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KR20110099567A - An electrostatic chuck - Google Patents

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KR20110099567A
KR20110099567A KR1020100018666A KR20100018666A KR20110099567A KR 20110099567 A KR20110099567 A KR 20110099567A KR 1020100018666 A KR1020100018666 A KR 1020100018666A KR 20100018666 A KR20100018666 A KR 20100018666A KR 20110099567 A KR20110099567 A KR 20110099567A
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electrostatic chuck
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Application number
KR1020100018666A
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Inventor
박용균
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
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Abstract

베이스부재와 제1절연층이 접촉되는 부분에서 응력이 발생되는 것을 최소화한 정전척이 개시된다. 이를 위한, 정전척은 베이스부재와, 베이스부재 상에 형성된 제1절연층과, 제1절연층 상에 형성된 전극층과, 전극층 상에 형성된 제2절연층을 포함하고, 베이스부재는 제1물질로 이루어진 제1베이스부와, 제1베이스부 상에 형성되고, 제1물질보다 열팽창률이 작은 제2물질로 이루어진 제2베이스부를 포함한다. 이에 따라, 정전척이 열을 전달받아 제1절연층과 제2베이스부가 열팽창되더라도, 제2베이스부의 열팽창률이 제1베이스부의 열팽창률보다 작다. 그러므로, 제1절연층이 제1베이스부 상에 형성되는 경우보다 열팽창률의 차이를 최소화할 수 있으므로, 제2베이스부와 제1절연층이 접촉되는 부분에서 발생되는 응력을 최소화하여 제2베이스부보다 상대적으로 강성이 작은 제1절연층에 크랙이 발생되거나 제1절연층이 파손되는 것을 방지할 수 있다.An electrostatic chuck which minimizes the occurrence of stress in a portion where the base member and the first insulating layer are in contact is disclosed. To this end, the electrostatic chuck includes a base member, a first insulating layer formed on the base member, an electrode layer formed on the first insulating layer, and a second insulating layer formed on the electrode layer, wherein the base member is formed of a first material. And a second base portion formed on the first base portion and a second material formed on the first base portion and having a lower thermal expansion coefficient than the first material. Accordingly, even if the electrostatic chuck receives heat and thermally expands the first insulating layer and the second base portion, the thermal expansion coefficient of the second base portion is smaller than that of the first base portion. Therefore, since the difference in thermal expansion rate can be minimized as compared with the case where the first insulating layer is formed on the first base portion, the second base is minimized by minimizing the stress generated at the portion where the second base portion and the first insulating layer are in contact. It is possible to prevent cracks or damage to the first insulating layer having a smaller rigidity than the negative portion.

Description

정전척{Electrostatic chuck}Electrostatic chuck

본 발명은 정전척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판의 표면을 처리하는 기판처리장치에 포함되어 기판을 흡착하는 정전척에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck, and more particularly, to an electrostatic chuck included in a substrate processing apparatus for treating a surface of a substrate and adsorbing a substrate.

일반적으로 반도체 웨이퍼 또는 평판표시장치를 제조하는 과정에서는 증착 등 각종 표면처리 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 표면처리 공정들은 기판처리장치에서 실시되고, 기판처리장치 내부에는 처리될 피처리물체를 흡착하기 위한 정전척이 배치된다. 이러한 정전척은 정전력에 의해 피처리물체를 흡착한다. 정전척의 구조는 금속 모재 상에 제1절연층을 형성한다. 그리고, 제1절연층 상에 금속 전극층을 형성하고, 금속 전극층 상에 제2절연층을 형성한 것이 일반적이다.In general, in the process of manufacturing a semiconductor wafer or flat panel display, various surface treatment processes such as deposition are repeatedly performed. These surface treatment processes are performed in a substrate processing apparatus, and an electrostatic chuck for adsorbing the object to be processed is disposed inside the substrate processing apparatus. Such an electrostatic chuck adsorbs a target object by electrostatic force. The structure of the electrostatic chuck forms a first insulating layer on the metal substrate. It is common to form a metal electrode layer on the first insulating layer and to form a second insulating layer on the metal electrode layer.

한편, 기판처리장치에 의해 피처리물체의 표면이 처리되는 과정에서 기판처리장치 내부에서 열이 발생하게 될 수 있다. 이에 따라, 기판처리장치 내에 배치된 정전척에도 열이 전달됨으로써, 정전척 내부의 온도가 특정 온도까지 상승하게 되고, 이러한 열에 의해 금속 모재와 절연층이 열변형된다. 여기서, 금속 모재와 절연층은 열팽창률이 서로 상이한 것이 일반적이다. 그러므로, 금속 모재가 열에 의해 변형되는 변위와, 절연층이 열에 의해 변형되는 변위가 상이하게 된다. 따라서, 금속 모재와 절연층이 접촉되는 부분에 열팽창의 차이로 인한 응력이 발생되어 절연층에 크랙이 발생하거나 파손되는 문제점이 있다.Meanwhile, heat may be generated inside the substrate treating apparatus while the surface of the object is processed by the substrate treating apparatus. Accordingly, heat is also transferred to the electrostatic chuck disposed in the substrate processing apparatus, so that the temperature inside the electrostatic chuck rises to a specific temperature, and the metal base material and the insulating layer are thermally deformed by this heat. Here, it is common for the metal base material and the insulating layer to have different thermal expansion coefficients. Therefore, the displacement in which the metal base material is deformed by heat and the displacement in which the insulating layer is deformed by heat are different. Therefore, stress due to the difference in thermal expansion is generated in a portion where the metal base material and the insulating layer contact, there is a problem that cracks or breakage occurs in the insulating layer.

본 발명은 금속 모재와 절연층이 접촉되는 부분에서 응력이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 정전척을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck which can minimize the occurrence of stress at the portion where the metal base material and the insulating layer contact.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전척은 베이스부재와, 베이스부재 상에 형성된 제1절연층과, 제1절연층 상에 형성된 전극층과, 전극층 상에 형성된 제2절연층을 포함하고, 베이스부재는 제1물질로 이루어진 제1베이스부와, 제1베이스부 상에 형성되고, 제1물질보다 열팽창률이 작은 제2물질로 이루어진 제2베이스부를 포함한다.The electrostatic chuck according to the present invention for achieving the above object includes a base member, a first insulating layer formed on the base member, an electrode layer formed on the first insulating layer, and a second insulating layer formed on the electrode layer; The base member includes a first base part made of a first material and a second base part made of a second material formed on the first base part and having a lower coefficient of thermal expansion than the first material.

본 발명에 따른 정전척에서는, 피처리물체가 처리되는 과정에서 정전척이 열을 전달받아 제1절연층과 제2베이스부가 열팽창되더라도, 제2베이스부의 열팽창률이 제1베이스부의 열팽창률보다 작다. 그러므로, 제1절연층이 제1베이스부 상에 형성되는 경우보다 열팽창률의 차이를 최소화할 수 있으므로, 제2베이스부와 제1절연층이 접촉되는 부분에서 발생되는 응력을 최소화하여 제2베이스부보다 상대적으로 강성이 작은 제1절연층에 크랙이 발생되거나 제1절연층이 파손되는 것을 방지할 수 있다.In the electrostatic chuck according to the present invention, even if the electrostatic chuck receives heat in the process of processing the object to be treated and thermally expands the first insulating layer and the second base portion, the thermal expansion rate of the second base portion is smaller than that of the first base portion. . Therefore, since the difference in thermal expansion rate can be minimized as compared with the case where the first insulating layer is formed on the first base portion, the second base is minimized by minimizing the stress generated at the portion where the second base portion and the first insulating layer are in contact. It is possible to prevent cracks or damage to the first insulating layer having a smaller rigidity than the negative portion.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전척을 포함하는 기판처리장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전척의 수직 단면도이다.
1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus including an electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
2 is a vertical cross-sectional view of an electrostatic chuck in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention according to the accompanying drawings in detail.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전척(100)은 베이스부재(110)와, 제1절연층(120)과, 전극층(130)과, 제2절연층(140)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the electrostatic chuck 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a base member 110, a first insulating layer 120, an electrode layer 130, and a second insulating layer 140. It includes.

베이스부재(110)는 정전척(100)의 몸체를 형성한다. 본 발명의 정전척(100)이 용량성 결합 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 방식의 기판 처리장치에 적용되는 경우, 베이스부재(110)에는 단일 주파수 또는 이중 주파수를 갖는 전압이 인가될 수 있다.The base member 110 forms the body of the electrostatic chuck 100. When the electrostatic chuck 100 of the present invention is applied to a substrate processing apparatus of a capacitively coupled plasma (CCP) method, a voltage having a single frequency or a dual frequency may be applied to the base member 110.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이스부재(110)는 제1베이스부재(111)와 제2베이스부재(112)를 포함한다. 제1베이스부재(111)는 제1물질로 이루어진다. 제2베이스부재(112)는 제1베이스부재(111) 상에 형성되고, 제1물질보다 열팽창률이 작은 제2물질로 이루어진다. 제1베이스부재(111)를 구성하는 제1물질과 제2베이스부재(112)를 구성하는 제2물질은 후술하기로 한다. 즉, 본 발명의 정전척에서 베이스부재(110)는 제1베이스부재(111) 상에 상대적으로 열팽창률이 작은 제2베이스부재(112)를 형성하여 이루어진다.On the other hand, the base member 110 according to an embodiment of the present invention includes a first base member 111 and the second base member 112. The first base member 111 is made of a first material. The second base member 112 is formed on the first base member 111 and is made of a second material having a lower coefficient of thermal expansion than the first material. The first material constituting the first base member 111 and the second material constituting the second base member 112 will be described later. That is, in the electrostatic chuck of the present invention, the base member 110 is formed by forming a second base member 112 having a relatively low coefficient of thermal expansion on the first base member 111.

제1절연층(120)은 베이스부재(110)의 외면에 밀착되게 형성된다. 제1절연층(120)이 베이스부재(110)에 형성되는 방법의 일예로 플라즈마 용사법에 의해 형성될 수 있다.The first insulating layer 120 is formed to be in close contact with the outer surface of the base member 110. An example of a method in which the first insulating layer 120 is formed on the base member 110 may be formed by a plasma spray method.

전극층(130)은 제1절연층(120)의 상면에 형성된다. 전극층(130)은 미도시된 전원부로부터 전력을 인가받아 정전력을 발생시킨다. 이러한 전극층(130)의 일예로 W, Al, Cu, Nb, Ta, Mo, Ni 및 이들 금속원소를 1 종 이상 함유하는 합금 중에서 선택되는 어느 1종 이상의 금속질층일 수 있다. 이러한 전극층(130)의 두께는 대략 5㎛ 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 전극층(130)의 두께가 5㎛ 미만이면 다공질이 되어 전극으로서의 도전성이 극히 감소된다. 그리고, 전극층(130)의 두께가 100㎛를 초과하면 도전성이 향상되는 효과는 크지 않으면서 두께만 과도하게 두껍게 되어 제조비용이 증가될 수 있다.The electrode layer 130 is formed on the upper surface of the first insulating layer 120. The electrode layer 130 receives electric power from a power source not shown to generate electrostatic power. For example, the electrode layer 130 may be any one or more metal layers selected from W, Al, Cu, Nb, Ta, Mo, Ni, and an alloy containing one or more of these metal elements. The thickness of the electrode layer 130 is preferably about 5 100㎛. If the thickness of the electrode layer 130 is less than 5 µm, it becomes porous and the conductivity as the electrode is extremely reduced. In addition, when the thickness of the electrode layer 130 exceeds 100 μm, the effect of improving the conductivity is not large, and only the thickness is excessively thick, thereby increasing the manufacturing cost.

제2절연층(140)은 상기 전극층(130)의 상면에 형성된다. 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)은 전극층(130)의 상하면에 각각 형성된 것으로, 전기절연성, 내식성, 내플라즈마 부식성이 요구된다. 따라서, 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)은 순도가 높고 치밀한 것이 바람직하다. 이를 위한, 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 소재의 일예로 Al203, ZrO2, Si3N4 SiC 중 어느 하나일 수 있다. 그리고, 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 순도는 98.0% 이상, 더욱 바람직하게는 99.0% 이상에서 용사피막의 기공율을 1% 내지 8%, 더욱 바람직하게는 1% 내지 5% 이내인 것이 바람직하다. 또한, 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 두께는 대략 100㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 두께가 100㎛미만이면 전기절연성이 불충분하여 전극층(130)에 인가된 전력이 누전될 수 있다. 그리고, 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 두께가 500㎛을 초과하면 전기절연성은 크게 증가하지 않으면서, 두께가 과도하게 두꺼워져서 제조 비용만 증가될 수 있다. 더욱 바람직하게 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 두께는 130㎛ 내지 400㎛인 것이 전기절연성은 유지하면서 제조 비용을 절감하는데 있어서 더욱 유리할 수 있다. 이러한 구조에 의한 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 체적 고유저항값은 대략 1×1013 내지 1×1015 Ω·cm 일 수 있다.The second insulating layer 140 is formed on the upper surface of the electrode layer 130. The first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 are formed on the upper and lower surfaces of the electrode layer 130, respectively, and require electrical insulation, corrosion resistance, and plasma corrosion resistance. Therefore, the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 are preferably high in purity and dense. For this purpose, as an example of the material of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 may be any one of Al 2 O 3 , ZrO 2 , Si 3 N 4 SiC. The purity of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 is 98.0% or more, more preferably 99.0% or more, and the porosity of the thermal spray coating is 1% to 8%, more preferably 1% to It is preferred to be within 5%. In addition, the thickness of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 is preferably about 100㎛ to 500㎛. If the thickness of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 is less than 100 μm, electrical insulation may be insufficient, and power applied to the electrode layer 130 may leak. In addition, when the thickness of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 exceeds 500㎛, the electrical insulation is not significantly increased, the thickness is excessively thick and only the manufacturing cost may be increased. More preferably, the thickness of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 is 130 μm to 400 μm, which may be more advantageous in reducing manufacturing costs while maintaining electrical insulation. The volume resistivity of the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 having the above structure may be approximately 1 × 10 13 to 1 × 10 15 Ω · cm.

한편, 본 발명의 정전척(100)에서 피처리물체(G)와 접촉되는 제2절연층(140)의 표면은 피처리물체(G)와 평행해지도록 기계가공(연삭)에 의하여 연삭될 수 있다. 특히, 그 기계연삭한 제2절연층(140)에는 연삭된 면에 액상의 유기계 규소화합물 (유기규소 수지, 예컨대 메틸·실릴·트리·이소시아네이트, 페닐·실릴·트리·이소시아네이트) 또는 무기계 규소화합물 (예컨대 규소알콕시드화합물, 알칼리금속의 규소화합물) 을 도포한 후 120℃ 내지 350℃, 1 내지 5 시간 정도로 가열함으로써 씰링 처리를 실시할 수 있다. 이러한 씰링 처리는 제2절연층(140) 중에 잔존하는 미세한 기공부에 규소화합물을 충전함으로써 이물의 부착을 방지함과 동시에 작업환경에서의 부식성 가스의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 상기 씰링 처리는 전극층(130)의 하부의 제1절연층(120)에도 적용될 수 있다.Meanwhile, in the electrostatic chuck 100 of the present invention, the surface of the second insulating layer 140 in contact with the object G to be processed may be ground by machining (grinding) to be parallel to the object G. have. In particular, the mechanically ground second insulating layer 140 has a liquid organic silicon compound (organic silicon resin such as methyl silyl tri-isocyanate, phenyl silyl tri-isocyanate) or inorganic silicon compound on the ground surface. For example, after applying a silicon alkoxide compound and an alkali metal silicon compound), the sealing process can be performed by heating at 120 to 350 degreeC for about 1 to 5 hours. Such a sealing process may prevent the adhesion of foreign matters and prevent the intrusion of corrosive gas in the working environment by filling silicon compounds in the minute pores remaining in the second insulating layer 140. In addition, the sealing process may be applied to the first insulating layer 120 below the electrode layer 130.

상기와 같은 구조로 이루어진 정전척(100)에서는 정전척(100)이 열을 전달받아 제1절연층(120)과 제2베이스부(112)가 열팽창되더라도, 제2베이스부(112)의 열팽창률이 제1베이스부(111)의 열팽창률보다 작다. 그러므로, 제1절연층(120)이 제1베이스부(111) 상에 형성되는 경우보다 열팽창률의 차이를 최소화할 수 있으므로, 제2베이스부(112)와 제1절연층(120)이 접촉되는 부분에서 발생되는 응력을 최소화하여 제2베이스부(112)보다 상대적으로 강성이 작은 제1절연층(120)에 크랙이 발생되거나 제1절연층(120)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.In the electrostatic chuck 100 having the above structure, even if the first insulating layer 120 and the second base portion 112 are thermally expanded by receiving heat, the thermal expansion of the second base portion 112 is performed. The rate is smaller than the thermal expansion rate of the first base portion 111. Therefore, since the difference in thermal expansion rate can be minimized than when the first insulating layer 120 is formed on the first base 111, the second base 112 and the first insulating layer 120 are in contact with each other. By minimizing the stress generated in the portion, it is possible to prevent cracking or damage to the first insulating layer 120 having a smaller rigidity than the second base portion 112.

한편, 제1물질과 제2물질의 일예로, 제1물질은 알루미늄이고, 제2물질은 티타늄일 수 있다. 티타늄의 열팽창률은 알루미늄의 열팽창률의 대략 1/3정도 이다. 또한, 제1물질과 제2물질의 다른 일예로, 제1물질은 알루미늄이고, 제2물질은 스테인리스 스틸일 수 있다. 또한, 제1물질과 제2물질의 또 다른 일예로, 제1물질은 스테인리스 스틸이고, 제1물질은 티타늄일 수 있다. 여기서, 알루미늄의 열팽창률은 23.8 ㎛/m-℃(@100℃)이고, 티타늄의 열팽창률은 8.9 ㎛/m-℃ (@100℃)이며, 스테인레스 스틸의 열팽창률은 11~17.3 ㎛/m-℃ (@~350℃)이다.Meanwhile, as an example of the first material and the second material, the first material may be aluminum, and the second material may be titanium. The thermal expansion rate of titanium is about one third of that of aluminum. In addition, as another example of the first material and the second material, the first material may be aluminum, and the second material may be stainless steel. In addition, as another example of the first material and the second material, the first material may be stainless steel, the first material may be titanium. Here, the thermal expansion rate of aluminum is 23.8 μm / m- ° C. (@ 100 ° C.), the thermal expansion rate of titanium is 8.9 μm / m- ° C. (@ 100 ° C.), and the thermal expansion rate of stainless steel is 11 to 17.3 μm / m. -° C (@ ~ 350 ° C).

한편, 전술한 전극층(130), 제1절연층(120) 및 제2절연층(140)의 제조는 플라즈마 용사법, 고속 프레임 용사법, 폭발 용사법, 아크 용사법, 대기 플라즈마 용사법 및 감압 플라즈마 용사법 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, in the manufacturing of the electrode layer 130, the first insulating layer 120 and the second insulating layer 140 described above, plasma spraying, high speed frame spraying, explosion spraying, arc spraying, atmospheric plasma spraying, and reduced pressure plasma spraying may be used. Can be.

한편, 본 발명의 정전척(100)에는 가스유로가 형성될 수 있다. 가스유로는 베이스부재(110)와, 제1절연층(120)과, 전극층(130)과, 제2절연층(140)을 상하방향으로 관통하도록 형성된다. 이러한 미도시된 가스공급부로부터 가스유로를 통하여 헬륨(He)가스가 공급될 수 있다. 이러한 헬륨가스는 피처리물체(G)에 공급되고, 피처리물체(G)는 헬륨가스에 의해 소정의 온도로 유지된다.On the other hand, the gas passage may be formed in the electrostatic chuck 100 of the present invention. The gas flow path is formed to penetrate the base member 110, the first insulating layer 120, the electrode layer 130, and the second insulating layer 140 in the vertical direction. Helium (He) gas may be supplied from the gas supply unit, which is not shown, through the gas passage. This helium gas is supplied to the object to be processed G, and the object to be processed G is maintained at a predetermined temperature by the helium gas.

한편, 제2절연층(140) 상에는 복수의 돌기부(150)들이 형성될 수 있다. 돌기부(150)들은 정전척(100)과 피처리물체(G) 사이를 이격시킨다. 이러한 돌기부(150)들에 의해 가스유로를 통하여 피처리물체(G)를 향하여 공급된 헬륨가스가 피처리물체(G)의 전면에 걸쳐 균일하게 이동될 수 있다. 이러한 돌기부(150)는 내구성 및 내식성이 우수한 세라믹일 수 있다. 이러한 돌기부(150)는 제2절연층(140)과 일체로 용사하여 형성되는 것도 가능하고, 제2절연층(140)을 전극층(130)상에 형성한 다음, 제2절연층(140) 상에 돌기부(150)를 특정 패턴으로 형성하는 것도 가능하다.Meanwhile, a plurality of protrusions 150 may be formed on the second insulating layer 140. The protrusions 150 are spaced apart from the electrostatic chuck 100 and the object G to be processed. The helium gas supplied toward the object G through the gas passage by the protrusions 150 may be uniformly moved over the entire surface of the object G. The protrusion 150 may be a ceramic excellent in durability and corrosion resistance. The protrusion 150 may be formed by spraying the second insulating layer 140 integrally, and the second insulating layer 140 is formed on the electrode layer 130 and then on the second insulating layer 140. It is also possible to form the protrusions 150 in a specific pattern.

도 1로 되돌아가서 상기와 같은 구조로 이루어진 정전척을 포함하는 기판 처리장치의 구조의 일예를 설명한다.Returning to FIG. 1, an example of a structure of a substrate processing apparatus including an electrostatic chuck having the above structure will be described.

기판 처리장치(10)는 챔버 본체(11)와, 유전체 플레이트(14)와, 안테나(15)와, 미도시된 가스공급유닛을 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus 10 may include a chamber body 11, a dielectric plate 14, an antenna 15, and a gas supply unit (not shown).

챔버 본체(11)의 내부에는 피처리물체(G)를 처리하는 처리공간(12)이 형성된다. 챔버 본체(11)는 상면이 개구되게 형성된다. 챔버 본체(11)의 처리공간(12)은 미도시된 진공 펌프에 의해 진공인 상태가 유지될 수 있다. 이러한 챔버 본체(11)의 상측에는 리드 플레이트(13)가 배치된다. 리드 플레이트(13)는 후술할 유전체 플레이트(14)의 하면의 적어도 일부가 챔버 본체(11) 내부로 노출될 수 있도록 유전체 플레이트(14) 하면의 가장자리의 적어도 일부를 상방으로 지지하도록 형성된다. 리드 플레이트(13)는 챔버 본체(11)와 동일한 재질의 일체화된 부재일 수도 있고, 챔버 본체(11)와 리드 플레이트(13)를 각각 제조하여 결합시키는 것도 가능하다.In the chamber main body 11, a processing space 12 for processing the object G is formed. The chamber main body 11 is formed so that an upper surface may open. The processing space 12 of the chamber body 11 may be maintained in a vacuum state by a vacuum pump (not shown). The lead plate 13 is disposed above the chamber body 11. The lead plate 13 is formed to support at least a portion of the edge of the lower surface of the dielectric plate 14 upwardly so that at least a portion of the lower surface of the dielectric plate 14, which will be described later, is exposed into the chamber body 11. The lead plate 13 may be an integral member made of the same material as the chamber body 11, or may be manufactured and coupled to the chamber body 11 and the lead plate 13, respectively.

리드 플레이트(13)와 챔버 본체(11)가 각각 제조되는 경우, 리드 플레이트(13)와 챔버 본체(11)가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제1씰링부재(18a)가 개재될 수 있다. 그리고, 리드 플레이트(13)와 유전체 플레이트(14)가 접촉되는 접촉면들 사이에는 제2씰링부재(18b)가 개재될 수 있다. 제1 및 제2씰링부재(18b)들은 챔버 본체(11)의 처리공간(12)이 진공인 경우, 이러한 진공상태가 유지될 수 있게 한다. 한편, 리드 플레이트(13)의 내부를 통하여 플라즈마를 생성하기 위한 가스가 이송되어 챔버 본체(11)의 처리공간(12)으로 분사될 수 있다.When the lead plate 13 and the chamber body 11 are manufactured, the first sealing member 18a may be interposed between the contact surfaces to which the lead plate 13 and the chamber body 11 contact each other. In addition, a second sealing member 18b may be interposed between the contact surfaces between the lead plate 13 and the dielectric plate 14. The first and second sealing members 18b allow the vacuum state to be maintained when the processing space 12 of the chamber body 11 is vacuum. Meanwhile, a gas for generating plasma may be transferred through the inside of the lead plate 13 and injected into the processing space 12 of the chamber body 11.

유전체 플레이트(14)는 챔버 본체(11)의 상측, 바람직하게는 리드 플레이트(13)의 상면에 배치되어 하면이 챔버 본체(11) 내부로 노출되도록 형성된다. 유전체 플레이트(14)는 안테나(15)에 인가된 고주파 전력이 챔버 본체(11)에 전달되어 외부로 누전되는 것을 방지한다. 이를 위해 유전체 플레이트(14)는 절연성 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 유전체 플레이트(14)는 내플라즈마 특성을 갖는 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 이는, 유전체 플레이트(14)의 하측에서 발생되는 플라즈마에 의해 유전체 플레이트(14)가 손상되는 것을 최소화하여 피처리물체(G)를 일정 개수 처리한 다음 유전체 플레이트(14)를 교체하는 메인터넌스(Maintenance)작업 횟수를 감소시키기 위함이다. 유전체 플레이트(14)의 재질의 일예로 석영 또는 세라믹일 수 있다. 또는, 유전체 플레이트(14)가 내플라즈마 특성을 갖는 비도전성 금속으로 이루어진 것도 가능하다.The dielectric plate 14 is disposed on the upper side of the chamber body 11, preferably on the upper surface of the lead plate 13 so that the lower surface thereof is exposed to the inside of the chamber body 11. The dielectric plate 14 prevents the high frequency power applied to the antenna 15 from being transmitted to the chamber body 11 and shorting to the outside. To this end, the dielectric plate 14 is preferably made of an insulating material. In addition, the dielectric plate 14 is preferably made of a material having a plasma resistance. This is to minimize the damage of the dielectric plate 14 by the plasma generated under the dielectric plate 14 to maintain a certain number of objects (G) to be treated after the maintenance (maintenance) to replace the dielectric plate 14 This is to reduce the number of work. One example of the material of the dielectric plate 14 may be quartz or ceramic. Alternatively, the dielectric plate 14 may be made of a non-conductive metal having plasma resistance.

안테나(15)는 유전체 플레이트(14)의 상측에 배치된다. 안테나(15)는 고주파 전력을 인가받아 처리공간(12)에 플라즈마를 생성하기 위한 유도 전계를 발생시킨다. 안테나(15)는 피처리물체(G)의 처리실이 되는 챔버 본체(11)의 처리공간(12) 내에 기체의 자속선을 유도적으로 공급할 수 있도록, 전기 전도형 금속으로 이루어질 수 있다. 이러한 안테나(15)의 형상은 코일형일 수 있다. 단, 안테나(15)를 코일형으로 한정하지는 않으며, 후술한 챔버의 처리공간(12)으로 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 형상이면 어떤 형상을 사용하여도 무방하다.The antenna 15 is disposed above the dielectric plate 14. The antenna 15 receives high frequency power to generate an induction electric field for generating plasma in the processing space 12. The antenna 15 may be made of an electrically conductive metal so as to inductively supply a magnetic flux line of gas into the processing space 12 of the chamber body 11 serving as the processing chamber of the object G. The shape of the antenna 15 may be coiled. However, the antenna 15 is not limited to a coil type, and any shape may be used as long as it can generate a uniform plasma in the processing space 12 of the chamber described later.

안테나(15)에는 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이를 위해, 안테나(15)는 전원공급부(17)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 안테나(15)와 전원공급부(17) 사이에는 정합기(16)가 배치된다. 안테나(15)는 단일 안테나(15)선으로 구성될 수 있다. 이와 다르게, 안테나(15)는 복수개의 안테나(15) 선들로 구성될 수 있는데, 정합기(16)는 이러한 안테나(15) 선들의 임피던스를 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 정합기(16)는 적어도 하나의 미도시된 콘덴서 또는 가변 콘덴서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(15)가 내측 안테나(15)와, 외측 안테나(15)로 구성되고, 내측 안테나(15)와 외측 안테나(15)가 병렬로 연결된 경우, 내측 안테나(15)에 콘덴서를 연결하고, 외측 안테나(15)에 가변 콘덴서를 연결하며, 가변 콘덴서를 조절하여 내측 안테나(15) 및 외측 안테나(15)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이에 따라, 챔버의 처리공간(12)에 형성되는 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있다. 여기서, 정합기(16)가 콘덴서 또는 가변 콘덴서를 포함하는 것으로 한정하지는 않으며, 가변 코일 및 저항 등, 임피던스 조절 수단으로 사용할 수 있는 어느 것을 사용하여도 무방하다.The high frequency power of 13.56 MHz may be applied to the antenna 15. To this end, the antenna 15 is electrically connected to the power supply 17. The matching device 16 is disposed between the antenna 15 and the power supply unit 17. The antenna 15 may consist of a single antenna 15 line. Alternatively, the antenna 15 may be composed of a plurality of antenna 15 lines, and the matcher 16 serves to control the impedance of these antenna 15 lines. To this end, the matcher 16 may include at least one condenser or variable capacitor. For example, when the antenna 15 is composed of the inner antenna 15 and the outer antenna 15, and the inner antenna 15 and the outer antenna 15 are connected in parallel, a capacitor is attached to the inner antenna 15. The variable capacitor may be connected to the outer antenna 15, and the current flowing through the inner antenna 15 and the outer antenna 15 may be controlled by adjusting the variable capacitor. Accordingly, the plasma density distribution formed in the processing space 12 of the chamber can be controlled. Here, the matching unit 16 is not limited to including a condenser or a variable capacitor, and may be any one that can be used as an impedance adjusting means such as a variable coil and a resistor.

가스공급유닛은 일측이 상기 챔버 본체(11) 내부와 연통되도록 배치되어 챔버 본체(11) 내부로 가스를 공급한다. 챔버 본체(11)로 공급되는 가스는 플라즈마를 발생시키는데 사용되는 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등이 사용될 수 있다.The gas supply unit is arranged such that one side is in communication with the inside of the chamber body 11 to supply gas into the chamber body 11. As the gas supplied to the chamber body 11, a halogen-based gas, an O 2 gas, an Ar gas, or the like used to generate a plasma may be used.

본 발명의 정전척(100)은 유전체 플레이트(14)의 하측, 즉 챔버 본체(11)의 처리공간(12)에 배치되어 피처리물체(G)가 안착된다.The electrostatic chuck 100 of the present invention is disposed below the dielectric plate 14, that is, in the processing space 12 of the chamber body 11, and the object to be processed G is seated.

한편, 리드 플레이트(13)의 상측에는 커버(19)가 배치될 수 있다. 커버(19)는 안테나(15)로부터 발생되는 유도 전계를 차폐한다.Meanwhile, the cover 19 may be disposed above the lead plate 13. The cover 19 shields the induction field generated from the antenna 15.

상기와 같은 구조로 이루어진 기판 처리장치(10)에서 피처리물체(G)의 처리 과정에 대해 설명한다.The processing of the object G to be processed in the substrate processing apparatus 10 having the above structure will be described.

우선, 피처리물체(G)인 기판(G)이 챔버 본체(11) 내로 반입되어, 정전척(100)의 상면에 탑재된다. 그리고, 정전척(100)의 전극층(130)에 직류전원이 인가되고, 전극층(130)에 정전력이 발생되어 기판(G)의 이동이 제한된다. 다음으로, 미도시된 진공 펌프에 의해 챔버 본체(11) 내부가 소정의 진공도까지 진공화된다. 그 후, 미도시된 가스공급유닛에 의해 처리 가스가 챔버 본체(11) 내부로 기판(G) 전체에 걸쳐 균일하게 공급된다. 이 과정에서 챔버 본체(11) 내의 압력은 소정의 값으로 유지된다. 그리고, 전원공급부(17)로부터 발생된 고주파 전력이 정합기(16)를 거쳐서 안테나(15)에 인가되고, 챔버 내부에 유도 전계가 발생한다. 이러한 유도 전계에 의해 가스가 해리(解離)되어 플라즈마화되고, 이로써 기판(G) 표면의 처리가 실시된다.First, the substrate G, which is the object G to be processed, is loaded into the chamber main body 11 and mounted on the upper surface of the electrostatic chuck 100. In addition, a DC power is applied to the electrode layer 130 of the electrostatic chuck 100, and electrostatic power is generated in the electrode layer 130, thereby restricting the movement of the substrate G. Next, the inside of the chamber main body 11 is evacuated to a predetermined vacuum degree by the vacuum pump which is not shown in figure. Thereafter, the processing gas is uniformly supplied throughout the substrate G into the chamber body 11 by a gas supply unit not shown. In this process, the pressure in the chamber body 11 is maintained at a predetermined value. Then, the high frequency power generated from the power supply unit 17 is applied to the antenna 15 via the matching unit 16, and an induction electric field is generated inside the chamber. By such an induction electric field, gas dissociates and becomes a plasma, and the process of the surface of the board | substrate G is performed by this.

피처리물체(G) 표면의 처리가 완료된 후, 안테나(15)에 고주파 전력이 인가되는 것을 정지하고, 가스 주입을 정지한 후, 챔버 본체(11) 내의 압력을 소정의 압력까지 감압한다. 그리고, 정전척(100)의 전극층(130)에 전력이 인가되는 것을 정지시키고, 기판(G)이 챔버 본체(11) 내부로부터 반출되게 한다.After the treatment of the surface of the object to be processed G is completed, the application of the high frequency power to the antenna 15 is stopped, and after the gas injection is stopped, the pressure in the chamber main body 11 is reduced to a predetermined pressure. Then, the application of electric power to the electrode layer 130 of the electrostatic chuck 100 is stopped, and the substrate G is carried out from the inside of the chamber body 11.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전척(100)이 전술한 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식의 기판처리장치(10)에만 적용되는 것으로 한정하지는 않으며, 단일 주파수를 이용한 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방식, 이중 주파수(Dual Frequency)를 이용한 CCP 방식, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 방식, SWP(Surface Wave Plasma), Helicon Wave 방식, e-beam 방식 및 Pulsed DC 방식 등 다양한 방식의 기판처리장치에 적용될 수 있다.On the other hand, the electrostatic chuck 100 according to an embodiment of the present invention is not limited to being applied only to the above-described substrate processing apparatus 10 of the Inductively Coupled Plasma (ICP) method, Capacitively Coupled Plasma using a single frequency ), CCP method using dual frequency, ECR (Electron Cyclotron Resonance) method, SWP (Surface Wave Plasma), Helicon Wave method, e-beam method and Pulsed DC method Can be.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

10: 기판처리장치 11: 챔버 본체
14: 유전체 플레이트 15: 안테나
100: 정전척 110: 베이스부재
120: 제1절연층 130: 전극층
140: 제2절연층
10: substrate processing apparatus 11: chamber body
14: dielectric plate 15: antenna
100: electrostatic chuck 110: base member
120: first insulating layer 130: electrode layer
140: second insulating layer

Claims (4)

베이스부재와, 상기 베이스부재 상에 형성된 제1절연층과, 상기 제1절연층 상에 형성된 전극층과, 상기 전극층 상에 형성된 제2절연층을 포함하는 정전척에 있어서,
상기 베이스부재는:
제1물질로 이루어진 제1베이스부; 및
상기 제1베이스부 상에 형성되고, 상기 제1물질보다 열팽창률이 작은 제2물질로 이루어진 제2베이스부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척.
An electrostatic chuck comprising a base member, a first insulating layer formed on the base member, an electrode layer formed on the first insulating layer, and a second insulating layer formed on the electrode layer.
The base member is:
A first base part made of a first material; And
A second base part formed on the first base part and made of a second material having a lower coefficient of thermal expansion than the first material;
Electrostatic chuck characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 제1물질은 알루미늄이고, 상기 제2물질은 티타늄인 것을 특징으로 하는 정전척.
The method of claim 1,
Wherein said first material is aluminum and said second material is titanium.
제1항에 있어서,
상기 제1물질은 알루미늄이고, 상기 제2물질은 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 정전척.
The method of claim 1,
Wherein said first material is aluminum and said second material is stainless steel.
제1항에 있어서,
상기 제1물질은 스테인리스 스틸이고, 상기 제1물질은 티타늄인 것을 특징으로 하는 정전척.

The method of claim 1,
Wherein said first material is stainless steel and said first material is titanium.

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