KR20060022151A - Electrostatic absorbing apparatus - Google Patents

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KR20060022151A KR1020040070951A KR20040070951A KR20060022151A KR 20060022151 A KR20060022151 A KR 20060022151A KR 1020040070951 A KR1020040070951 A KR 1020040070951A KR 20040070951 A KR20040070951 A KR 20040070951A KR 20060022151 A KR20060022151 A KR 20060022151A
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Abstract

본 발명은 기판을 고정 유지하기 위한 정전 흡착 장치(ESC)를 개시한 것으로, 상기 정전 흡착 장치는 베이스상에 전극과 유전층이 형성되어 있다. 상기 전극은 둘의 영역으로 나누어지고 있다. 제 2 전극은 제 1 전극에 대하여 외측에 배치되어 있고, 상기 각각의 전극은 독립적으로 인가 전압을 변화 시키는 것이 가능하고, 전극의 각각에 인가하는 전압은 기판의 형상 정보에 따라 변화한다.The present invention discloses an electrostatic adsorption device (ESC) for holding and holding a substrate, in which the electrode and the dielectric layer are formed on a base. The electrode is divided into two regions. The second electrode is disposed outside the first electrode, and each of the electrodes can independently change the applied voltage, and the voltage applied to each of the electrodes changes according to the shape information of the substrate.

정전흡착장치Electrostatic adsorption device

Description

정전 흡착 장치{ELECTROSTATIC ABSORBING APPARATUS}Electrostatic adsorption device {ELECTROSTATIC ABSORBING APPARATUS}

도 1은 종래의 정전 흡착 장치의 개략도.1 is a schematic view of a conventional electrostatic adsorption apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 정전 흡착 장치의 개략도.2 is a schematic view of an electrostatic adsorption apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 기판을 정전 흡착하는 단계를 순서대로 나타낸 표Figure 3 is a table showing the steps of electrostatic adsorption of the substrate in order according to the present invention

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

11; 베이스 13; 제 1전극11; Base 13; First electrode

14; 제 2전극 15; 유전층14; Second electrode 15; Dielectric layer

17; 웨이퍼 19; 절연부17; Wafer 19; Insulation

21; 웨이퍼 면 형상 측정기 23; 정전척 제어부21; A wafer face measurer 23; Electrostatic chuck control

25; 전압공급장치 25; Voltage supply device

본 발명은 반도체 공정에 사용되는 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼(wafer)등의 기판을 정전 흡착력에 의하여 고정 유지하는 정전 척(chuck)등의 정전 흡착 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanism used in a semiconductor process, and more particularly, to an electrostatic adsorption apparatus such as an electrostatic chuck for holding and fixing a substrate such as a semiconductor wafer by an electrostatic attraction force.

플라즈마(plasma) CVD 혹은 플라즈마 에칭(plasma etching)이나 노광 장치등 진공분위기 또는 감압 분위기로 반도체 웨이퍼를 처리하는 반도체 제조장치에 있어서, 웨이퍼를 고정 유지하는 방법으로서, 진공 중에서 웨이퍼의 고정 유지가 가능한 정전 척(chuck)이 자주 이용된다. In a semiconductor manufacturing apparatus for processing a semiconductor wafer in a vacuum atmosphere or a reduced pressure atmosphere such as plasma CVD, plasma etching, or exposure apparatus, a method of holding and holding a wafer, wherein the static electricity is capable of holding and holding the wafer in a vacuum. Chuck is often used.

도면 1은 종래 사용 되는 일반적인 정전 척(chuck)을 나타내는 도면이다. 이 정전 척은 전체를 지지하는 베이스(1)의 윗면에 전극(3)이 형성되고, 그 위에 유전층(5)이 형성되어 있다. 베이스(1) 및 유전층(5)은 절연재료로 세라믹스(ceramics)나 플라스틱(plastics)등이 사용된다. 정전 척의 흡착 힘 F는 다음의 수식으로 표현된다.1 is a view showing a general electrostatic chuck conventionally used. In this electrostatic chuck, the electrode 3 is formed on the upper surface of the base 1 supporting the whole, and the dielectric layer 5 is formed thereon. The base 1 and the dielectric layer 5 are made of ceramics or plastics as an insulating material. The adsorption force F of the electrostatic chuck is expressed by the following formula.

F=(1/2)*α*ε0*ε′*A*(V/d)2 ----(1)F = (1/2) * α * ε 0 * ε ′ * A * (V / d) 2 ---- (1)

여기에서,ε0: 진공의 유전율 8.85*10-12 C/V·m]Ε 0 : dielectric constant of vacuum 8.85 * 10 -12 C / V · m]

ε′: 정전 척 유전층 재질의 비유전율ε ′: relative dielectric constant of electrostatic chuck dielectric layer material

A : 전극의 면적A: area of electrode

V : 인가 전압V: applied voltage

d : 유전층의 두께d: thickness of the dielectric layer

α: 계수이다. 식(1)에서, 흡착 힘 F는 유전층의 두께 d의 2승에 반비례하고 인가 전압의 2승에 비례함을 알 수 있다. α: coefficient. In equation (1), it can be seen that the adsorption force F is inversely proportional to the square of the thickness d of the dielectric layer and is proportional to the square of the applied voltage.

반도체 제조공정은 수 백 가지의 공정 스텝으로 이루어져 있다. 초기에 투입되는 웨이퍼가 가지고 있는 스트레스(stress)에 의해 웨이퍼가 반드시 평탄하다고 할 수는 없다. 더군다나 수 백 가지의 공정을 거치면서, 설비나 공정의 특성에 의해 계속 변화되면서 축적되는 스트레스로 웨이퍼의 휨의 정도가 더 심해 질 수도 있다. The semiconductor manufacturing process consists of hundreds of process steps. The stress of the initially introduced wafer does not necessarily mean that the wafer is flat. In addition, over hundreds of processes, the stress that accumulates as it is constantly changing by the nature of the plant or process can increase the degree of warpage of the wafer.

이러한 문제점중의 하나로 오목 또는 볼록한 형상으로 변형된 웨이퍼의 경우 정전 척의 표면상에 닿는 부분과 닿지 않는 부분이 발생하게 된다.One of such problems is that in the case of a wafer deformed into a concave or convex shape, a portion that does not touch and touches the surface of the electrostatic chuck occurs.

종래의 정전 척의 경우, 웨이퍼의 형상에 상관없이 일정한 전압을 인가함으로써, 정전 척상에 기판이 흡착되는 경우 정밀한 고정 유지가 되지 않기 때문에, 웨이퍼에 휨이 더욱 심해지는 문제점이 발생한다.In the case of the conventional electrostatic chuck, by applying a constant voltage irrespective of the shape of the wafer, when the substrate is adsorbed on the electrostatic chuck, precise fixation and retention are not performed, which causes a problem that the warpage becomes more severe in the wafer.

본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 공정 진행중에 발생하는 웨이퍼의 휨(warpage)발생을 최소화하는 정전 척을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck that minimizes warpage occurrence of a wafer that occurs during semiconductor processing.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 정전 흡착 장치는 기판의 고정 유지를 위한 베이스가 있고, 상기 베이스상에 전극과 유전층이 형성되고, 상기 전극은 적어도 둘의 영역으로 나누어지고 한편의 영역의 전극을 제1전극이라고 하면 다른 영역의 전극을 제 2전극이라고 한다. 제 2전극은 제 1전극에 대하여 외측에 배치되어 있는 것과 동시에 각각의 전극은 독립적으로 인가 전압을 변화시키는 것이 가능하고, 상기 전극의 각각에 인가하는 전압은 상기 기판의 형상 정보에 따르는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the electrostatic adsorption apparatus of the present invention has a base for holding and holding a substrate, an electrode and a dielectric layer are formed on the base, and the electrode is divided into at least two regions and an electrode of one region. When the first electrode is referred to as an electrode of another region is called a second electrode. The second electrode is disposed outside the first electrode, and each electrode can independently change the applied voltage, and the voltage applied to each of the electrodes depends on the shape information of the substrate. do.                     

이하, 본 발명의 실시 형태에 관계되는 정전 흡착 장치에 관해서, 기판이 웨이퍼인 경우를 예로서, 도면에 근거하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the electrostatic adsorption apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing, taking the case where a board | substrate is a wafer as an example.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 정전 흡착 장치(이하, 정전 척이라 칭한다)의 개략도가 도시되어 있다. 이 정전 흡착 장치는 정전 척(chuck)이라고도 칭한다. 세라믹스(ceramics) 재질의 베이스(11)상에 전극(13, 14)과 유전층(15)이 형성되어 있다. 전극은 동심원상에 내측과 외측에 배치되는 둘의 영역에 구분해서, 배치되는 제 1전극(13) 및 제 2전극(14)으로 된다. 편의상 내측에 배치되는 전극을 제 1전극(13)이라 칭하고, 외측에 배치되는 전극을 제 2전극(14)이라고 부르는 것으로 한다. 제 1전극(13)과 제 2전극(14)사이에는 링 모양의 절연부(19)를 배치하여 두 전극을 서로 절연 시키게 되어 있다. 베이스(1)의 일부에는 전압 공급장치(25)로부터 전극(13, 14)에 전압을 인가하기 위한 연결 부분이 형성 된다. 상기 전압 공급장치(25)는 정전척 제어부(23)와 연결 되어 있다. 상기 정전척 제어부(23)는 웨이퍼 면 형상 측정기(21)와 연결 되어 있다. 2 is a schematic diagram of an electrostatic adsorption apparatus (hereinafter referred to as an electrostatic chuck) according to an embodiment of the present invention. This electrostatic adsorption apparatus is also called an electrostatic chuck. Electrodes 13 and 14 and dielectric layer 15 are formed on a base 11 made of ceramics. The electrodes are divided into two regions arranged inside and outside on the concentric circle, and are arranged as the first electrode 13 and the second electrode 14. For convenience, the electrode disposed inside is called the first electrode 13 and the electrode disposed outside is called the second electrode 14. A ring-shaped insulating portion 19 is disposed between the first electrode 13 and the second electrode 14 to insulate the two electrodes from each other. A portion of the base 1 is formed with a connection portion for applying a voltage from the voltage supply device 25 to the electrodes 13, 14. The voltage supply device 25 is connected to the electrostatic chuck control unit 23. The electrostatic chuck control unit 23 is connected to the wafer surface shape measuring instrument 21.

이하, 도 3을 참조하여, 웨이퍼의 흡착 과정에 대해 설명한다. 웨이퍼(17)는, 정전 척에 놓이면 도면2에 나타난 바와 같이 웨이퍼 면 형상 측정기(21)에 의해 실시간 웨이퍼의 휨 상태를 계측한다. 웨이퍼 면 형상 측정기(21)에 의해 측정 되는 데이터는 정전 척 제어부(23)로 보내지고, 이 정보에 따라 전압 공급장치(25)에서 제 1전극(13)과 제 2전극(14)에 인가할 전압과 타이밍(timing)을 조절한다.Hereinafter, the adsorption process of the wafer will be described with reference to FIG. 3. When the wafer 17 is placed on the electrostatic chuck, as shown in FIG. 2, the warp state of the real-time wafer is measured by the wafer surface shape measuring unit 21. The data measured by the wafer surface shape measuring device 21 is sent to the electrostatic chuck control unit 23 and applied to the first electrode 13 and the second electrode 14 by the voltage supply device 25 according to this information. Adjust the voltage and timing.

예를 들면, 웨이퍼(17)가 아래 방향으로 볼록 형상이라고 측정이 되는 경우, 외측에 배치되는 제2 전극(14)에 인가 전압을 크게한다. 이것에 의해, 웨이퍼 외주 부가 위로 휘는 것을 억제한다. 반대로 위 방향으로 볼록 형상인 경우, 제 2전극(14)에 인가전압을 상대적으로 작게 함과 동시에 전압의 인가 시간을 약간 늦추는 것으로 한다. 이것에 의해, 웨이퍼 중앙부가 위 방향으로 볼록 해지는 것을 억제한다. For example, when it is measured that the wafer 17 is convex in the downward direction, the applied voltage is increased to the second electrode 14 disposed outside. This suppresses warping of the wafer outer peripheral portion. On the contrary, in the case of the convex shape in the upward direction, it is assumed that the voltage applied to the second electrode 14 is made relatively small and the application time of the voltage is slightly delayed. This suppresses the wafer center portion from being convex upward.

상기 유전층(15)의 두께는 50 ㎛에서 1mm으로 하되, 웨이퍼의 직경을 12인치(inch)로하게 되면 200㎛가 적절하다. 유전층의 재질은 알루미나(alumina)가 적당하다.The thickness of the dielectric layer 15 is 50 μm to 1 mm, but 200 μm is appropriate when the diameter of the wafer is 12 inches. The material of the dielectric layer is alumina.

알루미나의 비유전율은 10으로, 식(1)에 근거하여 정전 흡착 압력을 계산해보면, 유전층의 두께를 200㎛으로 하고, 인가전압은 400(V)를 인가한다고 가정하면 177(Pa)정도의 흡착 압력이 얻어진다는 것을 알 수 있다. The relative dielectric constant of alumina is 10, and when the electrostatic adsorption pressure is calculated based on Equation (1), the adsorption of 177 (Pa) is assumed assuming that the thickness of the dielectric layer is 200 µm and the applied voltage is 400 (V). It can be seen that pressure is obtained.

식(1)로부터 인가 전압과 유전층의 두께를 조절하여, 웨이퍼에 가해지는 흡착압력을 쉽게 조절할 수 있음을 알 수 있다. It can be seen from Equation (1) that the adsorption pressure applied to the wafer can be easily adjusted by adjusting the applied voltage and the thickness of the dielectric layer.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 척에 의하면, 반도체 공정 프로세스(process)에 따라서 크게 변형된 웨이퍼등의 기판을 흡착하는 경우 정밀한 기판의 고정 유지가 가능해 지고, 웨이퍼의 휘어짐을 교정하는 것이 가능하다.As described above, according to the electrostatic chuck according to the present invention, when adsorbing a substrate such as a wafer that is greatly deformed according to a semiconductor process, it is possible to accurately maintain the fixed substrate and to correct the warpage of the wafer. It is possible.

Claims (3)

기판을 고정하기 위한 지지 면을 갖는 정전 척에 있어서, An electrostatic chuck having a support surface for fixing a substrate, 베이스상에 형성된 전극과 유전층; 및An electrode and a dielectric layer formed on the base; And 상기 전극은 적어도 둘이상의 영역으로 나누어지고, 각 전극은 독립적으로 인가 전압을 변화시키는 것이 가능하고, 상기 기판의 형상 정보에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 장치.The electrode is divided into at least two areas, each electrode is capable of independently changing the applied voltage, characterized in that it comprises a control unit for controlling the voltage applied to the electrode according to the shape information of the substrate Adsorption device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 형상 정보를 측정하는 기판 계측 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 장치Electrostatic adsorption apparatus which has a board | substrate measuring means which measures shape information of the said board | substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전층의 두께는 50 ㎛에서 1mm의 사이인 것을 특징으로 하는 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device, characterized in that the thickness of the dielectric layer is between 50 ㎛ to 1mm.
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