KR20210065037A - 웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비 - Google Patents

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KR20210065037A
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Abstract

본 발명의 실시예는 웨이퍼 클램핑 장치에 있어서, 정전 척 및 접지 장치를 포함하며, 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성될 수 있고, 정전 전극판에는 직류 전원이 연결될 수 있으며， 접지 장치에는 서로 연결되는 금속 접지단 및 상단 부분이 포함될 수 있으며, 금속 접지단에는 접지선이 연결되며, 정전 척에 웨이퍼가 고정되고, 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될 경우, 상단 부분이 플라즈마와 접촉하여, 웨이퍼의 접지를 실현하며, 상단 부분은 정전 척의 직류 신호를 접지시키며, 플라즈마와 접지선 사이에서의 무선주파수 신호의 전송을 차단하는 웨이퍼 클램핑 장치를 개시하며, 이로써 직류신호에 접지단을 제공하며, 즉 웨이퍼의 클램핑에 접지단을 제공하며, 무선주파수 신호는 접지 장치를 통해 접지되지 않으며, 무선주파수 회로와 직류 회로를 분리시켜, 웨이퍼 클램핑의 신뢰성을 향상시킨다.

Description

웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비{WAFER CLAMPING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 소자 제조 분야와 관련되며 특히 웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서 기판을 클램핑하여 기판의 고정을 실현한 다음, 기판에 박막을 형성하거나 생성된 박막을 처리해야 한다.
예를 들어, 정전 척을 사용하여 웨이퍼를 클램핑할 수 있으며, 단극 정전 척의 경우, 정전 척에 정전 전극판이 설치될 수 있으며, 정전 전극판에 직류 양전압을 인가할 때, 정전 전극판에서 발생하는 전기장은 정전 척에 고정된 웨이퍼의 분극을 일으키며, 웨이퍼에서 생성되는 전하를 중화하기 위해, 웨이퍼 표면에 음전위가 발생하여, 서로 다른 극성의 전위 사이에서 발생하는 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼가 정전 척에 흡착된다.
그러나 웨이퍼의 전하는 시간이 지남에 따라 점차적으로 감소하여 정전 척에 의한 웨이퍼 클램핑에 불리하다.
이를 고려하여, 본 발명의 실시예는 웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비를 제공하며, 웨이퍼의 클램핑에 접지단을 제공하여, 직류 회로와 무선주파수 회로를 분리하여, 웨이퍼 클램핑의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명의 실시예는 웨이퍼 클램핑 장치에 있어서, 정전 척 및 접지 장치를 포함하며, 상기 정전 척에는 무선주파수 신호가 인가되며;
상기 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성되며, 상기 정전 전극판에는 직류전원이 연결되며;
상기 접지 장치에는 상호 연결되는 접지부 및 상단 부분이 포함되며, 상기 접지 부분에는 접지선이 연결되며; 상기 정전 척에는 웨이퍼가 고정되고, 상기 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될 때, 상기 상단 부분이 상기 플라즈마와 접촉하며, 상기 상단 부분은 상기 직류 전원에서 생성되는 직류 신호가 상기 플라즈마를 통해 접지되도록 하며, 상기 플라즈마와 상기 접지선 사이에서의 상기 무선주파수 신호의 전송을 차단하는 웨이퍼 클램핑 장치를 제공한다.
선택적으로, 상기 상단 부분의 재료는 고저항 규소 또는 탄화 규소이다.
선택적으로, 상기 접지부는 금속 나사 또는 금속 와셔이다.
선택적으로, 상기 접지부는 비금속 재료로 제조되며, 접지부의 저항 범위는 0.1~1000 MΩ이다.
선택적으로, 상기 접지 장치는 상기 정전 척의 주변의 커버 링에 구비된다.
선택적으로, 상기 커버 링의 재료는 석영, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 단결정 규소, 다결정 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 상기 접지 장치는 복수 개이다.
선택적으로, 상기 접지 장치는 상기 커버 링에 균일하게 분포된다.
선택적으로, 상기 접지부는 금속 나사이고, 상기 금속 나사는 나사축 및 헤드를 포함하며, 상기 상단 부분은 금속 나사의 헤드를 커버하고, 상기 금속 나사의 나사축은 상기 커버 링을 관통하여 접지선에 연결되며, 상기 상단 부분은 커버 링의 플라즈마를 향하는 일측 표면에서 노출된다.
선택적으로, 상기 정전 척과 상기 커버 링 사이에는 초점 링이 형성된다.
선택적으로, 상기 상단 부분은 상부 전극에 연결되고 상기 접지부는 접지선에 연결된다.
본 발명의 실시예는 플라즈마 처리 설비에 있어서, 상부 전극 및 전술한 웨이퍼 클램핑 장치를 포함하며, 웨이퍼 클램핑 장치는 웨이퍼를 고정시키며, 상부 극판과 웨이퍼 사이에 플라즈마가 형성될 경우, 플라즈마가 웨이퍼에 대해 처리하는 플라즈마 처리 설비를 더 제공한다.
종래 기술과 비교할 때, 본 발명에는 적어도 다음과 같은 장점이 있다:
본 발명의 실시예는 웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비에 있어서, 웨이퍼 클램핑 장치는 정전 척 및 접지 장치를 포함하며, 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성될 수 있고, 정전 전극판에는 직류 전원이 연결될 수 있으며, 접지 장치에는 서로 연결되는 접지부 및 상단 부분이 포함될 수 있으며, 접지부에는 접지선이 연결되며, 정전 척에 웨이퍼가 고정되고, 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될 경우, 상단 부분이 플라즈마와 접촉하여, 웨이퍼의 접지를 실현하며, 상단 부분은 정전 척에서 발생되는 직류 신호를 접지시키며, 플라즈마와 접지선 사이에서의 무선주파수 신호의 전송을 차단하는 웨이퍼 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 설비를 제공하며, 이로써 직류신호에 접지단을 제공하며, 즉 웨이퍼의 클램핑에 접지단을 제공하며, 무선주파수 신호는 접지 장치를 통해 접지되지 않으며, 무선주파수 회로와 직류 회로를 분리시켜, 웨이퍼 클램핑의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술방안을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시예 또는 종래 기술의 설명에 필요한 도면을 간단하게 소개한다. 이하 설명되는 도면은 본 발명의 일부 실시예일뿐, 본 분야의 통상적인 기술자라면 창조적인 노동의 대가 없이 이러한 도면들에 기초하여 다른 도면들을 얻을 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 실시예의 플라즈마 처리 챔버의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 클램핑 장치의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 접지 장치의 설명도이다.
도 4는 도 2에 도시된 클램핑 장치의 AA 방향을 따른 단면도이다.
도 5는 상이한 직류 전압에서의 정전 척의 전류 설명도이다.
도 6은 상이한 직류 전압에서의 정전 척의 저항 설명도이다.
도 7은 상부 전극을 통한 접지 시의 가스 유량 설명도이다.
도 8은 접지 장치를 이용한 접지 시의 가스 유량 설명도이다.
도 9는 접지되지 않은 경우의 가스 유량 설명도이다.
본 발명의 상기 목적, 특징 및 장점을 보다 명확하고 이해하기 쉽게 하기 위하여, 아래에 첨부된 도면과 함께 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명을 충분히 이해하기 위해 많은 구체적인 내용을 설명하지만, 본 발명은 여기에 설명된 것과 다른 방식으로 구현될 수 있으며, 당업자는 본 발명의 의미를 벗어나지 않는 전제하에 유사한 일반화를 할 수 있기 때문에, 본 발명은 이하에 공개된 구체적인 내용에 의해 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 설명도와 결합하여 상세하게 설명되며, 본 발명의 실시예를 상세히 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위해, 부품 구조를 나타내는 단면도는 일반적이지 않은 비율에 따라 부분적으로 확대될 수 있으며, 상기 설명도는 예시일 뿐이며 여기서 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는다. 또한 실제 제조에서는 길이, 너비 및 깊이의 3차원 공간 사이즈도 포함되어야 한다.
현재 정전 척을 이용하여 웨이퍼의 클램핑을 실현할 수 있다. 단극 정전 척의 경우, 정전 척에 정전 전극판이 설치될 수 있으며, 정전 전극판에 직류 양전압을 인가할 때, 정전 전극판에서 발생하는 전기장은 정전 척에 고정된 웨이퍼의 분극을 일으키며, 웨이퍼에서 생성되는 전하를 중화하기 위해, 웨이퍼 표면에 음전위가 발생하여, 서로 다른 극성의 전위 사이에서 발생하는 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼가 정전 척에 흡착된다.
그러나 웨이퍼의 전하는 시간이 지남에 따라 점차적으로 감소하며, 이와 같이 웨이퍼와 정전 척 사이에 발생하는 쿨롱 힘이 감소하여, 정전 척에 의한 웨이퍼 클램핑에 불리하다. 종래 기술에서는 상부 전극 또는 상부 접지 링을 통해 웨이퍼의 접지를 실현하며, 상부 전극판은 스프레이 트레이일 수 있으며, 도 1은 본 발명의 실시예의 플라즈마 처리 챔버의 설명도이며, 여기서, 정전 척(110)의 정전 전극판(111)에 양의 직류 전원을 인가한 후, 웨이퍼(120)는 웨이퍼(120) 상의 플라즈마(130), 상부 전극(140), 접지선(150)을 통해 직류 접지되지만, 이와 같은 접지 방식은 일반적으로 금속 나사 또는 금속 와셔와 접촉하여 실현하며, 일부 무선주파수 신호도 이와 같은 접촉점을 통해 무선주파수 전류를 전도하며, 무선주파수 신호는 금속 나사 또는 금속 와셔의 산화를 가속화하여, 장기적으로 사용하면 금속 나사 또는 금속 와셔의 접촉 불량을 일으켜, 무선주파수 회로 및 웨이퍼(120)의 접지 신뢰성에 영향을 준다.
상기와 같은 기술적 문제점에 기초하여, 본 발명의 실시예는 클램핑 장치 및 플라즈마 처리 장치를 제공하며, 웨이퍼 클램핑 장치는 정전 척 및 접지 장치를 포함하며, 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성될 수 있고, 정전 전극판에는 직류 전원이 연결될 수 있으며, 접지 장치에는 서로 연결되는 접지부 및 상단 부분이 포함될 수 있으며, 접지부에는 접지선이 연결되며, 정전 척에 웨이퍼가 고정되고, 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될 때, 상단 부분이 플라즈마와 접촉하여, 웨이퍼의 접지를 실현하며, 상단 부분은 정전 척의 직류 신호를 접지시키며, 플라즈마와 접지선 사이의 무선주파수 신호의 전송을 차단하게 하여, 직류 신호에 접지단을 제공하며, 즉 웨이퍼의 클램핑에 접지단을 제공하며, 무선주파수 신호는 접지 장치를 통해 접지되지 않으며, 무선주파수 회로와 직류 회로를 분리시켜, 웨이퍼 클램핑의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명의 기술적 방안 및 기술적 효과를 더 잘 이해하기 위해, 아래에 첨부된 도면과 결합하여 구체적인 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 제공하는 클램핑 장치의 설명도이며, 여기서, 클램핑 장치는 정전 척(110) 및 접지 장치(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 정전 척(110)은 정전 척(110) 위의 웨이퍼(120)를 고정하며, 정전 척은 세라믹 구조일 수 있다. 정전 척(110)에는 정전 전극판(111)이 구비될 수 있으며, 정전 전극판(111)에 직류 양전압을 인가할 때, 정전 전극판(111)에 생성되는 전기장은 정전 척(110)에 고정되는 웨이퍼(120)의 분극을 일으키며, 웨이퍼(120)에서 생성되는 전하를 중화하기 위해, 웨이퍼(120) 표면에 음전위가 생성되며, 이로써 상이한 극성의 전위 사이에 발생하는 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼(120)가 정전 척(110)에 흡착된다. 그러나, 웨이퍼(120)의 전하는 시간이 지남에 따라 점차적으로 감소하며, 따라서 웨이퍼(120)와 정전 척(110)사이에 발생되는 쿨롱 힘이 감소하여, 정전 척(110)에 의한 웨이퍼(120) 클램핑에 불리하다.
정전 척(110)의 아래에는 금속 베이스(160)가 구비될 수 있으며, 도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 클램핑 구조의 AA 방향을 따른 단면도이며, 이해의 편의를 위해, 정전 척(110) 상부에 플라즈마(130)를 추가로 도시하였다. 여기서, 금속 베이스(160)는 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금 등일 수 있으며, 금속 베이스(160)에 예를 들어 무선주파수가 400kHz~100MHz인 고주파 전력을 제공하여, 금속 베이스(160)가 하부 전극으로 기능하도록 할 수 있다. 정전 척(110)에 대응되게, 플라즈마 식각 장치는 상부 전극(140)을 더 포함할 수 있고, 상부 전극과 정전 척(110) 사이에는 갭이 형성되며, 상부 전극(140)은 전도성 재료로 만들어진다. 상부 전극(140)과 정전 척(110) 사이에 플라즈마(130)가 형성될 수 있고, 플라즈마(130)는 상부 전극(140)과 정전 척(110) 사이의 전기장의 작용 하에, 정전 척(110) 위에 고정된 웨이퍼(120)를 처리할 수 있으며, 예를 들어, 웨이퍼(120)를 식각하거나 또는 웨이퍼(120)에 재료를 증착하거나 또는 웨이퍼(120) 세정 등을 할 수 있다.
상부 전극(140)과 정전 척(110) 사이의 플라즈마는 무선주파수 신호에 의해 여기된 공정 가스에 의해 형성될 수 있으며, 일반적으로, 정전 척에 무선주파수 신호를 인가하고, 무선주파수 신호에 의해 상부 전극(140)과 정전 척(110) 사이의 공정 가스를 여기하여 플라즈마를 형성할 수 있다.
종래 기술에서 상부 전극(140)은 접지선(150)에 연결되어 접지될 수 있으며, 이로써 웨이퍼(120)는 플라즈마(130), 상부 전극(140) 및 접지선(150)을 통해 접지될 수 있지만, 이와 같은 접지 방법은 일반적으로 금속 나사 또는 금속 와셔와의 접촉을 통해 실현하므로, 무선주파수 신호도 이와 같은 접촉점을 통하여 무선주파수 전류를 전도하며, 해당 무선주파수 신호는 금속 나사 또는 금속 와셔의 산화를 가속화하며, 장기적으로 사용하면 금속 나사 또는 금속 와셔의 접촉 불량을 일으켜, 무선주파수 회로 및 웨이퍼(120)의 접지 신뢰성에 영향을 준다.
본 발명의 실시예에서, 접지 장치(200)를 제공할 수 있으며, 접지 장치(200)는 상호 연결되는 접지부(201) 및 상단 부분(202)을 포함할 수 있으며, 도 3 에 도시된 바와 같이, 접지부(201)는 접지선에 연결되며, 정전 척(110)에는 웨이퍼(120)가 고정되고, 웨이퍼(120)의 상부에 플라즈마(130)가 형성될 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상단 부분(202)은 플라즈마(130)와 접촉하고, 접지부(201)는 플라즈마(130)와 접촉하지 않으며, 플라즈마(130)는 웨이퍼(120)에 작용해야 하므로, 플라즈마(130)는 웨이퍼(120)의 표면과 접촉하게 되며, 즉, 웨이퍼(120)는 플라즈마(130)를 통해 상단 부분(202)과 연결되며, 상단 부분(202)은 접지부(201)에 연결되고, 접지부(201)는 접지선(150)에 연결되며, 따라서 웨이퍼(120)는 플라즈마(130), 상단 부분(202), 접지부(201) 및 접지선(150)을 통해 직류 접지를 실현하여, 웨이퍼(120)에 전하를 보충시켜주고, 웨이퍼(120)의 클램핑 신뢰성을 향상시킨다. 따라서, 직류 전류는 더 이상 웨이퍼(120), 웨이퍼(120) 상부의 플라즈마(130), 상부 전극(140) 및 접지선(150)을 통해 접지되지 않는다.
동시에 상단 부분(202)의 저항은 상대적으로 커서, 무선주파수 회로에서 단락 상태에 해당하므로, 상단 부분(202)은 접지부(201)로 무선주파수 신호가 전송되는 것을 차단함과 동시에, 무선주파수 회로에서의 저항을 변경시키지 않아, 플라즈마에 영향을 주지 않으며, 직류 회로와 무선주파수 회로의 분리를 형성한다.
본 발명의 실시예에서, 상단 부분(202)의 재료는 고주파 전류의 흐름을 방지도록 고저항 규소 또는 탄화 규소일 수 있으며, 직류 전류만 흐르게 되며, 한편, 플라즈마에 노출되는 고저항 규소 또는 탄화 규소는 플라즈마의 충격을 받아 불순물이 생성되는 것을 방지할 수 있으며, 웨이퍼의 처리 효과에 영향을 미치지 않는다.
도 3의 (a)를 참조하면, 접지부(201)는 금속 나사 또는 금속 와셔일 수 있고, 금속 와셔는 예를 들어 구리 와셔일 수 있다. 물론, 도 3의 (b)를 참조하면, 접지부(201)는 비금속 재료로 만들어질 수도 있으며, 접지부(201)의 저항값 범위는 0.1~1000 메가 옴(Mohm, MΩ)이고, 접지부(201) 및 상단 부분(202)의 직경은 일치할 수 있고, 일치하지 않을 수도 있으며, 원통형일 수 있고, 다른 모양일 수도 있다. 이러한 방식으로, 접지부(201)는 직류 전류를 흐르게 함으로써, 무선주파수 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 따라서, 상단 부분(202)이 플라즈마에 장기간 노출되어 성능이 열화되더라도, 접지 장치(200)는 여전히 고주파 전류의 흐름을 효과적으로 방지할 수 있으며, 직류 전류만 흐르게 된다. 일 예시로, 접지부(201)는 혼합된 유기 재료로 만들어질 수 있다.
구현 가능한 실시 방식으로서, 접지 장치(200)의 상단 부분(202)은 상부 전극(140)에 연결될 수 있고, 접지 장치(200)의 접지부(201)는 접지선(150)에 연결될 수 있으며, 이와 같은 방식으로도 웨이퍼(120), 플라즈마(130), 상단 부분(202), 접지부(201) 및 접지선(150)과의 전기적 연결을 구성하고, 웨이퍼(120)의 접지를 실현할 수 있다. 한편, 상단 부분(202)은 고주파 신호가 접지부(201)를 통해 접지되는 것을 차단하여, 종래 기술에서 무선주파수 신호가 금속 접촉점의 산화를 가속화하는 문제를 피하고, 접지부(201)의 수명을 향상시키고, 접지부(201)를 이용하여 웨이퍼를 접지시키는 신뢰성을 향상시킨다.
구현 가능한 실시 방식으로, 접지 장치(200)는 정전 척(110) 주변의 커버 링(113)에 설치될 수 있으며, 커버 링(113)의 재료는 석영, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 단결정 규소, 다결정 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 산화 규소 중 적어도 하나이다. 따라서, 상부 전극(140)의 위치에 나사 또는 금속 와셔를 설치하지 않고 접지될 수 있으며, 이는 무선주파수 회로의 실현에 영향을 주지 않으며, 따라서, 상부 전극(140)의 스프레이 트레이의 표면에 이트리아 박막이 형성되어, 상부 전극(140)의 표면이 절연되고, 웨이퍼(120)에 접지의 조건을 제공하지 못한다 하더라도, 커버 링(113)의 접지 장치(200)를 통해 웨이퍼(120)를 접지시킬 수 있다.
구체적으로, 접지부(201)는 금속 나사일 수 있고, 금속 나사에는 헤드 및 나사축이 포함될 수 있으며, 도 3의 (a)를 참조하면, 금속 나사의 헤드 표면에 상단 부분(202)이 설치되며, 즉 금속 나사의 헤드 표면에 고저항 규소 또는 탄화 규소 막층이 형성되며, 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층이 금속 나사의 헤드 부분을 커버함을 이해할 수 있다. 커버 링(113)에 금속 나사를 설치한 후, 금속 나사의 나사축은 커버 링(113)을 관통하여 접지선(150)에 연결될 수 있으며, 금속 나사의 헤드는 플라즈마(130) 측으로 향하는 커버 링(113)의 일측 높이보다 높거나 또는 플라즈마(130) 측으로 향하는 커버 링(113)의 일측 높이와 같을 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같다. 따라서, 플라즈마(130)를 이용하여 웨이퍼(120)를 처리할 때, 플라즈마(130)는 웨이퍼(120)와 접촉함과 동시에, 커버 링(113)의 상부에 형성되며, 금속 나사의 헤드 표면에는 고저항 규소 또는 탄화 규소가 구비되므로, 금속 나사의 헤드는 플라즈마(130)와 직접 접촉하지 않고, 고저항 규소 또는 탄화 규소를 통해 플라즈마(130)와 접촉한다.
따라서, 웨이퍼(120)는 플라즈마(130)를 통해 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층과 연결되고, 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층은 금속 나사와 연결되며, 금속 나사는 접지선(150)에 연결되므로, 웨이퍼(120)는 플라즈마(130), 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층, 금속 나사 및 접지선(150)을 통해 직류 접지를 실현하고, 따라서 웨이퍼(120)에 전하를 보충하여, 웨이퍼(120)의 클램핑 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 접지 장치(200)는 복수 개일 수 있으며, 예를 들어 헤드에 고저항 규소 또는 탄화 규소 막층이 구비된 복수 개의 금속 나사일 수 있으며, 접지 장치(200)는 커버 링(113)에 균일하게 설치될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 커버 링(113)에는 접지 장치(200) 4개가 설치되며, 즉 4개의 금속 나사를 포함하고, 4개의 금속 나사의 헤드에는 고저항 규소 또는 탄화 규소 막층이 형성된다.
정전 척(110)과 커버 링(113) 사이에는 초점 링(112)이 더 형성될 수 있으며, 초점 링(112)에는 내측부 및 외측부가 구비되며, 내측부는 정전 척(110)과 가깝고, 정전 척(110)과 높이가 동일할 수 있으며, 따라서, 웨이퍼(120)가 정전 척(110)에서 뻗어 나오면, 초점 링(112)의 내측부에 위치할 수 있으며, 즉, 초점 링(112)의 내측부가 웨이퍼(120)의 가장자리 아래에 위치하게 된다. 초점 링(112)의 외측부는 웨이퍼(120)의 커버 범위를 초과하며, 초점 링(112)의 외측부는 내측부보다 두꺼울 수 있으며, 외측부의 상부 표면은 내측 부분의 상부 표면보다 높고, 외측부를 통해 웨이퍼(120)를 정전 척(110)에 위치하도록 할 수 있다.
초점 링(112)의 재료는 석영, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 단결정 규소, 다결정 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 산화 규소 등 재료 중의 적어도 하나이다. 초점 링(112)의 아래에는 정전 척(110)의 전기적 연장을 위한 플라즈마(130) 대향 영역의 하부 구조가 구비될 수 있다.
도 5는 상이한 직류 전압에서의 정전 척의 전류 설명도로, 상부 전극을 통한 접지(SH grounding，SH-GND), 접지 장치(200)를 이용한 접지(Si pin grounding，Si pin-GND） 및 접지되지 않은(fully floating) 경우에 일정한 직류 전압을 가하여 얻는 정전 척 전류가 포함되며, 여기서 접지 장치(200)에는 헤드 표면에 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층이 형성된 금속 나사를 포함되며, 횡좌표는 직류 전압이고, 단위는 V이며, 종좌표는 정전 척 전류이고, 단위는 uA이며, 정전 척 전류의 상한(수평 점선)은 200uA이고, 수직 점선 위치에서의 직류 전압은 700V이며, 상부 전극을 통한 접지, 접지 장치(200)를 이용한 접지 및 접지되지 않은 경우에 대응하는 정전 척의 전류는 각각 65uA, 51uA 및 16uA이며, 따라서, 상부 전극을 통한 접지와 접지 장치(200)를 이용한 접지의 경우에, 대체적으로 동일한 정전 척 전류를 생성하게 된다는 것을 알 수 있다.
도 6은 상이한 직류 전압에서 정전 척의 저항의 설명도로, 상부 전극을 통한 접지, 접지 장치(200)를 이용한 접지 및 접지되지 않는 경우에, 일정한 직류 전압을 가하여 얻는 정전 척의 저항이 포함되며, 여기서, 접지 장치(200)에는 헤드 표면에 고저항 규소 또는 탄화 규소의 막층의 형성된 금속 나사를 포함되며, 횡좌표는 직류 전압이고, 단위는 V이며, 종좌표는 정전 척의 저항이고, 단위는 MΩ이며, 동일하게 수직 점선 위치에서의 전압이 700V일 때, 상부 전극을 통한 접지, 접지 장치(200)를 이용한 접지 및 접지되지 않은 경우에 대응하는 저항은 각각 10MΩ, 14MΩ와 44MΩ이다. 따라서, 상부 전극을 통한 접지와 접지 장치(200)를 이용한 접지의 경우에, 대체적으로 동일한 저항이 발생한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 웨이퍼에 대한 정전 척의 클램핑 기능을 검증할 수 있으며, 통상적으로, 베이스와 정전 척에는 가스 통로가 구비되어, 웨이퍼의 뒷면에 냉각 가스를 통과시켜, 온도를 낮출 수 있으며, 냉각 가스는 헬륨(He) 가스일 수 있으며, 냉각 가스의 기압이 비교적 높을 때, 냉각 가스에는 웨이퍼에 대해 위로 작용하는 충격력이 있으며, 웨이퍼에 대한 정전 척의 클램핑 능력이 부족할 경우, 웨이퍼는 냉각 가스에 의해 밀려 올라가며, 이 때, 웨이퍼는 정전 척을 이탈하게 되고, 냉각 가스의 유량이 갑자기 많아지며, 정전 척은 웨이퍼를 고정할 수 없게 된다.
따라서, 냉각 가스의 상이한 기압을 이용하여 정전 척의 클램핑 기능을 검증할 수 있는데, 도 7, 도 8 및 도 9를 참고하면, 각각 상부 전극을 통한 접지, 접지 장치(200)를 이용한 접지 및 접지 하지 않는 경우의 가스 유량 설명도이며, 여기서, 접지 장치(200)에는 헤드 표면에 고저항 규소 또는 탄화 규소 막층이 형성된 금속나사가 포함되며, 횡좌표는 직류 전압이고, 단위는 V이며, 종좌표는 He 유량이고, 단위는 sccm이며, 상이한 선은 He의 상이한 기압을 나타내며, 단위는 torr이며, 예를 들어 5torr, 10torr, 15torr, 20torr, 25torr, 30torr, 35torr 등이며, 상부 전극을 통한 접지의 경우 웨이퍼가 지속적으로 정전 척에 고정되도록 하기 위해 200V의 직류 전압이 필요하며, 접지 장치(200)를 이용한 접지의 경우 웨이퍼가 지속적으로 정전 척에 고정되도록 하기 위해 대략 200V의 직류 전압이 필요하며, 접지되지 않은 경우에는 웨이퍼가 지속적으로 정전 척에 고정되도록 하기 위해 500V의 직류 전압이 필요하며, 이는 접지 장치(200)를 이용한 접지의 경우와 상부 전극을 통한 접지의 경우 비교적 낮은 직류 전압에서 신뢰도가 비교적 높은 웨이퍼에 대한 클램핑을 실현할 수 있으며, 즉 접지 장치(200)를 이용한 접지의 경우 상부 전극을 통한 접지의 경우와 비슷한 정전 척 흡착 효과를 얻을 수 있으며, 이는 다른 시각에서 본 발명의 실시예에서 제공하는 웨이퍼 클램핑 장치가 비교적 우수한 효과를 제공함을 설명한다.
본 발명의 실시예는 웨이퍼 클램핑 장치에 있어서, 정전 척 및 접지 장치를 포함하며, 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성될 수 있고, 정전 전극판에은 직류 전원이 연결될 수 있으며, 접치 장치에는 서로 연결되는 접지부 및 상단 부분이 포함될 수 있으며, 접지부에는 접지선이 연결되며, 정전 척에 웨이퍼가 고정되고, 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될때, 상단 부분이 플라즈마와 접촉하여, 웨이퍼의 접지를 실현하며, 상단 부분은 정전 척의 직류 신호를 접지시키며, 플라즈마와 접지선 사이의 무선주파수 신호의 전송을 차단하는 웨이퍼 클램핑 장치를 개시하며, 이는 직류 신호에 접지단을 제공하며, 즉 웨이퍼의 클램핑에 접지단을 제공하며, 무선주파수 신호는 접지 장치를 통해 접지되지 않으며, 무선주파수 회로와 직류 회로를 분리시켜, 웨이퍼 클램핑의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명의 실시예는 플라즈마 처리 설비에 있어서, 상부 전극 및 전술한 웨이퍼 클램핑 장치를 포함하며, 웨이퍼 클램핑 장치는 웨이퍼를 고정하며, 상부 전극과 웨이퍼 사이에 플라즈마가 형성될 경우, 플라즈마가 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 설비를 더 제공한다. 웨이퍼 클램핑 장치가 접지 장치를 통해 접지될 경우, 상부 전극판은 직류 접지를 하지 않을 수 있음을 알 수 있다. 웨이퍼 클램핑 장치는 이상 실시예에 대한 설명을 참고할 수 있으며, 여기서 반복하여 서술하지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 형식을 제한하지 않는다. 본 발명은 비교적 바람직한 실시예를 통해 상기와 같이 개시하였지만, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 분야에 익숙한 기술자는, 본 발명의 기술방안의 범위를 벗어나지 않는 전제 하에, 위에 개시된 방법 및 기술내용을 이용하여 본 발명의 기술방안에 대하여 가능한 많은 변경 및 수정을 하거나, 동등한 효과의 실시예로 수정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술방안의 내용에서 벗어나지 않고, 본 발명의 기술적 본질에 기초한 위의 실시예에 대한 간단한 수정, 동등한 변경 및 수정은 여전히 본 발명 기술방안의 보호 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 웨이퍼 클램핑 장치에 있어서, 정전 척 및 접지 장치;를 포함하며,
    상기 정전 척 내부에는 정전 전극판이 형성되며, 상기 정전 전극판에는 직류 전원이 연결되며, 상기 정전 척에는 무선주파수 신호가 인가되며;
    상기 접지 장치에는 서로 연결되는 접지부 및 상단 부분이 포함되며, 상기 접지부에는 접지선이 연결되며; 상기 정전 척에 웨이퍼가 고정되고, 상기 웨이퍼의 상부에 플라즈마가 형성될 경우, 상기 상단 부분이 상기 플라즈마와 접촉하며, 상기 접지 장치는 상기 직류 전원에서 생성되는 직류 신호가 상기 플라즈마를 통해 접지되도록 하며, 상기 플라즈마와 상기 접지선 사이에서의 상기 무선주파수 신호의 전송을 차단하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상단 부분의 재료는 고저항 규소 또는 탄화 규소인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접지부는 금속 나사 또는 금속 와셔인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 접지부는 비금속 재료로 제조되며, 상기 접지부의 저항값 범위는 0.1~1000MΩ 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접지 장치는 상기 정전 척 주변의 커버 링에 구비되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버 링의 재료는 석영, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 단결정 규소, 다결정 규소, 탄화 규소, 질화 규소, 산화 규소 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 접지 장치는 복수 개인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접지 장치는 상기 커버 링에 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 접지부는 금속 나사이고, 상기 금속 나사는 나사축 및 헤드를 포함하며, 상기 상단 부분은 상기 금속 나사의 헤드를 커버하고, 상기 금속 나사의 나사축은 상기 커버 링을 관통하여 상기 접지선에 연결되며, 상기 상단 부분은 상기 커버 링의 상기 플라즈마를 향하는 일측 표면에서 노출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 정전 척과 상기 커버 링 사이에는 초점 링이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상단 부분은 상부 전극과 연결되고, 상기 접지부는 접지선에 연결되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 클램핑 장치.
  12. 플라즈마 처리 설비에 있어서,
    상부 극판 및 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따르는 웨이퍼 클램핑 장치를 포함하며,
    상기 웨이퍼 클램핑 장치는 웨이퍼를 고정시키며; 상기 상부 극판과 상기 웨이퍼 사이에 플라즈마가 형성될 경우, 상기 플라즈마는 상기 웨이퍼를 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 설비.
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