KR20050025497A - Structure for supplying cooling gas in an electro-static chuck - Google Patents

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Abstract

A cooling gas supply structure in an electrostatic chuck is provided to prevent the discharge in a cooling gas path by using a ceramic bar with a plurality of center setting parts. An electrostatic chuck(7) is used for loading a wafer(8) in a chamber. The electrostatic chuck includes a plurality of cooling gas supply ports(32) for cooling the wafer. The cooling gas supply port includes a cooling gas inlet channel(31) with a width range of 0.25 mm or less. A ceramic bar(33) is inserted in the cooling gas support port, so that the cooling gas inlet channel is formed between the ceramic bar and the cooling gas support port. The ceramic bar includes a plurality of center setting parts(35). The center setting part is protruded as much as the width of the cooling gas inlet channel.

Description

정전척에서의 냉각 가스 공급구조{STRUCTURE FOR SUPPLYING COOLING GAS IN AN ELECTRO-STATIC CHUCK}STRUCTURE FOR SUPPLYING COOLING GAS IN AN ELECTRO-STATIC CHUCK}

본 발명은 반도체 공정장치의 바이어스가 인가되는 정전척(ESC, electro static chuck)에 마련된 냉각 가스 공급구조에 관한 것이다. 정전척은 웨이퍼 고정 장치로서 커패시턴스와 전압을 이용하여 쿨롱력에 의하여 웨이퍼를 흡착, 고정한다. The present invention relates to a cooling gas supply structure provided in an electrostatic chuck (ESC) to which a bias of a semiconductor processing apparatus is applied. The electrostatic chuck is a wafer holding device that absorbs and fixes a wafer by a coulomb force using capacitance and voltage.

반도체 공정 중 플라즈마가 형성되는 장치 중에 스퍼터링에 의한 이온 충격에 의하여 다량의 열이 웨이퍼로 전달되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법에 있어서, 웨이퍼의 효과적인 온도제어는 매우 중요하다. 웨이퍼의 효과적인 냉각을 위해 척의 내부에는 온도 제어수단으로서 반도체 웨이퍼의 배면 쪽의 정전척에 헬륨가스 등의 냉각 가스를 냉각 가스 공급원으로부터 공급한다. 그러나, 이 헬륨가스와 정전척에 인가되는 바이어스 전압 간에 냉각가스 공급 유로에서 방전이 발생될 수 있다. 이러한 방전은 바이어스 전압의 주파수와 냉각가스의 압력조건과 냉각가스 공급 유로의 형상에 따라 발생된다. 특히 상기와 같은 고밀도 플라즈마 화학기상증착 공정에서 이와 같은 방전이 일어나면, 소정의 전력 에너지를 확보할 수 없으므로 식각 공정의 효율이 떨어지거나 플라즈마가 불안정해져서 임피던스 매칭에 문제가 생기거나 가스 도입관 또는 도전체부분 등의 각 부품의 손상이 생길 수 있다. In a high density plasma chemical vapor deposition method in which a large amount of heat is transferred to a wafer by ion bombardment by sputtering in a device in which a plasma is formed during a semiconductor process, effective temperature control of the wafer is very important. In order to effectively cool the wafer, a cooling gas such as helium gas is supplied from the cooling gas supply source to the electrostatic chuck on the back side of the semiconductor wafer as a temperature control means inside the chuck. However, discharge may occur in the cooling gas supply flow path between the helium gas and the bias voltage applied to the electrostatic chuck. This discharge is generated depending on the frequency of the bias voltage, the pressure condition of the cooling gas, and the shape of the cooling gas supply flow path. In particular, when such a discharge occurs in the high-density plasma chemical vapor deposition process as described above, since predetermined power energy cannot be secured, the efficiency of the etching process decreases or the plasma becomes unstable, which causes problems in impedance matching, gas introduction tubes, or conductors. Damage to each part such as a part may occur.

일반적으로 정전척에는 헬륨가스를 공급하는 하나 또는 복수 개의 헬륨가스 공급포트(12)가 정전척 표면(10)위에 마련되어 있다(도1 참조). 도2는 이러한 정전척의 헬륨가스 공급포트(12) 주위를 확대한 단면도이다. 이때 헬륨가스 공급포트 중앙에 사파이어 봉을 삽입하기도 하는데 상기 사파이어 봉은 온도 측정을 위해 사용한다. 즉, 반도체 공정 중 웨이퍼의 온도가 250℃ 이상이 되면 적외선이 방출되며 상기 적외선은 투명한 사파이어 봉을 통하여 외부의 온도 감지 장치로 전달되어 온도가 측정된다. 이때 사파이어 봉은 광센서의 역할을 하며 광섬유와 같은 방식으로 열이 전달된다고 볼 수 있다. 한편, 정전척에는 2MHz 또는 그 이상의 고주파수의 바이어스 전압을 공급하여야 하기 때문에 상기와 같은 유입통로를 통하여 공급되는 헬륨가스와 정전척에 인가되는 바이어스 전압 간의 방전이 일어날 수 있는 문제가 있다. 바이어스 전압의 주파수가 더 낮은 경우에는 동일한 가스 유입 통로에 대해서 방전이 더 쉽게 일어날 수 있다.Generally, the electrostatic chuck is provided with one or a plurality of helium gas supply ports 12 supplying helium gas on the surface of the electrostatic chuck 10 (see FIG. 1). Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of the helium gas supply port 12 around the electrostatic chuck. In this case, a sapphire rod may be inserted in the center of the helium gas supply port, and the sapphire rod is used for temperature measurement. That is, when the temperature of the wafer is 250 ° C. or more during the semiconductor process, infrared rays are emitted, and the infrared rays are transmitted to an external temperature sensing device through the transparent sapphire rod to measure the temperature. At this time, the sapphire rod acts as an optical sensor and can be seen that heat is transmitted in the same way as an optical fiber. On the other hand, since the electrostatic chuck must be supplied with a bias voltage of 2 MHz or higher, a discharge may occur between the helium gas supplied through the inflow passage and the bias voltage applied to the electrostatic chuck. If the frequency of the bias voltage is lower, discharge may more easily occur for the same gas inlet passage.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 냉각 가스 유로에서의 방전을 방지하기 위한 정전척을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to provide an electrostatic chuck for preventing discharge in a cooling gas flow path.

이러한 목적을 달성하기 위한 정전척은 웨이퍼의 냉각을 위하여 웨이퍼와 면하는 정전척의 표면에는 복수개의 냉각 가스 공급포트가 형성되고, 상기 냉각 가스 공급포트는 냉각 가스의 유입통로를 포함하며, 상기 냉각 가스 유입통로의 폭은 0.25mm 이하이다.In order to achieve the above object, the electrostatic chuck has a plurality of cooling gas supply ports formed on a surface of the electrostatic chuck facing the wafer for cooling the wafer, and the cooling gas supply port includes an inflow passage for the cooling gas. The width of the inlet passage is 0.25 mm or less.

특히, 상기 냉각 가스는 헬륨가스를 포함할 수 있다. 상기 냉각 가스 공급포트에는 절연체의 봉이 삽입되어 상기 냉각 가스 공급포트와 봉 사이에 냉각 가스 유입통로가 형성될 수 있다. 이러한 절연체 봉은 예로서 세라믹 봉, 바람직하게는 알루미나 봉을 포함할 수 있다. In particular, the cooling gas may include helium gas. A rod of an insulator may be inserted into the cooling gas supply port to form a cooling gas inflow passage between the cooling gas supply port and the rod. Such insulator rods may include, for example, ceramic rods, preferably alumina rods.

상기 세라믹 봉은 튜브 형태로 만들어져서 그 내부에 온도계를 포함할 수도 있다. The ceramic rod may be made in the form of a tube and include a thermometer therein.

상기 절연체 봉에는 반지름 방향으로 상기 냉각 가스 유입통로의 폭에 대응하는 길이만큼 돌출 형성된 복수개의 중심설정부가 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 공급포트의 내벽에는 암나사가 형성되고, 상기 절연체 봉에는 반지름 방향으로 돌출 형성되고 원주 방향으로 이격된 복수개의 연장부를 포함하고, 상기 연장부에는 상기 암나사에 결합되도록 수나사가 형성될 수 있다.The insulator rod may be provided with a plurality of centering portions protruding in a radial direction to a length corresponding to the width of the cooling gas inflow passage. A female screw may be formed on an inner wall of the cooling gas supply port, and the insulator rod may include a plurality of extensions protruding in a radial direction and spaced apart in a circumferential direction, and the male screw may be formed to be coupled to the female screw. .

상기 절연봉은 정전척의 하단부에 소정거리 만큼 돌출되도록 연장 형성되고, 상기 절연봉의 돌출부와의 사이에도 냉각 가스 유입통로가 형성되도록 구성되고 일단부가 상기 냉각 가스 공급포트의 하부에 부착되고 타단부가 냉각 가스 공급원과 연결되는 냉각 가스 가이드를 포함하고, 상기 냉각 가스 가이드의 타단부는 냉각 가스가 충분히 공급될 수 있는 내경을 포함할 수 있다. The insulating rod is formed to extend so as to protrude by a predetermined distance at the lower end of the electrostatic chuck, and is configured to form a cooling gas inflow passage between the protrusion of the insulating rod, and one end is attached to the lower portion of the cooling gas supply port and the other end is A cooling gas guide is connected to the cooling gas source, and the other end of the cooling gas guide may include an inner diameter through which the cooling gas may be sufficiently supplied.

고온 플라즈마 화학기상증착 공정 시 챔버 내에 정전척에 의해 유지되어 있는 반도체 웨이퍼의 냉각을 위해 반도체 웨이퍼의 배면 쪽에 헬륨, 질소, 아르곤 등의 냉각 가스를 공급한다. 본 발명은 냉각 효과가 가장 좋은 헬륨가스를 사용하는 경우를 예를 들어 설명하도록 하겠으며, 질소나 아르곤 가스 등을 사용하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다. In order to cool the semiconductor wafer held by the electrostatic chuck in the chamber during the high temperature plasma chemical vapor deposition process, cooling gases such as helium, nitrogen, and argon are supplied to the back side of the semiconductor wafer. The present invention will be described by using an example of the helium gas having the best cooling effect, for example, the present invention can be applied to the case of using nitrogen or argon gas.

통상 헬륨가스와 정전척에 인가되는 바이어스 전압 사이의 방전은 인가 바이어스 전압의 주파수가 동일한 경우에 헬륨가스가 유동하는 공간이 클수록 잘 일어난다. 따라서 헬륨가스가 유동하는 공간이 작을수록 방전이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 본 발명은 이러한 점을 착안하여, 정전척의 헬륨가스 유입통로를 최소화 하였다. 도3에 도시된 바와 같이 헬륨가스 공급포트(22) 자체의 내경(C)을 0.25mm 이하로 감소시켜 헬륨가스 유입통로(21)의 폭을 0.25mm 이하로 하여 제조한다. 그러나 0.25mm 이하의 내경을 갖는 헬륨가스 공급포트(22)를 정전척에 가공하는 것은 용이하지 않다. 특히, 공급포트(22)의 내경이 0.25mm 이하이면 헬륨의 공급량이 크게 감소되어 냉각 효과가 감소되므로 헬륨가스 공급포트의 개수를 증가시켜야만 한다. In general, the discharge between the helium gas and the bias voltage applied to the electrostatic chuck is better when the space where the helium gas flows when the frequency of the applied bias voltage is the same. Therefore, the smaller the space in which the helium gas flows, the more the discharge can be prevented from occurring. In view of this, the present invention minimizes the helium gas inflow path of the electrostatic chuck. As shown in FIG. 3, the inner diameter C of the helium gas supply port 22 itself is reduced to 0.25 mm or less to prepare the width of the helium gas inlet passage 21 to 0.25 mm or less. However, it is not easy to process the helium gas supply port 22 having an inner diameter of 0.25 mm or less on the electrostatic chuck. Particularly, if the inner diameter of the supply port 22 is 0.25 mm or less, the amount of helium supply is greatly reduced and the cooling effect is reduced, so the number of helium gas supply ports must be increased.

이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예로서, 도4에 도시된 바와 같이 정전척(7)에 4.8mm의 직경을 갖는 헬륨가스 공급포트(32)가 형성되고, 그 중심에 직경이 4.3mm 이상이 되는 절연 물질의 봉(33)을 삽입하여 헬륨가스 유입통로(31)의 간격(E)을 0.25mm까지 좁힐 수 있다. 이때, 바람직하게 절연체 물질은 세라믹 특히 알루미나(Al2O3)일 수 있다. 이러한 절연체 봉을 세라믹 튜브로 제작하면 그 세라믹 튜브의 내부에 온도계를 포함시킬 수도 있다. 상기와 같은 방법으로 헬륨가스 유입통로를 만들어주면 도5와 같이 하나의 헬륨가스 공급포트(32)에서 유입통로(31)의 면적이 넓어져 헬륨가스의 공급량이 감소하는 문제를 해결할 수 있다.As another embodiment for solving this problem, the helium gas supply port 32 having a diameter of 4.8mm is formed in the electrostatic chuck 7, as shown in Figure 4, the diameter is at least 4.3mm in the center Insert the rod 33 of the insulating material to be narrowed the distance (E) of the helium gas inlet passage 31 to 0.25mm. In this case, the insulator material may be ceramic, in particular alumina (Al 2 O 3 ). If the insulator rod is made of a ceramic tube, a thermometer may be included in the ceramic tube. When the helium gas inlet passage is made in the above manner, as shown in FIG. 5, the area of the inlet passage 31 is widened in one helium gas supply port 32, thereby reducing the supply amount of helium gas.

이와 같은 도4 및 도5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 구체적인 구성이 도6 내지 도11에 도시되어 있다. 도6 및 도7에 도시된 정전척(7)의 헬륨가스 공급포트(32)의 내벽에는 암나사(36)가 형성되고, 도6 및 도8에 도시된 세라믹 봉(33)에는 수나사(35)가 형성되어, 세라믹 봉(33)은 정전척의 헬륨가스 공급포트(32)내에 나사 결합이 된다. 세라믹 봉(33)은 정전척의 하단부에서 돌출 연장되어 형성되고, 이를 둘러싸는 냉각 가스 가이드(38)가 정전척의 하단부에 장착되어 (도시되지 않은) 헬륨가스 공급원과 연결된다. 이때 상기 나사 결합을 위하여 상기 세라믹 봉(33)의 둘레에는, 도8에 도시된 바와 같이, 3개의 연장부(35)가 반지름 방향으로 돌출 형성되고, 상기 연장부(35)의 단부에는 헬륨가스 공급포트(32)의 내벽에 형성된 암나사(36)에 결합되도록 수나사(35a)가 형성된다. 세라믹 봉(33)의 최상단에는 방사상으로 연장된 복수개의 중심 설정부(34)가 마련되어 있다. 이때, 중심 설정부(34)는 헬륨가스 유입통로의 폭만큼 연장된다.4 and 5 show the specific configuration of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention shown in Figs. A female screw 36 is formed on the inner wall of the helium gas supply port 32 of the electrostatic chuck 7 shown in FIGS. 6 and 7, and a male screw 35 on the ceramic rod 33 shown in FIGS. 6 and 8. Is formed, and the ceramic rod 33 is screwed into the helium gas supply port 32 of the electrostatic chuck. The ceramic rod 33 is formed to protrude from the lower end of the electrostatic chuck, and a cooling gas guide 38 surrounding it is mounted at the lower end of the electrostatic chuck and connected to a helium gas source (not shown). At this time, as shown in FIG. 8, three extensions 35 protrude in a radial direction around the ceramic rod 33 for screwing, and helium gas is formed at an end of the extension 35. A male screw 35a is formed to be coupled to the female screw 36 formed on the inner wall of the supply port 32. At the top end of the ceramic rod 33, a plurality of radially extending center setting portions 34 are provided. At this time, the center setting unit 34 is extended by the width of the helium gas inlet passage.

도9a와 도9b는 도6에서 웨이퍼와 정전척 사이에서 세라믹 봉을 내려다 본 평면도로 두 가지 예를 도시한다. 상기 중심 설정부(34)는 세라믹 봉(33)이 정전척의 헬륨가스 공급포트 내에서 중심에 위치하도록 하여, 즉, 헬륨가스 공급포트(32) 안에서 세라믹 봉이 어느 한 방향으로 편심되지 않도록 하여 헬륨가스 유입통로의 폭을 일정하게 유지시킨다. 복수개의 중심 설정부(34)들과 헬륨가스 공급포트(32)의 내벽이 만드는 공간이 헬륨가스 유입통로(31)가 되어 이를 통해 냉각 가스의 균일한 유출을 할 수 있도록 한다. 마찬가지로 헬륨가스 유입통로(31)의 폭은 0.25mm 이하를 유지하도록 한다. 도9a에서는 톱니모양의 장치를 돌출부로 사용하였고 도9b에서는 헬륨가스의 공급을 좀 더 원활히 하고자 유입통로(31)의 폭이 더 넓게 되도록, 3개의 돌출부를 120도씩 배치한 구성을 도시하고 있다. 상기 돌출부는 위와 같은 각도 외에도 세라믹 봉(33)이 헬륨가스 공급포트(32) 내에 중심에 위치할 수 있는 다른 방법으로도 실시 가능하다. 9A and 9B show two examples in plan view overlooking a ceramic rod between the wafer and the electrostatic chuck in FIG. The center setting unit 34 allows the ceramic rod 33 to be centered in the helium gas supply port of the electrostatic chuck, that is, the ceramic rod is not eccentric in the helium gas supply port 32 in any direction. Keep the width of the inlet passage constant. The space created by the plurality of center setting units 34 and the inner wall of the helium gas supply port 32 becomes the helium gas inflow passage 31 to allow uniform outflow of the cooling gas. Similarly, the width of the helium gas inlet passage 31 is maintained at 0.25 mm or less. In FIG. 9A, a toothed device is used as a protrusion, and in FIG. 9B, three protrusions are disposed 120 degrees so that the width of the inflow passage 31 is wider to facilitate the supply of helium gas. In addition to the above angle, the protrusion may be implemented by another method in which the ceramic rod 33 may be centered in the helium gas supply port 32.

도6에서 세라믹 봉(33)은 이에 마련된 수나사(35)에 의해 정전척의 내벽(43)에 고정되어 정전척 표면과의 평탄한 정도나 높이 차이를 조절할 수 있다. 도7에서 냉각 가스 가이드(38)를 제거한 정전척의 하단부를 도10에 도시하였다. 도10에서와 같이, 상기 연장부(35)는 원주 방향으로 서로 이격 형성되어 헬륨가스가 나사 결합부위를 지나갈 수 있도록 한다. 더욱이, 나사 결합부를 통과한 헬륨가스가 정전척의 상부로 균일하게 공급되기 위해서 나사 결합부는 정전척의 하단부측에 마련되는 것이 바람직하다. In FIG. 6, the ceramic rod 33 is fixed to the inner wall 43 of the electrostatic chuck by the male screw 35 provided therein, so that the flatness or height difference with the surface of the electrostatic chuck can be adjusted. The lower end of the electrostatic chuck from which the cooling gas guide 38 is removed in FIG. 7 is shown in FIG. As shown in Figure 10, the extension portion 35 is formed spaced apart from each other in the circumferential direction so that helium gas can pass through the screw coupling portion. Furthermore, it is preferable that the screw coupling portion is provided on the lower end side of the electrostatic chuck so that the helium gas passing through the screw coupling portion is uniformly supplied to the upper portion of the electrostatic chuck.

상기 냉각 가스 가이드(12)는 절연체로 만들어지며 도7의 정전척(7) 내에 세라믹 봉(33)이 조립된 다음 볼트 등과 같은 체결구로 정전척(7)의 하단부에 부착된다. 정전척(7)의 하단부와 냉각 가스 가이드(38) 사이는 밀봉을 위해서 오링(37)이 삽입된다. 도6에 도시된 바와 같이 헬륨가스 공급포트(32)를 (도시되지 않은) 헬륨가스 공급원과 연결시키기 위한 냉각 가스 가이드(38)의 가스 유입구 하단(44)은 헬륨가스가 충분히 공급될 수 있는 정도의 크기를 갖는 내경을 가져야 한다. 이러한 크기의 내경은 공정 시 인가되는 바이어스 전압에 의해 방전을 일으킬 수 있기 때문에 이러한 방전을 방지하기 위해 바이어스 전압과 헬륨가스 유입구 하단(44)은 어느 정도 적절한 거리가 유지되어야 한다. 이를 위해서 전술된 바와 같이 세라믹 봉(33)이 냉각 가스 가이드(38) 방향으로 더 연장되어 있어 이러한 방전의 가능성이 제거되고, 더욱이 충분한 양의 헬륨가스가 원활하게 공급될 수 있다. The cooling gas guide 12 is made of an insulator and a ceramic rod 33 is assembled in the electrostatic chuck 7 of FIG. 7 and then attached to the lower end of the electrostatic chuck 7 with a fastener such as a bolt. An o-ring 37 is inserted between the lower end of the electrostatic chuck 7 and the cooling gas guide 38 for sealing. As shown in Fig. 6, the gas inlet lower end 44 of the cooling gas guide 38 for connecting the helium gas supply port 32 with the helium gas source (not shown) may be sufficiently supplied with helium gas. It must have an inner diameter with the size of. Since the inner diameter of the size may cause the discharge by the bias voltage applied during the process, the bias voltage and the lower portion of the helium gas inlet 44 should be kept at an appropriate distance to prevent such discharge. To this end, the ceramic rod 33 is further extended in the direction of the cooling gas guide 38 as described above, thereby eliminating the possibility of such a discharge, and moreover, a sufficient amount of helium gas can be smoothly supplied.

전술된 구성에 의한 본 발명의 정전척의 냉각 가스 공급구조는 헬륨가스 등과 같은 냉각 가스의 공급을 원활하고 균일하게 제공하는 동시에, 정전척에 인가하는 고주파수의 바이어스 전압에서도 방전이 일어나지 않게 한다. 이에 따라, 소정의 전력에너지를 확보함으로서 안정된 플라즈마를 제공하고 따라서 식각 공정의 효율을 높이고 임피던스 매칭이 원활하며 가스 도입관 또는 도전체 부분 등의 각 부품에 대한 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 고주파 바이어스 전압에서 방전을 방지할 수 있기 때문에 주파수 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 한편, 절연체 튜브 내에 온도계를 포함시키면 온도조절이 용이하다.The cooling gas supply structure of the electrostatic chuck of the present invention having the above-described configuration provides a smooth and uniform supply of cooling gas such as helium gas, and also prevents discharge from occurring even at a high frequency bias voltage applied to the electrostatic chuck. Accordingly, it is possible to provide a stable plasma by securing a predetermined power energy, thereby increasing the efficiency of the etching process, smoothing impedance matching, and minimizing damage to each component such as a gas introduction pipe or a conductor part. In addition, since the discharge can be prevented at the high frequency bias voltage, the frequency selection range can be widened. On the other hand, it is easy to control the temperature by including a thermometer in the insulator tube.

도1은 헬륨가스를 공급하는 복수 개의 헬륨가스 공급포트가 마련된 정전척 표면을 위에서 내려다 본 평면도.1 is a plan view from above of an electrostatic chuck surface provided with a plurality of helium gas supply ports for supplying helium gas;

도2는 종래의 헬륨가스 유입통로의 측면도.Figure 2 is a side view of a conventional helium gas inlet passage.

도3과 도4는 본 발명에 의한 헬륨가스 유입통로의 측면도.Figure 3 and Figure 4 is a side view of the helium gas inlet passage in accordance with the present invention.

도5는 헬륨가스 유입통로를 위에서 내려다 본 평면도.5 is a plan view from above of the helium gas inlet passage;

도6은 도4에 도시된 일 실시예의 구체적인 예를 도시한 측 단면도.FIG. 6 is a side sectional view showing a specific example of the embodiment shown in FIG. 4; FIG.

도7은 도6에서 정전척 부분을 도시한 측 단면도.FIG. 7 is a side sectional view of the electrostatic chuck portion in FIG. 6; FIG.

도8은 도6에서의 세라믹 봉을 도시한 측면도.FIG. 8 is a side view of the ceramic rod in FIG. 6; FIG.

도9a와 도9b는 도6에서 웨이퍼와 정전척 사이에서 세라믹 봉을 내려다 본 평면도로 두 가지 예를 도시한다.9A and 9B show two examples in plan view overlooking a ceramic rod between the wafer and the electrostatic chuck in FIG.

도10은 도6에서 냉각가스 가이드를 제거한 정전척의 하단부를 도시한 저면도.Figure 10 is a bottom view of the lower end of the electrostatic chuck with the cooling gas guide removed in Figure 6;

도11은 도6에서 냉각가스 가이드를 도시한 측 단면도.FIG. 11 is a side sectional view of the cooling gas guide of FIG. 6; FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

7: 정전척7: electrostatic chuck

8: 웨이퍼8: wafer

12, 22, 32: 헬륨가스 공급포트12, 22, 32: helium gas supply port

10, 20, 30: 정천척의 표면10, 20, 30: surface of Cheoncheon Chuck

11, 21, 31: 헬륨가스 유입통로11, 21, 31: helium gas inlet

33: 세라믹 봉33: ceramic rods

34: 중심 설정부34: center setting part

35: 연장부35: extension

35a: 수나사35a: external thread

36: 암나사36: female thread

37: 오링(O-ring)37: O-ring

38: 냉각가스 가이드38: cooling gas guide

44: 헬륨가스 유입구 하단44: bottom of helium gas inlet

45: 볼트45: Bolt

Claims (9)

챔버 내에서 웨이퍼를 보유하는 정전척에 있어서,In an electrostatic chuck that holds a wafer in a chamber, 웨이퍼의 냉각을 위하여 웨이퍼와 면하는 정전척의 표면에는 복수개의 냉각 가스 공급포트가 형성되고, 상기 냉각 가스 공급포트는 냉각 가스 유입통로를 포함하며, 상기 냉각 가스 유입통로의 폭은 0.25mm이하인 것을 특징으로 하는 정전척. A plurality of cooling gas supply ports are formed on the surface of the electrostatic chuck facing the wafer for cooling the wafer, wherein the cooling gas supply ports include a cooling gas inlet passage, and the width of the cooling gas inlet passage is 0.25 mm or less. Electrostatic chuck. 제1항에 있어서, 상기 냉각 가스는 헬륨가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척. The electrostatic chuck of claim 1, wherein the cooling gas comprises helium gas. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각 가스 공급포트에는 절연체 봉이 삽입되어 상기 냉각 가스 공급포트와 봉 사이에 냉각 가스 유입통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척. The electrostatic chuck according to claim 1 or 2, wherein an insulator rod is inserted into the cooling gas supply port to form a cooling gas inflow passage between the cooling gas supply port and the rod. 제3항에 있어서, 상기 절연체 봉은 세라믹 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척. 4. The electrostatic chuck of claim 3, wherein the insulator rod comprises a ceramic rod. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 봉은 알루미나 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척. The electrostatic chuck of claim 4, wherein the ceramic rod comprises an alumina rod. 제3항 또는 4항에 있어서, 상기 세라믹 봉은 튜브형태로 만들어져서 그 내부에 온도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.5. The electrostatic chuck of claim 3 or 4, wherein the ceramic rod is made in the form of a tube and includes a thermometer therein. 제3항에 있어서, 상기 절연체 봉에는 반지름 방향으로 상기 냉각 가스 유입통로의 폭에 대응하는 길이만큼 돌출 형성된 복수개의 중심설정부가 형성된 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck of claim 3, wherein the insulator rod is formed with a plurality of centering portions protruding in a radial direction in a radial direction corresponding to a width of the cooling gas inflow passage. 제7항에 있어서, 상기 냉각 가스 공급포트의 내벽에는 암나사가 형성되고, 상기 절연체 봉에는 반지름 방향으로 돌출 형성되고 원주 방향으로 이격된 복수개의 연장부를 포함하고, 상기 연장부에는 상기 암나사에 결합되도록 수나사가 형성된 것을 특징으로 하는 정전척.The method of claim 7, wherein the inner wall of the cooling gas supply port is formed with a female screw, the insulator rod is provided with a plurality of extensions protruding in the radial direction and spaced in the circumferential direction, the extension is coupled to the female screw Electrostatic chuck, characterized in that the male thread formed. 제8항에 있어서, 상기 절연봉은 정전척의 하단부에 소정거리 만큼 돌출되도록 연장 형성되고, 상기 절연봉의 돌출부와의 사이에도 냉각 가스 유입통로가 형성되도록 구성되고 일단부가 상기 냉각 가스 공급포트의 하부에 부착되고 타단부가 냉각 가스 공급원과 연결되는 냉각 가스 가이드를 포함하고, 상기 냉각 가스 가이드의 타단부는 냉각 가스가 충분히 공급될 수 있는 내경을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척. The method of claim 8, wherein the insulating rod is formed to extend so as to project a predetermined distance to the lower end of the electrostatic chuck, the cooling gas inlet passage is also formed between the protrusion of the insulating rod and one end of the lower portion of the cooling gas supply port And a cooling gas guide attached to the other end, the cooling gas guide having the other end connected to the source of the cooling gas, and the other end of the cooling gas guide including an inner diameter through which the cooling gas can be sufficiently supplied.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505035B1 (en) * 2003-11-17 2005-07-29 삼성전자주식회사 Electrostatic chuck for supporting a substrate
KR100713334B1 (en) * 2006-05-15 2007-05-04 동부일렉트로닉스 주식회사 Device and method for controling temperature inetching apparatus
KR100816526B1 (en) * 2006-06-09 2008-03-24 에이피티씨 주식회사 Apparatus of electrostatic chuck with He feed-through
KR100877740B1 (en) * 2007-03-30 2009-01-09 (주)플러스텍 Plasma processing device for Semi-conductor
WO2011136974A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Applied Materials, Inc. Process chambers having shared resources and methods of use thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6688715B2 (en) * 2016-09-29 2020-04-28 東京エレクトロン株式会社 Mounting table and plasma processing device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69500566T2 (en) * 1994-02-28 1998-01-29 Applied Materials Inc Electrostatic holding plate
US6108189A (en) * 1996-04-26 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having improved gas conduits

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505035B1 (en) * 2003-11-17 2005-07-29 삼성전자주식회사 Electrostatic chuck for supporting a substrate
KR100713334B1 (en) * 2006-05-15 2007-05-04 동부일렉트로닉스 주식회사 Device and method for controling temperature inetching apparatus
KR100816526B1 (en) * 2006-06-09 2008-03-24 에이피티씨 주식회사 Apparatus of electrostatic chuck with He feed-through
KR100877740B1 (en) * 2007-03-30 2009-01-09 (주)플러스텍 Plasma processing device for Semi-conductor
WO2011136974A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Applied Materials, Inc. Process chambers having shared resources and methods of use thereof
WO2011136974A3 (en) * 2010-04-30 2012-03-01 Applied Materials, Inc. Process chambers having shared resources and methods of use thereof

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