KR20040103220A - Apparatus for supporting a semiconductor substrate - Google Patents
Apparatus for supporting a semiconductor substrate Download PDFInfo
- Publication number
- KR20040103220A KR20040103220A KR1020030035153A KR20030035153A KR20040103220A KR 20040103220 A KR20040103220 A KR 20040103220A KR 1020030035153 A KR1020030035153 A KR 1020030035153A KR 20030035153 A KR20030035153 A KR 20030035153A KR 20040103220 A KR20040103220 A KR 20040103220A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- gas
- plate
- chuck
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 기판의 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 가공하기 위한 가공 장치에 구비되어 소정의 공정이 수행되는 동안 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 척에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing apparatus for a semiconductor substrate, and more particularly, to a chuck for supporting the semiconductor substrate during a predetermined process provided in a processing apparatus for processing a semiconductor substrate.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 반도체 기판 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.Recently, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed, etc. in order to meet various needs of consumers. Generally, a semiconductor device is manufactured by forming a predetermined film on a silicon semiconductor substrate used as a semiconductor substrate and forming the film in a pattern having electrical properties.
상기 패턴은 화학 기상 증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP) 등과 같은 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다. 상기와 같은 단위 공정들에서는 반도체 기판을 지지하고, 고정시키는 척이 사용된다. 최근, 반도체 장치의 미세화 및 대용량화를 요구하는 반도체 기판 가공 기술에서는 매엽식 가공 공정 및 건식 가공 공정이 선호됨에 따라 반도체 기판을 고정하는 방법도 크게 변하고 있다. 부언하면, 종래의 경우 단순히 클램프 또는 진공을 이용하여 반도체 기판을 고정하는 정도였으나, 최근에는 반도체 기판을 정전기력을 이용하여 고정시킴과 동시에 반도체 기판의 온도를 균일하게 유지하기 위한 온도 조절 가스를 제공하는 정전척(electrostatic chuck ; ESC)이 주로 사용되고 있다. 상기 정전척의 사용 범위는 화학 기상 증착, 식각, 스퍼터링, 이온 주입 공정 등과 같이 전반적인 반도체 기판 가공 공정으로 확대되고 있다.The pattern is formed by sequential or repeated performance of unit processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, etching, ion implantation, chemical mechanical polishing (CMP), and the like. In such unit processes, a chuck for supporting and fixing a semiconductor substrate is used. In recent years, in the semiconductor substrate processing technology which requires miniaturization and large capacity of the semiconductor device, the method of fixing the semiconductor substrate is also greatly changed as the sheet processing and the dry processing are preferred. In other words, in the related art, the semiconductor substrate was simply fixed by using a clamp or a vacuum. In recent years, the semiconductor substrate is fixed by using an electrostatic force, and at the same time, a temperature control gas for uniformly maintaining the temperature of the semiconductor substrate is provided. Electrostatic chucks (ESC) are mainly used. The use range of the electrostatic chuck has been extended to overall semiconductor substrate processing processes such as chemical vapor deposition, etching, sputtering, ion implantation processes, and the like.
상기 정전척의 일 예로서, 미합중국 특허 제6,134,096(issued Yamada et al)에는 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 흡착시키기 위한 절연층, 전극층, 유전층으로 이루어진 정전척이 개시되어 있으며, 미합중국 특허 제6,141,203(issued Sherman)에는 복수의 구조를 갖는 커패시터 플레이트를 형성하여 정전기력으로 웨이퍼를 흡착하는 정전척이 개시되어 있다.As an example of the electrostatic chuck, US Patent No. 6,134,096 (issued Yamada et al) discloses an electrostatic chuck consisting of an insulating layer, an electrode layer, and a dielectric layer for adsorbing a wafer by using electrostatic force. An electrostatic chuck is disclosed in which a capacitor plate having a plurality of structures is formed to adsorb a wafer by electrostatic force.
상기 정전척은 일반적으로 세라믹 타입의 정전척이 사용되며, 상기 세라믹 타입의 정전척은 아노다이징(anodizing) 방식과 세라믹 용사 방식 및 세라믹 플레이트 방식 등으로 구분된다.The electrostatic chuck of the electrostatic chuck is generally used, and the electrostatic chuck of the ceramic type is divided into an anodizing method, a ceramic spray method, a ceramic plate method, and the like.
상기 아노다이징 방식의 정전척은 알루미늄 본체를 아노다이징하여 유전층을 형성하는 방식으로 제조된다. 아노다이징 방식의 경우 내구성이 강하고 유전율이 높기 때문에 많이 사용된다.The anodizing electrostatic chuck is manufactured by anodizing an aluminum body to form a dielectric layer. The anodizing method is often used because of its high durability and high dielectric constant.
상기 세라믹 용사 방식의 정전척은 절연층이 형성되어 있는 알루미늄 본체에 전극층을 용사코팅하고, 전극층 위에 세라믹 분말을 용사코팅하여 유전층을 형성하는 방식으로 제조된다. 이때, 세라믹 분말에 소정의 물질을 첨가하여 유전율 및 온도 계수를 향상시킬 수 있다.The ceramic spraying electrostatic chuck is manufactured by spray coating an electrode layer on an aluminum body on which an insulating layer is formed, and forming a dielectric layer by spray coating ceramic powder on the electrode layer. In this case, a predetermined material may be added to the ceramic powder to improve the dielectric constant and the temperature coefficient.
세라믹 플레이트 방식의 정전척은 세라믹 분말을 플레이트 형태로 소결하여 알루미늄 본체에 부착하는 방식에 의해 제조된다. 이때, 전극은 세라믹 플레이트의 내부에 내장된다.The electrostatic chuck of the ceramic plate method is manufactured by sintering ceramic powder in the form of a plate and attaching it to the aluminum body. At this time, the electrode is embedded in the ceramic plate.
한편, 정전척에는 반도체 기판의 가공 공정 진행시 반도체 기판의 온도 조절을 위해 정전척의 유전체 표면에 헬륨(He)과 같은 온도 조절 가스를 제공하기 위한헬륨 가스 유로가 형성되어 있다. 상기 가공 공정의 진행 도중에 반도체 기판의 국부적인 온도 차이가 발생하면, 금속 식각 공정의 경우 금속 배선의 티닝(thinning) 등과 같은 현상이 발생하여 반도체 장치의 성능을 저하시키게 된다. 특히, 반도체 기판 표면에서의 불균일한 온도 차이의 발생은 주로 반도체 기판의 가장자리 부위에서 발생한다. 이는 반도체 기판의 이면으로 흐르는 헬륨의 유량 차이 또는 정전척 또는 하부 전극 온도에 따라 크게 영향을 받는다. 최근에는 상기와 같은 온도 차이를 극복하기 위해 정전척의 중앙 부위와 가장자리 부위를 구분하여 각각 헬륨 가스를 제공하는 듀얼 타입(dual type)이 적용되고 있다.On the other hand, the electrostatic chuck is formed with a helium gas flow path for providing a temperature control gas such as helium (He) on the dielectric surface of the electrostatic chuck to control the temperature of the semiconductor substrate during the processing process of the semiconductor substrate. When the local temperature difference of the semiconductor substrate occurs during the processing process, a phenomenon such as thinning of the metal wiring occurs in the metal etching process, thereby degrading the performance of the semiconductor device. In particular, the occurrence of non-uniform temperature difference on the surface of the semiconductor substrate mainly occurs at the edge portion of the semiconductor substrate. This is greatly affected by the difference in flow rate of helium flowing to the back surface of the semiconductor substrate or the electrostatic chuck or lower electrode temperature. Recently, in order to overcome the above temperature difference, a dual type has been applied, which provides helium gas by dividing the central portion and the edge portion of the electrostatic chuck.
도 1은 종래 기술에 따른 정전척을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to the prior art.
도 1을 참조하면, 도시된 정전척(100)은 원반 형상을 갖고 알루미늄으로 이루어지는 몸체(110)와, 몸체의 상부면에 부착되는 세라믹 재질의 플레이트(120)를 구비한다. 플레이트(120)의 내부에는 전원이 인가되는 전극(130)이 구비된다. 상기 전원에 의해 발생되는 정전기력은 플레이트(120) 상에 놓여지는 반도체 기판((W)을 흡착하여 고정시킨다. 즉, 플레이트(120)는 전극(130)을 둘러싸도록 형성된다.Referring to FIG. 1, the electrostatic chuck 100 illustrated has a disc shape and includes a body 110 made of aluminum and a plate 120 of ceramic material attached to an upper surface of the body. An electrode 130 to which power is applied is provided in the plate 120. The electrostatic force generated by the power source absorbs and fixes the semiconductor substrate W placed on the plate 120. That is, the plate 120 is formed to surround the electrode 130.
몸체(110)와 플레이트(120)를 관통하여 플레이트(120)의 상부면까지 반도체 기판(W)의 온도를 조절하기 위한 헬륨 가스가 제공되는 유로(140)가 형성되어 있다. 플레이트(120)의 상부면에는 유로(140)와 연결되어 상기 상부면상에 상기 헬륨 가스를 균일하게 공급하기 위한 홈(미도시)이 방사상으로 형성되어 있다. 즉, 반도체 기판(W)이 플레이트(120)에 놓여지면 상기 홈은 반도체 기판(W)과 플레이트(120)에 의해 한정되며, 유로(140)와 연통된다. 헬륨 가스는 몸체(110)를관통하여 제공되며, 반도체 기판(W)의 표면, 알루미늄 몸체(110), 플레이트(104) 등의 온도를 측정하는 열전대(미도시)에 의해 측정된 온도에 따라 공급 유량이 제어된다.A flow path 140 through which the helium gas is provided to adjust the temperature of the semiconductor substrate W is formed through the body 110 and the plate 120 to the upper surface of the plate 120. The upper surface of the plate 120 is connected to the flow path 140, the groove (not shown) for uniformly supplying the helium gas on the upper surface is formed radially. That is, when the semiconductor substrate W is placed on the plate 120, the groove is defined by the semiconductor substrate W and the plate 120 and communicates with the flow path 140. Helium gas is provided through the body 110 and is supplied in accordance with the temperature measured by a thermocouple (not shown) for measuring the temperature of the surface of the semiconductor substrate W, the aluminum body 110, the plate 104 and the like. The flow rate is controlled.
상기와 같은 구조를 갖는 정전척(100)의 경우, 공급되는 헬륨 가스는 유로(140)를 통과한 후 바로 상기 홈을 통해 이동하게 되므로, 유로(140)와 상기 홈이 연결되는 부분의 반도체 기판(W)은 높은 압력을 받게 된다. 또한 유로(140)의 형상 등의 원인으로 인해 상기 헬륨 가스가 균일하게 흐르지 않으므로 반도체 기판(W)의 온도 균일성이 이루어지지 않게 된다. 따라서 반도체 기판(W)의 막질 불량이 발생한다.In the case of the electrostatic chuck 100 having the above structure, the supplied helium gas is moved through the groove immediately after passing through the flow path 140, and thus the semiconductor substrate of the portion where the flow path 140 and the groove are connected. (W) is under high pressure. In addition, since the helium gas does not flow uniformly due to the shape of the flow path 140, the temperature uniformity of the semiconductor substrate W is not achieved. Therefore, a film quality defect of the semiconductor substrate W occurs.
또한 유로(140)는 플레이트(120)의 상부면상에서 굴곡을 형성하므로 공정 중 제공되는 플라즈마에 의해 아킹이 발생하게 된다. 따라서 반도체 기판(W)의 손상을 유발한다.In addition, since the flow path 140 forms a bend on the upper surface of the plate 120, arcing is generated by the plasma provided during the process. Therefore, damage to the semiconductor substrate W is caused.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 기판을 냉각하기 위한 가스의 공급을 균일하게 하고 상기 가스를 공급하기 위한 유로에서 발생하는 아킹 현상을 방지하기 위한 정전척을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide an electrostatic chuck to uniformly supply the gas for cooling the semiconductor substrate and to prevent the arcing phenomenon occurring in the flow path for supplying the gas.
도 1은 종래 기술에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전척이 구비된 반도체 기판 가공 장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor substrate processing apparatus equipped with an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 정전척을 설명하기 위한 단면 사시도이다.3 is a cross-sectional perspective view illustrating the electrostatic chuck shown in FIG. 2.
도 4는 도 3에 도시된 A부분을 확대한 부분 확대도이다.FIG. 4 is an enlarged view illustrating a portion A enlarged in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110, 210 : 몸체 120, 220 : 플레이트110, 210: body 120, 220: plate
222 : 홈 130, 230 : 전극222: groove 130, 230: electrode
140, 240 : 유로 242 : 제1유로140, 240: Euro 242: First Euro
244 : 제2유로 250 : 가스 분배기244: second euro 250: gas distributor
252 : 관통홀 300 : 가공 장치252: through hole 300: processing equipment
302 : 챔버 304 : 상부 전극302 chamber 304 upper electrode
306 : 진공 펌프 324 : 가스 제공부306: vacuum pump 324: gas providing unit
W : 반도체 기판W: semiconductor substrate
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부면에 반도체 기판이 놓여지고, 상기 반도체 기판의 온도를 조절하기 위한 가스를 상기 반도체 기판의 하면에 제공하기 위한 유로가 형성된 세라믹 플레이트와, 상기 유로 내에 구비되어상기 가스를 버퍼링하기 위한 공간을 형성하고, 상기 반도체 기판의 하면으로 상기 가스를 균일하게 배출하기 위한 다수의 관통홀이 형성된 가스 분배기 및 상기 세라믹 플레이트가 부착되기 위한 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 지지하기 위한 척을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is a ceramic plate is placed on the upper surface, the ceramic plate formed with a flow path for providing a gas for controlling the temperature of the semiconductor substrate on the lower surface of the semiconductor substrate, the flow path And a gas distributor configured to form a space for buffering the gas, the gas distributor having a plurality of through holes for uniformly discharging the gas to the bottom surface of the semiconductor substrate, and a body to which the ceramic plate is attached. A chuck for supporting a semiconductor substrate is provided.
여기서 상기 척은 상기 세라믹 플레이트에 내장되고, 상기 반도체 기판을 흡착하기 위한 정전기력을 발생시키는 전원이 인가되는 전극을 더 포함할 수 있다.The chuck may further include an electrode embedded in the ceramic plate and to which a power source for generating an electrostatic force for adsorbing the semiconductor substrate is applied.
상기 세라믹 플레이트의 상부면에는 상기 가스를 균일하게 공급하기 위해 방사상으로 다수개의 홈이 형성된다. 또한 상기 가스 분배기는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4) 등의 절연 재질로 형성된다.A plurality of grooves are formed radially on the upper surface of the ceramic plate to uniformly supply the gas. In addition, the gas distributor is formed of an insulating material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 척은 상기 가스 분배기를 통하여 상기 가스를 균일하게 공급하므로 상기 반도체 기판 온도의 균일성을 유지할 수 있다. 또한 절연 재질의 상기 가스 분배기는 소정 공정시 사용되는 플라즈마에 의한 아킹을 발생을 방지한다.The chuck according to the present invention configured as described above uniformly supplies the gas through the gas distributor, thereby maintaining uniformity of the temperature of the semiconductor substrate. In addition, the gas distributor made of an insulating material prevents arcing caused by plasma used in a predetermined process.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrostatic chuck 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 일실시예에 따른 정전척이 구비된 반도체 제조 장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor manufacturing apparatus equipped with an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 도시된 반도체 기판 가공 장치(300)는 반도체 기판(W)의가공 공정이 수행되는 챔버(302)와, 챔버(302) 내부에 구비되고 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 정전척(200)과, 챔버(302)의 상측 부위에 구비되고 반도체 기판(W)을 가공하기 위한 가스를 챔버 내부로 제공하기 위한 다수개의 관통공이 형성되어 있으며 상기 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전원이 인가되는 상부 전극(304)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the illustrated semiconductor substrate processing apparatus 300 includes a chamber 302 in which a process of processing a semiconductor substrate W is performed, and is provided in the chamber 302 to support the semiconductor substrate W. Referring to FIG. Electrostatic chuck 200 and a plurality of through-holes are provided in the upper portion of the chamber 302 to provide a gas for processing the semiconductor substrate W into the chamber and to form the gas in a plasma state. And an upper electrode 304 to which radio frequency (RF) power is applied.
챔버(302)의 일측에는 챔버(302) 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 펌프(306)가 연결되어 있고, 챔버(302)와 진공 펌프(306)를 연결하는 진공 라인(308)에는 챔버(302) 내부의 진공도를 조절하기 위해 진공 라인(308)을 개폐시키는 드로틀 밸브(310) 및 게이트 밸브(312)가 설치되어 있다. 또한, 챔버(302)의 일측에는 반도체 기판(W)이 이동되는 도어(314)가 구비되어 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 반도체 기판(W)은 이송 로봇에 의해 챔버(302) 내부로 이동된다.One side of the chamber 302 is connected with a vacuum pump 306 for forming a vacuum inside the chamber 302, and the chamber 302 is connected to a vacuum line 308 connecting the chamber 302 and the vacuum pump 306. Throttle valve 310 and a gate valve 312 for opening and closing the vacuum line 308 is installed to adjust the degree of vacuum inside. In addition, one side of the chamber 302 is provided with a door 314 through which the semiconductor substrate W is moved. Although not shown, the semiconductor substrate W is moved into the chamber 302 by a transfer robot.
정전척(200)의 내부에는 반도체 기판(W)의 안착을 위한 리프트 핀(미도시)이 구비된다. 또한, 반도체 기판(W)이 안착되는 정전척(200)의 가장자리에는 플라즈마를 반도체 기판(W)으로 안내하기 위한 실리콘 재질의 포커스 링(318)이 구비되어 있으며, 포커스 링(318)의 외측에는 절연을 위한 석영 재질의 커버 링(320)이 구비되어 있고, 상부 전극(304)의 하부면 가장자리에는 상기 플라즈마를 반도체 기판(W)으로 안내하기 위한 상부 링(upper ring, 322)이 구비되어 있다.A lift pin (not shown) for mounting the semiconductor substrate W is provided inside the electrostatic chuck 200. In addition, an edge of the electrostatic chuck 200 on which the semiconductor substrate W is seated is provided with a focus ring 318 made of silicon for guiding the plasma to the semiconductor substrate W. A quartz cover ring 320 for insulation is provided, and an upper ring 322 for guiding the plasma to the semiconductor substrate W is provided at the bottom edge of the upper electrode 304. .
상부 전극(304)은 챔버(302)의 상측 부위에 구비되며, 알루미늄 재질의 제1전극(304a)과 제2전극(304b) 및 실리콘 재질의 제3전극(304c)을 포함한다. 제1전극(304a)에는 RF 전원이 연결되어 있으며 가스 제공부(324)와 연결되는 제1관통공(304d)이 형성되어 있다. 제1전극(304a)과 제2전극(304b) 사이에는 반도체 기판(W)을 가공하기 위한 가스가 수납되는 공간(304e)이 형성되어 있으며, 제2전극(304b) 및 제3전극(304c)에는 상기 가스를 챔버 내부로 균일하게 제공하기 위한 다수개의 제2관통공(304f)이 형성되어 있다.The upper electrode 304 is provided at an upper portion of the chamber 302, and includes an aluminum first electrode 304a, a second electrode 304b, and a silicon third electrode 304c. RF power is connected to the first electrode 304a and a first through hole 304d connected to the gas providing unit 324 is formed. A space 304e is formed between the first electrode 304a and the second electrode 304b to accommodate a gas for processing the semiconductor substrate W. The second electrode 304b and the third electrode 304c are formed. A plurality of second through holes 304f are formed in the chamber to uniformly supply the gas into the chamber.
반도체 기판(W)이 정전척(200) 상으로 이송되면, 리프트 핀의 승강에 의해 반도체 기판(W)이 정전척(200)의 세라믹 플레이트(210) 상에 안착된다. 반도체 기판(W)은 정전척(200)의 정전기력에 의해 고정되고, 플라즈마 상태로 형성된 공정 가스에 의해 가공 공정이 진행된다. 이때, 고온의 플라즈마에 의해 반도체 기판(W)의 온도가 상승하게 되며, 상승하는 반도체 기판의 온도는 세라믹 플레이트(210)의 제1가스 유통로들과 가스 유통공들을 통해 반도체 기판의 이면에 제공되는 헬륨 가스에 의해 제어된다. 또한, 반도체 기판(W)의 온도에 크게 영향을 주는 세라믹 플레이트(210)의 온도는 제1가스 유통로들을 흐르는 헬륨 가스에 의해 효과적으로 제어된다.When the semiconductor substrate W is transferred onto the electrostatic chuck 200, the semiconductor substrate W is seated on the ceramic plate 210 of the electrostatic chuck 200 by lifting and lowering the lift pins. The semiconductor substrate W is fixed by the electrostatic force of the electrostatic chuck 200, and the processing process is performed by the process gas formed in the plasma state. At this time, the temperature of the semiconductor substrate W is increased by the high temperature plasma, and the temperature of the rising semiconductor substrate is provided on the rear surface of the semiconductor substrate through the first gas distribution paths and the gas distribution holes of the ceramic plate 210. Being controlled by helium gas. In addition, the temperature of the ceramic plate 210 that greatly affects the temperature of the semiconductor substrate W is effectively controlled by the helium gas flowing through the first gas flow paths.
상기와 같은 구성을 갖는 가공 장치(300)는 반도체 기판(W)의 식각 공정 또는 반도체 기판(W) 상에 막을 형성하는 증착 공정에 사용이 가능하다. 즉, 제공되는 가스 및 공정 변수들의 조절에 의해 반도체 기판(W) 상에 형성된 막을 식각할 수도 있고, 반도체 기판(W) 상에 막을 형성할 수도 있다.The processing apparatus 300 having the above configuration can be used for the etching process of the semiconductor substrate W or the deposition process for forming a film on the semiconductor substrate W. That is, the film formed on the semiconductor substrate W may be etched by adjusting the provided gas and process variables, or the film may be formed on the semiconductor substrate W. FIG.
도 3은 도 2에 도시된 정전척을 설명하기 위한 단면 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 A부분을 확대한 부분 확대도이다.FIG. 3 is a sectional perspective view for explaining the electrostatic chuck shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of a portion A of FIG.
도시된 정전척(200)은 반도체 기판(W)이 놓여지는 세라믹 재질의플레이트(220)와 플레이트(220)가 부착되는 알루미늄 재질의 몸체(210)를 구비한다.The illustrated electrostatic chuck 200 has a plate 220 of ceramic material on which the semiconductor substrate W is placed and an aluminum body 210 to which the plate 220 is attached.
플레이트(220)의 내부에는 반도체 기판(W)을 흡착하여 고정시키기 위한 정전기력을 발생시키는 전극(230)이 내장된다. 전극(230)에는 상기 정전기력을 발생시키기 위한 전원이 인가되며, 이때, 전극(230)과 반도체 기판(W) 사이에 있는 플레이트(220)의 상측 부위는 유전체 역할을 하게된다.An electrode 230 for generating an electrostatic force for adsorbing and fixing the semiconductor substrate W is embedded in the plate 220. A power source for generating the electrostatic force is applied to the electrode 230. In this case, an upper portion of the plate 220 between the electrode 230 and the semiconductor substrate W serves as a dielectric.
몸체(210)와 플레이트(220)의 중앙 부위에는 상하를 관통하며, 반도체 기판(W)의 온도를 조절하기 위한 헬륨 가스가 제공되기 위한 유로(240)가 형성된다. 몸체(210)의 상하를 관통하는 제1유로의 지름보다 플레이트(220)의 상하를 관통하는 제2유로의 지름이 더 크다. 즉 제1유로(242)와 제2유로(244)가 연결되어 형성되는 유로(240)는 단차를 가지도록 형성된다. 유로(240)가 상기와 같이 단차를 가지도록 형성되는 것은 상기 헬륨 가스가 제1유로(242)를 흐르다가 상대적으로 지름이 더 큰 제2유로를 흐르면 속도가 감소되면서 보다 균일한 흐름을 유지할 수 있기 때문이다.Central passages of the body 210 and the plate 220 penetrate up and down, and a flow path 240 for providing helium gas for controlling the temperature of the semiconductor substrate W is formed. The diameter of the second channel penetrating the upper and lower portions of the plate 220 is larger than the diameter of the first channel penetrating the upper and lower portions of the body 210. That is, the flow path 240 formed by connecting the first flow path 242 and the second flow path 244 is formed to have a step. The flow path 240 is formed to have a step as described above, when the helium gas flows through the first flow path 242 and flows through the second flow path having a larger diameter, the flow rate decreases to maintain a more uniform flow. Because there is.
도면에서는 유로(240)가 몸체(210)와 플레이트(220)의 중심 부위의 상하를 관통하여 하나만 형성된 것으로 도시되었지만, 유로(240)는 몸체(210)와 플레이트(220)의 상하를 관통하여 서로 동일 간격 이격되어 단일원이나 동심원을 이루도록 배치될 수도 있다.In the drawing, only one flow path 240 is formed through the top and bottom of the central portion of the body 210 and the plate 220, but the flow path 240 passes through the top and bottom of the body 210 and the plate 220 to each other. It may be arranged to form a single circle or concentric circles spaced apart at equal intervals.
가스 분배기(250)는 원기둥 형태로 상하를 관통하는 다수개의 관통공(252)이 형성되어 있다. 가스 분배기(250)의 높이는 제2유로(244) 길이의 절반 정도이며,가스 분배기(250)의 지름은 제2유로(244)의 지름과 동일하다. 가스 분배기(250)는 외측면과 제2유로(244)의 내면에 나사산이 형성되어 나사 결합되거나, 가스 분배기(250)가 제2유로(244)에 억지 끼움으로 결합될 수 있다.The gas distributor 250 has a plurality of through holes 252 penetrating up and down in a cylindrical shape. The height of the gas distributor 250 is about half the length of the second passage 244, and the diameter of the gas distributor 250 is equal to the diameter of the second passage 244. The gas distributor 250 may be screwed with a thread formed on an outer surface and an inner surface of the second passage 244, or the gas distributor 250 may be coupled to the second passage 244 by force fitting.
가스 분배기(250)의 높이가 제2유로(244) 길이의 절반이고 제2유로(244)의 중간 부위에 구비되므로 가스 분배기(250)의 상부와 하부에 각각 버퍼링 공간을 형성한다. 제1유로(242)를 따라 제공되는 상기 헬륨 가스는 가스 분배기(250)의 하부에 위치한 버퍼링 공간에서 버퍼링된다. 버퍼링된 헬륨 가스는 관통홀(252)을 지나 가스 분배기(250)의 상부에 위치한 버퍼링 공간에서 다시 버퍼링된다.Since the height of the gas distributor 250 is half the length of the second passage 244 and is provided in the middle portion of the second passage 244, buffering spaces are formed at the upper and lower portions of the gas distributor 250, respectively. The helium gas provided along the first passage 242 is buffered in a buffering space located under the gas distributor 250. The buffered helium gas passes through the through hole 252 and is buffered again in a buffering space located above the gas distributor 250.
가스 분배기(250)는 절연 재질로 형성된다. 절연 재질의 종류로는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4) 등이 있으며 어떤 재료가 사용되어도 무방하다. 상기 플라즈마에 의한 아킹은 굴곡이 형성된 부분에서 주로 발생하다. 제2유로(244)가 형성된 플레이트(230) 부위도 아킹 발생의 가능성이 크다. 따라서 가스 분배기(250)의 재질을 절연 재질로 형성하여 플라즈마에 의해 발생하는 아킹을 방지한다.The gas distributor 250 is formed of an insulating material. Types of insulating materials include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), and any materials may be used. Arcing by the plasma occurs mainly in the portion where the bend is formed. The portion of the plate 230 on which the second channel 244 is formed also has a high possibility of arcing. Therefore, the material of the gas distributor 250 is formed of an insulating material to prevent arcing generated by the plasma.
가스 분배기(250)에 형성된 다수의 관통공(252)은 가스 분배기(250)의 중심축을 기준으로 방사상으로 배치된다. 상기 헬륨 가스의 균일한 공급을 위해 다수의 관통공(252)은 대칭을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 관통공(252)의 지름은 플라즈마에 의한 아킹을 방지할 수 있도록 0.5mm이하인 것이 바람직하다.The plurality of through holes 252 formed in the gas distributor 250 are disposed radially with respect to the central axis of the gas distributor 250. In order to provide a uniform supply of the helium gas, the plurality of through holes 252 may be arranged to be symmetrical. The diameter of the through hole 252 is preferably 0.5 mm or less so as to prevent arcing by plasma.
도면에는 도시되지 않았지만 다수의 관통공(252)은 동심원 형태로 배치될 수도 있다.Although not shown in the drawings, the plurality of through holes 252 may be arranged in a concentric shape.
플레이트(220)의 상부면에는 상기 헬륨 가스를 균일하게 공급하여 반도체 기판(W)의 온도를 균일하게 유지하기 위한 홈(222)이 형성된다. 홈(222)은 플레이트(220)의 중심축을 기준으로 방사상으로 형성된다. 홈(222) 사이를 연결하여 상기 헬륨 가스를 원활하게 이동시키기 위해 원형의 플레이트(220)의 상부면에 다수개의 동심원 모양의 홈을 형성하는 것도 바람직하다. 홈(222)은 또한 몸체(210)와 플레이트(220)를 관통하여 형성되는 유로(240)와 연결된다.A groove 222 is formed on the upper surface of the plate 220 to uniformly supply the helium gas to maintain the temperature of the semiconductor substrate W uniformly. The groove 222 is formed radially with respect to the central axis of the plate 220. It is also preferable to form a plurality of concentric grooves on the upper surface of the circular plate 220 to connect the grooves 222 to smoothly move the helium gas. The groove 222 is also connected to the flow path 240 formed through the body 210 and the plate 220.
플레이트(220)의 상부면에 반도체 기판(W)이 놓여지면 홈(222)은 반도체 기판(W)과 플레이트(220)에 의해 한정되며 유로와 같은 역할을 하게 된다. .When the semiconductor substrate W is placed on the upper surface of the plate 220, the groove 222 is defined by the semiconductor substrate W and the plate 220 and serves as a flow path. .
홈(222)은 상기 헬륨 가스를 이용하여 반도체 기판(W)의 온도를 균일하게 유지하기 위해 플레이트(220)의 중심 부위로부터 가장자리 부위로 갈수록 홈(222)의 단면적이 크게 형성되도록 한다. 그 이유는 유로(240)를 따라 제공된 상기 헬륨 가스는 홈(222)을 지나면서 반도체 기판(W)을 냉각하여 반도체 기판(W)이 균일한 온도를 유지하게 하는데, 상기 헬륨 기체가 홈(222)을 지나는 거리가 늘어날수록 상기 헬륨 기체의 온도도 상승하게 되므로 플레이트(220)의 중심 부위로부터 가장자리 부위로 갈수록 홈(222)의 단면적이 크게 형성되도록 한다. 즉, 중심 부위에 위치한 홈(222)에서의 상기 헬륨 가스의 유량보다 가장자리 부위에 위치한 홈(222)에서의 상기 헬륨 가스의 유량을 크게 하여 반도체 기판(W)의 중심 부위와 가장자리 부위의 온도 차이를 극복하고자 함이다.The groove 222 has a larger cross-sectional area of the groove 222 from the center portion of the plate 220 to the edge portion in order to maintain the temperature of the semiconductor substrate W uniformly using the helium gas. The reason for this is that the helium gas provided along the flow path 240 cools the semiconductor substrate W while passing through the groove 222 so that the semiconductor substrate W maintains a uniform temperature. Since the helium gas temperature increases as the distance passing through the cross-section increases, the cross-sectional area of the groove 222 increases from the center portion of the plate 220 to the edge portion. That is, the flow rate of the helium gas in the groove 222 located at the edge portion is greater than the flow rate of the helium gas in the groove portion 222 located at the center portion so that the temperature difference between the center portion and the edge portion of the semiconductor substrate W is increased. To overcome.
상기 도면들을 참조하여 상기 헬륨 가스의 흐름에 대해 간략하게 설명한다.The flow of the helium gas will be briefly described with reference to the drawings.
상기 헬륨 가스는 제1유로(242)를 따라 공급된다. 제1유로(242)를 지난 헬륨 가스는 제2유로(244)에서 가스 분배기(250)의 하부에 위치한 버퍼링 공간에서 버퍼링된다. 버퍼링된 상기 헬륨 가스는 가스 분배기(250)의 관통홀(252)을 지나 가스 분배기(250)의 상부에 위치한 버퍼링 공간에서 재 버퍼링된다. 상기 버퍼링을 통해 균일한 흐름을 가진 상기 헬륨 가스는 플레이트(220) 상에 형성된 홈(222)을 따라 흐르면서 반도체 기판(W)의 온도를 균일하게 유지한다.The helium gas is supplied along the first passage 242. Helium gas passing through the first passage 242 is buffered in a buffering space located under the gas distributor 250 in the second passage 244. The buffered helium gas is re-buffered through the through hole 252 of the gas distributor 250 in a buffering space located above the gas distributor 250. The helium gas having a uniform flow through the buffering flows along the groove 222 formed on the plate 220 to maintain the temperature of the semiconductor substrate W uniformly.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판을 지지하기 위한 척에서, 반도체 기판의 온도를 조절하기 위한 헬륨 가스는 정전척의 상하를 관통하며 가스 분배기가 형성된 유로를 지나면서 균일하게 흐르는 상태로 상기 반도체 기판의 이면으로 제공된다. 따라서 상기 반도체 기판의 온도는 균일하게 유지된다. 상기 반도체 기판 온도가 균일하게 유지되므로 반도체 기판의 가공 공정에서 형성되는 막 또는 패턴의 균일도를 향상시킨다.As described above, in the chuck for supporting the semiconductor substrate according to the preferred embodiment of the present invention, helium gas for controlling the temperature of the semiconductor substrate flows uniformly through the flow path in which the gas distributor is formed and penetrates the upper and lower sides of the electrostatic chuck. Is provided on the back surface of the semiconductor substrate. Therefore, the temperature of the semiconductor substrate is kept uniform. Since the semiconductor substrate temperature is maintained uniformly, the uniformity of the film or pattern formed in the process of processing the semiconductor substrate is improved.
또한 상기 가스 분배기가 절연 재질로 형성되어 플라즈마에 의해 상기 유로에 발생하는 아킹을 방지한다. 따라서 아킹에 의한 반도체 기판의 손상도 방지한다.In addition, the gas distributor is formed of an insulating material to prevent arcing generated in the flow path by the plasma. Therefore, damage to the semiconductor substrate by arcing is also prevented.
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 (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030035153A KR20040103220A (en) | 2003-05-31 | 2003-05-31 | Apparatus for supporting a semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030035153A KR20040103220A (en) | 2003-05-31 | 2003-05-31 | Apparatus for supporting a semiconductor substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040103220A true KR20040103220A (en) | 2004-12-08 |
Family
ID=37379364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030035153A KR20040103220A (en) | 2003-05-31 | 2003-05-31 | Apparatus for supporting a semiconductor substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20040103220A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100686284B1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-02-22 | 주식회사 래디언테크 | Upper electrode unit and plasma processing apparatus |
-
2003
- 2003-05-31 KR KR1020030035153A patent/KR20040103220A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100686284B1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-02-22 | 주식회사 래디언테크 | Upper electrode unit and plasma processing apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI830138B (en) | Replaceable and/or collapsible edge ring assemblies for plasma sheath tuning incorporating edge ring positioning and centering features and systems using the same | |
| US8152925B2 (en) | Baffle plate and substrate processing apparatus | |
| US5888907A (en) | Plasma processing method | |
| JP4223396B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| US7438765B2 (en) | Adjustable shielding plate for adjusting an etching area of a semiconductor wafer and related apparatus and methods | |
| KR100505035B1 (en) | Electrostatic chuck for supporting a substrate | |
| US20080194113A1 (en) | Methods and apparatus for semiconductor etching including an electro static chuck | |
| KR100735937B1 (en) | Substrate supporting member and substrate processing apparatus | |
| US20070187363A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| US20040178177A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
| KR20040005836A (en) | Stepped upper electrode for plasma processing uniformity | |
| US20100243605A1 (en) | Etching method, etching apparatus, computer program and storage medium | |
| US11367597B2 (en) | Electrostatic chuck and plasma processing apparatus including the same | |
| KR20180063345A (en) | High productivity PECVD tool for wafer processing of semiconductor manufacturing | |
| US7764483B2 (en) | Semiconductor etching apparatus | |
| JPH09289201A (en) | Plasma treating apparatus | |
| KR102650167B1 (en) | electrostatic chuck and plasma processing apparatus including the same | |
| KR20040103220A (en) | Apparatus for supporting a semiconductor substrate | |
| KR100712224B1 (en) | Cooling passage | |
| US20210384013A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
| KR20080061108A (en) | Chuck for supporting a substrate and apparatus for manufacturing a substrates including the chuck | |
| KR20030094492A (en) | Chuck for supporting a substrate and method for manufacturing the same | |
| KR100712225B1 (en) | Electrostatic chuck | |
| JP3333177B2 (en) | Plasma etching apparatus and plasma etching method | |
| KR102406745B1 (en) | Apparatus for supplying process gas and system for treating substrate with the apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |