KR20230008342A - Power Supply Circuit for Electrostatic Chuck of Support Apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer support device. The power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer support device adsorbs and supports a semiconductor wafer using an electrostatic power of the electrostatic chuck. In addition, a bridge circuit including a plurality of capacitors and a measuring instrument is provided between an adsorbing power source which applies voltage to an electrode of the electrostatic chuck and the electrode. The plurality of capacitors is electrically connected to provide the measuring instrument in a diamond shape between opposite diagonal parts of a diamond shape. When the semiconductor wafer is adsorbed and supported by the electrostatic power of the electrostatic chuck, electrostatic capacitance formed between the electrode of the electrostatic chuck and the semiconductor wafer is connected in parallel to the capacitor provided on one side of the diamond shape forming the bridge circuit. Accordingly, false detection of adsorption and desorption of the semiconductor wafer can be reduced.

Description

반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로{Power Supply Circuit for Electrostatic Chuck of Support Apparatus}Power supply circuit for electrostatic chuck of semiconductor wafer support device {Power Supply Circuit for Electrostatic Chuck of Support Apparatus}

본 발명은 정전척용 전원회로에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼를 정전기력에 의해 흡착 지지하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply circuit for an electrostatic chuck, and more particularly, to a power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device that adsorbs and holds a semiconductor wafer by electrostatic force.

종래의 척(chuck)은 기계적인 클램핑 방식으로써 반도체 웨이퍼의 엣지를 클램핑하도록 구성되어 있다. 그러나 이러한 척은 클램프의 무빙(moving) 재현성이 떨어지며, 반도체 웨이퍼의 엣지에 약 3mm정도 클램퍼에 의한 커버가 발생되어 수율(yield)이 저하되며, 반도체 웨이퍼의 휨 현상이 발생되고, 반도체 웨이퍼의 클램핑 그림자 효과가 발생되며, 기계적 요소의 사용에 따른 파티클이 발생되며, 공정 시간이 증가되고, 반도체 웨이퍼의 엣지부 패턴이 리프팅되며, 심한 경우 반도체 웨이퍼가 파손되는 문제점이 있다.A conventional chuck is configured to clamp the edge of a semiconductor wafer by a mechanical clamping method. However, this chuck has poor reproducibility of clamp moving, and the edge of the semiconductor wafer is covered by the clamper by about 3 mm, resulting in a decrease in yield, warpage of the semiconductor wafer, and clamping of the semiconductor wafer. There are problems in that a shadow effect is generated, particles are generated due to the use of mechanical elements, process time is increased, an edge portion pattern of the semiconductor wafer is lifted, and in severe cases, the semiconductor wafer is damaged.

전술한 기계적 방식인 척의 복합적인 단점을 개선하기 위하여 개발된 것이 정전척이다. 정전척은 콘덴서의 원리를 응용하여 반도체 웨이퍼를 흡착 지지하는 장치이다. 콘덴서는 유전체를 두 개의 전극에 끼우는 구조를 하고 있으며, 각각의 전극에 전위차를 더하면 유전체내에서 유전 분극이 발생하고 이것이 전하를 축적한다. 이러한 콘덴서의 기본 원리에 기반하여 정전척 원리를 생각하면, 정전 흡착의 대상이 되는 반도체 웨이퍼는 콘덴서의 한쪽 전극과 동일하며, 반도체 웨이퍼와 유전체의 접하는 각각의 표면에서 분극이 발생하기 때문에 양자는 서로 끌어 흡착된다. 정전척은 종류에 따라 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar), 존슨-라벡(Johnson-rahbek)이 있으나, 보통 유니폴라 및 바이폴라가 널리 이용되고 있다. 유니폴라 정전척은 전극이 하나인 구조이고, 바이폴라 정전척은 두개의 전극이 형성된 구조이다.An electrostatic chuck was developed to improve the complex disadvantages of the above mechanical chuck. An electrostatic chuck is a device that absorbs and holds a semiconductor wafer by applying the principle of a capacitor. A capacitor has a structure in which a dielectric is sandwiched between two electrodes, and when a potential difference is added to each electrode, dielectric polarization occurs within the dielectric, which accumulates charge. Considering the principle of electrostatic chucking based on the basic principle of such a capacitor, the semiconductor wafer to be subjected to electrostatic adsorption is the same as one electrode of the capacitor, and since polarization occurs on each surface of the semiconductor wafer and dielectric, both are mutually attracted and adsorbed There are unipolar, bipolar, and Johnson-rahbek types of electrostatic chucks, but unipolar and bipolar types are generally widely used. The unipolar electrostatic chuck has a structure with one electrode, and the bipolar electrostatic chuck has a structure in which two electrodes are formed.

반도체 웨이퍼를 CVD(chemical vapor deposition) 성막장치나 플라즈마(plasma) 에칭장치를 이용하여 성막처리하거나 에칭처리하는 경우에는 일반적으로 반도체 웨이퍼는 수평 스테이지 위에 얹어 놓여진다. 수평 스테이지에는 정전척이 설치되어 반도체 웨이퍼를 정전인력(electrostatic attraction, coulomb force)에 의해 흡착지지하게 되있다. 이와 같은 정전척은 박판 원판상의 전극의 양면을 얇은 절연막으로 덮고, 이것에 직류 고전압을 인가함으로써 그 표면에 정전하(electrostatic charge)를 발생시키고 있다.When a semiconductor wafer is formed or etched using a CVD (chemical vapor deposition) film formation device or a plasma etching device, the semiconductor wafer is generally placed on a horizontal stage. An electrostatic chuck is installed on the horizontal stage to adsorb and support the semiconductor wafer by electrostatic attraction (coulomb force). In such an electrostatic chuck, both surfaces of electrodes on a thin disc are covered with a thin insulating film, and a DC high voltage is applied thereto to generate electrostatic charge on the surface.

종래부터 정전척의 절연막으로는 폴리이미드(polyimide) 수지가 이용되고 있다. 그러나 방전 플라즈마 등의 가혹한 프로세스 조건하에서는 폴리이미드 수지의 내구성은 약하고 그 수명이 비교적 짧다. 이 때문에 최근에는 내구성이 우수한 세라믹제(ceramic material)가 폴리이미드 수지를 대신하여 이용되는 경향이 있다. 세라믹 정전척은 박판 원판상의 동(copper)제의 전극을 세라믹 부재속에 집어넣고 이것을 절연성의 접착제로 부착하여 이루어진다. 동전극(copper electrode)에는 직류전원이 접속되어 있으며 전극에 직류를 인가하면 세라믹제 정전기 척의 기판 장착면(substrate-mounted face)에 양전하 또는 음전하가 발생하여 반도체 웨이퍼 기판이 흡착된다.Conventionally, polyimide resin has been used as an insulating film of an electrostatic chuck. However, under severe process conditions such as discharge plasma, the durability of polyimide resin is weak and its life is relatively short. For this reason, in recent years, a ceramic material having excellent durability tends to be used instead of the polyimide resin. A ceramic electrostatic chuck is made by inserting a copper electrode in the shape of a thin disk into a ceramic member and attaching it with an insulating adhesive. A DC power supply is connected to the copper electrode, and when DC is applied to the electrode, a positive or negative charge is generated on the substrate-mounted face of the ceramic electrostatic chuck, and the semiconductor wafer substrate is adsorbed.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 지지장치로 반도체 웨이퍼(55)를 정전기에 의해 흡착하여 유지하는 정전척(60)과, 이 정전척(60)에(보다 구체적으로는 그 전극 (65, 66)에 전압을 인가하여 반도체 웨이퍼(55)를 흡착 유지시키는 흡착용 전원(80)를 갖추고 있다. 이 예의 정전척(60)은 쌍극형((dipole type ESC)이라 불리는 것으로, 두 개의 전극(65, 66)을 절연체(40) 내의 표면 가까이에 임베디드하여 완성된다.1 shows an electrostatic chuck 60 (more specifically, electrodes 65 and 66) of an electrostatic chuck 60 that holds a semiconductor wafer 55 by static electricity in a conventional semiconductor wafer holding device. It is equipped with an adsorption power source 80 that adsorbs and holds the semiconductor wafer 55 by applying a voltage. The electrostatic chuck 60 of this example is called a dipole type ESC, and has two electrodes 65 and 66 ) is embedded close to the surface in the insulator 40.

전극 (65, 66)은 예를 들어 모두 반원형을 하고 있어 양자가 서로 마주보며 원형을 이루도록 절연체 (40) 내에 채워져 있다.The electrodes 65 and 66 are all semicircular, for example, and are filled in the insulator 40 so that both face each other and form a circle.

흡착용 전원 (80) 은 이 예에서는 2개의 직류전원 70a 및 70b로 이루어진 쌍극 출력형이며 같은 값으로 역극성의 직류전압 + V 및 -V를 출력하여 그것들을 정전척(60)의 각 전극 (66, 65)에 각각 인가할 수 있다.In this example, the suction power supply 80 is a bipolar output type consisting of two DC power supplies 70a and 70b, and outputs reverse polarity DC voltages +V and -V with the same value, and applies them to each electrode of the electrostatic chuck 60 ( 66 and 65) respectively.

정전척(60) 상에 기판(55)을 공급하고 동시에 흡착용 전원(80)에서 해당 정전척(60)에 상기전압을 인가하면, 기판(55)와 전극(70a, 70b)간에 정·부전하가 쌓여, 그 사이에 작용하는 정전력(또는 존슨 라벡력)에 의해 기판(55)가 정전척(60)에 흡착 유지된다. 그 상태에서 기판(55)에 이온빔(22) 를 조사하여 기판(55)에 이온주입 등의 처리를 할 수 있다.When the substrate 55 is supplied on the electrostatic chuck 60 and the voltage is applied to the electrostatic chuck 60 from the suction power supply 80 at the same time, positive and negative electricity is generated between the substrate 55 and the electrodes 70a and 70b. The substrate 55 is adsorbed and held by the electrostatic chuck 60 by the electrostatic force (or Johnson-Rabeck force) acting therebetween. In this state, the substrate 55 can be irradiated with the ion beam 22 to perform processing such as ion implantation into the substrate 55 .

이러한 반도체 웨이퍼 지지장치 (100)에서 정전척(60)상에서의 기판(55)의 흡착상태 등을 보다 구체적으로는 기판의 유무, 기판의 흡착상태(정전척에 전압을 인가했을 때에 기판이 어느 정도 강하게 흡착되어 있는가 하는 것), 기판의 이탈상태(정전척으로의 전압을 오프(off) 후에 잔류전하로 기판가 어느 정도 흡착되어 있는가 하는 것)를 식별하는 것은 기판의 반송 처리시 기판의 과열 방지 등의 관점에서 중요하다.In such a semiconductor wafer holding device 100, the state of adsorption of the substrate 55 on the electrostatic chuck 60, etc., more specifically, the presence or absence of the substrate, the state of adsorption of the substrate (to what extent the substrate is held when voltage is applied to the electrostatic chuck) Whether or not the substrate is strongly adsorbed) and the separation state of the substrate (how much the substrate is adsorbed due to the residual charge after the voltage to the electrostatic chuck is turned off) is to prevent overheating of the substrate during the transfer process, etc. important from the point of view of

그런데 반도체 웨이퍼의 반출시에는 기판 장착면의 전하를 제거하여 반도체 웨이퍼의 흡착지지를 신속히 해제할 필요가 있다. 그러나 종래의 스테이지에서는 직류 전원을 오프(off)한 후에 있어서도 세라믹부재에 전하(charge)가 잔류하기 때문에 반도체 웨이퍼는 기판 장착면에 흡착된 상태로 있으며, 반도체 웨이퍼가 스테이지로부터 용이하게 이탈(release)되지 않는 문제점이 있다.However, when carrying out the semiconductor wafer, it is necessary to quickly release the adsorption support of the semiconductor wafer by removing the charge on the substrate mounting surface. However, in the conventional stage, since the charge remains on the ceramic member even after the DC power supply is turned off, the semiconductor wafer remains attached to the mounting surface of the substrate, and the semiconductor wafer is easily released from the stage. There is a problem that doesn't work.

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본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼에 미세한 정전기 특성의 차이가 있어도, 이탈시 확실히 이탈을 할 수 있도록, 정전척의 충전 전하를 방전시키는 반도체 웨이퍼 지지장치 및 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer holding device and a power circuit for an electrostatic chuck of the semiconductor wafer holding device that discharge charged charges of the electrostatic chuck so that the semiconductor wafer can be ejected reliably even when there is a slight difference in static electricity characteristics. .

본 발명의 목적은 복잡하고 고가의 전원회로보다는 간단한 회로이면서 높은 신뢰성 및 정밀도로 정전척상의 기판의 흡착상태 등을 감지할 수 있는 반도체 웨이퍼 지지장치 및 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer holding device capable of detecting an adsorption state of a substrate on an electrostatic chuck with high reliability and precision, and a power circuit for an electrostatic chuck of the semiconductor wafer holding device with a simple circuit rather than a complicated and expensive power supply circuit. will be.

상기 목적을 달성하기 위한 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로는 정전척의 정전력으로 반도체 웨이퍼를 흡착 지지하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로에 있어서,In order to achieve the above object, a power circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device is a power circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device that adsorbs and supports a semiconductor wafer with electrostatic force of the electrostatic chuck,

상기 정전척의 전극에 전압을 인가하는 흡착용 전원과 상기 전극 사이에 복수개의 커패시터와 계측기를 포함하는 브릿지 회로를 구비하며,A bridge circuit including a plurality of capacitors and a measuring instrument is provided between an absorption power source for applying a voltage to an electrode of the electrostatic chuck and the electrode,

상기 복수개의 커패시터는 전기적으로 접속되어 마름모 형으로 상기 마름모 형의 마주 보는 대각부 사이에 상기 계측기를 배설하며,The plurality of capacitors are electrically connected to arrange the meter in a rhombus shape between opposite diagonal portions of the rhombus shape,

상기 정전척의 정전력으로 상기 반도체 웨이퍼를 흡착 지지할때에 상기 정전척의 전극과 상기 반도체 웨이퍼 사이에 형성되는 정전용량이 상기 브릿지 회로를 이루는 상기 마름모 형의 한 변에 배설된 커패시터에 병렬로 접속되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.When the semiconductor wafer is adsorbed and supported by the electrostatic force of the electrostatic chuck, the capacitance formed between the electrode of the electrostatic chuck and the semiconductor wafer is connected in parallel to a capacitor arranged on one side of the diamond forming the bridge circuit. It is characterized by being composed.

본 발명에서 정전용량은 정전척상의 반도체 웨이퍼의 유무, 흡착상태에 따라 정전용량의 크기가 변화하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacitance is characterized in that the size of the capacitance changes according to the presence or absence of a semiconductor wafer on the electrostatic chuck and the adsorption state.

본 발명에서 정전용량의 변화는 계측기의 계측값의 영향을 주는 것을 특징으로 한다.In the present invention, it is characterized in that the change in capacitance affects the measured value of the measuring instrument.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로 및 반도체 웨이퍼 지지장치는 정전척용 전원회로에 과도전류가 흐르는 것에 기초한 반도체 웨이퍼의의 흡착, 탈착의 오검출을 줄일수 있다는 장점이 있다.The power supply circuit for the electrostatic chuck of the semiconductor wafer holding device and the semiconductor wafer holding device according to the present invention have an advantage of reducing erroneous detection of adsorption and detachment of the semiconductor wafer based on the flow of excessive current in the power circuit for the electrostatic chuck.

또한, 측정계에 브릿지 회로를 이용하고 있으며 브릿지 회로는 온도 변화의 영향을 받지 않으며 감지시 신뢰성 및 정확성이 높다.In addition, a bridge circuit is used in the measurement system, and the bridge circuit is not affected by temperature change and has high reliability and accuracy at the time of detection.

또한 브릿지 회로를 구성하는 측정계의 계측값에 의해 정전척 상의 기판의 유무나 그 흡착상태를 검지할 수 있다In addition, the presence or absence of a substrate on the electrostatic chuck and its adsorption state can be detected by the measurement value of the measuring system constituting the bridge circuit.

또한, 측정계에 사용한 브릿지 회로는 일반적으로 회로 구성이 간단하며 비용적으로도 저렴하다.In addition, the bridge circuit used in the measurement system generally has a simple circuit configuration and is inexpensive in terms of cost.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 지지장치의 일례를 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로 일례를 보여주는 구성도이다.
도 3은 도 2의 브릿지 회로도의 등가회로도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반도체 웨이퍼 지지장치를 보여주는 구성도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 반도체 웨이퍼 지지장치의 동작 타이밍 차트이다.1 is a configuration diagram showing an example of a conventional semiconductor wafer support device.
2 is a configuration diagram showing an example of a power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the bridge circuit diagram of FIG. 2 .
4 is a configuration diagram showing a semiconductor wafer support device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation timing chart of the semiconductor wafer support device shown in FIG. 4 .

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 본 발명이 바람직한 실시예를, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로의 일례를 설명하는 구성도로, 도 1의 종래의 반도체 웨이퍼 지지장치와의 차이점을 주로 설명한다.First, FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device representing an embodiment of the present invention, and differences from the conventional semiconductor wafer holding device of FIG. 1 will be mainly explained.

이 반도체 웨이퍼 지지장치(100)의 정전척용 전원회로는 정전척(60) 외에 복수의 커패시터를 구성하는 브릿지 회로(8)을 갖추고 있다. 이 브릿지 회로 (8)는 그 등가회로를 도 3과 같이 4개의 커패시터, 즉 커패시터 81, 커패시터 82 서로 직렬 연결된 커패시터 (83, 84) 및 서로 직렬 연결된 커패시터 (85, 86) 를 전기적으로 접속하며, c, d 사이에 전류 또는 전압을 측정하는 계측기(32)를 접속한 구성을 하고 있다. 계측기 32는 c, d 사이에 발생하는 전압을 계측하는 전압계 혹은 전압계측회로, 또는 c, d간에 흐르는 전류를 계측하는 전류계 혹은 전류계측회로이다. 정전척은 2개의 전극(66, 65)을 갖는 쌍극형이며, 이 2개의 전극 66 및 65은 상기 브릿지회로(8)의 일변을 구성하는 커패시터(84)의 양단에 병렬 접속한다. 이 정전척(60 )에 기판(55 )를 공급해서 근접(또는 흡착)시키면 도 3에 나타난 것처럼 한쪽 전극(66)과 기판(55)사이에 정전용량 C5 가 생기고, 다른 한쪽 전극(65)과 기판(55)사이에 정전용량 C6 이 생긴다. 따라서 정전척(60)을 상기와 같이 접속하면 이 서로 직렬 접속된 정전용량 C5 및 C6 이 커패시터(84)에 병렬 접속되게 된다. 두 전극(66, 65)는 통상적으로는 서로 동일한 모양이고 동일한 면적이므로 일반적으로 C5 = C6 이다. 상기와 같이 접속된 정전척 에 브릿지회로의 평형상태를 흐트러뜨리지 않고 흡착용 전원(80)에서 흡착용 직류전압 +V 및 -V를 공급하기 위해 이 예에서는 흡착용 전원(80)의 한쪽 (이 예에서는 +V측의) 출력부를 저항기(91)을 통해 커패시터(83, 84)간의 접속부 e 및 전극(66)에 접속함과 동시에 저항기(91)과 같은 값의 저항기(92)를 통해 커패시터(85), 커패시터(86)간의 접속부 f 에도 접속하고 있다. 흡착용 전원( 80) 다른 쪽의 (즉 이 예에서는 -V측의) 출력부는 저항기(93)을 통해 상기 접속부 b 및 전극(65)에 접속한다. 이와 같이 구성하면 흡착용 전원(80)의 회로는 브릿지 회로(8)에 대해 대칭으로 접속되므로 흡착용 전원(80)이 브릿지 회로(8)의 평형 상태를 흐트러뜨리지 않으며 따라서 온도 변화 등에 대한 회로의 안정성이 보다 향상된다. 브릿지 회로(8)은 정전척(60)상에 기판(55)가 없을 때 평형상태가 되고 계측기(32)의 값이 0 이 되도록 설정해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는 정전척 60 상에 기판 55가 없을 때에는 상기 정전용량 C5 및 C6 의 크기는 0 으로 간주해도 좋을 정도로 작으므로 도 3에 나타난 것처럼 커패시터 81, 커패시터 82, 커패시터 83과 커패시터 84 를 합성한 것 및 커패시터 85와 커패시터 86을 합성한 것 및 커패시터 86을 합성한 것의 정전용량의 값을 각각 C1 ~ C4 로 하면 브릿지회로의 평형조건으로 잘 알려져 있듯이 C1 = C2 및 C3 = C4 조건이 성립하도록 설정해 둔다.The power supply circuit for the electrostatic chuck of this semiconductor wafer holding device 100 includes a bridge circuit 8 constituting a plurality of capacitors in addition to the electrostatic chuck 60 . This bridge circuit (8) electrically connects four capacitors, that is, capacitors 81 and 82, capacitors 83 and 84 connected in series with each other, and capacitors 85 and 86 connected in series with each other in the equivalent circuit as shown in FIG. It has a configuration in which a measuring instrument 32 for measuring current or voltage is connected between c and d. The meter 32 is a voltmeter or voltage measuring circuit for measuring the voltage generated between c and d, or an ammeter or current measuring circuit for measuring the current flowing between c and d. The electrostatic chuck is a bipolar type having two electrodes 66 and 65, and these two electrodes 66 and 65 are connected in parallel to both ends of a capacitor 84 constituting one side of the bridge circuit 8. When the substrate 55 is supplied to the electrostatic chuck 60 and approached (or adsorbed), a capacitance C5 is generated between one electrode 66 and the substrate 55 as shown in FIG. 3, and the other electrode 65 and A capacitance C6 is generated between the substrates 55. Therefore, when the electrostatic chuck 60 is connected as described above, the capacitances C5 and C6 serially connected to each other are connected in parallel to the capacitor 84. Since the two electrodes 66 and 65 are usually the same shape and have the same area, C5 = C6 in general. In order to supply DC voltages +V and -V for adsorption from the adsorption power source 80 without disturbing the equilibrium state of the bridge circuit to the electrostatic chuck connected as described above, in this example, one side of the adsorption power source 80 (this In the example, the +V side) output part is connected to the connection part e between the capacitors 83 and 84 and the electrode 66 through the resistor 91, and at the same time, through the resistor 92 having the same value as the resistor 91, the capacitor ( 85) and the connection portion f between the capacitors 86 are also connected. The output part on the other side (i.e. on the -V side in this example) of the adsorption power source 80 is connected to the connection part b and the electrode 65 through a resistor 93. With this configuration, since the circuit of the suction power supply 80 is connected symmetrically with respect to the bridge circuit 8, the suction power supply 80 does not disturb the equilibrium state of the bridge circuit 8, and therefore the circuit for temperature change or the like stability is further improved. It is desirable that the bridge circuit 8 is in an equilibrium state when there is no substrate 55 on the electrostatic chuck 60 and the value of the meter 32 is set to 0. Specifically, when there is no substrate 55 on the electrostatic chuck 60, the capacitances C5 and C6 are small enough to be regarded as 0, so as shown in FIG. 3, capacitor 81, capacitor 82, capacitor 83 and capacitor 84 are combined. If the value of the capacitance of the combination of capacitor 85 and capacitor 86 and capacitor 86 is C1 ~ C4, respectively, the conditions C1 = C2 and C3 = C4 are established, as is well known as the equilibrium condition of the bridge circuit. .

상기 정전용량 C5 및 C6 의 크기는 정전척(60) 상의 기판 (55)의 유무, 기판의 흡착상태 및 기판의 이탈상태에 따라 변화한다. 구체적으로는 정전용량 C5 및 C6 각각의 크기를 정전척(60)상에 기판(55)가 없을 때의 것을 C11, 정전척(60)상에 기판(55)를 올려놓았을 경우의 것을 C12, 정전척(60)에 기판(55)을 흡착했을 때의 것을 C13, 흡착한 후에 정전척으로의 전압을 오프(off)한 후의 것을 C14 로 하면 일반적으로 C11 < C12 < C14 < C13 이 된다. 왜냐하면 정전척에 대한 기판의 흡착이 강해질수록 기판와 전극 간의 거리가 작아져 이들 사이의 정전용량이 커지기 때문이다. C11은 전술한 바와 같이 0으로 간주할 수 있다. C14는 잔류 전하에 의한 흡착력이 남아있는 동안은 C12 보다 크다.The magnitudes of the capacitances C5 and C6 change depending on the presence or absence of the substrate 55 on the electrostatic chuck 60, the adsorption state of the substrate, and the separation state of the substrate. Specifically, capacitances C5 and C6 are C11 when the substrate 55 is not placed on the electrostatic chuck 60, C12 when the substrate 55 is placed on the electrostatic chuck 60, and C13 when the substrate 55 is adsorbed to the electrostatic chuck 60, and C14 after the voltage to the electrostatic chuck is turned off after adsorption is C11 < C12 < C14 < C13. This is because the stronger the adsorption of the substrate to the electrostatic chuck, the smaller the distance between the substrate and the electrode and the larger the capacitance between them. C11 can be regarded as 0 as described above. C14 is greater than C12 while adsorption by residual charge remains.

따라서 상기와 같이 구성해 두면, 정전척상의 기판의 유무, 기판의 흡착상태 및 기판의 이탈상태에 따라 정전용량 C5 및 C6 의 크기가 변화하고, 이 변화가 브릿지회로의 일변(한변)의 정전용량을 변화시켜 브릿지회로(8)의 평형상태를 변화시키고, 그 변화가 계측기(32)의 계측치(계측값)에 큰 변화가 되어 나타난다. 따라서 계측기의 계측값에 의해 정전척상의 기판의 유무, 기판의 흡착상태 및 기판의 이탈상태를 감지할 수 있다. 기판의 흡착상태에도 강흡착, 중흡착, 약흡착이 있는데, 이들에 따라서도 상기 정전용량 C5 및 C6의 크기가 변화하고, 그것이 계측기(32)의 계측값에 나타나므로 이들의 흡착상태의 구별도 할 수 있다.Therefore, with the above configuration, the magnitudes of the capacitances C5 and C6 change according to the presence or absence of a substrate on the electrostatic chuck, the adsorption state of the substrate, and the separation state of the substrate, and this change is the capacitance of one side (one side) of the bridge circuit is changed to change the equilibrium state of the bridge circuit 8, and the change appears as a large change in the measured value (measured value) of the measuring instrument 32. Therefore, the presence or absence of a substrate on the electrostatic chuck, the adsorption state of the substrate, and the separation state of the substrate can be detected by the measurement value of the measuring instrument. There are strong adsorption, medium adsorption, and weak adsorption in the adsorption state of the substrate, and the size of the capacitances C5 and C6 changes according to these, and it is shown in the measured value of the meter 32, so the distinction of these adsorption states is also can do.

게다가 이 기판유지장치에서는 측정계에 브릿지회로를 이용하고 있어 브릿지회로(8)은 그 전체가 온도 변화해도 원리적으로는 그 평형상태에 거의 변화가 생기지 않으므로 온도 드리프트(temperature drift) 등 디스터번스(disturbance)의 영향을 받기 어렵다. 따라서 상기 기판의 흡착상태 등 감지의 신뢰성 및 정밀도가 높다.Furthermore, in this substrate holding device, a bridge circuit is used for the measurement system, and the bridge circuit 8, in principle, hardly changes in its equilibrium state even if the temperature of the entire bridge circuit 8 changes, so disturbances such as temperature drift It is difficult to be affected by Therefore, the reliability and precision of sensing the adsorption state of the substrate are high.

또한 브릿지 회로(8)은 기본적으로는 4개 또는 4 그룹의 커패시터, 및 계측기로 구성할 수 있으므로 종래 기술에 비해 회로 구성이 간단하다.In addition, since the bridge circuit 8 can basically be composed of four or four groups of capacitors and a measuring instrument, the circuit configuration is simple compared to the prior art.

전술한 바와 같이 브릿지회로는 정전척상에 기판이 없는 경우에 평형상태가 되어 계측기의 값이 0이 되도록 설정해 두는 것이 바람직하므로 그렇게 하면 계측기의 조정 등이 용이해진다. 예를 들어 연산증폭기 등의 조합에 의해 계측기를 구성했을 경우에도 단순히 기판이 없는 경우에 제로(zero) 출력이 되도록 조정하면 되므로 계측기의 제로점 조정이 용이해진다.As described above, it is desirable that the bridge circuit is in an equilibrium state when there is no substrate on the electrostatic chuck and the value of the meter is set to 0, so that adjustment of the meter becomes easy. For example, even when a measuring instrument is composed of a combination of operational amplifiers, it is easy to adjust the zero point of the measuring instrument because it is simply adjusted so that the output is zero when there is no board.

또 계측기의 표시를 정전척(60)상에 기판(55)가 없을 때를 0으로 설정하고, 기판(55)를 최대 흡착했을 때를 최대 눈금(full scale)으로 설정하고, 그 사이를 예를 들면 리니어 스케일(linear scale)로 할당해 둠으로써 정전척상에 기판이 없는 경우부터 최대 흡착상태까지의 정전척의 각종 상태를 이 계측기(32)의 표시에 의해 간략히 알 수 있으며, 또한 정전척이 없는 경우부터 최대 흡착상태까지 정확하게 알 수 있다.In addition, the display of the measuring instrument is set to 0 when there is no substrate 55 on the electrostatic chuck 60, and set to full scale when the substrate 55 is maximally absorbed, and the interval between them is exemplified. For example, by assigning them on a linear scale, various states of the electrostatic chuck from the case where there is no substrate on the chuck to the maximum adsorption state can be easily known by the display of the measuring instrument 32, and also in the case where there is no electrostatic chuck to the maximum adsorption state.

도 4 는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반도체 웨이퍼 지지장치를 보여주는 구성도이며, 도 5는 도 4에 나타낸 반도체 웨이퍼 지지장치의 동작 타이밍 차트이다.FIG. 4 is a configuration diagram showing a semiconductor wafer support device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an operation timing chart of the semiconductor wafer support device shown in FIG. 4 .

도 4는 두께가 50um ~100um 인 박판 반도체 웨이퍼(55) 를 반도체 웨이퍼 지지장치(100) 에 로딩하여 준비 공정, 흡착 공정, 전압 제어부의 분리 공정, 흡착 개방 공정 등 상술한 각각의 공정에 따른 전압 인가 타이밍을 설명하는 동작 타이밍 차트이다.4 shows voltage according to each of the above-described processes, such as a preparation process by loading a thin semiconductor wafer 55 having a thickness of 50 um to 100 um into the semiconductor wafer support device 100, an adsorption process, a separation process of a voltage control unit, and an adsorption opening process. It is an operation timing chart explaining application timing.

준비 공정 에서는 박막 반도체 웨이퍼(55)를 반도체 웨이퍼 지지장치(100)에 얹은 상태로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 박막 반도체 웨이퍼(55)은 어스 단자(56)에 접속되어 있다.In the preparation step, the thin film semiconductor wafer 55 is placed on the semiconductor wafer support device 100, and as shown in FIG. 4, the thin film semiconductor wafer 55 is connected to the ground terminal 56.

박막 반도체 웨이퍼의 흡착 조작 공정에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 최초의 타이밍(t1)에서 어스 단자(56)를 온(on)하며 박막 반도체 웨이퍼를 접지한다. 계속해서, 어스 단자(56)의 온(on) 후의 타이밍(t2)에서 흡착용 전원(80)을 온(on)하여, 전극부(66)에 플러스(+V)의 고전압을 인가한다. 전극부(66)에의 전압인가에 따라, 박막 반도체 웨이퍼(55)은 역극성의 전하가 접지로부터 끌어 당겨져, 전극부(66)와 박막 반도체 웨이퍼(55) 사이에 전위차가 발생하여, 인력(attraction)이 발생한다.In the thin film semiconductor wafer adsorption operation step, as shown in FIG. 5 , the ground terminal 56 is turned on at the first timing t1 to ground the thin film semiconductor wafer. Subsequently, at timing t2 after turning on the ground terminal 56, the power supply 80 for adsorption is turned on, and a positive (+V) high voltage is applied to the electrode portion 66. As voltage is applied to the electrode part 66, charges of reverse polarity are attracted to the thin film semiconductor wafer 55 from the ground, and a potential difference occurs between the electrode part 66 and the thin film semiconductor wafer 55, resulting in attraction. ) occurs.

이 t1과 t2의 타이밍은, 흡착시킬 목적에서는, 역전하여도 되지만, 박막 반도체 웨이퍼에 가해지는 응력을 억제할 필요가 있는 경우에는 박막 반도체 웨이퍼 내에 대전류가 흐르는 않도록 하기 위하여 이 타이밍은 중요하다.The timings of t1 and t2 may be reversed for the purpose of adsorption, but when it is necessary to suppress the stress applied to the thin film semiconductor wafer, this timing is important to prevent large current from flowing in the thin film semiconductor wafer.

전극부(66)에 인가된 고전압에 걸맞는 충분한 전하가 박막 반도체 웨이퍼(55)에 축적된 타이밍(t3)에서 어스 단자(56)을 오프(off)한다. 이에 따라, 박막 반도체 웨이퍼(55)의 어스(접지)가 해제되어, 박막 반도체 웨이퍼에 축적한 전하의 흐름이 차단된다. 또한, 그와 동시에 박막 반도체 웨이퍼에 축적된 전하는 전극부(66)의 역극성 전하에 구속된다.The ground terminal 56 is turned off at timing t3 when a sufficient charge corresponding to the high voltage applied to the electrode portion 66 is accumulated in the thin film semiconductor wafer 55 . As a result, the ground (ground) of the thin film semiconductor wafer 55 is released, and the flow of charges accumulated in the thin film semiconductor wafer is blocked. In addition, at the same time, the charge accumulated in the thin film semiconductor wafer is confined to the reverse polarity charge of the electrode portion 66.

그 후의 타이밍(t4)에서 흡착용 전원(80, 정극전압 (70a))을 오프(off)하여, 전극부(66)와 전원을 차단한다. 이 상태로, 흡착용 전원(80, 정극전압 (70a))을 박막 반도체 웨이퍼로부터 분리하여도, 전극부(66)에 축적한 플러스의 전하의 플로우 오프 경로, 및 박막 반도체 웨이퍼에 축적된 마이너스의 전하의 플로우 오프 경로가 함께 차단되고, 또한, 박막 반도체 웨이퍼와 전극부(66)에 축적한 역극성의 전하가 절연층(40)을 사이에 두고, 서로 당기고 있기 때문에, 축적한 전하가 외부로 빠져나가지 않고, 인력을 장시간 유지한다.After that, at the timing t4, the suction power supply 80 (positive electrode voltage 70a) is turned off, and the electrode portion 66 and the power supply are cut off. In this state, even if the adsorption power supply 80 (positive electrode voltage 70a) is separated from the thin film semiconductor wafer, the flow-off path of the positive charges accumulated in the electrode portion 66 and the negative charges accumulated in the thin film semiconductor wafer Both the flow-off paths of charges are blocked, and charges of reverse polarity accumulated in the thin film semiconductor wafer and the electrode portion 66 are attracted to each other with the insulating layer 40 interposed therebetween, so the accumulated charges are discharged to the outside. It does not escape, and maintains manpower for a long time.

여기서, t3과 t4의 타이밍의 순서는 중요하다. 이 순서가 역전되어도 흡착은 행할 수 있지만, t3의 앞에 t4를 행하였다면, 박막 반도체 웨이퍼 55 에 축적된 마이너스의 전하의 일부가 어스에 방출되어, 흡착력이 저하한다.Here, the order of the timings of t3 and t4 is important. Adsorption can be performed even if this order is reversed, but if t4 is performed before t3, a part of the negative charge accumulated in the thin film semiconductor wafer 55 is discharged to the ground, and the adsorption force decreases.

또한, t3의 타이밍과 t4의 타이밍은, 엄밀한 의미에서는 동시에 행하여도 되지만, 오동작 등을 고려하면 t3 의 후에 t4 를 행하는 것이 좋다.In addition, although the timing of t3 and the timing of t4 may be performed simultaneously in a strict sense, it is better to perform t4 after t3 in consideration of malfunction and the like.

이어서 흡착용 전원(80, 정극전압 (70a))을 반도체 웨이퍼 지지장치(100)로부터 분리한다.Next, the suction power source 80 (positive electrode voltage 70a) is separated from the semiconductor wafer support device 100.

다음에, 박막 반도체 웨이퍼로부터 정전척 본체(60)를 분리하는 조작을 설명한다.Next, an operation to separate the electrostatic chuck body 60 from the thin film semiconductor wafer will be described.

도 4의 타이밍(t5)에서 어스 단자(56)를 온(on)하고, 재차, 박막 반도체 웨이퍼을 접지한다. 이어서, 타이밍(t8)에서 GND를 온(on)하여 전극부(66)를 접지한다. 이 시점에서, 전극부(66), 박막 반도체 웨이퍼가 함께 접지되고, 축적 전하가 접지에 흘러, 전극부(66)와 박막 반도체 웨이퍼 사이에 전위차가 없어지고, 박막 반도체 웨이퍼와 정전척 본체(60)의 흡착력이 소멸한다. 이에 따라, 박막 반도체 웨이퍼와 정전척 본체(60)의 분리가 용이해진다.At timing t5 in FIG. 4 , the ground terminal 56 is turned on, and the thin film semiconductor wafer is grounded again. Next, at timing t8, GND is turned on to ground the electrode portion 66. At this point, the electrode portion 66 and the thin film semiconductor wafer are grounded together, the stored charge flows to the ground, and the potential difference between the electrode portion 66 and the thin semiconductor wafer is eliminated, and the thin film semiconductor wafer and the electrostatic chuck body 60 ), the adsorption capacity disappears. Accordingly, separation of the thin film semiconductor wafer and the electrostatic chuck body 60 becomes easy.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. In this regard, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention should be construed as including all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims to be described later and equivalent concepts rather than the detailed description above are included in the scope of the present invention.

8 : 브릿지 회로
32 : 계측기
55 : 반도체 웨이퍼, 기판, 대상물, 박막 반도체 웨이퍼
56 : 어스
60 : 정전척, 정전척 본체
65, 66 : 전극, 전극부
70a ; 정극전압
70b ; 부극전압
80 : 흡착용 전원
81, 82 : 커패시터
83, 84 : 커패시터
85, 86 : 커패시터
91, 92, 93 : 저항기
100 : 반도체 웨이퍼 지지장치8: bridge circuit
32: instrument
55: semiconductor wafer, substrate, object, thin film semiconductor wafer
56: Earth
60: electrostatic chuck, electrostatic chuck body
65, 66: electrode, electrode part
70a; positive electrode voltage
70b; negative voltage
80: Power for adsorption
81, 82: capacitor
83, 84: capacitor
85, 86: capacitor
91, 92, 93: resistor
100: semiconductor wafer support device

Claims (3)

정전척의 정전력으로 반도체 웨이퍼를 흡착지지하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로에 있어서,
상기 정전척의 전극에 전압을 인가하는 흡착용 전원과 상기 전극 사이에 복수개의 커패시터와 계측기를 포함하는 브릿지 회로를 구비하며,
상기 복수개의 커패시터는 전기적으로 접속되어 마름모 형으로 상기 마름모 형의 마주 보는 대각부 사이에 상기 계측기를 배설하며,
상기 정전척의 정전력으로 상기 반도체 웨이퍼를 흡착 지지할때에 상기 정전척의 전극과 상기 반도체 웨이퍼 사이에 형성되는 정전용량이 상기 브릿지 회로를 이루는 상기 마름모 형의 한 변에 배설된 커패시터에 병렬로 접속되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로.A power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device that adsorbs and holds a semiconductor wafer with electrostatic force of the electrostatic chuck,
A bridge circuit including a plurality of capacitors and a measuring instrument is provided between an absorption power source for applying a voltage to an electrode of the electrostatic chuck and the electrode,
The plurality of capacitors are electrically connected to arrange the meter in a rhombus shape between opposite diagonal portions of the rhombus shape,
When the semiconductor wafer is adsorbed and supported by the electrostatic force of the electrostatic chuck, the capacitance formed between the electrode of the electrostatic chuck and the semiconductor wafer is connected in parallel to a capacitor arranged on one side of the diamond forming the bridge circuit. A power circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer support device, characterized in that the configuration. 제1항에 있어서,
상기 정전용량은 상기 정전척상의 상기 반도체 웨이퍼의 유무, 흡착상태에 따라 상기 정전용량의 크기가 변화하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로.According to claim 1,
The power circuit for the electrostatic chuck of the semiconductor wafer holding device, characterized in that the magnitude of the capacitance changes depending on the presence or absence of the semiconductor wafer on the electrostatic chuck and the adsorption state. 제2항에 있어서,
상기 정전용량의 변화는 상기 계측기의 계측값의 영향을 주는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 정전척용 전원회로.According to claim 2,
A power supply circuit for an electrostatic chuck of a semiconductor wafer holding device, characterized in that the change in capacitance affects the measured value of the meter.
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