이 영향을 미친다.The high frequency power source 122 for converting the gas into a plasma state is applied to the chamber. Due to the influence of the high frequency power supply 122, the temperature of the seating portion 210 is measured higher than the actual value or damages the thermocouple 220. The cover 240 may block the high frequency to some extent but may not completely block the high frequency. In particular, the high frequency power source 122 affects the lower cover 244 which is thinner than the upper cover 242.
차단 부재(250)는 고주파 전원(122)의 영향을 차단하기 위한 것으로, 상부 커버(242)에 비해 상대적으로 두께가 얇은 하부 커버(244)의 하부에 구비된다. 차단 부재(250)는 하부 커버(244)의 제2직사각형 판과 폭은 같고 길이가 더 긴 제3직사각형 판과, 상기 제3직사각형 판의 길이 방향의 한쪽 끝에 수평을 이루도록 연결되며, 하부 커버(244)의 제3원판과 동일한 크기를 갖는 제4원판 및 상기 제3직사각형 판의 길이 방향의 다른 한쪽 끝에 수직을 이루도록 연결되며, 상기 제3직사각형 판과 폭은 같고 길이는 짧은 제4직사각형 판으로 구성된다. 상기 제3직사각형 판과 상기 제4원판은 하부 커버(244)의 하부면에 부착된다. 상기 제4직사각형 판은 커버(240)의 개방된 부분의 폐쇄하면서 상부 커버(242)에 수직하도록 부착된다. 상기 제4직사각형 판에는 열전대(220)와 접지 라인(230)이 빠져나가기 위한 홀이 각각 형성되어 있다. 따라서 열전대(220)는 고주파 전원(122)의 영향을 받지 않게 된다.The blocking member 250 is to block the influence of the high frequency power supply 122 and is provided below the lower cover 244 which is relatively thinner than the upper cover 242. The blocking member 250 is connected to the third rectangular plate having the same width and longer length as the second rectangular plate of the lower cover 244 and horizontally at one end in the longitudinal direction of the third rectangular plate, and the lower cover ( A fourth rectangular plate having the same size as the third circular plate of 244 and the other end in the longitudinal direction of the third rectangular plate in a vertical direction, the fourth rectangular plate having the same width and shorter length as the third rectangular plate. It is composed. The third rectangular plate and the fourth disc are attached to the lower surface of the lower cover 244. The fourth rectangular plate is attached to be perpendicular to the top cover 242 while closing the open portion of the cover 240. The fourth rectangular plate is formed with holes for exiting the thermocouple 220 and the ground line 230, respectively. Therefore, the thermocouple 220 is not affected by the high frequency power source 122.
차단 부재(250)는 세라믹 재질로 구성된다. 상기 세라믹은 일반적으로 금속재료, 유기재료에 비하여 내식성, 내열성, 내마모성 등이 매우 크며, 전자기적 기능, 기계적 기능, 광학적 기능, 생체적 기능 등의 다양한 기능을 갖는다. 특히 방사선 차폐 재료로 사용될 정도로 차단 능력이 우수하다.The blocking member 250 is made of a ceramic material. In general, the ceramics have much higher corrosion resistance, heat resistance, and abrasion resistance than metal materials and organic materials, and have various functions such as electromagnetic functions, mechanical functions, optical functions, and biological functions. In particular, the shielding ability is excellent enough to be used as a radiation shielding material.
상기 세라믹 재질의 차단 부재(250)를 구비함으로써 상기 챔버 내에 인가되는 고주파의 영향을 차단한다. 따라서 열전대(220)는 고주파 전원(122)의 영향없이 안착부(210)의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 그러므로 상기 챔버로 공급되는 증착 가스가 상기 반도체 기판에 최적으로 증착될 수 있도록 안착부(210)의 온도를정확하게 측정할 수 있다.By providing the blocking member 250 of the ceramic material to block the influence of the high frequency applied in the chamber. Therefore, the thermocouple 220 may accurately measure the temperature of the seating portion 210 without the influence of the high frequency power supply 122. Therefore, the temperature of the mounting portion 210 may be accurately measured so that the deposition gas supplied to the chamber may be optimally deposited on the semiconductor substrate.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 척은 고주파 전원의 영향을 차단할 수 있는 세라믹 재질의 차단 부재를 포함한다. 따라서 상기 고주파 전원의 영향으로 인하여 상기 척에 포함된 열전대의 온도 측정 불량과 상기 열전대의 손상을 막을 수 있다. 그러므로 상기 안착부의 온도를 원하는 온도 조건에서 맞추어 공정을 진행할 수 있고, 상기 열전대의 손상으로 인한 척 장치 교체를 줄일 수 있어 비용이 절감되고 생산성도 향상된다.According to the present invention as described above, the chuck for supporting the semiconductor substrate includes a blocking member made of a ceramic material that can block the influence of high-frequency power. Therefore, due to the influence of the high-frequency power supply, it is possible to prevent a poor temperature measurement of the thermocouple included in the chuck and damage to the thermocouple. Therefore, the process can be performed by adjusting the temperature of the seating part at a desired temperature condition, and the replacement of the chuck device due to the damage of the thermocouple can be reduced, thereby reducing costs and improving productivity.
또한 상기 척을 포함하는 증착 장치(100)를 이용하여 정확한 온도 조건에서 증착 공정을 진행할 수 있으므로, 상기 증착 공정에 의해 상기 반도체 기판 상의 막을 균일하게 생성할 수 있다. 따라서 상기 증착 공정에 대한 신뢰도도 높일 수 있다.In addition, since the deposition process may be performed at an accurate temperature condition using the deposition apparatus 100 including the chuck, a film on the semiconductor substrate may be uniformly generated by the deposition process. Therefore, the reliability of the deposition process can also be increased.
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.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020030009045A KR20040073086A (en) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | Chuck for supporting a semiconductor substrate and apparatus for depositing a film having the same |
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Family Applications (1)
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