KR20070037823A - Electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate - Google Patents

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KR20070037823A KR1020050092880A KR20050092880A KR20070037823A KR 20070037823 A KR20070037823 A KR 20070037823A KR 1020050092880 A KR1020050092880 A KR 1020050092880A KR 20050092880 A KR20050092880 A KR 20050092880A KR 20070037823 A KR20070037823 A KR 20070037823A
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Abstract

공정이 진행되는 동안 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척이 개시되어 있다. 상기 정전척은 리프트 핀이 승/하강하는 리프트 홀 및 그라운딩 홈이 형성된 스테이지 및 상기 그라운딩 홈에 체결되어 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출하기 위한 그라운딩 유닛을 포함한다. 특히, 상기 그라운딩 유닛은 상기 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출시키는 그라운드 핀과 상기 그라운드 핀을 삽입 수용되는 공간을 갖고, 그 측면에 리세스가 형성된 부싱을 포함한다. 또한, 상기 그라운딩 홀에 삽입 체결되고, 삽입된 부싱을 고정시키기 위해 상기 리세스와 끼움 방식으로 체결되는 고정핀을 포함하는 체결부를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 정전척은 상기 부싱이 상기 체결부로부터 돌출되는 현상이 발생되지 않는다.An electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate while a process is in progress is disclosed. The electrostatic chuck includes a stage in which lift pins are lifted and lowered and a grounding groove is formed, and a grounding unit coupled to the grounding groove to discharge charge remaining on the semiconductor substrate. In particular, the grounding unit includes a ground pin for discharging the charge remaining on the semiconductor substrate and a bushing in which the ground pin is inserted and accommodated, and a bushing having a recess formed on a side thereof. In addition, the fastening part is inserted into the grounding hole, and includes a fastening part including a fixing pin that is fastened in a fitting manner with the recess to fix the inserted bushing. In the electrostatic chuck having such a configuration, the phenomenon in which the bushing protrudes from the fastening portion does not occur.

Description

반도체 기판을 지지하기 위한 정전척{electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate}Electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전척이 구비된 반도체 제조 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor manufacturing apparatus equipped with an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 정전척을 설명하기 위한 단면 사시도이다. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view illustrating the electrostatic chuck shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 A부분을 확대한 부분 확대도이다.FIG. 3 is an enlarged view illustrating a portion A enlarged in FIG. 2.

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

102 : 챔버 104 : 상부 전극102 chamber 104 upper electrode

106 : 진공 펌프 110 : 몸체106: vacuum pump 110: body

120 : 플레이트 125 : 스테이지120: plate 125: stage

130 : 전극 142 : 리프트 핀130 electrode 142 lift pin

250 : 그라운드 유닛 252 : 그라운드 핀250: ground unit 252: ground pin

254 : 스프링 256 : 부싱254: Spring 256: Bushing

257 : 리세스 258 : 체결부257 recess 258 fastening portion

259 : 고정핀259: fixed pin

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 정전척에 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 an electrostatic chuck for supporting the semiconductor substrate while a predetermined process is provided in a processing apparatus for processing a semiconductor substrate.

일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 반도체 기판 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.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 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. 상기 세라믹 플레이트 방식의 정전척은 세라믹 분말을 플레이트 형태로 소결하여 알루미늄 본체에 부착하는 방식에 의해 제조된다. 이때, 전극은 세라믹 플레이트의 내부에 내장된다.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. The ceramic plate type electrostatic chuck is manufactured by sintering ceramic powder in the form of a plate and attaching it to an aluminum body. At this time, the electrode is embedded in the ceramic plate.

구체적으로 상술한 정전척은 원반 형상을 갖고 알루미늄으로 이루어지는 몸체와, 몸체의 상부면에 부착되는 세라믹 재질의 플레이트로 이루어진 스테이지를 포함한다. 상기 플레이트의 내부에는 전원이 인가되는 전극이 구비된다. 상기 전원에 의해 발생되는 정전기력은 상기 스테이지 상에 놓여지는 반도체 기판을 정기적으로 흡착하여 고정시킨다. 상기 반도체 기판은 스테이지를 관통하는 리피트 핀에 의해 상기 스테이지 상면에 로딩 되거나, 상기 스테이지 상면으로부터 언로딩 된다. Specifically, the above-mentioned electrostatic chuck has a disc shape and includes a body made of aluminum and a stage made of a plate made of a ceramic material attached to an upper surface of the body. An electrode to which power is applied is provided inside the plate. The electrostatic force generated by the power source periodically absorbs and fixes the semiconductor substrate placed on the stage. The semiconductor substrate is loaded onto the stage by the repeat pins passing through the stage, or unloaded from the stage.

상기와 같은 구조를 갖는 정전척으로부터 상기 반도체 기판을 언로딩시킬 경 우 상기 반도체 기판에 존재하는 잔류 전하를 필수적으로 제거해야한다. 이는 상기 반도체 기판에 잔류 전하가 존재하는 상태로 상기 리프트 핀을 이용하여 상기 반도체 기판을 상승시킬 경우 상기 반도체 기판이 파손되는 문제점이 발생되기 때문이다.When unloading the semiconductor substrate from the electrostatic chuck having the above structure, residual charge present in the semiconductor substrate must be removed. This is because the semiconductor substrate is damaged when the semiconductor substrate is raised by using the lift pin while residual charge is present in the semiconductor substrate.

이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 정전척에 상기 반도체 기판의 언로딩 공정시 상기 반도체 기판의 저면으로부터 잔류 전하를 배출시키는 그라운딩 유닛이 적용되었다. 상기 그라운딩 유닛은 그라운드 핀과, 그라운드 핀의 높이를 결정하는 스프링, 상기 그라운드 핀을 스테이지로부터 절연시키는 부싱 및 그라운드 핀, 스프링을 감싸는 부싱을 상기 스테이지에 체결하기 위한 체결부를 포함하는 구조를 갖는다.In order to solve this problem, a grounding unit is applied to the electrostatic chuck to discharge residual charge from the bottom surface of the semiconductor substrate during the unloading process of the semiconductor substrate. The grounding unit has a structure including a ground pin, a spring for determining the height of the ground pin, a bushing and ground pin to insulate the ground pin from the stage, and a fastening portion for fastening the bushing surrounding the spring to the stage.

상기 그라운드 핀은 스테이지 상에 반도체 기판이 없을 때 상기 스테이지 표면으로부터 돌출된 상태를 갖고, 상기 스테이지 상에 반도체 기판이 로딩될 때 상 반도체 기판의 무게에 의해 짓눌린 상태를 갖는다.The ground pin has a state protruding from the surface of the stage when there is no semiconductor substrate on the stage, and has been crushed by the weight of the upper semiconductor substrate when the semiconductor substrate is loaded on the stage.

이러한 움직임을 갖는 그라운드 핀을 스테이지에 고정시키기 위해 상기 부싱은 상기 체결부와 나사 결합된다. 그러나 상기 리프트 핀의 동작이 반복 수행될 경우 상기 부싱과 상기 체결부의 나사 결합이 느슨해지는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점은 상기 부싱의 상단부가 상기 스테이지의 상면보다 돌출되는 문제점이 초래된다.The bushing is screwed with the fastening to secure the ground pin with this movement to the stage. However, if the operation of the lift pin is repeatedly performed, there is a problem that the screw coupling of the bushing and the fastening portion is loosened. This problem results in a problem that the upper end of the bushing protrudes from the upper surface of the stage.

따라서, 상기 스테이지 상면에 상기 반도체 기판이 로딩될 경우 스테이지와 상기 반도체 기판 사이에 틈이 발생한다. 이렇게 생성된 틈은 반도체 제조 공정시 반도체 기판으로 열 전달을 방해하는 요소로 작용하여 반도체 기판에 형성되는 막 또는 패턴의 불량을 초래한다.Therefore, when the semiconductor substrate is loaded on the upper surface of the stage, a gap occurs between the stage and the semiconductor substrate. The gaps thus generated act as an obstacle to heat transfer to the semiconductor substrate during the semiconductor manufacturing process, resulting in a defect in the film or pattern formed on the semiconductor substrate.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 기판을 지지하는 정정척에 포함된 부싱의 상단부가 돌출되는 현상을 미연에 방지하는 구조를 갖는 정전척을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide an electrostatic chuck having a structure to prevent the phenomenon that the upper end of the bushing included in the correction chuck supporting the semiconductor substrate in advance.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따는 반도체 기판 지지용 정전척은 반도체 기판을 로딩 및 언로딩 시키기 위한 리프트 핀이 승/하강하는 리프트 홀 및 그라운딩 홈이 형성된 스테이지 및 상기 그라운딩 홈에 체결되고, 상기 스테이지 상면에 상기 반도체 기판이 로딩될 경우 상기 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출하기 위한 그라운딩 유닛을 포함한다. 특히, 상기 정전척에서 그라운딩 유닛은 상기 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출시키는 그라운드 핀을 포함한다. 상기 그라운드 핀을 삽입 수용되는 공간을 갖고, 그 측면에 리세스가 형성된 부싱을 포함한다. 또한, 상기 그라운딩 홀에 삽입 체결되고, 상기 그라운딩 핀이 수용된 부싱이 삽입 고정되는 공간을 갖고, 상기 공간에 삽입된 부싱을 고정시키기 위해 상기 리세스와 끼움 방식으로 체결되는 고정핀을 포함하는 체결부를 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, an electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention includes a stage having lift holes and grounding grooves in which lift pins are lifted and lowered for loading and unloading a semiconductor substrate. And a grounding unit fastened to a grounding groove and discharging electric charge remaining in the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is loaded on the upper surface of the stage. In particular, the grounding unit in the electrostatic chuck includes a ground pin for discharging the charge remaining in the semiconductor substrate. It includes a bushing having a space for inserting the ground pin, the recess is formed on the side. In addition, the fastening part inserted into the grounding hole, the grounding pin has a space in which the bushing is accommodated is fixed, and includes a fastening portion including a fixing pin fastened in a manner of fitting with the recess to fix the bushing inserted in the space do.

상기 스테이지는 상기 반도체 기판의 온도를 조절하기 위한 가스를 상기 반도체 기판의 하면에 제공하기 위한 다수의 가스 공급홀이 형성된 세라믹 플레이트 와, 세라믹 플레이트가 부착되기 위한 몸체를 포함한다.The stage includes a ceramic plate having a plurality of gas supply holes for providing a gas for adjusting the temperature of the semiconductor substrate to a lower surface of the semiconductor substrate, and a body to which the ceramic plate is attached.

여기서 상기 스테이지는 상기 세라믹 플레이트에 내장되고, 상기 반도체 기판을 흡착하기 위한 정전기력을 발생시키는 전원이 인가되는 전극을 더 포함할 수 있다. The stage 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.

또한, 상기 그라운딩 유닛은 상기 스테이지 상면에 반도체 기판이 존재하지 않을 경우 상기 그라운드 핀의 상부를 상기 스테이지 상면으로부터 돌출시키는 스프링을 더 포함할 수 있다.The grounding unit may further include a spring protruding an upper portion of the ground fin from the upper surface of the stage when the semiconductor substrate is not present on the upper surface of the stage.

이와 같이 구조를 가는 그라운딩 유닛을 포함하는 본 발명의 정전척은 상기 부싱이 상기 체결부로부터 돌출되는 현상이 발생되지 않기 때문에 상기 정전척과 반도체 기판 사이에는 틈이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 반도체 기판 온도의 균일성을 유지할 수 있어 반도체 장치의 제조공정의 불량을 방지한다. As described above, the electrostatic chuck of the present invention including the grounding unit having a thin structure does not generate a gap between the electrostatic chuck and the semiconductor substrate because the phenomenon in which the bushing protrudes from the fastening portion does not occur. Therefore, the uniformity of the semiconductor substrate temperature can be maintained, and a defect in the manufacturing process of the semiconductor device can be prevented.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치의 구성요소들은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 요소들을 더 포함할 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components of each device are exaggerated for clarity of the invention, and each device may further include various additional elements not described herein.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척에 대하여 상세히 설명한다.  With reference to the accompanying drawings will be described in detail an electrostatic chuck according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전척이 구비된 반도체 제조 장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor manufacturing apparatus equipped with an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 반도체 기판 가공 장치(100)는 반도체 기판(W)의 가공 공정이 수행되는 챔버(102)와, 챔버(102) 내부에 구비되고 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 정전척(200)과, 챔버(102)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. 1, the illustrated semiconductor substrate processing apparatus 100 includes a chamber 102 in which a processing process of the semiconductor substrate W is performed, and is provided in the chamber 102 to support the semiconductor substrate W. FIG. Electrostatic chuck 200 and a plurality of through-holes are provided in the upper portion of the chamber 102 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(102)의 일측에는 챔버(102) 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 펌프(106)가 연결되어 있고, 챔버(102)와 진공 펌프(106)를 연결하는 진공 라인(108)에는 챔버(102) 내부의 진공도를 조절하기 위해 진공 라인(108)을 개폐시키는 드로틀 밸브(110) 및 게이트 밸브(112)가 설치되어 있다.One side of the chamber 102 is connected to a vacuum pump 106 for forming a vacuum inside the chamber 102, and the chamber 102 is connected to a vacuum line 108 connecting the chamber 102 and the vacuum pump 106. Throttle valve 110 and the gate valve 112 is installed to open and close the vacuum line 108 to adjust the degree of vacuum inside.

또한, 챔버(102)의 일측에는 반도체 기판(W)이 이동되는 도어(114)가 구비되어 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 반도체 기판(W)은 이송 로봇에 의해 챔버(102) 내부로 이동된다.In addition, one side of the chamber 102 is provided with a door 114 through which the semiconductor substrate W is moved. Although not shown, the semiconductor substrate W is moved into the chamber 102 by a transfer robot.

정전척(200)에는 반도체 기판을 로딩 및 언로딩 시키기 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(118)이 구비되어 있다. 상기 포커스 링(118)의 외측에는 절연을 위한 석영 재질의 커버 링(120)이 구비되어 있고, 상부 전극(104)의 하부면 가장자리에는 상기 플라즈마를 반도체 기판(W)으로 안내하기 위한 상부 링(upper ring, 122)이 구비되어 있다.The electrostatic chuck 200 is provided with a lift pin (not shown) for loading and unloading the semiconductor substrate. In addition, an edge of the electrostatic chuck 200 on which the semiconductor substrate W is mounted is provided with a focus ring 118 made of silicon for guiding the plasma to the semiconductor substrate W. The outer side of the focus ring 118 is provided with a cover ring 120 made of quartz material for insulation, and an upper ring for guiding the plasma to the semiconductor substrate (W) at the lower edge of the upper electrode 104 ( upper ring 122 is provided.

상부 전극(104)은 챔버(102)의 상측 부위에 구비되며, 알루미늄 재질의 제1전극(104a)과 제2전극(104b) 및 실리콘 재질의 제3전극(104c)을 포함한다. 제1전극(104a)에는 RF 전원이 연결되어 있으며 가스 제공부(124)와 연결되는 제1 관통공(104d)이 형성되어 있다.The upper electrode 104 is provided at an upper portion of the chamber 102 and includes an aluminum first electrode 104a and a second electrode 104b and a silicon third electrode 104c. An RF power source is connected to the first electrode 104a and a first through hole 104d connected to the gas providing unit 124 is formed.

상기 제1 전극(104a)과 제2 전극(104b) 사이에는 반도체 기판(W)을 가공하기 위한 가스가 수납되는 공간(104e)이 형성되어 있으며, 제2전극(104b) 및 제3 전극(104c)에는 상기 가스를 챔버 내부로 균일하게 제공하기 위한 다수개의 제2 관통공(104f)이 형성되어 있다.A space 104e is formed between the first electrode 104a and the second electrode 104b to accommodate a gas for processing the semiconductor substrate W. The second electrode 104b and the third electrode 104c are formed. ), A plurality of second through holes 104f are formed to uniformly supply the gas into the chamber.

이송암에 의해 반도체 기판(W)이 정전척(200) 상부로 이송되면, 상기 리프트 핀의 승강에 의해 반도체 기판(W)이 정전척(200)의 세라믹 플레이트(210) 상에 로딩(안착)된다. 상기 반도체 기판(W)은 정전척(200)의 정전기력에 의해 고정되고, 플라즈마 상태로 형성된 공정 가스에 의해 가공 공정이 진행된다.When the semiconductor substrate W is transferred to the upper portion of the electrostatic chuck 200 by a transfer arm, the semiconductor substrate W is loaded on the ceramic plate 210 of the electrostatic chuck 200 by lifting and lowering the lift pins. do. The semiconductor substrate W is fixed by the electrostatic force of the electrostatic chuck 200, and the machining process is performed by the process gas formed in the plasma state.

이때, 고온의 플라즈마에 의해 반도체 기판(W)의 온도가 상승하게 되며, 상승하는 반도체 기판(W)의 온도는 상기 정전척의 세라믹 플레이트(210)에 형성된 다수의 가스 공급홀(미도시)들을 상기 반도체 기판의 이면에 제공되는 헬륨 가스에 의해 제어된다. 또한, 반도체 기판(W)의 온도에 크게 영향을 주는 세라믹 플레이트(210)의 온도는 가스 공급홀들로 흐르는 헬륨 가스에 의해 효과적으로 제어된다.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 (W) may cause a plurality of gas supply holes (not shown) formed in the ceramic plate 210 of the electrostatic chuck. It is controlled by the helium gas provided on the back surface of the semiconductor substrate. In addition, the temperature of the ceramic plate 210 which greatly affects the temperature of the semiconductor substrate W is effectively controlled by the helium gas flowing through the gas supply holes.

또한, 상기 정전척(200)에는 상기 반도체 제조 공정이 수행된 반도체 기판(W)을 상기 정전척(200)의 상면으로부터 언로딩 시킬 경우 상기 반도체 기판(W)에 잔류하는 전하를 배출하는 그라운딩 유닛(250)이 구비된다. 상기 그라운드 유닛(250)은 그라운드 핀과, 그라운드 핀의 높이를 결정하는 스프링, 상기 그라운드 핀을 스테이지로부터 절연시키 위해 상기 그라운드 핀을 수용하는 부싱 및 그라운드 핀과 스프링을 수용하는 부싱을 상기 정전척의 스테이지(225)에 체결하기 위한 체결부를 포함하는 구조를 갖는다.In addition, the grounding unit discharging the electric charge remaining in the semiconductor substrate W when the semiconductor substrate W on which the semiconductor manufacturing process is performed is unloaded from an upper surface of the electrostatic chuck 200. 250 is provided. The ground unit 250 includes a ground pin, a spring for determining the height of the ground pin, a bushing for accommodating the ground pin from the stage, and a bushing for accommodating the ground pin and the spring. And a fastening part for fastening to 225.

특히, 상기 그라운딩 유닛(250)의 체결부는 상기 부싱의 측면에 형성된 리세스와 억지 끼움 방식으로 체결되는 고정핀을 더 포함하고 있어 상기 반도체 기판의 로딩 및 언로딩의 반복 수행할 경우 그 체결이 느슨해짐으로 인해 상기 부싱의 상단부가 상기 스테테이지 상면으로부터 돌출되는 문제점을 방지할 수 있다.Particularly, the fastening part of the grounding unit 250 further includes a fixing pin which is fastened by a recess formed in the side surface of the bushing by an interference fit method, so that the fastening becomes loose when the loading and unloading of the semiconductor substrate is repeatedly performed. Due to this, it is possible to prevent a problem that the upper end of the bushing protrudes from the top surface of the stage.

또한, 상기 스테이지에는 상기 스테이지를 관통하는 리프트 홀(232)이 형성되어 있다. 상기 리프트 홀(232)은 상기 스테이지 상면으로 반도체 기판을 로딩 및 언로딩 시키기 위해 리프트 핀(142)들이 수직 구동되는 통로이다. 상기 리프터 핀(142)은 상기 스테이지(225)의 하부에 존재하는 리프터들(162)에 의해 수직 방향으로 구동된다.In addition, the stage is provided with a lift hole 232 penetrating the stage. The lift hole 232 is a passage through which lift pins 142 are vertically driven to load and unload a semiconductor substrate onto the upper surface of the stage. The lifter pin 142 is driven in the vertical direction by the lifters 162 existing under the stage 225.

상기와 같은 구성을 갖는 정전척(200)을 포함하는 가공 장치(100)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 100 including the electrostatic chuck 200 having the above configuration may be used in an etching process of the semiconductor substrate W or a deposition process for forming a film on the semiconductor substrate W. FIG. 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 2는 도 1에 도시된 정전척을 설명하기 위한 단면 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A부분을 확대한 부분 확대도이다.FIG. 2 is a sectional perspective view for explaining the electrostatic chuck shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A of FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 정전척(200)은 반도체 기판(W)이 놓여지는 스테이지(225)를 포함한다. 상기 스테이지(225)는 세라믹으로 이루어진 세라믹 플레이트(220)와 세라믹 플레이트(220)가 부착되는 알루미늄 재질의 몸체(210)를 포함한다.2 and 3, the electrostatic chuck 200 includes a stage 225 on which the semiconductor substrate W is placed. The stage 225 includes a ceramic plate 220 made of ceramic and an aluminum body 210 to which the ceramic plate 220 is attached.

상기 스테이지(225)의 내부에는 반도체 기판(W)을 흡착하여 고정시키기 위한 정전기력을 발생시키는 전극(230)이 내장된다. 상기 전극(230)에는 상기 정전기력을 발생시키기 위한 전원이 인가되며, 이때, 전극(230)과 반도체 기판(W) 사이에 있는 스테이지(225)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 stage 225. A power source for generating the electrostatic force is applied to the electrode 230. In this case, an upper portion of the stage 225 between the electrode 230 and the semiconductor substrate W serves as a dielectric.

상기 스테이지(225)의 세라믹 플레이트(220)에는 반도체 기판(W)의 온도를 조절하기 위한 헬륨 가스가 제공되기 위한 유로인 다수개의 가스 공급홀(미도시)들이 형성되어 있다. 특히, 상기 다수의 가스 공급홀은 상기 스테이지의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되고, 상기 헬륨 가스의 균일한 공급을 위해 다수의 가스 공급홀은 대칭을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 다수의 가스 공급홀들은 동심원 형태로 배치될 수도 있다. In the ceramic plate 220 of the stage 225, a plurality of gas supply holes (not shown), which are flow paths for providing helium gas for controlling the temperature of the semiconductor substrate W, are formed. In particular, the plurality of gas supply holes may be disposed radially with respect to the center of the stage, and the plurality of gas supply holes may be arranged to be symmetrical to uniformly supply the helium gas. In addition, the plurality of gas supply holes may be arranged in a concentric shape.

또한, 정전척(200)의 스테이지(225)에는 상기 스테이지(225)를 관통하는 리프트 홀(232)이 형성되어 있다. 상기 리프트 홀(232)은 상기 스테이지(225) 상면으로 반도체 기판을 로딩 및 언로딩 시키기 위해 도 1에 도시된 리프트 핀(142)들이 수직 구동되는 통로이다. 상기 리프터 핀은 상기 스테이지(225)의 하부에 존재하는 리프터들(미도시)에 의해 수직 방향으로 구동된다.In addition, a lift hole 232 penetrating the stage 225 is formed in the stage 225 of the electrostatic chuck 200. The lift hole 232 is a passage through which lift pins 142 shown in FIG. 1 are vertically driven to load and unload a semiconductor substrate onto the stage 225. The lifter pins are driven in the vertical direction by lifters (not shown) existing under the stage 225.

또한, 상기 스테이지(225)의 상부에는 그라운딩 홈(미도시)이 형성되어 있 다. 상기 그라운딩 홈에는 상기 반도체 제조 공정이 수행된 반도체 기판(W)을 상기 정전척(200)의 상면으로부터 언로딩 시킬 경우 상기 반도체 기판(W)에 잔류하는 전하를 배출하기 위한 그라운드 유닛(250)이 삽입 체결되어 있다.In addition, a grounding groove (not shown) is formed at an upper portion of the stage 225. In the grounding groove, a ground unit 250 for discharging the charge remaining in the semiconductor substrate W when the semiconductor substrate W on which the semiconductor manufacturing process is performed is unloaded from an upper surface of the electrostatic chuck 200 is provided. It is inserted and fastened.

상기 그라운드 유닛(250)은 그라운드 핀(252)과, 그라운드 핀의 높이를 결정하는 스프링(254), 상기 그라운드 핀을 스테이지로부터 절연시키는 부싱(256) 및 그라운드 핀, 스프링을 감싸는 부싱을 상기 정전척의 스테이지(225)에 체결하기 위한 체결부(258)를 포함하는 구조를 갖는다. 특히, 상기 그라운딩 유닛(250)의 부싱(256)의 측면에는 리세스(257)가 형성되어 있다. 또한, 상기 체결부(258)는 상기 부싱(256)의 측면에 형성된 리세스(257)와 억지 끼움 방식으로 체결되는 고정핀(259)을 포함한다. 따라서, 상기 부싱(256)이 체결부에 삽입될 경우 상기 고정핀에 의에 상기 체결부에서 고정될 수 있다. The ground unit 250 includes a ground pin 252, a spring 254 for determining the height of the ground pin, a bushing 256 for isolating the ground pin from the stage, a ground pin, and a bushing surrounding the spring of the electrostatic chuck. It has a structure including a fastening portion 258 for fastening to the stage 225. In particular, a recess 257 is formed at a side surface of the bushing 256 of the grounding unit 250. In addition, the fastening part 258 includes a recess 257 formed on the side surface of the bushing 256 and a fixing pin 259 fastened in an interference fit manner. Therefore, when the bushing 256 is inserted into the fastening part, the bushing 256 may be fixed in the fastening part by the fixing pin.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척에 포함된 그라운드 유닛에서 부싱이 상기 체결부의 공간에 수용될 경우 상기 부싱의 측면에 형성된 리세스에 체결부를 관통하는 고정핀이 상기 상기 리세스와 억지 끼움 방식으로 체결될 수 있다. 즉, 상기 부싱이 체결부에서 고정핀에 의해 고정 체결됨으로 인해 상기 정전척 상에 반도체 기판의 로딩 및 언로딩의 반복 수행할 경우 상기 부싱과 체결부의 체결이 느슨해짐을 방지할 수 있다. As described above, in the ground unit included in the electrostatic chuck for supporting the semiconductor substrate according to the preferred embodiment of the present invention, when the bushing is accommodated in the space of the fastening part, the fastening part passes through the recess formed in the side surface of the bushing. Fixing pins may be fastened to the recess by interference fit. That is, since the bushing is fixedly fastened by the fixing pin in the fastening part, when the loading and unloading of the semiconductor substrate is repeatedly performed on the electrostatic chuck, the fastening of the bushing and the fastening part can be prevented from being loosened.

따라서, 상술한 구조를 갖는 그라운드 유닛을 포함하는 정전척은 상기 부싱이 상기 체결부로부터 돌출되는 현상이 발생되지 않기 때문에 상기 정전척과 반도 체 기판 사이에는 틈이 발생하지 않아 반도체 기판 온도의 균일성을 유지할 수 있어 반도체 장치의 제조공정의 불량을 방지할 수 있다.Therefore, since the phenomenon in which the bushing protrudes from the fastening portion does not occur in the electrostatic chuck including the ground unit having the above-described structure, a gap does not occur between the electrostatic chuck and the semiconductor substrate so that the uniformity of the temperature of the semiconductor substrate is maintained. It can hold | maintain, and the defect of the manufacturing process of a semiconductor device can be 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 (4)

반도체 기판을 로딩 및 언로딩 시키기 위한 리프트 핀이 승/하강하는 리프트 홀 및 그라운딩 홈이 형성된 스테이지; 및 A stage having lift holes and grounding grooves formed therein for lifting and lowering lift pins for loading and unloading a semiconductor substrate; And 상기 그라운딩 홈에 체결되고, 상기 스테이지 상면에 상기 반도체 기판이 로딩될 경우 상기 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출하기 위한 그라운딩 유닛을 포함하되,A grounding unit fastened to the grounding groove and discharging a charge remaining in the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is loaded on the upper surface of the stage; 상기 그라운딩 유닛은The grounding unit 상기 반도체 기판에 잔류하는 전하를 배출시키는 그라운드 핀;A ground pin for discharging the charge remaining in the semiconductor substrate; 상기 그라운드 핀을 삽입 수용되는 공간을 갖고, 그 측면에 리세스가 형성된 부싱; 및A bushing having a space for receiving the ground pin and having a recess formed on a side thereof; And 상기 그라운딩 홀에 삽입 체결되고, 상기 그라운딩 핀이 수용된 부싱이 삽입 고정되는 공간을 갖고, 상기 공간에 삽입된 부싱을 고정시키기 위해 상기 리세스와 끼움 방식으로 체결되는 고정핀을 포함하는 체결부를 포함하는 기판을 지지하기 위한 정전척.A substrate including a fastening part inserted into and fastened to the grounding hole and having a space into which the bushing in which the grounding pin is accommodated is inserted and fixed, and including a fixing pin fastened to the recess to fit the bushing inserted into the space; Electrostatic chuck to support the. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 반도체 기판의 온도를 조절하기 위한 가스를 상기 반도체 기판의 하면에 제공하기 위한 다수의 가스 공급홀이 형성된 세라믹 플레이트 및 세라믹 플레이트가 부착되기 위한 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하기 위한 정전척.The semiconductor device of claim 1, wherein the stage includes a ceramic plate having a plurality of gas supply holes formed therein for providing a gas for controlling a temperature of the semiconductor substrate to a lower surface of the semiconductor substrate, and a body to which the ceramic plate is attached. An electrostatic chuck for supporting a substrate. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 반도체 기판을 흡착하기 위한 정전기력을 발생시키는 전원이 인가되는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하기 위한 정전척.The electrostatic chuck of claim 1, wherein the stage further comprises an electrode to which a power source for generating an electrostatic force for adsorbing the semiconductor substrate is applied. 제1항에 있어서, 상기 그라운딩 유닛은 상기 스테이지 상면에 반도체 기판이 존재하지 않을 경우 상기 그라운드 핀의 상부를 상기 스테이지 상면으로부터 돌출시키는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척.The electrostatic chuck of claim 1, wherein the grounding unit further comprises a spring protruding an upper portion of the ground pin from the upper surface of the stage when the semiconductor substrate is not present on the upper surface of the stage. .
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KR101282873B1 (en) * 2011-05-06 2013-07-05 (주)티티에스 Substrate holder unit

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