KR101364656B1

KR101364656B1 - Electrostatic chuck

Info

Publication number: KR101364656B1
Application number: KR1020090019411A
Authority: KR
Inventors: 요시노부 고토
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: CN101533798B; JP2009218592A; CN101533798A; KR20090097797A; JP5331519B2

Abstract

본 발명은 플라즈마 밀도의 고밀도화에 수반되는 아킹의 발생을 방지할 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 과제로 한다.An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck capable of preventing the occurrence of arcing accompanying the high density of the plasma density.

이러한 본 발명의 정전 척은, 냉각 장치(1)와, 냉각 장치(1) 상에 배치되며 워크 적재면을 갖는 정전 척 본체(2)를 포함하는, 반도체 제조 장치에 이용되는 정전 척(10)으로서,The electrostatic chuck 10 of the present invention includes a cooling apparatus 1 and an electrostatic chuck 10 used in a semiconductor manufacturing apparatus, which includes an electrostatic chuck body 2 disposed on the cooling apparatus 1 and having a work loading surface. As

(가) 냉각 장치(1)를 관통하여 냉각 장치의 한쪽의 주면(主面)으로부터 다른쪽의 주면 표면에 이르도록 연장되는 가스 공급 구멍(1a)이 마련되며, 가스 공급 구멍(1a)의 개구부에 가스 공급 구멍(1a)보다도 직경이 큰 주(主) 카운트보어부(1b)가 마련되고, (나) 중앙에 가스 공급 구멍과 연통하는 가스 유로(3a)를 마련한 절연 부재로 이루어지는 아킹(arcing) 방지 부재(3)가 주 카운트보어부(1b)에 매립되며, (다) 가스 유로(3a)를 통해 가스 공급 구멍(1a)과 연통하는 세공(細孔)(2a₁)이 워크 적재면에 마련되어 있는 정전 척(10)이다.(A) A gas supply hole 1a is provided extending through the cooling device 1 and extending from one main surface to the surface of the other main surface of the cooling device, and the opening of the gas supply hole 1a being provided. An arcing composed of an insulating member having a main count bore portion 1b having a diameter larger than that of the gas supply hole 1a, and (b) having a gas flow passage 3a communicating with the gas supply hole at the center thereof. ) The prevention member 3 is embedded in the main count bore portion 1b, and (c) the pores 2a ₁ communicating with the gas supply holes 1a through the gas flow passage 3a are formed on the workpiece mounting surface. It is an electrostatic chuck 10 provided in the.

Description

Electrostatic Chuck {ELECTROSTATIC CHUCK}

본 발명은 정전 척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck.

정전 척은, 반도체 디바이스 제조의 여러 가지 프로세스에서, 워크를 고정하는 적재대로서 주로 이용되고 있다. 여기서 「워크」로서는 주로 웨이퍼나 레티클이 해당된다.BACKGROUND OF THE INVENTION An electrostatic chuck is mainly used as a mounting table for fixing a work in various processes of semiconductor device manufacturing. Here, a "work" mainly corresponds to a wafer or a reticle.

정전 척은, 웨이퍼의 고정 외에도, 프로세스에 따라 발생하는 열을 웨이퍼로부터 효율적으로 제거하여 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지한다고 하는 목적으로 사용되는 경우가 있다. 예컨대, 웨이퍼의 냉각 효과를 높이기 위해, 정전 척은 냉각 장치 상에 배치되어 있다. 또한, 정전 척에 흡착된 웨이퍼로부터 열을 뺏을 목적으로, 웨이퍼의 이면에 헬륨(He) 등의 백사이드(backside) 가스를 유동시키기 위해, 정전 척에는 백사이드 가스가 유동하기 위한 세공(細孔)이 마련되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).In addition to the fixing of the wafer, the electrostatic chuck may be used for the purpose of efficiently removing heat generated by the process from the wafer to keep the temperature of the wafer constant. For example, in order to increase the cooling effect of the wafer, an electrostatic chuck is disposed on the cooling device. In addition, in order to flow backside gas such as helium (He) to the back surface of the wafer for the purpose of extracting heat from the wafer adsorbed by the electrostatic chuck, pores for flowing the backside gas are provided in the electrostatic chuck. It is provided (for example, refer patent document 1).

정전 척에 웨이퍼를 적재하여 플라즈마 에칭 프로세스 등으로 처리하는 경우, 플라즈마의 불균일성에 기인하여, 에칭률이 웨이퍼면 상에서 다른 것이 되는 경향이 있다. 이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 플라즈마 밀도의 고밀도화가 요구되고 있었다.When the wafer is placed in the electrostatic chuck and processed by a plasma etching process or the like, the etching rate tends to be different on the wafer surface due to the nonuniformity of the plasma. As a means to solve this problem, there has been a demand for higher density of plasma.

그러나, 플라즈마 밀도의 고밀도화에 의해, 웨이퍼에 대한 입열(入熱)이 증가하기 때문에, 정전 척의 두께를 줄이고, 금속제의 냉각 장치와 웨이퍼 적재면의 거리를 작게 하여, 보다 냉각 효율을 높일 필요가 생겨났다. 이 경우. 백사이드 가스를 유동시키기 위한 세공 부근에 아킹(arcing)이 발생하는 경우가 있으며, 아킹이 발생하면, 파티클의 발생이나 처리되는 웨이퍼의 손상, 정전 척의 파손 등이 생기는 문제가 표면화되어 왔다.However, as the density of plasma density increases, heat input to the wafer increases, so it is necessary to reduce the thickness of the electrostatic chuck, to reduce the distance between the metal cooling device and the wafer loading surface, and to increase the cooling efficiency. I got it. in this case. Arcing may occur in the vicinity of pores for flowing the backside gas, and when arcing occurs, problems such as generation of particles, damage to the processed wafer, breakage of the electrostatic chuck, and the like have been surfaced.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-315680호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-315680

본 발명은 플라즈마 밀도의 고밀도화에 수반되는 아킹의 발생을 방지할 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck capable of preventing the occurrence of arcing accompanying the high density of plasma.

본 발명의 제1 양태는, 냉각 장치와, 냉각 장치 상에 배치되며 워크 적재면을 갖는 정전 척 본체를 포함하는 반도체 제조 장치에 이용되는 정전 척으로서,The 1st aspect of this invention is an electrostatic chuck used for a semiconductor manufacturing apparatus containing a cooling apparatus and the electrostatic chuck main body arrange | positioned on a cooling apparatus, and having a workpiece mounting surface,

(가) 냉각 장치를 관통하여 냉각 장치의 한쪽의 주면으로부터 다른쪽의 주면 표면에 이르도록 연장되는 가스 공급 구멍이 마련되며, 가스 공급 구멍의 개구부에 가스 공급 구멍보다도 직경이 큰 주(主) 카운트보어부가 마련되고, (나) 중앙에 가스 공급 구멍과 연통하는 가스 유로를 마련한 절연 부재로 이루어지는 아킹 방지 부재가 주 카운트보어부에 매립되며, (다) 가스 유로를 통해 가스 공급 구멍과 연통하는 세공이 워크 적재면에 마련되어 있는 정전 척을 요지로 한다.(A) A gas supply hole is provided extending through the cooling device to reach the surface of the other main surface from the other main surface of the cooling device, and a major count having a diameter larger than that of the gas supply hole in the opening of the gas supply hole. An arcing prevention member comprising an insulation member provided with a bore portion, (b) a gas flow passage communicating with the gas supply hole at the center, is embedded in the main count bore portion, and (c) a pore communicating with the gas supply hole through the gas flow passage. The electrostatic chuck provided in this workpiece mounting surface is a summary.

본 발명의 제2 양태는, 냉각 장치와, 냉각 장치 상에 배치되며 워크 적재면을 갖는 정전 척 본체를 포함하는 반도체 제조 장치에 이용되는 정전 척으로서,A second aspect of the present invention is an electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing apparatus including a cooling device and an electrostatic chuck body disposed on the cooling device and having a workpiece mounting surface,

(가) 냉각 장치를 관통하여 냉각 장치의 한쪽의 주면으로부터 다른쪽의 주면 표면에 이르도록 연장되는 가스 공급 구멍이 마련되며, 가스 공급 구멍의 개구부에 가스 공급 구멍보다도 직경이 큰 주 카운트보어부가 마련되고, (나) 주 카운트보어부에 삽입하였을 때에 가스 유로가 되도록, 가스의 유동 방향의 중심선을 포함하는 단면도의 둘레로 형성되는 복수의 홈이 표면에 마련된 아킹 방지 부재가, 주 카운 트보어부에 매립되며, (다) 가스 유로를 통해 가스 공급 구멍과 연통하는 세공이 워크 적재면에 마련되어 있는 정전 척을 요지로 한다.(A) A gas supply hole is provided extending through the cooling device to reach the surface of the other main surface of the cooling device, and a main count bore portion having a larger diameter than the gas supply hole is provided in the opening of the gas supply hole. And (b) an arcing preventing member having a plurality of grooves formed on the surface of the cross section including a center line in the gas flow direction so as to be a gas flow path when inserted into the main count bore portion. (C) An electrostatic chuck in which pores communicate with the gas supply holes through the gas flow path is provided on the workpiece loading surface.

본 발명의 제3 양태는, 냉각 장치와, 냉각 장치 상에 배치되며 워크 적재면을 갖는 정전 척 본체를 포함하는 반도체 제조 장치에 이용되는 정전 척으로서,A third aspect of the present invention is an electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing apparatus including a cooling device and an electrostatic chuck body disposed on the cooling device and having a workpiece mounting surface,

(가) 냉각 장치를 관통하여 냉각 장치의 한쪽의 주면으로부터 다른쪽의 주면 표면에 이르도록 연장되는 가스 공급 구멍이 마련되며, 가스 공급 구멍의 개구부에 가스 공급 구멍보다도 직경이 큰 주 카운트보어부가 마련되고, (나) 직경 방향의 중심에서 교차하는 2개의 홈으로 이루어지는 십자형의 부(副) 카운트보어부를 정전 척 본체측 주면에 포함하며, 주 카운트보어부에 삽입하였을 때에 가스 유로를 형성하도록, 원통 형상의 측면에 십자형의 부 카운트보어부의 각각의 홈의 길이 방향으로 직행하는 평면형의 복수의 노취부를 갖는 아킹 방지 부재가, 주 카운트보어부에 매립되고, (다) 가스 유로를 통해 가스 공급 구멍과 연통하는 세공이 워크 적재면에 마련되어 있는 정전 척을 요지로 한다.(A) A gas supply hole is provided extending through the cooling device to reach the surface of the other main surface of the cooling device, and a main count bore portion having a larger diameter than the gas supply hole is provided in the opening of the gas supply hole. And (b) a cylindrical cross-counter bore consisting of two grooves intersecting at the center in the radial direction on the electrostatic chuck main body side main surface, so as to form a gas flow path when inserted into the main countbore part. An arcing prevention member having a plurality of planar notches, which extend in the longitudinal direction of each groove of the cross-shaped subcounter portion on the side of the shape, is embedded in the main countbore portion, and (c) the gas supply hole through the gas flow path. The pores which communicate with the main body are provided with the electrostatic chuck provided in the workpiece mounting surface.

본 발명에 따르면 플라즈마 밀도의 고밀도화에 수반되는 아킹의 발생을 방지할 수 있는 정전 척이 제공된다.According to the present invention, there is provided an electrostatic chuck capable of preventing the occurrence of arcing accompanying the high density of the plasma density.

이하에, 실시형태를 예로 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 도면 중 동일 기능 또는 유사 기능을 갖는 것에 대해서는, 동일 또는 유사 부호를 붙여 설명을 생략한다. 워크로서 웨이퍼를 이용 하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Although this invention is demonstrated to the following by taking embodiment as an example, this invention is not limited to the following embodiment. In the drawings, those having the same function or similar function are denoted by the same or similar reference numerals and description thereof will be omitted. It demonstrates using a wafer as a workpiece | work.

(정전 척)(Blackout chuck)

도 1의 (a)에 도시하는 실시형태에 따른 정전 척(10)은, 냉각 장치(1)와, 냉각 장치(1) 상에 배치되며 워크 적재면을 갖는 정전 척 본체(2)를 포함하는 반도체 제조 장치에 이용되는 정전 척(10)으로서, (가) 냉각 장치(1)를 관통하여 냉각 장치의 한쪽의 주면으로부터 다른쪽의 주면 표면에 이르도록 연장되는 가스 공급 구멍(1a)이 마련되며, 가스 공급 구멍(1a)의 개구부에 가스 공급 구멍(1a)보다도 직경이 큰 주 카운트보어부(1b)가 마련되고, (나) 가스 공급 구멍과 연통하는 가스 유로(3a)를 마련한 절연 부재로 이루어지는 아킹 방지 부재(3)가 주 카운트보어부(1b)에 매립되며, (다) 가스 유로(3a)를 통해 가스 공급 구멍(1a)과 연통하는 세공(2a₁)이 워크 적재면에 마련되어 있다. 또한, 발명의 이해를 용이하게 할 목적으로 도시를 생략하고 있지만, 정전 척 본체(2)와 냉각 장치(1)는, 정전 척 본체(2)와 냉각 장치(1) 사이에 배치된 접합 시트에 의해 접합되어 있다. 세공의 수는 특별히 3개로 제한되는 것이 아니다.The electrostatic chuck 10 according to the embodiment shown in FIG. 1A includes a cooling device 1 and an electrostatic chuck body 2 disposed on the cooling device 1 and having a workpiece mounting surface. As the electrostatic chuck 10 used in the semiconductor manufacturing apparatus, (A) a gas supply hole 1a is provided which extends from the main surface of one side of the cooling apparatus to the surface of the other side of the cooling apparatus 1. A main count bore portion 1b having a larger diameter than the gas supply hole 1a is provided in the opening of the gas supply hole 1a, and (b) an insulating member having a gas flow path 3a communicating with the gas supply hole. made and embedded in the arcing protection member 3, the main count the bore (1b), (C) is provided in the gas passage (3a) a pore that communicates with the gas supply port (1a) through (2a ₁₎ is a work mounting surface . In addition, although illustration is abbreviate | omitted for the purpose of making understanding of this invention easy, the electrostatic chuck main body 2 and the cooling apparatus 1 are attached to the bonding sheet arrange | positioned between the electrostatic chuck main body 2 and the cooling apparatus 1. It is joined by. The number of pores is not particularly limited to three.

아킹 방지 부재(3)는, 원통 형상의 내측 가스 유로에 냉각 장치(1)측으로부터 정전 척 본체(2)측을 향하여 내경이 동심원 형태로 넓어지는 단면이 테이퍼형인 내벽(3b)을 포함한다. 아킹 방지 부재(3)의 직경은, 아킹을 방지하는 관점에서는 정전 척 본체(2)의 두께의 2배 이상이 바람직하며, 플라즈마의 고밀도화와 워크의 냉각 효과를 도모하는 관점에서는 정전 척 본체(2)의 두께의 4배 이하가 바람직하다. 아킹 방지 부재(3)의 최소 내경은 가스 공급 구멍(1a)의 내경과 동일하거나 혹은 그 이하이다.The arcing prevention member 3 includes an inner wall 3b having a tapered cross section in which the inner diameter widens in a concentric shape from the cooling device 1 side toward the electrostatic chuck main body 2 side in the cylindrical inner gas flow path. The diameter of the arcing prevention member 3 is preferably at least twice the thickness of the electrostatic chuck main body 2 from the viewpoint of preventing arcing, and the electrostatic chuck main body 2 from the viewpoint of increasing the plasma density and cooling the work. 4 times or less of the thickness of?) Is preferable. The minimum inner diameter of the arcing prevention member 3 is equal to or less than the inner diameter of the gas supply hole 1a.

정전 척 본체(2)의 워크 적재면과 냉각 장치의 접촉면 간의 두께는, 워크의 냉각 효과를 높이는 관점에서는 3 ㎜ 이하가 바람직하며, 또한 1.5 ㎜ 이하가 보다 바람직하다. 정전 척 본체(2)에 마련된 복수의 세공(2a₁, 2a₂, 2a₃)은 내경이 150 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 정전 척 본체(2)의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 열전도를 좋게 하며, 반응성 가스에 대한 내식성이 풍부하다고 하는 관점에서는, 질화알루미늄계 세라믹스, 질화알루미늄을 함유하는 복합 재료, 알루미나계 세라믹스, 알루미나를 함유하는 복합 재료, 알루미나와 질화알루미늄의 복합 세라믹스가 바람직하다. 또한, 탄화규소, 산화이트륨, 혹은 이들의 복합재이어도 상관없다. 내부 전극의 재질도 특히 한정되지 않기 때문에, 도전성 세라믹스나 금속이어도 좋지만, 고융점 금속이 바람직하며, 몰리브덴, 텅스텐, 몰리브덴과 텅스텐의 합금이 특히 바람직하다.3 mm or less is preferable and, as for the thickness between the workpiece mounting surface of the electrostatic chuck main body 2, and the contact surface of a cooling apparatus, 1.5 mm or less is more preferable. The plurality of pores 2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ provided in the electrostatic chuck body 2 preferably have an inner diameter of 150 μm or less. Although the material of the electrostatic chuck body 2 is not particularly limited, aluminum nitride ceramics, a composite material containing aluminum nitride, alumina ceramics, and alumina are selected from the viewpoint of improving thermal conductivity and being rich in corrosion resistance to reactive gases. The composite material containing and the composite ceramic of alumina and aluminum nitride are preferable. Moreover, you may be silicon carbide, yttrium oxide, or these composite materials. Since the material of the internal electrode is not particularly limited, conductive ceramics or metals may be used, but a high melting point metal is preferable, and an alloy of molybdenum, tungsten, molybdenum and tungsten is particularly preferable.

아킹 방지 부재(3)의 재질로서는, 절연성이 확보되는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 폴리테트라플루오로에틸렌(예컨대, 등록 상표명 테플론) 등의 내열성 불소 수지나, 알루미나 등의 고융점 절연성 세라믹스를 들 수 있다. 장기간 사용의 관점에서는 아킹 방지 부재의 재질로서는 형상 변화의 경향이 적으며, 냉각의 관점에서 열전도율이 높은 알루미나나 질화알루미늄 등의 고융점 절연성 세라믹스를 이용하는 것이 보다 바람직하다.The material of the anti-arking member 3 is not particularly limited as long as the insulating property is ensured. Examples of the material for the arcing prevention member 3 include heat-resistant fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (for example, Teflon) and high melting point insulating ceramics such as alumina. . From the viewpoint of long-term use, the material of the anti-arking member has little tendency to change shape, and from the viewpoint of cooling, it is more preferable to use high melting point insulating ceramics such as alumina and aluminum nitride having high thermal conductivity.

냉각 장치(1)는, 냉각수의 유로가 내부에 형성되어 있으며, 이러한 유로의 표면이 알루미늄판으로 덮힌 구성을 갖는다. 냉각 장치의 최대 직경은, 정전 척 본체(2)의 최대 직경과 같은 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 장치(1)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 냉각 장치(1)의 최대 직경을 300 ㎜ 정도로 한 경우, 냉각 장치(1)의 두께를 30 ㎜∼40 ㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 냉각 장치(1)의 재질은 열전도성이 좋은 것이면 특별히 제한되지 않지만, 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다.The cooling apparatus 1 has the structure in which the flow path of cooling water is formed inside, and the surface of this flow path was covered with the aluminum plate. The maximum diameter of the cooling device is preferably about the same as the maximum diameter of the electrostatic chuck body 2. In addition, the thickness of the cooling device 1 is not particularly limited. For example, when the maximum diameter of the cooling device 1 is about 300 mm, the thickness of the cooling device 1 is preferably about 30 mm to 40 mm. The material of the cooling device 1 is not particularly limited as long as it has good thermal conductivity, but aluminum is preferably used.

접합 시트로서는 특별한 제한 없이 여러 가지 것을 이용할 수 있지만, 예컨대 아크릴 수지, 실리콘 수지, 변성폴리이미드 수지를 이용할 수 있다. 또한, 접합 시트 대신에 접착제를 이용하여도 상관없지만, 접착제는 유동하여 삐져 나오는 것을 고려하면, 작업성이 양호한 접착 시트를 이용하는 편이 바람직하다.Although various things can be used as a bonding sheet without a restriction | limiting in particular, For example, an acrylic resin, a silicone resin, and a modified polyimide resin can be used. Moreover, although you may use an adhesive instead of a bonding sheet, when an adhesive flows out and comes out, it is preferable to use the adhesive sheet with favorable workability.

실시형태에 따른 정전 척(10)의 작용 효과에 대해서, 도 7에 도시하는 정전 척(110)과 대비하여 설명한다.The effect of the electrostatic chuck 10 which concerns on embodiment is demonstrated compared with the electrostatic chuck 110 shown in FIG.

도 7에 도시하는 바와 같이, 냉각 장치(101)와 정전 척 본체(102) 간의 거리가 긴 경우, 웨이퍼의 냉각 효율이 낮으며, 또한 고전압을 가하지 않으면 플라즈마 밀도를 높일 수 없어 원하는 프로세스 특성을 만족시킬 수 없었다.As shown in FIG. 7, when the distance between the cooling device 101 and the electrostatic chuck main body 102 is long, the cooling efficiency of the wafer is low, and the plasma density cannot be increased without applying a high voltage to satisfy desired process characteristics. I couldn't.

그래서, 본 발명자들은 플라즈마 밀도의 향상과 웨이퍼의 냉각 효율을 높이기 위해, 도 1에 도시하는 바와 같이 정전 척 본체(2)의 두께를 얇게 하는 것을 착상하였다. 그런데, 이유는 분명하지 않지만, RF 전극을 겸한 냉각 장치(1)와 웨이퍼 적재면의 거리가 짧아짐으로써, 플라즈마를 발생시켰을 때에, 백사이드 가스의 공급 구멍 개구부에서 아킹이나 글로우 방전이 발생한 것에 기인한다고 고려되는 아크 흔적이 워크에 부착된다고 하는 문제가 생겼다. 아킹은 냉각 장치(1)를 손상 시킬 뿐만 아니라, 파티클이나 오염의 원인이 되며, 적재되는 웨이퍼의 이면(적재면)에 손상을 일으키기 때문에 아킹의 방지 방법이 요구되었다.Therefore, the inventors of the present invention conceived to make the thickness of the electrostatic chuck main body 2 thin as shown in FIG. 1 in order to improve the plasma density and increase the cooling efficiency of the wafer. By the way, although the reason is not clear, it is considered that it originates in arcing and glow discharge which generate | occur | produced in the supply hole opening part of a backside gas, when plasma generate | occur | produces by shortening the distance of the wafer mounting surface and the cooling apparatus 1 which served as an RF electrode. There is a problem that the arc trace is attached to the work. Arcing not only damages the cooling device 1, but also causes particles and contamination, and damages to the back surface (loading surface) of the wafer to be loaded, so a method of preventing arcing has been required.

이 경우, 도 7의 정전 척이면, 냉각 장치(101)와 정전 척 본체(102) 간의 거리가 길며, 가스 공급 구멍(101a) 공간이 넓기 때문에, 이러한 공간에 세라믹스 부재를 배치함으로써 아크의 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 도 1의 (a)와 같이 냉각 장치(1)와 웨이퍼 적재면 간의 거리가 짧으면, 세라믹스 부재를 배치할 공간을 확보할 수 없기 때문에, 새로운 아킹의 발생 방지 방법이 요구되고 있었다.In this case, since the distance between the cooling device 101 and the electrostatic chuck main body 102 is long, and the gas supply hole 101a has a large space in the electrostatic chuck of FIG. 7, the generation of an arc is prevented by arranging the ceramic member in such a space. It can prevent. However, if the distance between the cooling device 1 and the wafer mounting surface is short as shown in Fig. 1A, a space for arranging the ceramic members cannot be secured, so a new arcing prevention method has been required.

본 발명자들이 예의 연구한 결과, 전술한 실시형태에 따라, 상기 아크 흔적에 따른 문제를 개선함으로써, 플라즈마 밀도의 향상과 웨이퍼의 냉각 효율을 높이는 것이 가능하게 되었다.As a result of intensive studies by the present inventors, according to the above-described embodiment, it is possible to improve the plasma density and to increase the cooling efficiency of the wafer by improving the problem caused by the arc trace.

실시형태에 따르면, 아킹 방지 부재(3)를 이용함으로써, 가스 공급 구멍(1a)에 아킹이 생기지 않게 되어, 보다 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그 결과로서, 예컨대 플라즈마 에칭의 공정에서는 웨이퍼의 처리 속도를 빠르게 할 수 있다고 하는 작용 효과를 얻을 수 있다.According to the embodiment, by using the arcing prevention member 3, arcing does not generate | occur | produce in the gas supply hole 1a, and it can generate a higher density plasma. As a result, for example, in the plasma etching process, the effect of speeding up the processing speed of the wafer can be obtained.

(정전 척의 제조 방법)(Manufacturing Method of Electrostatic Chuck)

정전 척(10)의 제조 방법으로서 정전 척 본체(2)가 질화알루미늄인 경우의 제조 방법을 설명한다.As a manufacturing method of the electrostatic chuck 10, a manufacturing method in the case where the electrostatic chuck main body 2 is aluminum nitride will be described.

(가) 우선 질화알루미늄 분말을 소정 형상으로 성형하여 성형체를 형성한다. 그 후, 이 성형체 상에, 몰리브덴으로 이루어진 내부 전극을 배치한다. 이 위에 질화알루미늄 분말을 더 충전하고 재차 성형하여 내부 전극을 매설한 원반형의 성 형체를 얻는다. 정전 척(10)은 정전 척 본체(2) 내에 매설되어 있는 정전 전극에 웨이퍼를 흡착시키기 위한 직류 전압과, 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 전력이 공급된다.(A) First, aluminum nitride powder is molded into a predetermined shape to form a molded body. Thereafter, an internal electrode made of molybdenum is disposed on the molded body. The aluminum nitride powder is further filled on this, and molded again to obtain a disk shaped body in which internal electrodes are embedded. The electrostatic chuck 10 is supplied with a DC voltage for adsorbing a wafer to an electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck body 2 and RF power for generating a plasma.

(나) 계속해서, 이 성형체를 질소 분위기 중에서 소결함으로써, 내부 전극을 매설한 정전 척 본체(2)를 제작한다. 내부 전극과 전기적으로 도통하는 단자를 접합 가능하게 형성한다. 웨이퍼 적재면으로부터 냉각 장치 접촉면에 이르는 세공(2a₁, 2a₂, 2a₃)을 레이저 가공법이나 에칭 가공법을 이용하여 마련한다. 도시를 생략하지만, 정전 척 본체(2)에는 세공(2a₁, 2a₂, 2a₃)과 마찬가지로 하여 복수의 세공을 마련하여도 상관없다.(B) Subsequently, the molded body is sintered in a nitrogen atmosphere to produce an electrostatic chuck main body 2 in which internal electrodes are embedded. The terminal which electrically connects with an internal electrode is formed so that bonding is possible. The pores 2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ from the wafer mounting surface to the cooling device contact surface are prepared by using a laser processing method or an etching processing method. Although not shown, the electrostatic chuck main body 2 may be provided with a plurality of pores similarly to the pores 2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ .

(다) 냉각 장치(1)를 제작하고, 그리고 냉각 장치(1)에 백사이드 가스의 공급 구멍(1a)이 되는 관통 구멍을 마련한다. 공급 구멍(1a)의 배치 간격이나 직경은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 냉각 장치(1)의 직경을 300 ㎜로 한 경우, 외주단(外周端)으로부터 17 ㎜ 내측의 원주 상에 대략 등간격으로 23개의 직경 1 ㎜의 관통 구멍(1a)을 마련하는 것이 바람직하다. 가스 공급 구멍의 개구부가 되는 정전 척 본체(2)와의 접합면측 표면에, 아킹 방지 부재(3)를 끼워 넣을 수 있게 주 카운트보어부(1b)를 마련한다. 가스 공급 구멍(1a)의 직경을 1 ㎜로 한 경우의 카운트보어부의 치수는, 직경 2.5 ㎜, 깊이 1.3 ㎜로 하는 것이 바람직하다.(C) The cooling apparatus 1 is produced, and the through hole used as the supply hole 1a of a backside gas is provided in the cooling apparatus 1. The spacing and diameter of the supply holes 1a are not particularly limited, but, for example, when the diameter of the cooling device 1 is 300 mm, 23 at approximately equal intervals on the circumference of 17 mm inside from the outer circumferential end thereof. It is preferable to provide through holes 1a having a diameter of 1 mm. The main count bore part 1b is provided in the joining surface side surface with the electrostatic chuck main body 2 used as an opening part of a gas supply hole so that the arcing prevention member 3 may be inserted. It is preferable that the dimension of the count bore part when the diameter of the gas supply hole 1a is set to 1 mm is 2.5 mm in diameter and 1.3 mm in depth.

(라) 다음에, 도 1의 (a)∼(c)에 도시하는 바와 같은 아킹 방지 부재(3)를 제작한다. 아킹 방지 부재(3)를 냉각 장치(1)의 주 카운트보어부(1b)에 끼워 넣는다.(D) Next, the arcing prevention member 3 as shown to Fig.1 (a)-(c) is produced. The anti-arking member 3 is inserted into the main count bore 1b of the cooling apparatus 1.

(마) 그 후, 정전 척 본체(2)와 냉각 장치(1)를 접합 시트를 통해 접합한다.(E) Then, the electrostatic chuck main body 2 and the cooling device 1 are bonded together through a bonding sheet | seat.

이상의 기재에 따라 정전 척(10)이 제조된다.The electrostatic chuck 10 is manufactured according to the above description.

(실시형태의 변형예)(Modification of Embodiment)

상기한 바와 같이, 본 발명은 실시형태에 따라 기재하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해하면 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 여러 가지 대체 실시형태, 실시예 및 운용 기술이 분명하게 될 것이다. 실시형태의 변형예로서는, 이하와 같은 변형예를 들 수 있다. 다른 부분인 아킹 방지 부재에 대해서 중심으로 설명한다.As mentioned above, although this invention was described in accordance with embodiment, the description and drawing which form a part of this indication should not be understood that it limits this invention. Various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure. As a modification of embodiment, the following modifications are mentioned. The arcing prevention member which is another part is demonstrated centering.

(변형예 1)(Modification 1)

도 2의 (a)∼(c)에 도시하는 아킹 방지 부재(13)는, 정전 척 본체(2)측의 주면에 아킹 방지 부재(13)의 외경보다도 직경이 작은 부 카운트보어부(13b)가 마련되며, 부 카운트보어부(13b)의 바닥면으로부터 냉각 장치(1)측 주면에 연결되고 가스 공급 구멍(1a)의 내경보다도 직경이 작은 복수의 관통 구멍(13a₁, 13a₂, 13a₃)을 갖는 절연 부재를 포함한다. 복수의 관통 구멍의 배치와 정전 척 본체(2)의 세공의 배치는 정전 척 수직 상면에서 보아 겹치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 관통 구멍의 수는 도면에서는 3개이지만, 3개 이상이어도 좋다.The arcing prevention member 13 shown to Fig.2 (a)-(c) is the negative count bore part 13b whose diameter is smaller than the outer diameter of the arcing prevention member 13 in the main surface by the electrostatic chuck main body 2 side. And a plurality of through holes 13a ₁ , 13a ₂ , 13a ₃ , which are connected to the main surface of the cooling device 1 side from the bottom of the subcounter bore 13b and whose diameter is smaller than the inner diameter of the gas supply hole 1a. It includes an insulating member having a). It is preferable that the arrangement of the plurality of through holes and the arrangement of the pores of the electrostatic chuck main body 2 do not overlap when viewed from the vertical upper surface of the electrostatic chuck. The number of through holes is three in the figure, but may be three or more.

변형예 1에 따르면. 백사이드 가스가 유동하는 공간을 작게 함으로써 플라즈마가 가스 공급 구멍(1a) 내에서 발생하기 어려워진다. 이유는 분명하지 않지만 정전 척 본체(2)와 냉각 장치(1)의 접합부가 아킹 방지 부재(3)로 시일되며, 정전 척 본체(2)의 구멍(2a₁, 2a₂, 2a₃)으로부터 냉각 장치(1)까지의 연면(沿面) 거리가 커지기 때문이라고 고려된다.According to variant 1. By reducing the space in which the backside gas flows, plasma is less likely to occur in the gas supply hole 1a. Although the reason is not clear, the junction of the electrostatic chuck body 2 and the cooling device 1 is sealed by the anti-arking member ₃ , and cooled from the holes 2a ₁ , 2a ₂ , 2a _{3 of the} electrostatic chuck body 2. It is considered that it is because the creepage distance to the apparatus 1 becomes large.

(변형예 2)(Modified example 2)

도 3의 (a)∼(c)에 도시하는 아킹 방지 부재(23)는, 정전 척 본체(2)측의 주면에 아킹 방지 부재(23)의 외경보다도 직경이 작은 부 카운트보어부(23b)가 마련되며, 주 카운트보어부(1b)에 삽입하였을 때에 가스 유로가 되도록 아킹 방지 부재(3)의 가스의 유동 방향의 중심선을 포함하는 단면도의 둘레로 형성되는 아킹 방지 부재의 표면에 복수의 홈(23a₁, 23a₂)이 마련되어 있다. 도 4의 (a)∼(c)에 도시하는 아킹 방지 부재(33)는, 도 3의 (b), (c)의 홈(23a₁, 23a₂)의 수를 늘려, 도 4의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이 홈(33a₁, 33a₂, 33a₃, 33a₄)으로 한 경우의 예이다. 변형예 2에 따르면, 변형예 1과 마찬가지의 이유에 의해, 아킹을 방지할 수 있다.The arcing prevention member 23 shown to Fig.3 (a)-(c) is the negative count bore part 23b whose diameter is smaller than the outer diameter of the arcing prevention member 23 on the main surface by the electrostatic chuck main body 2 side. And a plurality of grooves on the surface of the arcing prevention member formed around the cross section including a centerline in the flow direction of the gas of the arcing prevention member 3 so as to be a gas flow path when inserted into the main count bore portion 1b. (23a ₁ , 23a ₂ ) are provided. The anti-arking member 33 shown in FIGS. 4A to 4C increases the number of the grooves 23a ₁ and 23a ₂ of FIGS. 3B and 3C, and FIG. 4B. ), (c) is an example in the case of making the grooves 33a ₁ , 33a ₂ , 33a ₃ , 33a ₄ . According to the modification 2, arcing can be prevented for the same reason as the modification 1.

(변형예 3)(Modification 3)

도 5의 (a)∼(c)는 아킹 방지 부재(43)를 도시한다. 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이 아킹 방지 부재(43)는, 정전 척 본체(2)측 주면에, 아킹 방지 부재(43)의 직경 방향의 중심에서 교차하는 2개의 홈(43b₁, 43b₂)으로 이루어지는 십자형의 부 카운트보어부(43b)를 포함한다. 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주 카운트보어부(1b)에 아킹 방지 부재(43)를 삽입하였을 때에 가스 유로(1c)를 형성하도록, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 원통 형상의 측면(43a)(43a₁, 43a₂, 43a₃, 43a₄)에, 십자형의 부 카운트보어부(43b)의 홈(43b₁, 43b₂)의 길이 방향으로 직행하는 평 면형의 복수의 노취부(43c₁, 43c₂, 43c₃, 43c₄)를 갖는다. 아킹 방지 부재(43)의 직경은 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 주 카운트보어부(1b)의 직경보다도 작은 것이 바람직하다. 백사이드 가스(43a₁, 43a₂, 43a₃, 43a₄)가 주 카운트보어부(1b)의 내벽의 좁은 공간을 유동함으로써 플라즈마가 가스 공급 구멍(1a) 내에서 발생하기 어렵게 되며, 아킹을 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 노취부(43c₁, 43c₂, 43c₃, 43c₄)와 주 카운트보어부(1b)의 내벽과의 사이에 백사이드 가스가 유동하는 공간이 형성되어 있으면, 아킹 방지 부재(43)의 직경을 주 카운트보어부(1b)의 직경과 대략 동일하게 하여도 좋지만, 아킹을 효과적으로 방지하기 위해서는, 주 카운트보어부(1b)의 직경보다도 작게 하는 것이 바람직하다.5A to 5C show the arcing preventing member 43. As illustrated in FIG. 5C, the arcing prevention member 43 includes two grooves 43b ₁ , which intersect the main surface of the electrostatic chuck main body 2 side at the center of the radial direction of the arcing prevention member 43. 43b ₂ ), and includes a cross-shaped negative count bore portion 43b. As shown in Fig. 5A, as shown in Fig. 5B, the gas flow path 1c is formed when the arcing prevention member 43 is inserted into the main count bore portion 1b. Plural flat planes that are straight on the side surfaces 43a (43a ₁ , 43a ₂ , 43a ₃ , 43a ₄ ) of the cylindrical shape in the longitudinal direction of the grooves 43b ₁ , 43b _{2 of the} cross-shaped subcounter portions 43b. Has notched portions 43c ₁ , 43c ₂ , 43c ₃ , 43c ₄ . It is preferable that the diameter of the arcing prevention member 43 is smaller than the diameter of the main count bore part 1b, as shown to FIG. 5 (b). As the backside gases 43a ₁ , 43a ₂ , 43a ₃ , 43a ₄ flow through the narrow space of the inner wall of the main countbore part 1b, it is difficult for plasma to occur in the gas supply hole 1a and effectively prevent arcing. Because you can. In addition, if a space in which the backside gas flows is formed between the notches 43c ₁ , 43c ₂ , 43c ₃ , 43c ₄ and the inner wall of the main count bore 1b, the diameter of the arcing prevention member 43 May be made approximately equal to the diameter of the main count bore 1b, but in order to effectively prevent arcing, it is preferable to make it smaller than the diameter of the main count bore 1b.

도 5의 아킹 방지 부재(43)에 따르면, 실시형태에 따른 아킹 방지 부재(3)나, 그 변형예에 따른 아킹 방지 부재(13, 23, 33)에 비해서 가공이 용이함에도 불구하고, 아킹 방지 부재(3)나, 그 변형예에 따른 아킹 방지 부재(13, 23, 33)와 동일하거나 더 나은 아킹 방지 효과를 나타낸다. 가공이 곤란한 부재를 이용하여, 아킹 방지 부재를 제작해야 하는 경우에 유리하다. 측면(43a)과 가스 공급 구멍(1a) 사이에 가스가 유동함으로써, 아킹을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유동 가스의 유량을 늘릴 수 있기 때문이다. 가스 유량이 많은 쪽이 백사이드 압력을 바꿀 때에 단시간으로 바꿀 수 있기 때문에 보다 유리하다.According to the arcing prevention member 43 of FIG. 5, although it is easy to process compared with the arcing prevention member 3 which concerns on embodiment, and the arcing prevention member 13, 23, 33 which concerns on the modification, arcing prevention It exhibits the same or better anti-arking effect as that of the member 3 and the anti-arching member 13, 23, 33 which concerns on the modification. It is advantageous when the arcing prevention member must be produced by using a member which is difficult to process. This is because the gas flows between the side surface 43a and the gas supply hole 1a, which not only effectively prevents arcing but also increases the flow rate of the flowing gas. More gas flow rate is more advantageous because it can be changed in a short time when the backside pressure is changed.

이와 같이, 본 발명은 여기서는 기재하고 있지 않는 여러 가지 실시형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기 설명으로부터 타당한 특허청구범위에 따른 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.As described above, it goes without saying that the present invention includes various embodiments which are not described herein. Accordingly, the technical scope of the present invention is to be determined only by the invention specific matters according to the appropriate claims from the above description.

[실시예][Example]

(정전 척의 제조)(Manufacture of an electrostatic chuck)

(제조예 1)(Production Example 1)

전술한 제조 방법에 준하여 이하의 조건으로 제조예 1에 따른 정전 척을 제조하였다.According to the above-described manufacturing method, an electrostatic chuck according to Production Example 1 was manufactured under the following conditions.

(가) 쌍극의 전극을 매설한 직경 300 ㎜, 두께 1.1 ㎜의 알루미나제의 정전 척 본체(2)를 제작하였다. 냉각 장치(1)측으로부터, CO₂ 레이저(파장 10.6 ㎛)를 조사하여 7개의 직경 1 ㎜의 세공(2a₁, 2a₂, 2a₃)을 마련하였다. 도시는 생략되어 있지만, 세공(2a₁, 2a₂, 2a₃) 외에 4개의 세공을 마련하였다.(A) An electrostatic chuck body 2 made of alumina having a diameter of 300 mm and a thickness of 1.1 mm in which a bipolar electrode was embedded was produced. The CO ₂ laser (wavelength 10.6 µm) was irradiated from the cooling device 1 side to provide seven pores 2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ having a diameter of 1 mm. Although illustration is abbreviate | omitted, four pores other than the pores 2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ were provided.

(나) 냉각 장치(1)의 직경을 300 ㎜, 냉각 장치(1)의 두께를 34 ㎜로 하며, 외주로부터 17 ㎜의 원주 상에 직경 1 ㎜의 관통 구멍을 23개소 마련함으로써 알루미늄제의 냉각 장치(1)를 제작하였다.(B) Cooling made of aluminum by setting the diameter of the cooling device 1 to 300 mm and the thickness of the cooling device 1 to 34 mm, and providing 23 through holes having a diameter of 1 mm on the circumference of 17 mm from the outer circumference. The apparatus 1 was produced.

(다) 관통 구멍의 정전 척 본체(2)와의 접합면측에 아킹 방지 부재(3)를 끼워 넣기 위한 직경 2.5 ㎜, 깊이 1.3 ㎜의 주 카운트보어부(1b)를 엔드 밀에 의해 마련하였다.(C) The end mill was provided with the main count bore 1b of diameter 2.5mm and the depth 1.3mm for fitting the arcing prevention member 3 in the joining surface side with the electrostatic chuck main body 2 of a through hole.

(라) 도 1의 (a)∼(c)에 도시하는 형상을 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 아킹 방지 부재(3)를 제작하였다. 또한, 본 실시예에서는 폴리테트라플루오로에틸렌으로서 등록 상표명 「테플론」을 이용하였다.(D) An arcing preventing member 3 made of polytetrafluoroethylene having a shape shown in Figs. 1A to 1C was produced. In addition, in this Example, the registered brand name "Teflon" was used as polytetrafluoroethylene.

(마) 냉각 장치(1)의 주 카운트보어부(1b)에 아킹 방지 부재(3)를 끼워 넣은 후, 아크릴제의 접합 시트를 통해 냉각 장치(1)와 정전 척 본체(2)를 접합하여 정전 척(10)을 얻었다.(E) After inserting the anti-arking member 3 into the main count bore portion 1b of the cooling device 1, the cooling device 1 and the electrostatic chuck main body 2 are bonded to each other through an acrylic bonding sheet. The electrostatic chuck 10 was obtained.

(제조예 2, 3, 4)(Manufacture example 2, 3, 4)

아킹 방지 부재(3) 대신에, 도 2의 (a)∼(c), 도 3의 (a)∼(c), 도 4의 (a)∼(c)의 형상을 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 아킹 방지 부재(13, 23, 33)를 이용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 마찬가지로 하여 정전 척(11, 12, 13)을 제조하였다.Instead of the anti-arking member 3, polytetrafluoroethylene having the shapes shown in FIGS. 2A to 2C, 3A to 3C, and 4A to 4C. The electrostatic chucks 11, 12, 13 were manufactured in the same manner as in Production Example 1, except that the anti-arque members 13, 23, and 33 were used.

(제조예 5, 6, 7, 8)(Production example 5, 6, 7, 8)

아킹 방지 부재(3) 대신에, 도 1의 (a)∼(c), 도 2의 (a)∼(c), 도 3의 (a)∼(c), 도 4의 (a)∼(c)의 형상을 갖는 99％의 알루미나로 이루어진 아킹 방지 부재(13, 23, 33)를 이용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 마찬가지로 하여 정전 척(10)을 제조하였다.Instead of the arcing prevention member 3, (a)-(c) of FIG. 1, (a)-(c) of FIG. 2, (a)-(c) of FIG. 3, (a)-((4) of FIG. The electrostatic chuck 10 was manufactured in the same manner as in Production Example 1, except that the arcing preventing members 13, 23, 33 made of 99% alumina having the shape of c) were used.

(제조 비교예)(Production comparison example)

아킹 방지 부재를 이용하지 않은 점과, 냉각 장치(1)의 형상을 도 6의 (a), (b)에 도시하는 냉각 장치(201)로 한 것을 제외하고는, 전술한 실시형태에 따른 제조 방법에 준하여 제조 비교예에 따른 정전 척(210)을 제조하였다.Manufacture according to the above-described embodiment, except that the anti-arking member is not used and the shape of the cooling device 1 is the cooling device 201 shown in FIGS. 6A and 6B. According to the method, an electrostatic chuck 210 was manufactured according to a manufacturing comparative example.

(아킹 방지 효과 평가)(Anti-Arking Effect Evaluation)

(실시예 1∼실시예 4, 비교예 1)(Examples 1 to 4, Comparative Example 1)

제조예 1∼제조예 4, 제조 비교예에서 제조한 도 1∼도 4, 도 6에 도시하는 정전 척에 대해서, 표 1에 나타내는 조건으로 아킹 방지 효과를 평가하였다.About the electrostatic chuck shown to FIGS. 1-4 and 6 manufactured by the manufacture example 1-the manufacture example 4, and the manufacture comparative example, the anti-arking effect was evaluated on the conditions shown in Table 1.

도 1∼도 4, 도 6에 도시하는 각 정전 척을 평가용 진공 챔버에 설치하였다. 그 후, 실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 정전 척(10)의 위에 적재하고, 정전 척의 정전 전극에 직류 전압을 인가하여, 웨이퍼를 흡착하였다. 흡착 인가 전압을 +V 250/-V 250으로 하였다.Each electrostatic chuck shown in FIGS. 1-4, 6 was installed in the vacuum chamber for evaluation. Thereafter, a wafer made of silicon was loaded on the electrostatic chuck 10, and a DC voltage was applied to the electrostatic electrode of the electrostatic chuck to adsorb the wafer. The adsorption applied voltage was set to + V 250 / -V 250.

다음에 챔버 내 및 가스 공급 라인을 진공 처리하여 0.1 Torr(13.3 ㎩)로 한 후, 챔버 내에 아르곤(Ar)과 헬륨(He)의 혼합 가스를 공급하며, 챔버 내 압력을 1 Torr(133 ㎩)로 하였다. 챔버의 외측으로부터 압력을 제어한 가스(He)를 정전 척의 가스 공급 구멍(1a)에 공급하여, 웨이퍼의 백사이드 가스로 하였다. 백사이드 가스(He)압은 표 1에 나타내는 바와 같이 10 Torr(1330 ㎩)로 하였다. 여기서, 웨이퍼의 백사이드 가스란, 흡착된 웨이퍼와 정전 척 표면 사이에 생기는 공간의 가스이다.Next, the chamber and the gas supply line were vacuumed to 0.1 Torr (13.3 kPa), and then a mixed gas of argon (Ar) and helium (He) was supplied into the chamber, and the pressure in the chamber was 1 Torr (133 kPa). It was set as. Gas He, whose pressure was controlled from the outside of the chamber, was supplied to the gas supply hole 1a of the electrostatic chuck to be a backside gas of the wafer. The backside gas (He) pressure was 10 Torr (1330 kPa) as shown in Table 1. Here, the backside gas of the wafer is a gas of a space generated between the adsorbed wafer and the surface of the electrostatic chuck.

그 후, 상하의 평행 평판 전극[즉, 챔버 내에 포함된 상부 전극판과, 냉각 장치(1)] 사이에 13.56 ㎒의 고주파 전압을 인가하여, 정전 척(10)과 상부 전극판 사이의 공간(즉, 웨이퍼의 위)에 플라즈마를 발생시켰다. 1분 후에 인가를 멈추고, 30초 방치하고 나서, 또한 플라즈마를 1분발생시킨다고 하는 사이클을 10 사이클 반복하였다.Thereafter, a high frequency voltage of 13.56 MHz is applied between the upper and lower parallel plate electrodes (i.e., the upper electrode plate contained in the chamber and the cooling device 1), so that the space between the electrostatic chuck 10 and the upper electrode plate (i.e., And plasma were generated on the wafer). After 1 minute, the application was stopped, left for 30 seconds, and the cycle of generating 1 minute of plasma was repeated for 10 cycles.

그 후, 정전 전압을 접지하여, 0 볼트로 하고, 웨이퍼를 이탈시킨 후, 아킹의 유무를 육안으로 확인하였다. 웨이퍼 이면으로의 흔적이 있었던 것을 「유」라고 하며, 흔적이 없던 것을 「무」라고 평가하였다. 얻어진 결과를 정리하여 표 1 에 나타낸다.Thereafter, the electrostatic voltage was grounded to 0 volts, and after the wafer was separated, the presence or absence of arcing was visually confirmed. The presence of a trace on the back surface of the wafer was referred to as "Y", and the absence of a trace was evaluated as "nothing". The obtained results are collectively shown in Table 1.

(실시예 5∼실시예 8, 비교예 2)(Examples 5 to 8, Comparative Example 2)

표 2에 나타내는 바와 같이, 백사이드 가스압을 1 Torr(133 ㎩)로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 아킹 방지 효과를 평가하였다. 얻어진 결과를 정리하여 표 2에 나타낸다.As shown in Table 2, the anti-arking effect was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the backside gas pressure was 1 Torr (133 kPa). The obtained results are summarized in Table 2.

(실시예 9∼실시예 13, 비교예 3)(Examples 9 to 13, Comparative Example 3)

표 3에 나타내는 바와 같이, 아킹 방지 부재의 재질로서 99％의 알루미나로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 아킹 방지 효과를 평가하였다. 또한, 이하의 기준에 따라 가스 유량을 측정하였다. 얻어진 결과를 정리하여 표 3에 나타낸다.As shown in Table 3, the anti-arching effect was evaluated in the same manner as in Example 1 except that 99% of alumina was used as the material of the anti-arching member. In addition, the gas flow rate was measured according to the following criteria. The obtained results are collectively shown in Table 3.

(가스 유량의 측정 방법)(Measuring method of gas flow rate)

질량 유량계를 가스 공급원과 정전 척의 가스 공급 구멍에 연결되는 배관의 도중에 설치하였다. 그리고, 챔버 내를 진공(=거의 0 Torr(㎩))으로 하여, 웨이퍼를 적재하지 않은 채로 정전 척에 유동하는 가스 유량을 질량 유량계로 측정하였다. 표 중에서 백사이드 가스압이 10 Torr(1330 ㎩)이란 가스 공급원의 압력이 10 Torr(1330 ㎩)인 것을 나타내며, 웨이퍼를 흡착시켰을 때는 백사이드 압력과 가스 공급원의 압력이 동일하게 된다. 웨이퍼를 흡착시키지 않으면, 0 Torr(㎩)의 진공 중에 가스가 방출되며, 백사이드 압력은 없다. 또한, 표 3 중의 「SCCM」은, standard cc(㎤)/min의 약어이며, 1 atm(대기압 1,013 h㎩) 하의 일정 온도(25℃)에서 단위 시간당으로 환산하였을 때의 유량을 나타낸다.The mass flow meter was installed in the middle of the pipe connected to the gas supply source and the gas supply hole of the electrostatic chuck. And the chamber flow was made into vacuum (= almost 0 Torr), and the gas flow volume which flows into an electrostatic chuck without loading a wafer was measured with the mass flow meter. In the table, the backside gas pressure of 10 Torr (1330 kPa) indicates that the pressure of the gas supply source is 10 Torr (1330 kPa). When the wafer is adsorbed, the backside pressure and the pressure of the gas supply source are the same. If the wafer is not adsorbed, gas is released in a vacuum of 0 Torr, and there is no backside pressure. In addition, "SCCM" in Table 3 is an abbreviation of standard cc (cm <3>) / min, and shows the flow volume when it converts per unit time at the constant temperature (25 degreeC) under 1 atm (atmospheric pressure 1,013 hPa).

표 3를 통해, 실시에 견딜 수 있는 가스 유량을 유지하면서, 아킹을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 특히 실시예 9, 13에서는, 비교예와 동일한 가스 유량이면서 아킹을 방지할 수 있었다.From Table 3, it turned out that arcing can be prevented, maintaining the gas flow volume which can endure implementation. In particular, in Examples 9 and 13, arcing could be prevented while having the same gas flow rate as in Comparative Example.

(실시예 14∼실시예 18, 비교예 4)(Examples 14 to 18, Comparative Example 4)

표 4에 나타내는 바와 같이, 아킹 방지 부재의 재질로서 99％의 알루미나를 이용한 점과, 백사이드 가스압을 1 Torr(133 ㎩)로 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 아킹 방지 효과를 평가하였다. 얻어진 결과를 정리하여 표 4에 나타낸다.As shown in Table 4, the anti-arking effect was evaluated in the same manner as in Example 1 except that 99% of alumina was used as the material of the anti-arking member and the backside gas pressure was 1 Torr (133 kPa). It was. The obtained results are collectively shown in Table 4.

표 1∼표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예에 따른 아킹 방지 부재를 갖는 정전 척은 비교예보다도 높은 플라즈마 출력까지 아킹이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 형상으로서는 도 2에 도시하는 형상을 갖는 아킹 방지 부재(13)가 가장 아킹이 생기기 어려운 것을 알 수 있었다.As shown in Table 1-Table 4, it turned out that arcing does not generate | occur | produce to the plasma output higher than a comparative example in the electrostatic chuck which has an arcing prevention member which concerns on an Example. Moreover, as a shape, it turned out that the arcing prevention member 13 which has the shape shown in FIG. 2 is the most hard to produce an arcing.

표 1과 표 2의 대비로부터, 백사이드(He) 가스의 압력이 낮으면 아킹이 보다 낮은 플라즈마 출력에서 발생하는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 표 3과 표 4의 대비로부터도 마찬가지의 것을 말할 수 있었다. 백사이드 가스의 압력이 낮은 경우에도, 실시예 1∼18에 따른 아킹 방지 부재를 갖는 정전 척은 유효하게 기능하고 있는 것을 알 수 있었다.From the comparison of Table 1 and Table 2, it was found that if the pressure of the backside (He) gas is low, arcing tends to occur at lower plasma output. The same thing was said from the contrast of Table 3 and Table 4. Even when the pressure of the backside gas was low, it was found that the electrostatic chuck having the arcing prevention members according to Examples 1 to 18 was functioning effectively.

또한, 아킹이 1번 생긴 후, 동일한 정전 척에 플라즈마 전압을 인가하면, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 아킹 방지 부재를 이용한 경우는, 보다 낮은 플라즈마 출력에서 아킹이 발생하는 경향이 있는데 대하여, 알루미나제 아킹 방지 부재를 이용한 경우는, 동일한 플라즈마 출력에서 아킹이 발생하였다. 이 차이는 아킹 방지 부재의 내열성에 의해 생긴 것이라고 고려된다. 즉, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 아킹 방지 부재는 아킹에 의해 형상 변화하여 버리는데 비하여, 알루미나는 거의 형상이 변화하지 않기 때문이라고 고려된다. 따라서, 아킹 방지 부재의 재질로서는 알루미나 등의 고융점 절연성 세라믹스가 보다 바람직하다.In addition, if a plasma voltage is applied to the same electrostatic chuck after arcing has occurred once, when arcing preventing members made of polytetrafluoroethylene are used, arcing tends to occur at a lower plasma output. When the arcing prevention member was used, arcing occurred at the same plasma output. This difference is considered to be caused by the heat resistance of the arcing preventing member. In other words, the arcing prevention member made of polytetrafluoroethylene is considered to be because the shape of the alumina hardly changes, whereas the shape change due to the arcing. Therefore, as a material of an arcing prevention member, high melting point insulating ceramics, such as alumina, are more preferable.

도 1의 (a)는 실시형태에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 1의 (b)는 실시형태에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시하고, 도 1의 (c)는 아킹 방지 부재의 사시도를 도시한다.FIG. 1 (a) shows a cross section of an electrostatic chuck according to the embodiment, and FIG. 1 (b) shows a view of the cooling device side of the bonding interface between the electrostatic chuck main body and the cooling device of the electrostatic chuck according to the embodiment, viewed from above. 1 (c) shows a perspective view of the arcing preventing member.

도 2의 (a)는 실시형태의 변형예 1에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 2의 (b)는 실시형태의 변형예 1에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시하고, 도 2의 (c)는 아킹 방지 부재의 사시도를 도시한다.Fig. 2A shows a cross section of an electrostatic chuck according to modification 1 of the embodiment, and Fig. 2B shows cooling of the bonding interface between the electrostatic chuck body and the cooling device of the electrostatic chuck according to modification 1 of the embodiment. The figure which looked at the apparatus side from the upper side is shown, and FIG.2 (c) shows the perspective view of an arcing prevention member.

도 3의 (a)는 실시형태의 변형예 2에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 3의 (b)는 실시형태의 변형예 2에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시하고, 도 3의 (c)는 아킹 방지 부재의 사시도를 도시한다.Fig. 3A shows a cross section of an electrostatic chuck according to modification 2 of the embodiment, and Fig. 3B shows cooling of the bonding interface between the electrostatic chuck body and the cooling device of the electrostatic chuck according to modification 2 of the embodiment. The figure which looked at the apparatus side from the upper side is shown, and FIG.3 (c) shows the perspective view of an arcing prevention member.

도 4의 (a)는 실시형태의 변형예 2에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 4의 (b)는 실시형태의 변형예 2에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시하고, 도 4의 (c)는 아킹 방지 부재의 사시도를 도시한다.Fig. 4A shows a cross section of an electrostatic chuck according to modification 2 of the embodiment, and Fig. 4B shows cooling of the bonding interface between the electrostatic chuck body and the cooling device of the electrostatic chuck according to modification 2 of the embodiment. The figure which looked at the apparatus side from the upper side is shown, and FIG.4 (c) shows the perspective view of an arcing prevention member.

도 5의 (a)는 실시형태의 변형예 3에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 5의 (b)는 실시형태의 변형예 3에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시하고, 도 5의 (c)는 아킹 방지 부재의 사시도를 도시한다.Fig. 5A shows a cross section of an electrostatic chuck according to modification 3 of the embodiment, and Fig. 5B shows cooling of the bonding interface between the electrostatic chuck body and the cooling device of the electrostatic chuck according to modification 3 of the embodiment. The figure which looked at the apparatus side from the upper side is shown, and FIG.5 (c) shows the perspective view of an arcing prevention member.

도 6의 (a)는 비교예에 따른 정전 척의 단면을 도시하며, 도 6의 (b)는 비교예에 따른 정전 척의 정전 척 본체와 냉각 장치의 접합 계면의 냉각 장치측을 상측에서 본 도면을 도시한다.FIG. 6A is a cross-sectional view of the electrostatic chuck according to the comparative example, and FIG. 6B is a view of the cooling device side of the bonding interface between the electrostatic chuck main body and the cooling device of the electrostatic chuck according to the comparative example. Illustrated.

도 7은 종래의 정전 척의 단면도를 도시한다.7 shows a cross-sectional view of a conventional electrostatic chuck.

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

1 : 냉각 장치1: cooling device

1a : 가스 공급 구멍1a: gas supply hole

1b : 주 카운트보어부1b: Main count bore part

3 : 아킹 방지 부재3: arcing prevention member

3a : 가스 유로3a: gas flow path

2 : 정전 척 본체2: electrostatic chuck body

2a₁, 2a₂, 2a₃ : 세공2a ₁ , 2a ₂ , 2a ₃ : pore

10, 11, 12, 13 : 정전 척10, 11, 12, 13: electrostatic chuck

Claims

An electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing apparatus comprising a cooling device and an electrostatic chuck body disposed on the cooling device and having a work loading surface,

A gas supply hole penetrates through the cooling device and extends from one main surface of the cooling device to the other main surface, and has a larger diameter than the gas supply hole in the opening of the gas supply hole. A countbore part is provided,

An arcing prevention member comprising an insulating member provided with a gas flow passage communicating with the gas supply hole is embedded in the main count bore portion,

The pores which communicate with the gas supply hole through the gas flow path are provided on the workpiece mounting surface,

And the arcing preventing member includes a cross section tapered inner wall whose inner diameter is widened concentrically from the cooling device side toward the electrostatic chuck main body side in the gas flow path.

The gas supply hole penetrates through the said cooling device and extends from one main surface of the said cooling device to the other main surface surface, and the main count bore part whose diameter is larger than the said gas supply hole is provided in the opening part of the said gas supply hole. Being prepared,

The pores communicating with the gas supply holes through the gas flow passages are provided in the workpiece mounting surface,

A negative count bore portion having a diameter smaller than an outer diameter of the anti-arching member is provided on the electrostatic chuck main body side of the anti-arking member, and is connected to a main surface of the cooling device side from the bottom surface of the secondary count bore portion and supplies the gas. An electrostatic chuck comprising a plurality of the gas flow paths having a diameter smaller than the inner diameter of the hole.

An arcing preventing member having a plurality of grooves formed on the surface of the main cross section including a center line in the flow direction of gas so as to be a gas flow path when inserted into the main count bore portion is embedded in the main count bore portion,

The electrostatic chuck is provided with pores communicating with the gas supply hole through the gas flow path on the workpiece mounting surface.

The electrostatic chuck according to claim 3, wherein a negative count bore portion having a diameter smaller than an outer diameter of the arcing preventing member is provided on the electrostatic chuck main body side of the arcing preventing member.

On the main surface of the electrostatic chuck main body side, there is a cross-shaped sub count bore consisting of two grooves intersecting at the center in the radial direction, and the cylindrical side surface is formed so as to form a gas flow path when inserted into the main count bore. An arcing prevention member having a plurality of flat notched portions that run straight in the longitudinal direction of each groove of the cross-shaped sub count bore portion is embedded in the main count bore portion,

6. The electrostatic chuck of claim 5, wherein a diameter of the arcing prevention member is smaller than a diameter of the main count bore portion.

An electrostatic chuck, wherein the anti-arking member has a diameter of not less than 2 times and not more than 4 times the thickness of the electrostatic chuck body.

The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 6, wherein a diameter of the anti-arking member is at least two times and at most four times the thickness of the electrostatic chuck body.

The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 6, wherein the anti-arking member is made of alumina or aluminum nitride.