KR100903907B1

KR100903907B1 - An electrostatic chuck

Info

Publication number: KR100903907B1
Application number: KR1020080104703A
Authority: KR
Inventors: 민용준
Original assignee: 민용준
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2009-06-19
Anticipated expiration: 2028-10-24

Abstract

본 발명은 정전척에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 정전척은 몸체;와, 상기 몸체의 상측에 형성되는 하부세라믹;과, 나란히 배치되어 원형을 이루는 한 쌍의 반원형 패턴과, 상기 한 쌍의 반원형 패턴의 외측을 감싸며 상기 한 쌍의 반원형 패턴을 전기적으로 연결하는 연결부와, 상기 반원형 패턴의 판면에 형성되는 호형슬릿이 형성된 전극;과, 상기 전극의 상측에 형성되는 상부세라믹;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrostatic chuck, the electrostatic chuck according to the present invention; a lower ceramic formed on the upper side of the body; and a pair of semi-circular patterns arranged side by side to form a circular, the pair of semi-circular A connecting portion for electrically connecting the pair of semi-circular patterns and surrounding the outer side of the pattern, an electrode having an arc slit formed on a plate surface of the semi-circular pattern; and an upper ceramic formed on an upper side of the electrode; It is done.

Description

Electrostatic chuck}

본 발명은 정전척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 중앙과 가장자리 부분의 온도 차이를 극복하고, 보다 균일한 냉각을 가능하게 하는 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck, and more particularly, to an electrostatic chuck that overcomes the temperature difference between the center and the edge of the wafer and enables more uniform cooling.

근래에 들어 과학이 발달함에 따라 새로운 물질의 개발 및 처리를 가능하게 하는 신소재 분야가 급속도로 발전하였고, 이러한 신소재 분야의 개발 성과물은 반도체 산업의 비약적인 발전 원동력이 되고 있다.In recent years, with the development of science, the field of new materials, which enables the development and processing of new materials, has been rapidly developed, and the development results of these materials are driving the development of the semiconductor industry.

반도체 소자는 웨이퍼의 상면에 수 차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 처리공정을 통해 구현되는 고밀도 집적회로(LSI: Large Scale Integration)로서, 전술한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 밀폐된 반응 용기인 챔버에서 진행된다.A semiconductor device is a large scale integration (LSI) that is implemented through a process of depositing and patterning a thin film several times on an upper surface of a wafer, and processes such as the deposition and patterning of the thin film described above. Proceeds in a chamber which is typically a closed reaction vessel.

이에 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 고정하기 위하여 챔버의 내부에 설치되는 장치가 척(chuck)인데, 이러한 척으로는 현재 그 중심부에서 진공을 웨이퍼에 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck)이나 또는 직류전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이 정전장과 웨이퍼와의 정전상호 작용으로 웨이퍼를 고정하는 정전척(ESC; Electro static chuck)등이 활용되고 있다.The chuck is a device installed inside the chamber to fix the wafer to be supplied in a single sheet. In such a chuck, a vacuum chuck or a direct current voltage is applied at the center of the wafer to fix the wafer. Electrostatic chucks (ESCs) and the like, which apply to form an electrostatic field and fix the wafer by electrostatic interaction between the electrostatic field and the wafer, are utilized.

이 중 특히 정전척은 다른 여타의 척에 비해 우수한 특징을 가지고 있어, 현재 에칭 또는 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition : CVD) 장치 등에 널리 사 용되고 있는데, 한편 전술한 챔버 내에서 진행되는 반도체 제조공정에 있어서 웨이퍼의 온도제어는 완성소자의 특성 즉, 반도체 소자의 균일도(Uniformity), 선폭(critical), 프로파일(profile) 및 재현성(repeatability) 등에 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서 일반적인 정전척은 그 상면에 안착되는 웨이퍼의 온도제어를 위한 다수의 장치를 포함하고 있는 바, 이를 도면을 통하여 상세히 설명한다.In particular, the electrostatic chuck has excellent characteristics compared to other chucks, and is currently widely used in etching or chemical vapor deposition (CVD) apparatuses, and the semiconductor manufacturing process performed in the chamber described above. The temperature control of the wafer has an important influence on the characteristics of the finished device, that is, the uniformity, the line width, the profile and the repeatability of the semiconductor device. Therefore, a general electrostatic chuck includes a plurality of devices for temperature control of a wafer seated on an upper surface thereof, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이때 일반적인 정전척은 목적에 따라 내부 구성요소의 배열 및 구성에 있어서 일정정도의 변형이 있을 수 있으나, 이들의 목적 및 기능 면에 있어서는 공통되므로 이하 플라즈마를 통해 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버 내에 장착되는 정전척을 일례로 설명한다.In this case, the general electrostatic chuck may have a certain degree of deformation in the arrangement and configuration of the internal components according to the purpose, but since it is common in terms of their purpose and function, the electrostatic chuck is mounted in a plasma processing chamber for processing a wafer through plasma. An electrostatic chuck will be described as an example.

도 1은 일반적인 정전척(30)의 구조를 도시한 단면도로서, 이는 그 내부에 각각 냉각부(38)와, 정전척전극(40)이 설치되고, 상단에 위치하는 헬륨유로 판넬(32)을 더욱 포함하는 바, 이러한 정전척(30)은 비록 도시되지는 않았지만, 챔버의 저면을 관통하여 승강 가능하도록 설치되는 벨로우즈(bellows)에 결합되어, 이의 상면, 즉 헬륨유로 판넬(32)의 상면에 웨이퍼(1)가 안착되는 것이다.1 is a cross-sectional view showing a structure of a general electrostatic chuck 30, which has a cooling unit 38 and an electrostatic chuck electrode 40 installed therein, respectively, and has a helium flow channel panel 32 positioned at an upper end thereof. Further, the electrostatic chuck 30, although not shown, is coupled to bellows that is installed to be able to ascend through the bottom of the chamber, so that the upper surface thereof, that is, the upper surface of the helium euro panel 32 The wafer 1 is to be seated.

이때 상기 정전척전극(40)에는 외부로부터 직류전압을 인가하는 직류전압봉(41)이 연결되어 전기장을 형성함으로써 웨이퍼(1)를 보다 긴밀하게 고정하며, 정전척 몸체(36)의 내부에 설치된 냉각부(38)는 후술하는 헬륨 유로판넬(132)의 상 면에 안착되는 웨이퍼(1)와 대응되는 정도의 직경을 가지는 냉각용매 순환통로(path)로서, 각각 외부에서부터 냉각용매를 유입하는 냉각용매 유입관(39a)과, 상기 냉각부(38)에서 순환된 냉각용매를 유출하는 냉각용매 유출관(39b)이 연결되어, 그 내부에 냉각용매를 저장 및 순환함으로써 웨이퍼(1)의 온도를 제어하게 된다.At this time, the electrostatic chuck electrode 40 is connected to a DC voltage rod 41 for applying a DC voltage from the outside to form an electric field to more closely fix the wafer 1, which is installed inside the electrostatic chuck body 36. The cooling unit 38 is a cooling solvent circulation path having a diameter corresponding to that of the wafer 1 seated on the upper surface of the helium flow channel panel 132, which will be described later. The solvent inlet tube 39a and the cooling solvent outlet tube 39b for outflowing the cooling solvent circulated by the cooling unit 38 are connected, and the temperature of the wafer 1 is stored by storing and circulating the cooling solvent therein. Control.

이러한 정전척 몸체(36)의 상단에 결합된 헬륨 유로판넬(32)은, 그 상면에 안착되는 웨이퍼(1)와의 경계면에 헬륨가스를 순환시킴으로써 웨이퍼(1)의 온도제어를 보조하게 되는데, 이를 위하여 상기 헬륨 유로판넬(32)의 상면에는 헬륨가스가 순환할 수 있는 하는 헬륨 유로, 즉 그루브(groove) 패턴(50, 도 3참조)이 형성되어 있고, 이러한 그루브 패턴(50)에는 각각 외부로부터 헬륨가스를 인입하는 헬륨 유입관(33a)과, 이를 유출하는 헬륨 유출관(33b)이 연결되어 있다.The helium flow channel panel 32 coupled to the upper end of the electrostatic chuck body 36 assists the temperature control of the wafer 1 by circulating helium gas at the interface with the wafer 1 seated on its upper surface. The helium flow path panel 32 has a helium flow path through which helium gas can be circulated, that is, a groove pattern 50 (see FIG. 3) is formed, and each of the groove patterns 50 is provided from the outside. A helium inflow pipe 33a for introducing helium gas and a helium outflow pipe 33b for outflowing the helium gas are connected.

이에 상기 헬륨 유입관(33a)을 통하여 유입된 헬륨 가스는 상기 그루브 패턴을 순환한 후 헬륨 유출관(33b)을 통하여 외부로 배출되는 과정을 거치면서 웨이퍼(1)와의 열 전도 형상을 통해 온도 제어를 보조하게 된다.Accordingly, the helium gas introduced through the helium inlet tube 33a is circulated through the groove pattern and then discharged to the outside through the helium outlet tube 33b while controlling the temperature through the heat conduction shape with the wafer 1. Will assist.

이상에서 설명한 일반적인 정전척(30)은 그 종류에 따라 전술한 헬륨 유입관(33a) 및 헬륨 유출관(33b)과, 냉각용매 유입관(39a) 및 유출관(39b)과, 직류전압봉(41)과, 정전척전극(40)의 위치나 배열순서에 일정정도의 차이가 있을 수 있으나 통상 유사한 구조를 가지고 있다.The general electrostatic chuck 30 described above includes the helium inflow pipe 33a and the helium outflow pipe 33b, the cooling solvent inflow pipe 39a and the outflow pipe 39b, and the DC voltage bar according to the type thereof. 41) and the position or arrangement of the electrostatic chuck electrode 40 may vary by a certain degree, but generally have a similar structure.

그러나 이러한 구성을 가지는 일반적인 정전척(30)은 사용상에 있어서 몇 가지 치명적인 문제점을 나타내고 있는데, 이는 정전척(30) 상면에 안착되는 웨이 퍼(1)를 냉각함에 있어서, 중앙 부분과 가장자리 부분의 온도차이에 따른 포토레지스트의 산화(burning) 현상이다.However, the general electrostatic chuck 30 having such a configuration exhibits some fatal problems in use, which is, in cooling the wafer 1 seated on the upper surface of the electrostatic chuck 30, the temperature of the center portion and the edge portion thereof. It is the burning phenomenon of the photoresist due to the difference.

즉, 전술한 냉각부(38)를 통한 웨이퍼(1)의 냉각에 있어서, 통상 진공환경을 가지는 챔버 내에서는 냉각부(38)와 웨이퍼(1) 간의 온도전달이 원활하지 않으므로, 정전척(30)의 상면, 특히 헬륨 유로판넬(32)과 웨이퍼(1)의 배면사이에 헬륨을 순환시켜 이를 매개로 냉각부의 온도를 웨이퍼(1)에 전달하여 냉각하게 된다.That is, in the cooling of the wafer 1 through the cooling unit 38 described above, the temperature transfer between the cooling unit 38 and the wafer 1 is not smooth in the chamber having a normal vacuum environment, and thus the electrostatic chuck 30 Helium is circulated between the upper surface of the cyan, especially the helium channel panel 32 and the back surface of the wafer 1, and the temperature of the cooling unit is transferred to the wafer 1 through the cooling.

첨부도면중 도 2는 종래 정전척의 전극의 평면도이고, 도 3은 종래 정전척의 그루브 패턴의 평면도이고, 도 4는 종래 정전척의 냉각부의 평면도이다.2 is a plan view of an electrode of a conventional electrostatic chuck, FIG. 3 is a plan view of a groove pattern of a conventional electrostatic chuck, and FIG. 4 is a plan view of a cooling unit of a conventional electrostatic chuck.

도 3에서와 같이 종래의 그루브 패턴(50)은 중앙으로부터 외측방향을 향해 방사형으로 형성되는데, 이러한 구조에서는 이러한 헬륨의 순환이 상대적으로 웨이퍼(1)의 중앙에 비하여 가장자리가 원활하지 못하여 웨이퍼(1)의 가장자리 부분에는 포토레지스트의 버닝(burning) 및 불균일한 가공, 처리 현상이 발생하게 된다.As shown in FIG. 3, the conventional groove pattern 50 is radially formed from the center to the outward direction. In such a structure, the circulation of helium is relatively smooth at the edges of the wafer 1 compared to the center of the wafer 1. At the edges of), burning and uneven processing and processing of the photoresist occur.

또한, 정전척 자체의 냉각을 위해서 몸체의 내부에 형성되어 냉각용매가 순환하는 냉각부(38)는 도 4에서와 같이 유입구를 통해 유입된 냉각용매가 꽃잎의 형상으로 이루어진 순환유로를 따라 유출구로 빠져나가면서 정전척을 냉각시키게 되는데, 순환유로간의 간격이 넓어 균일한 냉각이 어려운 문제가 발생된다. In addition, the cooling unit 38 formed inside the body for cooling the electrostatic chuck itself, and the cooling solvent circulates, as shown in FIG. 4, the cooling solvent introduced through the inlet as an outlet along the circulation passage formed in the shape of petals. As it exits, the electrostatic chuck is cooled, which causes a problem of difficulty in uniform cooling due to a wide interval between circulation passages.

이는 특히 그 직경이 300mm 이상인 대형 웨이퍼에 있어서 더욱 심각한 문제로 나타나는 데, 최근에 들어 보다 높은 생산성을 위하여 웨이퍼의 사이즈를 종래의 직경이 200mm 보다 큰 300mm 이상으로 대형화하는 방법이 개발되어 널리 활용되고 있다. 그러나 이러한 300mm 이상의 직경을 가지는 대형 웨이퍼를 통해 반도체 소자를 제조함에 있어서, 전술한 일반적인 정전척(30)에서 나타나는 웨이퍼의 중앙과 가장자리 부분의 온도 차이 현상은 더욱 심화되는 문제점이 있다. This is particularly a serious problem for large wafers having a diameter of 300 mm or more. In recent years, a method of increasing the size of a wafer to 300 mm or more larger than the conventional diameter of 200 mm has been widely used for higher productivity. . However, when manufacturing a semiconductor device through a large wafer having a diameter of 300 mm or more, there is a problem in that the temperature difference between the center and the edge of the wafer appearing in the aforementioned general electrostatic chuck 30 becomes more severe.

결국 이러한 웨이퍼의 온도 차이는 올바른 처리 및 가공을 불가능하게 함으로써 완성소자의 균일도나 선폭, 프로파일 또는 재현성 등을 저하시켜 소자의 신뢰도를 위협하는 심각한 원인이 되고 있다.As a result, the temperature difference of the wafer is a serious cause that threatens the reliability of the device by deteriorating the uniformity, line width, profile or reproducibility of the finished device by making it impossible to process and process correctly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 웨이퍼의 중앙과 가장자리 부분의 온도 차이를 극복하고, 보다 균일한 냉각을 가능하게 하는 정전척을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an electrostatic chuck which overcomes the temperature difference between the center and the edge of the wafer and enables more uniform cooling.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 몸체;와, 상기 몸체의 상측에 형성되는 하부세라믹;과, 나란히 배치되어 원형을 이루는 한 쌍의 반원형 패턴과, 상기 한 쌍의 반원형 패턴의 외측을 감싸며 상기 한 쌍의 반원형 패턴을 전기적으로 연결하는 연결부와, 상기 반원형 패턴의 판면에 형성되는 호형슬릿이 형성된 전극; 및, 상기 전극의 상측에 형성되는 상부세라믹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척에 의해 달성된다.According to the present invention, the body; and a lower ceramic formed on the upper side of the body; and a pair of semicircular patterns arranged side by side to form a circular, and wraps the outer side of the pair of semicircular patterns An electrode having a connecting portion electrically connecting the pair of semi-circular patterns and an arc-shaped slit formed on the plate surface of the semi-circular pattern; And an upper ceramic formed on an upper side of the electrode.

여기서, 상기 전극은 반원형 패턴의 판면에 직경이 서로 다른 호형슬릿이 다수 형성되는 것이 바람직하다.Here, the electrode is preferably formed with a plurality of arc-shaped slits having different diameters on the plate surface of the semi-circular pattern.

또한, 상기 호형슬릿은 외측에 방사형 홈이 다수 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the arc slit is preferably formed with a plurality of radial grooves on the outside.

본 발명 정전척의 상기 상부세라믹은 헬륨가스가 순환하는 에어쿨링라인이 상면에 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the upper ceramic of the electrostatic chuck of the present invention has an air cooling line through which helium gas is circulated.

여기서, 상기 에어쿨링라인은 지름이 서로 다른 3개 이상의 써클라인과, 상기 써클라인들의 사이공간에 방사형으로 배치되어 써클라인들간의 사이공간을 분할하는 연결라인이 형성되며, 외측의 사이공간에는 내측의 사이공간보다 2배의 연결 라인이 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.Here, the air cooling line is formed of three or more circle lines having different diameters and a connection line radially disposed in the space between the circle lines to divide the space between the circle lines, the inner space in the outer space It is preferable that the connection lines twice as large as the interspaces of are arranged at equal intervals.

본 발명 정전척의 상기 몸체는 냉각수가 순환하는 워터쿨링라인이 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the body of the electrostatic chuck is formed with a water cooling line through which cooling water is circulated.

여기서, 상기 워터쿨링라인은 내부영역과 외부영역으로 구분되고, 상기 내부영역을 2등분하고 외부영역을 4등분하여 각 영역을 순환하는 순환라인이 형성되는 것이 바람직하다.Here, the water cooling line is divided into an inner region and an outer region, and it is preferable that a circulation line is formed to circulate each region by dividing the inner region into two and the outer region by four.

또한, 상기 순환라인은 구획된 각 영역내에서 같은 중심을 가지며 반지름이 서로 다른 호형라인이 다수 배치되고 지그재그형태로 서로 연결되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the circulation line has a plurality of arc-shaped lines having the same center and different radii in each partitioned area and connected to each other in a zigzag form.

본 발명에 따르면, 웨이퍼의 중앙과 가장자리 부분의 온도 차이를 극복하고, 보다 균일한 냉각을 할 수 있는 정전척이 제공된다.According to the present invention, there is provided an electrostatic chuck which overcomes the temperature difference between the center and the edge of the wafer and enables more uniform cooling.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, different configurations from the first embodiment will be described. do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 정전척에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면중 도 5는 본 발명 정전척의 단면도이고, 도 6은 도 5의 "A"부분 확대도이고, 도 7은 본 발명 정전척의 전극의 평면도이다. 5 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck of the present invention, FIG. 6 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 5, and FIG. 7 is a plan view of the electrode of the electrostatic chuck of the present invention.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 정전척은 몸체(110)와, 하부세라믹(120)과, 전극(130)과, 상부세라믹(140)과, DLC코팅막(150)이 차례로 적층된 형태로 구성된다. The electrostatic chuck of the present invention as shown in the drawing is configured in such a way that the body 110, the lower ceramic 120, the electrode 130, the upper ceramic 140, and the DLC coating layer 150 are sequentially stacked. do.

상기 몸체(110)는 알루미늄재질로 이루어지며, 상기 전극으로 전원을 인가하는 전원인입봉이 설치될 수 있도록 수직관통공이 형성되고, 냉각용 헬륨가스 및 냉각수를 순환시키기 위한 공급/배출라인이 형성된다. The body 110 is made of an aluminum material, a vertical through-hole is formed so that a power inlet rod for applying power to the electrode can be installed, and a supply / discharge line for circulating cooling helium gas and cooling water is formed.

상기 하부세라믹(120)은 질화 알루미늄 또는 알루미나 등의 세라믹 재질로 이루어져 세라믹접착제에 의해 상기 몸체(110)의 상부에 접착되는 것으로서, 약 5㎜의 두께로 이루어진다. The lower ceramic 120 is made of a ceramic material such as aluminum nitride or alumina and adhered to the upper portion of the body 110 by a ceramic adhesive, and has a thickness of about 5 mm.

상기 전극(130)은 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)등의 도전성 부재를 사용하여 스크린 프린팅 방식에 의해 상기 하부세라믹의 상면에 형성되는 것으로서 약 20㎛의 두께를 갖는다. 이러한 전극(130)은 서로 마주보도록 나란히 배치되어 원형을 이루며 직류 전원이 인가되는 한 쌍의 반원형 패턴(131)과, 상기 한 쌍의 반원형 패턴(131)의 외측을 감싸며 상기 한 쌍의 반원형 패턴(131)을 전기적으로 연결하는 연결부(132)와, 서로 다른 반경을 가지고 상기 반원형 패턴(131)의 판면에 다수 형성되는 호형 슬릿(133) 및 상기 호형 슬릿(133)의 외측에 방사형으로 형성되는 다수의 방사형 홈(134)들로 구성된다. 상기 호형 슬릿(133)의 반경이 커질 수록 하나의 호형 슬릿(133)에 형성되는 방사형 홈(134)의 개수가 증가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극(130)의 자체 면적은 상기 호형 슬릿(133) 및 방사형 홈(134)에 의해 개구된 면적보다 크게 형성된다. The electrode 130 is formed on the upper surface of the lower ceramic by screen printing using a conductive member such as molybdenum (Mo) or tungsten (W) and has a thickness of about 20 μm. The electrodes 130 are arranged side by side to face each other to form a pair of semi-circular pattern 131 to which a DC power is applied, and the pair of semi-circular patterns (131) surrounding the outside of the pair of semi-circular patterns 131 ( A plurality of radially formed on the outer side of the arc slit 133 and the arc slit 133 is formed in the plate surface of the semi-circular pattern 131 having a different radius and the connecting portion 132 electrically connecting the 131. Of radial grooves 134. As the radius of the arc slit 133 increases, the number of radial grooves 134 formed in one arc slit 133 increases. In addition, the area of the electrode 130 itself is larger than the area opened by the arc slit 133 and the radial groove 134.

상기 상부세라믹(140)은 상기 전극(130)의 상측에 적층되는 것으로서 상기 하부세라믹(120)과 같은 질화 알루미늄 또는 알루미나 등의 세라믹 재질로 이루어지며 약 300㎛의 두께를 갖는다. The upper ceramic 140 is stacked on the electrode 130 and is made of a ceramic material such as aluminum nitride or alumina, such as the lower ceramic 120, and has a thickness of about 300 μm.

상기 DLC코팅막(150)은 웨이퍼와의 접촉면에서 파티클이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 상부세라믹(140)의 상측에 코팅되는 것으로서 약 200Å의 두께로 이루어지며, 상기 DLC코팅막(150)의 하부에 상부세라믹(140)과의 접착력을 향상시키기 위해 약 600Å 두께의 하부Si코팅막(160)이 마련되고, 상기 DLC코팅막(150)의 상부에 웨이퍼와의 접촉시 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하기 위해 약 400Å 두께의 상부Si코팅막(170)이 형성된다.The DLC coating layer 150 is coated on the upper side of the upper ceramic 140 to prevent particles from being generated in contact with the wafer, and has a thickness of about 200 μs, and is formed on the lower portion of the DLC coating layer 150. A lower Si coating layer 160 having a thickness of about 600 μs is provided to improve adhesion with the ceramic 140, and a thickness of about 400 μs to prevent damage to the wafer upon contact with the wafer on the DLC coating layer 150. An upper Si coating film 170 is formed.

상기와 같이 구성되는 본 발명 정전척은 웨이퍼를 가공할 때 80 내지 150℃까지 정척척이 가열된다. 따라서, 정전척이 가열되는 것을 방지하기 위해 몸체(110)의 상면에 정전척을 냉각시키는 워터쿨링라인(190)을 형성하고, 상부세라믹(140)의 상면에 웨이퍼를 냉각시키는 에어쿨링라인(180)을 형성한다. The electrostatic chuck of the present invention configured as described above is heated to 80-150 ° C. when the wafer is processed. Therefore, in order to prevent the electrostatic chuck from being heated, an air cooling line 190 is formed on the upper surface of the body 110 to cool the electrostatic chuck and the wafer is cooled on the upper surface of the upper ceramic 140. ).

첨부도면중 도 8은 본 발명 정전척의 에어쿨링라인의 평면도이고, 도 9는 본 발명 정전척의 워터쿨링라인의 평면도이다.8 is a plan view of the air cooling line of the present invention electrostatic chuck, Figure 9 is a plan view of the water cooling line of the present invention electrostatic chuck.

상기 상부세라믹(140)의 상면에 형성되는 에어쿨링라인(180)은, 지름이 서로 다른 3개의 제1,제2,제3써클라인(181,182,183)과, 제1써클라인(181)과 제2써클라인(182)의 사이공간을 6등분하고 제2써클라인(182)과 제3써클라인(183)의 사이공간을 12등분하도록 상기 제1,제2,제3써클라인(181,182,183) 사이에서 방사형으로 배 치되어 상기 써클라인(181,182,183)들을 연결하는 연결라인(184)을 포함하여 구성된다. 따라서, 제2써클라인(182)과 제3써클라인(183)의 사이공간에서 연결라인(184)에 의해 구분되는 공간 "a"는 제1써클라인(181)과 제2써클라인(182)의 사이공간에서 연결라인(184)에 의해 구분되는 공간 "b"보다 작은 면적을 갖게 된다.The air cooling line 180 formed on the upper surface of the upper ceramic 140 includes three first, second, and third circle lines 181, 182, and 183 having different diameters, and a first circle line 181 and a second. Between the first, second, and third circle lines 181, 182, 183 to divide the space between the circle line 182 into six equal parts and to divide the space between the second circle line 182 and the third circle line 183 into 12 equal parts. It is arranged radially and comprises a connection line 184 connecting the circle lines (181, 182, 183). Therefore, the space "a" divided by the connection line 184 in the space between the second circle line 182 and the third circle line 183 is the first circle line 181 and the second circle line 182. It has an area smaller than the space "b" divided by the connecting line 184 in the space between.

상기 몸체(110)의 상면에 형성되는 워터쿨링라인(190)은 2분할되는 내부영역(190a)과 4분할되는 외부영역(190b)으로 구분되고, 모두 6개의 영역으로 분할된 공간 내에서 지그재그형태로 배치되어 서로 연결되는 순환라인(191)이 형성된다. 여기서, 상기 순환라인(191)은 각 영역 내에서 서로 다른 반지름을 갖는 다수의 호형라인들이 지그재그형태로 연결되어 냉각수가 일정한 간격으로 몸체 내에서 순환할 수 있게 된다. 또한, 상기 순환라인(191)은 동일한 범위의 각도 내에서 외측방향으로 진행할 수록 냉각수가 순환하는 길이가 길어지므로, 종래 방사형의 순환라인에서와 같이 외측부분에서 순환라인간의 간격이 벌어짐에 따라 온도차이가 발생되는 것을 방지된다.The water cooling line 190 formed on the upper surface of the body 110 is divided into an inner region 190a that is divided into two and an outer region 190b that is divided into four, and zigzag in a space divided into six regions. The circulation line 191 is formed to be connected to each other is formed. Here, the circulation line 191 is connected to a plurality of arc-shaped lines having a different radius in each region in a zigzag form so that the coolant can circulate in the body at regular intervals. In addition, the circulation line 191 has a longer length of the cooling water circulating as it proceeds outward in the same range of angle, the temperature difference as the interval between the circulation lines in the outer portion as in the conventional radial circulation line Is prevented from occurring.

상기와 같이 구성되는 본 발명 정전척을 통해 웨이퍼를 고정하는 작용은 종래와 대동소이하다. The action of fixing the wafer through the electrostatic chuck of the present invention configured as described above is similar to that of the prior art.

먼저, 정전척의 내에 구비된 전극(130)에 직류전원이 인가되면 정전척과 웨이퍼간에 정전효과가 발생되어 웨이퍼의 전면이 정전척에 고르게 고정되면서 웨이퍼의 편평도를 유지하게 된다. First, when a DC power is applied to the electrode 130 provided in the electrostatic chuck, an electrostatic effect is generated between the electrostatic chuck and the wafer so that the entire surface of the wafer is evenly fixed to the electrostatic chuck to maintain the flatness of the wafer.

이후 상기 정전척의 상면에 고정된 웨이퍼의 에칭공정이 시작되면 그 웨이퍼 에 고온의 열이 발생됨과 아울러 플라즈마에 노출되어 온도가 지속적으로 상승하게 되는데, 이때 에어쿨링라인(180)을 통해 일정량의 헬륨가스가 공급되어 제1써클라인(181)으로부터 제3써클라인(183)까지 연결라인(184)을 통해 확산되면서 에칭시 웨이퍼의 열을 냉각시킨다. Thereafter, when the etching process of the wafer fixed to the upper surface of the electrostatic chuck is started, high temperature heat is generated on the wafer, and the temperature is continuously increased by being exposed to plasma. At this time, a certain amount of helium gas is provided through the air cooling line 180. Is supplied and diffused through the connection line 184 from the first circle line 181 to the third circle line 183 to cool the heat of the wafer during etching.

이때, 상기 제1써클라인(181)과 제2써클라인(182)의 사이공간은 연결라인(184)에 의해 6등분되어 있고, 제2써클라인(182)과 제3써클라인(183)의 사이공간은 연결라인(184)에 의해 12등분되어 직경이 커질 수록 연결라인(184)간의 간격이 좁아지는 구조를 갖게 됨에 따라 웨이퍼의 외측영역까지 골고루 냉각시킬 수 있게 된다. At this time, the space between the first circle line 181 and the second circle line 182 is divided into six equal parts by the connection line 184, and the second circle line 182 and the third circle line 183 The interspace is divided into 12 equal parts by the connection line 184, so that the gap between the connection lines 184 becomes narrower as the diameter increases, so that the outer space of the wafer can be evenly cooled to the outer region of the wafer.

또한, 제1,제2,제3써클라인(182,182,183)에 의해 헬륨가스가 일측영역에 머무르지 않고 연속적으로 순환하게 됨에 따라 냉각효율이 향상된다. In addition, as the helium gas is continuously circulated by the first, second, and third circle lines 182, 182, and 183 without remaining in one region, the cooling efficiency is improved.

한편, 정전척에 발생되는 열은 몸체(110)의 상부에 형성된 워터쿨링라인(190)을 순환하는 냉각수에 의해 냉각된다. 이러한 워터쿨링라인(190) 역시 2분할된 내부공간(190a)과 4분할된 외부공간(190b)으로 순환라인(191)이 각각 균일한 간격으로 배열됨에 따라, 상기 순환라인(191)을 통과하는 냉각수가 몸체(110)의 전면적에 대하여 균등한 냉각성능을 발휘할 수 있게 된다.On the other hand, the heat generated in the electrostatic chuck is cooled by the cooling water circulating through the water cooling line 190 formed on the upper portion of the body (110). The water cooling line 190 also passes through the circulation line 191, as the circulation lines 191 are arranged at uniform intervals, respectively, into two divided internal spaces 190a and four divided external spaces 190b. Cooling water can exhibit an even cooling performance with respect to the entire area of the body (110).

또한, 상기 에어쿨링라인(180)과 워터쿨링라인(190)의 사이공간에 위치하는 전극(130)은 반원형 패턴(131)의 판면에 외측방향으로 방사형 홈(134)이 형성된 호형 슬릿(133)이 형성되는데, 이러한 호형슬릿(133)에 의해 개구된 면적보다 반원형 패턴(131)의 면적이 크게 형성되어 있다. In addition, the electrode 130 positioned in the space between the air cooling line 180 and the water cooling line 190 has an arc-shaped slit 133 in which a radial groove 134 is formed on the plate surface of the semi-circular pattern 131 in an outward direction. The area of the semicircular pattern 131 is formed larger than the area opened by the arc slit 133.

즉, 상기와 같은 전극(130)의 면적의 증가에 따라 상기 에어쿨링라인(180)을 순환하는 헬륨가스 및 상기 워터쿨링라인(190)을 순환하는 냉각수에 의한 냉각의 영향을 많이 받게 되므로, 정전척의 냉각효율이 향상된다.That is, as the area of the electrode 130 is increased, helium gas circulating in the air cooling line 180 and cooling by the coolant circulating in the water cooling line 190 are greatly affected. The cooling efficiency of the chuck is improved.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.

도 1은 종래 정전척의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional electrostatic chuck,

도 2는 종래 정전척의 전극의 평면도, 2 is a plan view of an electrode of a conventional electrostatic chuck,

도 3은 종래 정전척의 그루브 패턴의 평면도, 3 is a plan view of a groove pattern of a conventional electrostatic chuck,

도 4는 종래 정전척의 냉각부의 평면도,4 is a plan view of a cooling unit of a conventional electrostatic chuck;

도 5는 본 발명 정전척의 단면도, 5 is a cross-sectional view of the present invention electrostatic chuck,

도 6은 도 5의 "A"부분 확대도, 6 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 5;

도 7은 본 발명 정전척의 전극의 평면도, 7 is a plan view of the electrode of the present invention electrostatic chuck,

도 8은 본 발명 정전척의 에어쿨링라인의 평면도이고, 8 is a plan view of an air cooling line of the present invention electrostatic chuck,

도 9는 본 발명 정전척의 워터쿨링라인의 평면도이다.9 is a plan view of the water cooling line of the present invention electrostatic chuck.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

110:몸체, 120:하부세라믹, 130:전극, 131:반원형 전극, 110: body, 120: lower ceramic, 130: electrode, 131: semi-circular electrode,

132:연결부, 133:호형 슬릿, 134:방사형 홈, 140:상부세라믹, 132: connection portion, 133: arc slit, 134: radial groove, 140: upper ceramic,

150:DLC코팅막, 160:하부Si코팅막, 170:상부Si코팅막, 180:에어쿨링라인, 150: DLC coating film, 160: bottom Si coating film, 170: top Si coating film, 180: air cooling line,

181:제1써클라인, 182:제2써클라인, 183:제3써클라인, 184:연결라인, 181: first circle line, 182: second circle line, 183: third circle line, 184: connection line,

190:워터쿨링라인, 190a:내부영역, 190b:외부영역, 191:순환라인190: water cooling line, 190a: inner zone, 190b: outer zone, 191: circulation line

Claims

delete

Body;

A lower ceramic disposed on an upper side of the body;

A pair of semi-circular patterns arranged side by side to form a circle, a connecting portion surrounding the outside of the pair of semi-circular patterns and electrically connecting the pair of semi-circular patterns, and a plurality of diameters are formed on the plate surface of the semi-circular pattern An electrode disposed on an upper side of the lower ceramic by forming an arc slit and a plurality of radial grooves formed outside the arc slit; And,

And an upper ceramic formed on an upper surface of the air cooling line through which helium gas is circulated, and disposed above the electrode.

The air cooling line is formed of three or more circle lines having different diameters, and a connection line radially disposed in the space between the circle lines to divide the space between the circle lines, the outer space between the inner space Electrostatic chuck, characterized in that twice the connecting line space is arranged at equal intervals.

delete

A body having a water cooling line through which cooling water is circulated;

A lower ceramic disposed on an upper side of the body;

A pair of semi-circular patterns arranged side by side to form a circle, a connecting portion surrounding the outer side of the pair of semi-circular patterns and electrically connecting the pair of semi-circular patterns, arc-shaped slits formed on the plate surface of the semi-circular pattern is formed An electrode disposed above the lower ceramic; And,

And an upper ceramic formed on the electrode.

The water cooling line is divided into an inner region and an outer region, the electrostatic chuck characterized in that the circulation line for circulating each area by dividing the inner region into two and the outer region into four.

The method of claim 7, wherein

The circulation line is an electrostatic chuck characterized in that a plurality of arc-shaped lines having the same center and different radii are arranged in each partitioned area and are connected to each other in a zigzag form.