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KR100959566B1 - Electrostatic Chuck System and Electrostatic Chuck having a improved cooling system - Google Patents

Electrostatic Chuck System and Electrostatic Chuck having a improved cooling system Download PDF

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Publication number
KR100959566B1
KR100959566B1 KR1020030015008A KR20030015008A KR100959566B1 KR 100959566 B1 KR100959566 B1 KR 100959566B1 KR 1020030015008 A KR1020030015008 A KR 1020030015008A KR 20030015008 A KR20030015008 A KR 20030015008A KR 100959566 B1 KR100959566 B1 KR 100959566B1
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KR
South Korea
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refrigerant
flow path
electrostatic chuck
lower electrode
holes
Prior art date
Application number
KR1020030015008A
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Korean (ko)
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Inventor
노수복
권혁남
정성모
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주식회사 코미코
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Publication date
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 정전척에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 정전척의 온도 특성을 균일하게 유지할 수 있는 개선된 냉각 시스템을 갖는 정전척 관한 것이다. The present invention relates to an electrostatic chuck for use in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to an electrostatic chuck having an improved cooling system capable of maintaining the temperature characteristics of the electrostatic chuck uniformly.

본 발명의 구성은 정전척의 하부전극 내에 형성된 유로부에 냉매 공급홀과 냉매 배출구를 각각 2개 이상으로 구성하고, 유로부를 제1유로부와 제2유로부로 구성하여 이 사이에 경계벽을 설치하며, 상기 각각의 냉매 공급 및 배출을 개별적으로 제어할 수 있도록 하여, 정전척의 에지부와 중심부의 온도를 균일하게 실현시킴으로써 온도 불균형을 방지할 수 있는 정전척을 제공할 수 있다.The configuration of the present invention comprises at least two refrigerant supply holes and at least two refrigerant outlets in the flow path portion formed in the lower electrode of the electrostatic chuck, and the flow path portion is composed of the first flow passage portion and the second flow passage portion, and a boundary wall is provided therebetween. It is possible to control each of the refrigerant supply and discharge separately, it is possible to provide an electrostatic chuck that can prevent the temperature imbalance by uniformly realizing the temperature of the edge portion and the center of the electrostatic chuck.

냉매 공급홀, 냉매 배출홀, 경계면.Refrigerant supply hole, refrigerant discharge hole, interface.

Description

개선된 냉각 시스템을 갖는 정전척 및 정전척 시스템{Electrostatic Chuck System and Electrostatic Chuck having a improved cooling system}Electrostatic Chuck System and Electrostatic Chuck Having a Improved Cooling System

도 1은 종래 기술에 따른 정전척의 하부 전극의 유로부를 도시하는 도면.1 is a view showing a flow path portion of a lower electrode of an electrostatic chuck according to the prior art.

도 2는 도 1에 도시된 하부 전극의 단면도로서 상판과 하판을 포함하는 하부 전극을 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of a lower electrode including an upper plate and a lower plate as a cross-sectional view of the lower electrode shown in FIG. 1. FIG.

도 3은 하부 전극 상에 장착된 정전시트를 도시하는 도면으로서 냉각 가스 그루브와 유로부가 도시된 일반적인 정전척의 부분 단면도.3 is a partial cross-sectional view of a typical electrostatic chuck, showing a cooling gas groove and a flow path portion, showing an electrostatic sheet mounted on the lower electrode.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 하부 전극의 하판과 상판 및 상기 하부 전극 상에 장착될 정전시트를 도시하는 도면.4 is a view showing the lower plate and the upper plate of the lower electrode of the electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention and the electrostatic sheet to be mounted on the lower electrode.

도 5a는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 일 실시예의 정전척의 하부 전극의 상판을 도시하는 평면도.5A is a plan view showing a top plate of the lower electrode of the electrostatic chuck of one embodiment according to the present invention shown in FIG.

도 5b는 도 5a에 도시된 하부 전극의 상판 아래에 하판이 접착된 형태를 도시하는 단면도.FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a form in which a lower plate is adhered to the lower plate of the lower electrode illustrated in FIG. 5A.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척 시스템을 도시하는 도면.6 illustrates an electrostatic chuck system in accordance with another embodiment of the present invention.

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

513,515: 냉매 공급홀 512,514: 냉매 배출홀513,515: refrigerant supply hole 512,514: refrigerant discharge hole

527a, 527b: 열전달판 426,526: 경계면 527a, 527b: heat transfer plate 426,526: interface                 

630: 제어기 641: 제1 냉매 탱크
630: controller 641: first refrigerant tank

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 정전척에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 정전척의 온도 특성을 균일하게 유지할 수 있는 개선된 냉각 시스템을 갖는 정전척 관한 것이다. The present invention relates to an electrostatic chuck for use in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to an electrostatic chuck having an improved cooling system capable of maintaining the temperature characteristics of the electrostatic chuck uniformly.

반도체 소자는 통상적으로 포토리소그래피 등을 이용하여 웨이퍼의 표면에 도전층과 절연층의 패터닝 공정에 의해 전자회로소자를 구현함으로써 얻어지고 웨이퍼 표면에 도전층과 절연층은 식각 또는 증착에 의해서 패터닝된다.A semiconductor device is typically obtained by implementing an electronic circuit device by a patterning process of a conductive layer and an insulating layer on the surface of a wafer using photolithography or the like, and the conductive layer and the insulating layer are patterned by etching or deposition on the wafer surface.

상기 식각 또는 증착은 반도체 기판(예컨대, 웨이퍼)을 정전척에 정전력으로 고정시킨 뒤, 공정 챔버 내에서 진행되며, 공정 챔버 내에서는 플라즈마 분위기를 유지하여 식각 또는 증착을 행하게 된다.The etching or deposition is performed in the process chamber after the semiconductor substrate (eg, the wafer) is fixed to the electrostatic chuck electrostatically, and the etching or deposition is performed by maintaining a plasma atmosphere in the process chamber.

플라즈마 공정시에는 정전척을 플라즈마 발생용 전극으로도 사용하기 때문에, 플라즈마 히팅에 의해 정전척의 온도가 상승하게 된다. 다시 말하면, 플라즈마 등을 이용하는 건식 식각 공정 등에서 반도체 기판에는 음 바이어스 전압이 인가된다. 이에 따라, 반도체 기판 상에 입사되는 이온 등이 가속되어 물리적인 에칭 반응을 일으킨다. 이때, 상기 반도체 기판에 입사되는 이온 등의 운동에너지는 대부분 열 에너지로 전환되어 반도체 기판의 온도를 상승시키게 된다. 정전척의 온도가 상승하면 정전척의 상면에 고정된 웨이퍼에 열적 영향을 주게 된다.In the plasma process, since the electrostatic chuck is also used as a plasma generating electrode, the temperature of the electrostatic chuck increases due to plasma heating. In other words, in a dry etching process using a plasma or the like, a negative bias voltage is applied to the semiconductor substrate. As a result, ions and the like incident on the semiconductor substrate are accelerated to cause a physical etching reaction. In this case, kinetic energy such as ions incident on the semiconductor substrate is mostly converted into thermal energy to increase the temperature of the semiconductor substrate. If the temperature of the electrostatic chuck rises, it will have a thermal effect on the wafer fixed on the top surface of the electrostatic chuck.

이와 같이, 웨이퍼에 열적 변동이 발생하면 웨이퍼 내에서 한계 치수(CD:critical dimension)의 산포를 유발할 뿐만 아니라 웨이퍼들 사이의 한계 치수 변동을 유발시킨다.As such, thermal variations in the wafer not only cause the distribution of critical dimensions (CD) within the wafer, but also cause variations in the critical dimensions between the wafers.

또한, 웨이퍼의 온도는 에칭 속도, 막의 두께 및 균일도에 영향을 미치는 중요한 공정변수이므로, 반도체 소자 제조 공정에서는, 공정이 진행중인 챔버 내의 웨이퍼 온도제어가 중요한 요소로 대두된다.In addition, since the wafer temperature is an important process variable affecting the etching rate, the film thickness and the uniformity, the wafer temperature control in the chamber in which the process is in progress is an important factor in the semiconductor device manufacturing process.

따라서, 이러한 웨이퍼의 온도 불균형을 방지하기 위하여 통상적으로 정전척은 냉각 시스템을 갖도록 구성된다.Thus, in order to prevent temperature imbalance of such wafers, the electrostatic chuck is typically configured to have a cooling system.

이러한 냉각 시스템은, 웨이퍼의 표면온도를 조절하기 위해, 웨이퍼가 적재되는 정전척의 상면(즉, 웨이퍼의 배면)에 헬륨 등의 냉각 가스를 공급하여 웨이퍼의 배면을 냉각시키는 것이다.In such a cooling system, in order to adjust the surface temperature of the wafer, a cooling gas such as helium is supplied to the upper surface of the electrostatic chuck on which the wafer is loaded (that is, the back of the wafer) to cool the back of the wafer.

그러나, 웨이퍼 배면을 냉각 가스만으로 냉각시키는 것이 충분하지 못하여 정전척의 하부전극(또는 플라즈마 발생용 전극 또는 바디(body)이라고도 칭함)을 알루미늄 등의 재질로 제작하여 이 알루미늄 내부에 냉매가 흐를 수 있는 유로부를 제작함으로써, 정전척의 하부전극을 냉각시킨다.However, because it is not enough to cool the wafer back with only cooling gas, the lower electrode of the electrostatic chuck (also called a plasma generating electrode or body) is made of a material such as aluminum, and a flow path through which the refrigerant can flow inside the aluminum. By manufacturing the part, the lower electrode of the electrostatic chuck is cooled.

그러나, 근래, 웨이퍼의 직경이 6인지 또는 8인치에서 12인치로 대체되어짐에 따라 상술한 종래 기술은 웨이퍼의 냉각효율이 에지부 또는 중심부에서 급격히 감소하여 공정 중 웨이퍼 에지부의 온도와 웨이퍼 중심부의 온도 사이에 온도차가 발생하게 된다. However, in recent years, as the diameter of the wafer is 6 or replaced with 8 inches to 12 inches, the above-described conventional technology rapidly reduces the cooling efficiency of the wafer at the edge portion or the center portion, so that the temperature of the wafer edge portion and the temperature of the wafer center portion during the process are reduced. A temperature difference occurs between them.                         

이하, 종래의 정전척의 구조를 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 종래의 웨이퍼 고정용 정전척 하부전극의 유로부(104)를 도시하는 평면도이고, 도 2는 도 1의 유로부에 대한 단면도로서 하부전극의 상판(221) 아래에 하판(211)이 부착된 상태를 도시한다. Hereinafter, a structure of a conventional electrostatic chuck will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view showing a flow path portion 104 of a conventional wafer fixing electrostatic chuck lower electrode, and FIG. As a cross-sectional view of the flow path part, a state in which the lower plate 211 is attached to the lower plate 221 of the lower electrode is illustrated.

종래의 정전척의 하부전극(200) 내부에 형성된 유로부(104)는 단 1개의 냉매 공급홀(102)와 1개의 냉매 배출구(103)만을 갖도록 구성된다. The flow path part 104 formed in the lower electrode 200 of the conventional electrostatic chuck is configured to have only one refrigerant supply hole 102 and one refrigerant outlet 103.

1개의 냉매 공급홀(102)로 공급된 냉매는 유로부(104)를 따라 흘러 하부전극의 온도를 낮추고 1개의 냉매 배출구(103)를 통해 배출되기 때문에 상대적으로 긴 유로부(104)를 흐르는 동안 냉매의 온도가 상승하여 중심부와 에지부에서 온도 불균형이 생긴다. 특히 12인치의 대직경 웨이퍼 식각에서는 온도 불균형이 더욱 심화된다.While the refrigerant supplied to the one refrigerant supply hole 102 flows along the flow path portion 104 to lower the temperature of the lower electrode and is discharged through the one refrigerant discharge port 103, the refrigerant flows through the relatively long flow path portion 104. The temperature of the coolant rises, causing a temperature imbalance at the center and the edge. In particular, the 12-inch large-diameter wafer etch deepens the temperature imbalance.

계속해서 도 3를 참조하면, 참조번호 301은 웨이퍼이고, 304는 유로부, 305는 냉각 가스 그루브(groove), 306은 정전 흡착용 전극, 307은 정전시트, 308은 하부전극(플라즈마 발생용 전극), 311은 하부전극의 하판, 321은 하부전극의 상판을 나타낸다.3, reference numeral 301 denotes a wafer, 304 denotes a flow path portion, 305 denotes a cooling gas groove, 306 denotes an electrode for electrostatic absorption, 307 denotes an electrostatic sheet, and 308 denotes a lower electrode (plasma generating electrode). 311 denotes a lower plate of the lower electrode, and 321 denotes an upper plate of the lower electrode.

도 3은 웨이퍼(301)가 정전시트(307) 상에 고정된 상태를 나타내는 정전척의 부분 단면도로서, 1차적으로 하부전극(308)의 유로부(304) 내부에 냉매를 흘려보내서 냉각시키고 추가로 냉각 가스 그루브(305)를 통해 헬륨 등의 냉각 가스를 흘림으로서 웨이퍼를 냉각시키는 것을 도시한 도면이다.3 is a partial cross-sectional view of the electrostatic chuck showing the state in which the wafer 301 is fixed on the electrostatic sheet 307. The refrigerant is first flowed into the flow path 304 of the lower electrode 308 to further cool it. The figure shows cooling the wafer by flowing a cooling gas such as helium through the cooling gas groove 305.

도 3에 도시된 바와 같이, 정전척은 통상적으로 냉각 가스 그루브(305)와 유 로부(304)를 이용하여 웨이퍼의 온도를 제어한다. 그러나 앞서 말한 바와 같이, 도 1에 도시된 종래의 정전척의 유로부는 단 1개의 냉매 공급홀(102)과 단 1개의 냉매 배출홀(103) 만으로 구성되어 있기 때문에, 웨이퍼의 균일한 온도 제어가 불가능하게 됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, the electrostatic chuck typically controls the temperature of the wafer using the cooling gas groove 305 and the flow path 304. However, as mentioned above, since the flow path portion of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. 1 is composed of only one refrigerant supply hole 102 and only one refrigerant discharge hole 103, uniform temperature control of the wafer is impossible. It can be seen that.

여기서, 본원에서 사용되는 용어에 대하여 간단히 정의 하면, 정전척은 정전시트와 하부 전극으로 이루어진 웨이퍼 고정 장치를 말하며, 정전시트는 하부 전극 상에 접착되는 유전체-전극-유전체의 구조로 이루어진 시트를 말하거나, 또는 하부전극 상에 형성된 아노다이징 피막을 말하고, 하부 전극이라 함은 정전시트 하면에 부착되는 알루미늄 재질의 플라즈마 발생용 전극을 말한다. 또한, 하부 전극을 통상적으로 본 업계에서는 바디(Body)라고도 칭함을 알아야 한다. Here, simply defined with respect to the term used herein, the electrostatic chuck refers to a wafer holding device consisting of an electrostatic sheet and a lower electrode, the electrostatic sheet refers to a sheet consisting of a structure of a dielectric-electrode-dielectric bonded to the lower electrode. Or, it refers to an anodizing film formed on the lower electrode, the lower electrode refers to the electrode for plasma generation of aluminum material attached to the lower surface of the electrostatic sheet. It should also be noted that the lower electrode is commonly referred to as the body in the art.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결 또는 경감하고자 하는 것으로, 유로부의 냉매 공급홀와 냉매 배출구를 각각 2개 이상으로 구성하고, 유로부를 제1유로부와 제2유로부로 구분하여 이 사이에 경계벽을 설치하여 정전척의 에지부와 중심부의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 정전척을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve or alleviate the above-described problems of the prior art, and comprises two or more refrigerant supply holes and two refrigerant outlets, respectively, and divides the flow path into a first flow path and a second flow path. It is to provide an electrostatic chuck that can maintain a uniform temperature between the edge portion and the center of the electrostatic chuck by providing a boundary wall therebetween.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 유로부의 제1유로부와 제2유로부를 개별적으로 제어할 수 있는 제어기를 추가함으로써, 각각의 냉매 공급 및 배출을 개별적으로 제어할 수 있는 정전척 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrostatic chuck system capable of individually controlling the supply and discharge of each refrigerant by adding a controller capable of individually controlling the first flow path part and the second flow path part of the flow path part. It is.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일견지에 따른 하부전극을 포함하는 정전척은, 상기 하부전극 내부에 냉매가 흐를 수 있는 유로부와,In order to achieve the above object of the present invention, the electrostatic chuck including a lower electrode according to an aspect of the present invention, the flow path portion through which the refrigerant flows inside the lower electrode;

상기 하부전극 내부에 냉매를 공급 및 배출하는 냉매 공급홀과 냉매 배출홀을 포함하며, 상기 유로부는 2개 이상의 유로부로 구성되고, 상기 2개 이상의 유로부에는 상기 유로부들을 분할하는 경계면이 설치되고, 상기 냉매 공급홀은 2개 이상이고 상기 냉매 배출홀은 2개 이상으로 구성되는 것이 바람직하다. And a coolant supply hole and a coolant discharge hole for supplying and discharging the coolant into the lower electrode, wherein the flow path part includes two or more flow path parts, and the two or more flow path parts are provided with an interface for dividing the flow path parts. Preferably, the coolant supply holes are two or more, and the coolant discharge holes are two or more.

또한, 상기 유로부들에는 2개 이상의 열전달판이 설치된다.In addition, two or more heat transfer plates are provided in the flow path parts.

또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 하부전극을 갖는 정전척 시스템은, 상기 하부전극 내부에 냉매가 흐를 수 있는 유로부와, 상기 하부전극에 냉매를 공급 및 배출하는 냉매 공급홀 및 냉매 배출홀과, 제1 냉매 공급밸브 및 제2 냉매 공급밸브와, 제1 냉매 탱크 및 제2 냉매 탱크와, 제1 센서 및 제2 센서와, 제어부를 포함하며, 상기 유로부는 2개 이상의 유로부로 구성되고, 상기 2개 이상의 유로부에는 상기 유로부들을 분할하는 경계면이 설치되고, 상기 냉매 공급홀은 2개 이상이고 상기 냉매 배출홀은 2개 이상으로 구성되고, 상기 제어부는 냉매 공급 및 냉매 배출을 개별적으로 제어하는 것이 바람직하다. In addition, the electrostatic chuck system having a lower electrode according to another aspect of the present invention, the flow path through which the refrigerant flows in the lower electrode, the refrigerant supply hole and the refrigerant discharge hole for supplying and discharging the refrigerant to the lower electrode and And a first refrigerant supply valve and a second refrigerant supply valve, a first refrigerant tank and a second refrigerant tank, a first sensor and a second sensor, and a control unit, wherein the flow path part includes two or more flow path parts. The two or more flow path parts are provided with an interface for dividing the flow path parts, the coolant supply holes are two or more and the coolant discharge holes are two or more, and the control unit separately supplies the coolant supply and the coolant discharge. It is desirable to control.

또한, 상기 유로부에는 2개 이상의 열전달판이 설치된다.In addition, two or more heat transfer plates are provided in the flow path part.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들로 인해 한정되도록 해석되어서는 안된다. 또한, 본 발 명의 실시예들은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자들에게 본 발명을 보다 완전하게 이해시키기 위해 제공되어진 것일 뿐이다. 따라서, 도면에 도시된 형상들은 설명의 단순화 및 강조를 위해 과장되게 도시되었고 설명에 불필요한 부분들은 생략되어졌음을 알아야 한다. 또한, 본 실시예들에서는 유로부를 제1 및 제2 유로부로 구성하여 2개를 도시하고 있지만, 이는 설명의 단순화를 위한 것으로 본 발명의 통상의 지식을 가진자들은 제1, 제2, 제3 유로부 등 2개 이상의 복수의 유로부들로 구성될 수 있음을 알아야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted to be limited by the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are only provided to those skilled in the art to more fully understand the present invention. Accordingly, it should be understood that the shapes shown in the figures have been exaggerated for simplicity and emphasis of description and unnecessary parts of the description have been omitted. In addition, in the present exemplary embodiment, two flow path parts are formed as the first and second flow path parts, but the two are shown for the sake of simplicity. It should be appreciated that the flow path part may be composed of two or more plurality of flow path parts.

(실시예1)Example 1

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 하부전극의 하판(411)을 포함하며, 상기 하판(411) 상에는 하부전극의 상판(421)이 접착되고 상기 상판(421) 상에는 그 내부에 전극을 포함하는 정전시트(407)가 접착제에 의해 접착된다. 여기서, 하부전극(420)은 플라즈마 발생용 전극으로서 열전달 효율이 뛰어난 알루미늄 계통의 재질을 사용하였다.First, as shown in Figure 4, the electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention includes a lower plate 411 of the lower electrode, the upper plate 421 of the lower electrode is bonded to the lower plate 411 and the upper plate On 421, an electrostatic sheet 407 including an electrode therein is bonded by an adhesive. Here, the lower electrode 420 is made of an aluminum-based material having excellent heat transfer efficiency as an electrode for generating plasma.

상기 정전시트(407)와 하부전극의 상판(421) 사이에는 두께가 5~50um의 열가소성 폴리이미드계 접착제(도시하지 않음)를 사용하여 접착하며, 접착은 가열온도 100~250℃에서 저온압착처리하여 접착한다. 접착제에 대한 상세한 설명은 한국공개특허공보 제2002-14722호에 자세히 개시되어 있기에 본원에서는 구체적인 사항은 생략한다.Bond between the electrostatic sheet 407 and the upper plate 421 of the lower electrode using a thermoplastic polyimide-based adhesive (not shown) having a thickness of 5 ~ 50um, the adhesion is low temperature compression treatment at a heating temperature of 100 ~ 250 ℃ To bond. Detailed description of the adhesive is disclosed in detail in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-14722, and thus, specific details are omitted herein.

계속해서, 본원에 따른 정전척의 구성을 설명하면, 하부전극의 하판(411)에는 2개 이상의 냉매 공급홀(413,415)과 2개 이상의 냉매 배출홀(412,414)을 갖는 다. 또한, 하부전극 상판(421)의 내부에는 복수의 작은 열전달판들(427)을 가지며, 2개 이상의 유로부 즉, 제1유로부(431)와 제2유로부(432)를 포함하고, 이들을 구분짓는 경계면(426)을 갖는다. 그리고, 하부전극의 상판(421) 상에는 정전시트(407)가 접착된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 정전시트(407) 상에는 처리될 웨이퍼가 탑재된다.Subsequently, the structure of the electrostatic chuck according to the present application will be described. The lower plate 411 of the lower electrode includes two or more refrigerant supply holes 413 and 415 and two or more refrigerant discharge holes 412 and 414. In addition, the lower electrode upper plate 421 includes a plurality of small heat transfer plates 427, and includes two or more flow path parts, that is, a first flow path part 431 and a second flow path part 432. It has a defining interface 426. The electrostatic sheet 407 is bonded to the upper plate 421 of the lower electrode. Although not shown in the figure, a wafer to be processed is mounted on the electrostatic sheet 407.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 냉매 공급홀들(513,515) 및 냉매 배출홀들(512,514)의 홀은 열전달판들(527a,527b)사이를 통과하는 각각의 냉매의 유로부보다 크게 구성된다. 여기서, 도 5b에 도시된 열전달판들(427a,427b)은 유로부 내에 형성된 3개의 기둥으로 표시되어 있지만, 본 발명의 통상의 지식을 가진자들은 상기 열전달판들은 2개 이상의 복수개로 형성될 수 있음을 알 수 있을 것이다.5A and 5B, the holes of the coolant supply holes 513 and 515 and the coolant discharge holes 512 and 514 are configured to be larger than the flow path portion of each coolant passing between the heat transfer plates 527a and 527b. Here, although the heat transfer plates 427a and 427b shown in FIG. 5B are represented by three pillars formed in the flow path portion, those skilled in the art may form the heat transfer plates in plural or more. You will see that.

계속해서, 본원에 따른 정전척의 동작에 대해 설명한다.Subsequently, the operation of the electrostatic chuck according to the present application will be described.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 냉매 공급홀(513)을 통해 들어온 냉매는 경계면(526) 내부에 있는 제1유로부를 따라 흐르면서 복수의 열전달판들(527a)의 열을 빼았는다. 이렇게 온도가 상승한 냉매는 제1 냉매 배출홀(512)을 통해 배출된다. 또한, 제2 냉매 공급홀(515)을 통해 들어온 냉매는 경계면(526) 외부에 있는 제2유로부를 따라 흐르면서 복수의 열전달판들(527b)의 열을 빼았는다. 이렇게 온도가 증가된 냉매는 제2 냉매 배출홀(514)을 통해 배출된다.As shown in FIGS. 5A and 5B, the refrigerant introduced through the first refrigerant supply hole 513 flows along the first flow path portion inside the interface 526 to remove heat from the plurality of heat transfer plates 527a. All. The refrigerant having a temperature rise is discharged through the first refrigerant discharge hole 512. In addition, the refrigerant introduced through the second refrigerant supply hole 515 flows along the second flow path portion outside the boundary surface 526 to remove heat from the plurality of heat transfer plates 527b. The refrigerant having the increased temperature is discharged through the second refrigerant discharge hole 514.

따라서, 웨이퍼의 에지부와 중심부의 온도를 균일하게 유지할 수 있게 된다. Therefore, the temperature of the edge portion and the center portion of the wafer can be kept uniform.                     

(실시예2)Example 2

본 실시예에서는 실시예1에서 설명한 부분과 동일한 구성 요소는 설명을 생략하고, 단지 다른 구성 부분이나 추가된 부분만을 설명한다.In the present embodiment, the same components as those described in the first embodiment will be omitted, and only other components or added portions will be described.

본 발명의 실시예2에 따른 정전척 시스템에서, 하부전극(200)의 구조는 동일하며, 단지 하부 전극의 제1유로부와 제2유로부를 개별적으로 제어할 수 있는 제어기(630), 냉매 공급밸브들, 냉매 배출밸브들에 접속된 제1센서(661) 및 제2센서(662), 상기 제어부(630)에 공통으로 접속되는 제1 냉매 탱크(641) 및 제2 냉매 탱크(642)를 추가로 포함한다.In the electrostatic chuck system according to Embodiment 2 of the present invention, the structure of the lower electrode 200 is the same, and only the controller 630 capable of individually controlling the first flow path portion and the second flow path portion of the lower electrode, and a refrigerant supply The first sensor 661 and the second sensor 662 connected to the valves, the refrigerant discharge valves, and the first refrigerant tank 641 and the second refrigerant tank 642 which are commonly connected to the control unit 630. Additionally included.

도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1 냉매 공급홀(613)에는 제1 냉매 공급밸브(653)가 접속되며, 제1 냉매 공급밸브(653)는 제1 냉매 탱크(641)에 접속되어 제1 유로부(도 4;431)에 냉매를 공급하는 열할을 한다. 또한, 제1 냉매 배출홀(612)에는 제1 냉매 배출밸브(652)가 접속되고 상기 냉매 배출밸브(652)는 제1센서(661) 및 제1 냉매 탱크(641)에 접속된다. 상기 제1센서(661)는 제어기(630)에 접속된다. 6, the first refrigerant supply valve 653 is connected to the first refrigerant supply hole 613, and the first refrigerant supply valve 653 is connected to the first refrigerant tank 641. A heat supply for supplying a coolant to the first flow path part (Fig. 4; 431) is performed. In addition, a first refrigerant discharge valve 652 is connected to the first refrigerant discharge hole 612, and the refrigerant discharge valve 652 is connected to the first sensor 661 and the first refrigerant tank 641. The first sensor 661 is connected to the controller 630.

제2 냉매 공급홀(615)에는 제2 냉매 공급밸브(655)가 접속되며, 제2 냉매 공급밸브(655)는 제2 냉매 탱크(642)에 접속되어 제2 유로부(도 4:432)에 냉매를 공급하는 역할을 한다. 또한, 제2 냉매 배출홀(614)에는 제2 냉매 배출밸브(654)가 접속되고 상기 냉매 배출밸브(654)에는 제2 센서(662) 및 제2 냉매 탱크(642)가 접속된다. 상기 제2센서(662)는 제어기(630)에 접속된다.The second refrigerant supply valve 655 is connected to the second refrigerant supply hole 615, and the second refrigerant supply valve 655 is connected to the second refrigerant tank 642 so that the second flow path part (FIG. 4: 432). It serves to supply the refrigerant. In addition, a second refrigerant discharge valve 654 is connected to the second refrigerant discharge hole 614, and a second sensor 662 and a second refrigerant tank 642 are connected to the refrigerant discharge valve 654. The second sensor 662 is connected to the controller 630.

이때, 상기 제1 및 제2 센서들(661,662)은 각각 제1 및 제2 냉매 배출홀들(614,612)에 가능한 근접하게 배치된다. 그 이유는 냉매가 상기 배출홀들을 따라 냉매 배출밸브로 이동할 때 냉매온도가 변할 수 있기 때문에 가능한 냉매 배출홀들에 근접하게 설치하는 것이다.In this case, the first and second sensors 661 and 662 are disposed as close as possible to the first and second refrigerant discharge holes 614 and 612, respectively. The reason is that the coolant temperature may change when the coolant moves along the discharge holes to the coolant discharge valve, so that the coolant is installed as close to the coolant discharge holes as possible.

계속해서, 실시예2에 의한 정전척 시스템의 동작을 설명하면, 제1 및 제2 냉매 탱크들(641,642)에 각각 접속된 제1 및 제2 냉매 공급밸브들(653,655)을 통해 냉매가 제1 및 제2 유로부들(431,432)에 각각 공급된다. 냉매는 제1 및 제2 유로부들(도 4;431,432) 내부에 형성된 열전달판들(도 5:527a,527b)의 열을 빼앗고 열로 인해 온도가 상승된 냉매는 각각 제1 및 제2 냉매 배출구들(612,614)을 통해 각각 제1 및 제2 냉매 배출밸브(652,654)를 경유하여 제1 및 제2 냉매 탱크들(641,642)로 복귀하게 된다. 이때, 제1 및 제2 냉매 배출밸브들(652,654)에 각각 연결된 제1 및 제2 센서들(661,662)이 냉매 탱크들로 복귀되는 냉매의 온도를 검출하여 제1 유로부(431)와 제2 유로부(432)를 통과한 냉매의 온도 차가 발생할 경우, 제어기(630)가 냉매 탱크들(641,642)에 개별적으로 지시하여 냉매의 흐름과 량을 조절한다.Subsequently, the operation of the electrostatic chuck system according to the second embodiment will be described. First, the refrigerant is supplied through the first and second refrigerant supply valves 653 and 655 connected to the first and second refrigerant tanks 641 and 642, respectively. And second flow path parts 431 and 432, respectively. The refrigerant deprives heat of the heat transfer plates (FIGS. 5: 527a and 527b) formed in the first and second flow path parts (FIGS. 4 and 431 and 432), and the refrigerant whose temperature rises due to the heat is the first and second refrigerant outlets, respectively. 612 and 614 return to the first and second refrigerant tanks 641 and 642 via the first and second refrigerant discharge valves 652 and 654, respectively. In this case, first and second sensors 661 and 662 respectively connected to the first and second refrigerant discharge valves 652 and 654 detect a temperature of the refrigerant returned to the refrigerant tanks, and thus, the first flow path part 431 and the second flow path. When a temperature difference of the refrigerant passing through the flow path part 432 occurs, the controller 630 individually instructs the refrigerant tanks 641 and 642 to adjust the flow and amount of the refrigerant.

따라서, 상기와 같은 구성에 의하면, 제1 유로부와 제2 유로부를 흐르는 냉매의 온도를 검출하여 제어기에서 개별적으로 제어함으로써, 웨이퍼의 직경이 12인치가 되더라도 웨이퍼의 에지부와 중심부의 온도를 균일하게 제어할 수 있게 된다.Therefore, according to the above configuration, by detecting the temperature of the refrigerant flowing through the first flow path portion and the second flow path portion and individually controlled by the controller, even if the diameter of the wafer is 12 inches, the temperature of the edge portion and the center portion of the wafer are uniform. Can be controlled.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 정전척의 하부전극 내부에 형성된 유로부를 제1 및 제2 유로부를 구성하고 상기 제1 유로부와 제2 유로부의 사이를 구분 짓는 경계면을 형성함으로써, 하부전극 내부의 유로부를 흐르는 냉매의 온도를 중심부와 에지부에서 변화량이 극히 미비하도록 할 수 있다.As described above in detail, the flow path portion formed inside the lower electrode of the electrostatic chuck constitutes the first and second flow path portions and forms an interface for separating the first flow path portion and the second flow path portion, thereby forming the flow path portion inside the lower electrode. It is possible to make the temperature of the flowing refrigerant extremely insignificant in the central portion and the edge portion.

또한, 정전척의 하부전극 내부에 형성된 제1 유로부와 제2 유로부를 흐르는 냉매의 온도를 센서에 의해 각각 검출하여 제어기에서 개별적으로 제어함으로써, 웨이퍼의 직경이 대구경화 되더라도 웨이퍼의 에지부와 중심부의 온도를 균일하게 제어할 수 있게 된다.In addition, the temperature of the refrigerant flowing through the first flow path portion and the second flow path portion formed in the lower electrode of the electrostatic chuck is respectively detected by the sensor and individually controlled by the controller, so that even if the diameter of the wafer is large, The temperature can be controlled uniformly.

이로 인해, 궁극적으로, 반도체 소자의 제조 불량율을 최소화하고 반도체 소자 제조 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. As a result, ultimately, the manufacturing failure rate of the semiconductor device can be minimized and the reliability of the semiconductor device manufacturing apparatus can be improved.

Claims (4)

상판 및 상기 상판과 접착된 하판으로 이루어진 하부 전극을 포함하는 정전척에 있어서,In the electrostatic chuck comprising an upper plate and a lower electrode made of a lower plate bonded to the upper plate, 상기 상판에는 동심원 형태로 배치된 중앙의 제1 유로부와 가장자리의 제2 유로부가 경계면에 의해 서로 분할되도록 구비되며, 상기 하판에는 상기 제1 및 제2 유로부들과 연결된 냉매 공급홀들 및 냉매 배출홀들이 구비되며,The upper plate is provided such that the central first flow path part and the second flow path part of the edge are arranged to be separated from each other by an interface, and the lower plate has refrigerant supply holes and refrigerant discharges connected to the first and second flow path parts. With holes, 각각의 제1 및 제2 유로부는 알파벳 ‘C’자 형태를 각각 갖는 외측 유로부와 내측 유로부를 포함하고, 상기 외측 및 내측 유로부의 중앙 부위들은 상기 냉매 공급홀과 냉매 배출홀에 각각 연결되고, 상기 외측 및 내측 유로부들의 일측 단부들이 서로 연결되며, 상기 외측 및 내측 유로부들의 타측 단부들이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 정전척.Each of the first and second flow path portions includes an outer flow passage portion and an inner flow passage portion having a letter 'C' shape, respectively, and central portions of the outer and inner flow passage portions are connected to the coolant supply hole and the coolant discharge hole, respectively. Electrostatic chuck characterized in that the one end of the outer and inner passages are connected to each other, the other end of the outer and inner passages are connected to each other. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유로부들 각각의 내부에는 2개 이상의 열전달판이 설치되는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck of claim 1, wherein two or more heat transfer plates are installed in each of the first and second flow path parts. 정전척, 제1 냉매 공급밸브, 제2 냉매 공급밸브, 제1 냉매 탱크, 제2 냉매 탱크, 제1 센서, 제2 센서 및 제어부를 포함하는 정전척 시스템에 있어서,An electrostatic chuck system comprising an electrostatic chuck, a first refrigerant supply valve, a second refrigerant supply valve, a first refrigerant tank, a second refrigerant tank, a first sensor, a second sensor, and a controller, 상기 정전척은 상판 및 상기 상판과 접착된 하판으로 이루어진 하부 전극을 포함하고,The electrostatic chuck includes a lower electrode consisting of an upper plate and a lower plate adhered to the upper plate, 상기 상판에는 동심원 형태로 배치된 중앙의 제1 유로부와 가장자리의 제2 유로부가 경계면에 의해 서로 분할되도록 구비되며, 상기 하판에는 상기 제1 및 제2 유로부들과 연결된 냉매 공급홀들 및 냉매 배출홀들이 구비되고,The upper plate is provided such that the central first flow path part and the second flow path part of the edge are arranged to be separated from each other by an interface, and the lower plate has refrigerant supply holes and refrigerant discharges connected to the first and second flow path parts. Holes are provided, 각각의 제1 및 제2 유로부는 알파벳 ‘C’자 형태를 각각 갖는 외측 유로부와 내측 유로부를 포함하고, 상기 외측 및 내측 유로부의 중앙 부위들은 상기 냉매 공급홀과 냉매 배출홀에 각각 연결되고, 상기 외측 및 내측 유로부들의 일측 단부들이 서로 연결되며, 상기 외측 및 내측 유로부들의 타측 단부들이 서로 연결되고,Each of the first and second flow path portions includes an outer flow passage portion and an inner flow passage portion having a letter 'C' shape, respectively, and central portions of the outer and inner flow passage portions are connected to the coolant supply hole and the coolant discharge hole, respectively. One end of the outer and inner passages are connected to each other, the other end of the outer and inner passages are connected to each other, 상기 제1 및 제2 냉매 탱크들은 상기 냉매 공급홀들 및 냉매 배출홀들을 통해 상기 제1 및 제2 유로부들과 각각 연결되고,The first and second refrigerant tanks are connected to the first and second flow path portions through the refrigerant supply holes and the refrigerant discharge holes, respectively. 상기 제1 및 제2 센서들은 상기 냉매 배출홀들에 인접하도록 배치되며,The first and second sensors are disposed to be adjacent to the refrigerant discharge holes, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 센서들에 의해 검출된 온도에 따라 냉매의 유량을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 정전척 시스템.The control unit is characterized in that for controlling the flow rate of the refrigerant separately in accordance with the temperature detected by the first and second sensors. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유로부들 각각의 내부에는 2개 이상의 열전달판이 설치되는 것을 특징으로 하는 정전척 시스템.4. The electrostatic chuck system of claim 3, wherein two or more heat transfer plates are installed in each of the first and second flow path portions.
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