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KR100962210B1 - An electrostatic chuck - Google Patents

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KR100962210B1
KR100962210B1 KR1020050115408A KR20050115408A KR100962210B1 KR 100962210 B1 KR100962210 B1 KR 100962210B1 KR 1020050115408 A KR1020050115408 A KR 1020050115408A KR 20050115408 A KR20050115408 A KR 20050115408A KR 100962210 B1 KR100962210 B1 KR 100962210B1
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dielectric plate
electrode
electrostatic chuck
lower electrode
disposed
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Abstract

불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있는 정전척은, 유전 플레이트; 유전 플레이트 내에 수용되며, 적어도 두개의 요철부들이 형성된 전극 구조물; 및 요철부들 상부에 각각 위치하도록 유전 플레이트 상에 형성되어 반도체 기판을 지지하는 지지 부재들을 포함한다. 정전척에는, 전극 구조물의 상면을 덮되 요철부들은 상방으로 노출시키고 유전 플레이트보다 더 큰 체적 저항을 갖는 고저항체가 더 구비될 수 있다. 전극 구조물은 원반 형상을 갖는 하부 전극 및 하부 전극의 상면으로부터 돌출되게 형성되어 요철부들을 이루는 상부 전극들을 포함할 수 있다. 상부 전극들은 하부 전극 상에 동심원들 따라 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면 반도체 기판을 효과적으로 척킹할 수 있고, 플라스마의 제어 불량 등과 같은 문제 등도 효과적으로 해소할 수 있다.

Figure R1020050115408

An electrostatic chuck that can minimize the occurrence of unnecessary leakage current includes: a dielectric plate; An electrode structure accommodated in the dielectric plate and having at least two uneven portions formed therein; And support members formed on the dielectric plate so as to be positioned above the uneven parts, respectively, to support the semiconductor substrate. The electrostatic chuck may further include a high resistance body covering the upper surface of the electrode structure but exposing the uneven portions upwards and having a larger volume resistance than the dielectric plate. The electrode structure may include a lower electrode having a disk shape and upper electrodes formed to protrude from an upper surface of the lower electrode to form the uneven parts. The upper electrodes may be formed along concentric circles on the lower electrode. According to the present invention, the semiconductor substrate can be effectively chucked, and problems such as poor control of plasma can be effectively solved.

Figure R1020050115408

Description

정전척{ELECTROSTATIC CHUCK}Electrostatic chuck {ELECTROSTATIC CHUCK}

도 1은 종래에 개시된 정전척을 설명하기 위한 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view illustrating a conventional electrostatic chuck.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절개한 수평 단면도이다.3 is a horizontal cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 수직 단면도이다.4 is a vertical cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to another embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 도시한 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절개한 수평 단면도이다.5 is a horizontal cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 수직 단면도이다.6 is a vertical cross-sectional view for describing an electrostatic chuck according to still another embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 도시한 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절개한 수평 단면도이다.FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view taken along line III-III 'of FIG. 6.

도 8은 도 2에 도시된 정전척을 갖는 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view for describing a semiconductor manufacturing apparatus having the electrostatic chuck shown in FIG. 2.

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

100,200,300：정전척 110：척 플레이트100, 200, 300 ： Electrostatic chuck 110 ： Chuck plate

120：유전 플레이트 130,230,330：전극 구조물120: dielectric plate 130, 230, 330: electrode structure

131,231,331：하부 전극 135,235,335：상부 전극131,231,331: Lower electrode 135,235,335: Upper electrode

136,236,336：요철부 140,340：지지 부재136,236,336: Uneven portion 140,340: Support member

150：파워 라인 260,360：고저항체150: power line 260,360: high resistance body

265,365：홀 401：반도체 제조 장치265,365 ： Hole 401 ： Semiconductor production equipment

470：프로세스 챔버 471：배출구470: process chamber 471: outlet

472：샤워 헤드 475：가스 공급부472: Shower head 475: Gas supply part

480：전원 공급 유닛 490：가스 배출부480: power supply unit 490: gas discharge part

491：배출 밸브 495：진공 펌프491: discharge valve 495: vacuum pump

본 발명은 정전척에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판을 가공하기 위한 프로세스 챔버 내부에 위치되어 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck. More particularly, the invention relates to an electrostatic chuck for supporting a semiconductor substrate located within a process chamber for processing a semiconductor substrate such as a silicon wafer.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, an electrical die sorting (EDS) process for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process, Each of the semiconductor devices is manufactured through a package assembly process for encapsulating and individualizing the epoxy resins.

상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴 을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 반도체 기판을 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the semiconductor substrate, a cleaning process for removing impurities on the semiconductor substrate, and a cleaned semiconductor substrate And a drying step for drying the film, and an inspection step for inspecting a defect of the film or pattern.

최근, 플라스마 가스를 이용하여 막을 형성하거나 막을 식각하는 플라스마 처리 장치가 상기 팹 공정에서 주로 사용되고 있다. 상기 플라스마 처리 장치는 반도체 기판을 가공하기 위한 공간을 갖는 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버 내부에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척과, 상기 프로세스 챔버에 고전위차의 자계를 형성하여 공정 가스를 플라스마 가스로 변환시키기 위한 전원 공급 장치를 포함한다.Recently, a plasma processing apparatus for forming or etching a film using plasma gas is mainly used in the fab process. The plasma processing apparatus includes a process chamber having a space for processing a semiconductor substrate, an electrostatic chuck disposed inside the process chamber for supporting the semiconductor substrate, and a magnetic field of high potential difference in the process chamber to form a process gas. A power supply for converting to gas.

상기 정전척은 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정하며, 반도체 기판은 상기 플라스마 가스에 의해 처리된다. 이 경우, 정전척에는 상기 플라스마 가스의 거동을 조절하기 위한 바이어스 파워가 인가된다. 이하, 도면을 참조하여 종래에 개시된 정전척에 대하여 자세하게 설명한다.The electrostatic chuck fixes the semiconductor substrate using electrostatic force, and the semiconductor substrate is processed by the plasma gas. In this case, a bias power for regulating the behavior of the plasma gas is applied to the electrostatic chuck. Hereinafter, the electrostatic chuck disclosed in the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래에 개시된 존슨 라벡(Johnson-Rahbek)형 정전척을 설명하기 위한 개략적인 수직 단면도를 도시한 것이다.Figure 1 shows a schematic vertical cross-sectional view for explaining a Johnson-Rahbek type electrostatic chuck disclosed in the prior art.

도 1을 참조하면, 정전척(10)은 척 플레이트(20), 유전 플레이트(30), 지지 돌기들(35) 및 전극(40)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the electrostatic chuck 10 includes a chuck plate 20, a dielectric plate 30, support protrusions 35, and an electrode 40.

척 플레이트(20)는 전체적으로 원통 형상을 갖는 알루미늄으로 이루어지고, 척 플레이트(20) 상에는 유전 플레이트(30)가 배치된다. 유전 플레이트(30)는 척 플레이트(20)보다는 작은 직경의 원통 형상을 갖는 세라믹으로 이루어진다. 전극(40)은 유전 플레이트(30)보다는 작은 직경의 원반 형상을 가지며, 유전 플레이트(30) 내부에 수용된다. 이 경우, 전극(40)에는 정전기력을 발생시키기 위한 직류 전원(50)이 연결된다. 지지 돌기들(35)은 유전 플레이트(30) 상면에 일정 간격으로 형성된다.The chuck plate 20 is made of aluminum having a cylindrical shape as a whole, and the dielectric plate 30 is disposed on the chuck plate 20. The dielectric plate 30 is made of ceramic having a cylindrical shape with a smaller diameter than the chuck plate 20. The electrode 40 has a disk shape with a smaller diameter than the dielectric plate 30 and is housed inside the dielectric plate 30. In this case, the DC power source 50 for generating an electrostatic force is connected to the electrode 40. The support protrusions 35 are formed at regular intervals on the upper surface of the dielectric plate 30.

정전척(10)에 있어서, 실질적으로 반도체 기판을 척킹하는 것은 지지 돌기들(35)이다. 이러한, 지지 돌기들(35)을 형성하기 위해서 종래에는, 유전 플레이트(30) 상면에 일정 패턴을 마스킹하고, 상기 패턴에 따라 유전 플레이트(30) 표면을 물리적으로 식각하였다. 이 결과, 유전 플레이트(30)의 상면으로부터 돌출된 지지 돌기들(35)이 형성되지만, 유전 플레이트(30)의 상면은 지지 돌기(35)의 높이(d)만큼 낮아지게 된다. 예를 들어, 20 내지 60㎛ 높이의 지지 돌기들(35)을 형성할 경우, 유전 플레이트(30)의 상면은 20 내지 60㎛ 정도로 낮아지게 된다. 유전 플레이트(30) 상면과 전극(40)의 간격이 대략 300 내지 500㎛일 경우, 유전 플레이트(30)의 높이는 약 1/5 내지 1/10 감소하게 된다. In the electrostatic chuck 10, it is the support protrusions 35 that substantially chuck the semiconductor substrate. In order to form the support protrusions 35, a pattern is masked on the upper surface of the dielectric plate 30, and the surface of the dielectric plate 30 is physically etched according to the pattern. As a result, support protrusions 35 protruding from the top surface of the dielectric plate 30 are formed, but the top surface of the dielectric plate 30 is lowered by the height d of the support protrusion 35. For example, when forming the support protrusions 35 having a height of 20 to 60 μm, the upper surface of the dielectric plate 30 may be lowered to about 20 to 60 μm. When the distance between the top surface of the dielectric plate 30 and the electrode 40 is approximately 300 to 500 μm, the height of the dielectric plate 30 is reduced by about 1/5 to 1/10.

유전 플레이트(30)를 하나의 저항체로 볼 때, 유전 플레이트의 높이 감소는 저항의 감소로 생각할 수 있으며, 그만큼 동일 전압에서의 전류는 증가한다고 할 수 있다.When the dielectric plate 30 is viewed as a single resistor, the height reduction of the dielectric plate may be regarded as a decrease in resistance, and thus the current at the same voltage may increase.

상기 증가된 전류는 지지 돌기(35)보다 상대적으로 낮은 유전 플레이트(30) 의 상면으로 더 많이 흐르게 된다. 이는, 전극(40)이 유전 플레이트(30) 내에 넓게 배치되어 있기 때문이다. 유전 플레이트(30)의 상면으로 많은 전류가 누설될 경우, 플라스마 매칭 포인트의 불량 등과 같은 많은 문제점들이 유발된다. 일예로, 플라스마 매칭 포인트가 불량할 경우, 플라스마의 거동을 정확하게 제어되지 않아 반도체 기판이 부정확하게 가공된다. 이러한 문제점들은 반도체 칩 불량 귀결된다. 그러나 이를 해소하기 위하여, 전극(40)과 유전 플레이트(30)의 간격을 단순히 늘리게 되면 지지 돌기들(35)에 발생되는 정전기력(척킹력)이 감소하여 반도체 기판이 견고하게 고정되지 않는 또 다른 문제가 야기된다.The increased current flows more to the upper surface of the dielectric plate 30 which is relatively lower than the support protrusion 35. This is because the electrode 40 is widely disposed in the dielectric plate 30. When a large amount of current leaks to the top surface of the dielectric plate 30, many problems such as poor plasma matching points are caused. For example, if the plasma matching point is poor, the behavior of the plasma is not accurately controlled and the semiconductor substrate is processed incorrectly. These problems result in bad semiconductor chips. However, in order to solve this problem, if the distance between the electrode 40 and the dielectric plate 30 is simply increased, the electrostatic force (chucking force) generated in the support protrusions 35 decreases, so that the semiconductor substrate is not firmly fixed. Is caused.

지지 돌기 상면과 전극 상면 간의 거리가 척킹력에 연관이 있기 때문에, 전술한 바와 다른 일반적인 지지 돌기 형성 방법에 있어서도 상기 간격은 비교적 좁게 형성된다. 이 경우에도, 유전체의 상면과 전극 상면 간의 거리가, 지지 돌기 상면과 전극 상면 간의 거리보다 가깝게 형성되어 전술한 바와 같은 문제들이 거의 동일하게 발생되고 있는 실정이다.Since the distance between the upper surface of the supporting protrusion and the upper surface of the electrode is related to the chucking force, the spacing is formed relatively narrowly even in the general forming method of supporting protrusions different from those described above. Even in this case, the distance between the upper surface of the dielectric and the upper surface of the electrode is formed to be closer than the distance between the upper surface of the support protrusion and the upper surface of the electrode.

현재 반도체 장치에 대한 연구 추세에 비추어볼 때 상술한 문제들은 반도체 산업의 발전에 매우 심각한 제한 요인이 되고 있으며, 이는 반드시 해결해야할 과제로 부각되고 있다.In view of the current trend of research on semiconductor devices, the above-mentioned problems are very serious limitation factors for the development of the semiconductor industry, which is a problem that must be solved.

상술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 본 발명의 일 목적은, 반도체 기판을 효과적으로 척킹할 수 있는 정전척을 제공하는 것이다.One object of the present invention to solve the above problems is to provide an electrostatic chuck that can effectively chuck a semiconductor substrate.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 정전척을 이용하여 반도체 장치를 우수하게 가공할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.Further, another object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of excellent processing of a semiconductor device using the electrostatic chuck as described above.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정전척은, 유전 플레이트와, 상기 유전 플레이트 내에 수용되며 판상의 하부 전극과 상기 하부 전극의 상면으로부터 돌출된 다수의 상부 전극들을 포함하는 전극 구조물과, 상기 상부 전극들이 삽입되는 다수의 홀들을 갖고 상기 하부 전극 상에 배치되며 상기 유전 플레이트보다 큰 체적 저항을 갖는 판상의 고저항체와, 상기 상부 전극들의 상부에 각각 위치하도록 상기 유전 플레이트 상에 형성되어 기판을 지지하는 지지 부재들을 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention includes a dielectric plate and a plurality of upper parts accommodated in the dielectric plate and protruding from a plate-shaped lower electrode and an upper surface of the lower electrode. An electrode structure including electrodes, a plate-shaped high resistance body having a plurality of holes into which the upper electrodes are inserted, disposed on the lower electrode, and having a volume resistance greater than that of the dielectric plate, and positioned above the upper electrodes, respectively. And support members formed on the dielectric plate to support the substrate.

상기 하부 전극은 원반 형상을 가질 수 있으며, 상기 상부 전극들은 하부 전극 상에 동심원들 따라 형성될 수 있다.The lower electrode may have a disk shape, and the upper electrodes may be formed along concentric circles on the lower electrode.

그리고 상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치는, 플라스마를 이용한 반도체 제조 공정을 수행하기 위한 프로세스 챔버; 프로세스 챔버 내부에 배치되며, ⅰ)유전 플레이트와, ⅱ)상기 유전 플레이트 내에 수용되며 판상의 하부 전극과 상기 하부 전극의 상면으로부터 돌출된 다수의 상부 전극들을 포함하는 전극 구조물과, ⅲ)상기 상부 전극들이 삽입되는 다수의 홀들을 갖고 상기 하부 전극 상에 배치되며 상기 유전 플레이트보다 큰 체적 저항을 갖는 판상의 고저항체와, ⅳ)상기 상부 전극들의 상부에 각각 위치하도록 상기 유전 플레이트 상에 형성되어 기판을 지지하는 지지 부재들을 포함하는 정전척; 정전척에 고전압을 인가하기 위한 전원 공급 유닛; 프로세스 챔버 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부; 그리고 프로세스 챔버 내부의 미 반응 가스 및 반응 부산물을 배출하기 위한 가스 배출부를 포함한다.And in order to achieve the above object of the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the process chamber for performing a semiconductor manufacturing process using a plasma; (Ii) an electrode structure including a dielectric plate, ii) a plurality of upper electrodes accommodated in the dielectric plate and protruding from a top surface of the lower electrode, and iii) the upper electrode. And a plate-shaped high resistance body having a plurality of holes into which the holes are inserted and having a volume resistance greater than that of the dielectric plate, and iii) formed on the dielectric plate so as to be positioned on top of the upper electrodes, respectively. An electrostatic chuck comprising supporting members for supporting; A power supply unit for applying a high voltage to the electrostatic chuck; A gas supply unit for supplying a process gas into the process chamber; And a gas outlet for discharging unreacted gas and reaction by-products inside the process chamber.

본 발명에 따르면, 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다. 따라서 누설 전류로 야기되는 플라스마 매칭 포인트 불량 등과 같은 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있다. 결과적로는 우수한 반도체 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the occurrence of unnecessary leakage current. Therefore, problems such as plasma matching point failure caused by leakage current can be effectively solved. As a result, an excellent semiconductor device can be manufactured.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 정전척 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치를 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 도는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.Hereinafter, an electrostatic chuck and a semiconductor manufacturing apparatus including the same will be described with reference to the accompanying drawings with embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions has been exaggerated for clarity of the invention, and each device may have a variety of additional devices not described herein. If (layer) is mentioned as being located on another film (layer) or substrate, it may be formed directly on another film (layer) or substrate, or an additional film (layer) may be interposed therebetween.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 수직 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시한 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절개한 수평 단면도를 도시한 것이다.FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 정전척(100)은 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정하기 위한 장치로서, 척 플레이트(110), 유전 플레이트(120), 전극 구조물(130), 및 지지 부재들(140)을 포함한다.2 and 3, the electrostatic chuck 100 is an apparatus for fixing a semiconductor substrate using electrostatic force, and includes a chuck plate 110, a dielectric plate 120, an electrode structure 130, and support members. 140.

척 플레이트(110)는 유전 플레이트(120), 전극 구조물(130) 및 지지 부재들 (140)을 지지하기 위한 장치로서, 전체적으로 반도체 기판보다 큰 직경의 원기둥 형상을 갖는다. 척 플레이트(110) 내에는 전극 구조물(130)에 직류 전압을 인가하기 위한 파워 라인(150)이 배치된다. 척 플레이트(110)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 같은 도전성 금속으로 이루어질 수 있다.The chuck plate 110 is a device for supporting the dielectric plate 120, the electrode structure 130, and the supporting members 140, and has a cylindrical shape with a diameter larger than that of the semiconductor substrate as a whole. In the chuck plate 110, a power line 150 for applying a DC voltage to the electrode structure 130 is disposed. The chuck plate 110 may be made of a conductive metal such as aluminum (Al), copper (Cu), or the like.

유전 플레이트(120)는 척 플레이트(110)보다는 작은 직경의 원기둥 형상을 가지며, 척 플레이트(110) 상에 배치된다. 유전 플레이트(120)는 유전 특성을 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 유전 플레이트(120)는 비교적 체적 저항이 1E8 내지 1E14 Ω.㎝ 정도로 낮은 유전 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 유전 플레이트(120)는 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유전 플레이트(120)는 알루미늄 나이트라이드(Aluminum nitride, AIN), 알루미나(Al2O3), 산화 이트륨(Y2O3) 등으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 유전 플레이트(120)에는 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn) 등의 불순물이 더 포함될 수도 있다. 유전 플레이트(120) 내에는 전극 구조물(130)이 배치된다.The dielectric plate 120 has a cylindrical shape with a diameter smaller than that of the chuck plate 110 and is disposed on the chuck plate 110. The dielectric plate 120 is made of a material having dielectric properties. For example, dielectric plate 120 may be made of a dielectric material having a relatively low volume resistance of about 1E8 to 1E14 Ω · cm. In addition, the dielectric plate 120 is preferably made of ceramic. For example, the dielectric plate 120 may be made of aluminum nitride (AIN), alumina (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), or the like. In this case, the dielectric plate 120 may further include impurities such as magnesium (Mg), titanium (Ti), and zinc (Zn). An electrode structure 130 is disposed in the dielectric plate 120.

전극 구조물(130)은 정전장(electrostatic field)을 생성하기 위한 장치로서, 도전성 금속으로 이루어진다. 예를 들어, 전극 구조물(130)은 비저항이 비교적 적은 텅스텐으로 이루어질 수 있다. 전극 구조물(130)에는 적어도 두개 이상의 요철부들(136)이 형성된다. 전극 구조물(130)은 요철부들(136)이 상부를 향하도록 유전 플레이트(120) 내에 수평 배치된다. 이 경우, 유전 플레이트(120) 내에서의 전극 구조물(130)의 위치는 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극보다 낮게 배치한다. 전극 구조물(130)은 하부 전극(131)과 상부 전극들(135)로 나눌 수 있다.The electrode structure 130 is a device for generating an electrostatic field and is made of a conductive metal. For example, the electrode structure 130 may be made of tungsten having a relatively low resistivity. At least two uneven parts 136 are formed in the electrode structure 130. The electrode structure 130 is horizontally disposed in the dielectric plate 120 so that the uneven portions 136 face upwards. In this case, the position of the electrode structure 130 in the dielectric plate 120 is disposed lower than the electrode of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. 1. The electrode structure 130 may be divided into a lower electrode 131 and an upper electrode 135.

하부 전극(131)은 전체적으로 유전 플레이트(120) 보다는 작은 직경의 원반 형상을 갖는다. 상부 전극(135)은 하부 전극(131)의 상면으로부터 돌출되게 형성되어 요철부(136)를 이루게 된다. 상부 전극(135)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(135)은 원기둥, 사각 기둥과 같은 형상을 가질 수 있으며, 다층으로도 형성될 수 있다. The lower electrode 131 has a disk shape having a smaller diameter than the dielectric plate 120 as a whole. The upper electrode 135 is formed to protrude from the upper surface of the lower electrode 131 to form the uneven portion 136. The upper electrode 135 may have various shapes. For example, the upper electrode 135 may have a shape such as a cylinder or a square pillar, and may also be formed in multiple layers.

상부 전극(135)은 하부 전극(131) 상에 복수개 형성된다. 이 경우, 상부 전극(135)은 다수의 동심원들을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상부 전극(135)의 개수 즉, 요철부(136)의 개수는 이하 설명될 지지 부재들(140)의 개수와 동일한 것이 바람직하다. 그리고 상부 전극(135)의 수평 단면적은 지지 부재(140)의 수평 단면적과 유사한 단면적을 갖는 것이 바람직하다. The upper electrode 135 is formed in plural on the lower electrode 131. In this case, the upper electrode 135 is preferably formed along a plurality of concentric circles. In addition, the number of the upper electrodes 135, that is, the number of the uneven parts 136 is preferably the same as the number of the support members 140 to be described below. In addition, the horizontal cross-sectional area of the upper electrode 135 preferably has a cross-sectional area similar to the horizontal cross-sectional area of the support member 140.

하부 전극(131)과 상부 전극(135)은 실질적으로 동일한 재질로 이루어진다. 이를 위하여, 하부 전극(131)과 상부 전극(135)은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 초음파, 레이저, 드릴링 등과 같은 방법으로 원통형 도전체를 패터닝하여 하부 전극(131)과 상부 전극(135)을 일체로 형성할 수 있다. 또는, 도전 물질을 소결 가공하여 하부 전극(131)과 상부 전극(135)을 일체로 형성할 수도 있다. 이와 다르게, 하부 전극(131)과 상부 전극(135)은 개별적으로 형성되어 접합될 수 있음을 밝혀둔다. 당업자라면 도 2 및 도 3에 도시된 전극 구조물(130)의 형상을 참조하여, 다양한 방법으로 전극 구조물(130)을 제조할 수 있을 것이다.The lower electrode 131 and the upper electrode 135 are made of substantially the same material. To this end, the lower electrode 131 and the upper electrode 135 may be integrally formed. For example, the lower electrode 131 and the upper electrode 135 may be integrally formed by patterning the cylindrical conductor by a method such as ultrasonic wave, laser, drilling, or the like. Alternatively, the lower electrode 131 and the upper electrode 135 may be integrally formed by sintering the conductive material. Alternatively, it will be appreciated that the lower electrode 131 and the upper electrode 135 may be formed separately and bonded. Those skilled in the art will be able to manufacture the electrode structure 130 in various ways with reference to the shape of the electrode structure 130 shown in FIGS. 2 and 3.

하부 전극(131)의 상면과 상부 전극(135)의 상면은 유전 플레이트(120)의 상 면에 대하여 서로 다른 높이를 갖는다. 하부 전극(131) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제1 간격(d11)은 상부 전극(135) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제2 간격(d12)보다 더 넓다. 이하 설명하겠지만, 제1 간격(d11)이 제2 간격(d12)보다 더 넓게 형성함으로써, 유전 플레이트(120)의 상면으로 누설되는 전류를 줄이거나 조절할 수 있다. 전극 구조물(130)이 삽입된 유전 플레이트(120) 상에는, 지지 부재들(140)이 형성된다. The upper surface of the lower electrode 131 and the upper surface of the upper electrode 135 have different heights with respect to the upper surface of the dielectric plate 120. The first gap d 11 between the upper surface of the lower electrode 131 and the upper surface of the dielectric plate 120 is wider than the second distance d 12 between the upper surface of the upper electrode 135 and the upper surface of the dielectric plate 120. As will be described below, the first gap d 11 is formed to be wider than the second gap d 12 to reduce or adjust the current leaking to the upper surface of the dielectric plate 120. On the dielectric plate 120 into which the electrode structure 130 is inserted, support members 140 are formed.

지지 부재들(140)은 반도체 기판의 하면에 접촉하여 상기 반도체 기판을 접촉하는 장치로서, 유전 플레이트(120)의 상면으로부터 돌출되게 형성된다. 지지 부재들(140)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 부재들(140)은 원기둥, 사각 기둥 등과 같은 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, 지지 부재들(140)과 상부 전극들(135)은 유사한 형상을 갖는다.The supporting members 140 contact the lower surface of the semiconductor substrate to contact the semiconductor substrate, and are formed to protrude from the upper surface of the dielectric plate 120. The support members 140 may have various shapes. For example, the support members 140 may have a shape such as a cylinder, a square pillar, or the like. Preferably, the support members 140 and the upper electrodes 135 have a similar shape.

지지 부재들(140)은 유전 플레이트(120) 상에 복수개 형성된다. 이 경우, 지지 부재들(140)은 다수의 동심원들을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 지지 부재(140)의 개수는 상부 전극(135)의 개수 즉, 요철부(136)의 개수와 동일한 것이 바람직하다. 또한, 지지 부재들(140)은 상부 전극들(135) 상부에 각각 위치하도록 유전 플레이트(120) 상에 형성된다. 즉, 지지 부재들(140)의 하부에는 전극 구조물(130)의 상부 전극들(135)이 위치하게 된다. 이 경우, 지지 부재(140)와 동일 수직 축선 상에 배치되는 상부 전극(135)은 지지 부재(140)와 유사한 수평 단면적을 갖는다. The supporting members 140 are formed in plural on the dielectric plate 120. In this case, the supporting members 140 are preferably formed along a plurality of concentric circles. The number of support members 140 is preferably the same as the number of upper electrodes 135, that is, the number of uneven parts 136. In addition, the support members 140 are formed on the dielectric plate 120 so as to be positioned above the upper electrodes 135, respectively. That is, the upper electrodes 135 of the electrode structure 130 are positioned below the support members 140. In this case, the upper electrode 135 disposed on the same vertical axis as the supporting member 140 has a horizontal cross-sectional area similar to that of the supporting member 140.

지지 부재들(140)은 유전 플레이트(120)와 실질적으로 동일한 재질로 이루어진다. 이를 위하여, 지지 부재들(140)과 유전 플레이트(120)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 샌드 블래스터(sand blaster)를 이용하여 유전 플레이트(120)를 패터닝하여 지지 부재들(140)을 유전 플레이트(120)에 일체로 형성할 수 있다. 이 경우, 유전 플레이트(120) 상면은 지지 부재들(140)을 형성하기 전보다 낮아지게 되고, 유전 플레이트(120) 상면과 전극 구조물(130)의 간격이 줄어들게 된다. 이로써, 종래의 정전척에서는 유전 플레이트(120) 상면으로 불필요한 누설 전류가 발생되었으나, 본 실시예에 따른 정전척(100)에서는 전극 구조물(130)이 유전 플레이트(120) 내에 충분히 낮게 배치되어 있으며, 제1 간격(d11)이 제2 간격(d12)보다 더 넓게 형성되어 유전 플레이트(120) 상면으로 불필요한 누설 전류가 발생되지 않는다.The support members 140 are made of substantially the same material as the dielectric plate 120. To this end, the supporting members 140 and the dielectric plate 120 may be integrally formed. For example, the dielectric plate 120 may be patterned using sand blaster to form the supporting members 140 integrally with the dielectric plate 120. In this case, the upper surface of the dielectric plate 120 is lower than before the supporting members 140 are formed, and the gap between the upper surface of the dielectric plate 120 and the electrode structure 130 is reduced. As a result, in the conventional electrostatic chuck, an unnecessary leakage current is generated on the upper surface of the dielectric plate 120, but in the electrostatic chuck 100 according to the present embodiment, the electrode structure 130 is disposed sufficiently low in the dielectric plate 120. The first gap d 11 is formed to be wider than the second gap d 12 such that unnecessary leakage current is not generated on the upper surface of the dielectric plate 120.

지지 부재들(140)의 높이는 반도체 기판과 유전 플레이트(120) 상면의 간격을 고려하여 다양하게 조절될 수 있다. 바람직하게, 지지 부재들(140)은 제1 간격(d11)이 상부 전극(135) 상면과 지지 부재(140) 상면과의 제3 간격(d13)과 실질적으로 동일하게 맞추는 높이로 형성된다. 그러나 제1 간격(d11)이 제3 간격(d13) 보다 클 수 있음을 밝혀둔다.The height of the support members 140 may be variously adjusted in consideration of the gap between the semiconductor substrate and the top surface of the dielectric plate 120. Preferably, the support member 140 is formed to a height of the first spacing (d 11) is the upper electrode 135, the upper surface and the support member 140, the third distance (d 13) of the upper surface that aligns substantially equal to . However, it is noted that the first interval d 11 may be greater than the third interval d 13 .

전극 구조물(130)에 공급된 전류는, 상부 전극들(135) 상부에 위치하는 지지 부재들(140)로 유도되어 지지 부재들(140)에 적절한 척킹력이 발생하게 된다.The current supplied to the electrode structure 130 is guided to the supporting members 140 positioned on the upper electrodes 135 to generate an appropriate chucking force on the supporting members 140.

이외에도, 지지 부재들(140)은 유전 플레이트(120)와 상이한 재질로 이루어질 수 있으며, 유전 플레이트(120)와 개별적으로 형성하여 유전 플레이트(120) 상 에 접합시킬 수도 있음을 밝혀둔다.In addition, the supporting members 140 may be made of a different material from the dielectric plate 120, and may be formed separately from the dielectric plate 120 to be bonded onto the dielectric plate 120.

본 실시예에 따른 정전척(100)은 쿨롱형 정전척에 비하여 반도체 기판과의 접촉 면적이 상대적으로 적어 스티킹(sticking)과 같은 문제는 발생되지 않는다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 정전척(100)에 반도체 기판을 가열하기 위한 히팅 부재와 반도체 기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 리프트 핀이 더 배치될 수도 있음을 밝혀둔다. 또한, 본 실시예에 따른 정전척(100)을 히터로 사용할 경우, 척 플레이트(110)가 이용되지 않을 수 있음을 밝혀둔다.The electrostatic chuck 100 according to the present embodiment has a relatively smaller contact area with a semiconductor substrate than a coulomb type electrostatic chuck, so that problems such as sticking do not occur. In addition, although not shown in the drawings, it is noted that a heating member for heating the semiconductor substrate and a lift pin for loading and unloading the semiconductor substrate may be further disposed on the electrostatic chuck 100. In addition, when the electrostatic chuck 100 according to the present embodiment is used as a heater, it turns out that the chuck plate 110 may not be used.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 수직 단면도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4에 도시한 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절개한 수평 단면도이다.4 is a schematic vertical cross-sectional view for explaining an electrostatic chuck according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a horizontal cross-sectional view taken along the line II-II 'shown in FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 정전척(200)은 도 2 및 도 3에 도시한 정전척(100)에 비하여 전극 구조물(230) 및 고저항체(260)를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서 도 2 및 도 3과 동일한 참조 부호에 대한 설명은 생략하지만 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.4 and 5, the electrostatic chuck 200 according to the present embodiment has the exception of the electrode structure 230 and the high resistance body 260 compared to the electrostatic chuck 100 shown in FIGS. 2 and 3. Substantially the same. Therefore, descriptions of the same reference numerals as those of FIGS. 2 and 3 will be omitted, but those skilled in the art will readily understand them.

유전 플레이트(120) 내에는 전극 구조물(230)과 고저항체(260)가 배치된다. 전극 구조물(230)에는 적어도 두개 이상의 요철부들(236)이 형성된다. 전극 구조물(230)은 요철부들(236)이 상부를 향하도록 유전 플레이트(120) 내에 수평 배치된다. 이 경우, 유전 플레이트(120) 내에서의 전극 구조물(230)의 위치는 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극과 유사하게 배치할 수 있다. 그러나 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화하기 위하여, 전극 구조물(230)은 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극 보다 낮게 배치하는 것이 바람직하다. 전극 구조물(230)은 하부 전극(231)과 상부 전극들(235)로 나눌 수 있다.An electrode structure 230 and a high resistor 260 are disposed in the dielectric plate 120. At least two uneven parts 236 are formed in the electrode structure 230. The electrode structure 230 is horizontally disposed in the dielectric plate 120 with the uneven portions 236 facing upwards. In this case, the position of the electrode structure 230 in the dielectric plate 120 may be disposed similarly to the electrode of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. 1. However, in order to minimize the occurrence of unnecessary leakage current, the electrode structure 230 is preferably disposed lower than the electrode of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. The electrode structure 230 may be divided into a lower electrode 231 and an upper electrode 235.

하부 전극(231)은 전체적으로 유전 플레이트(120) 보다는 작은 직경의 원반 형상을 갖는다. 상부 전극(235)은 하부 전극(231)의 상면으로부터 돌출되게 형성되어 요철부(236)를 이루게 된다. 하부 전극(231) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제1 간격(d21)은 상부 전극(235) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제2 간격(d22)보다 더 넓다.The lower electrode 231 has a disk shape having a smaller diameter than the dielectric plate 120 as a whole. The upper electrode 235 is formed to protrude from the upper surface of the lower electrode 231 to form the uneven portion 236. The first gap d 21 between the upper surface of the lower electrode 231 and the upper surface of the dielectric plate 120 is wider than the second interval d 22 between the upper surface of the upper electrode 235 and the upper surface of the dielectric plate 120.

고저항체(260)는 상부 전극(235)을 제외한 전극 구조물(230)이 차폐되도록 하부 전극(231) 상에 배치된다. 이를 위하여, 고저항체(260)는 도 5에 도시된 바와 같이 상부 전극들(235)과 동일한 개수 및 형상의 홀들(265)이 형성된 원판으로 제조될 수 있다. 따라서 고저항체(260)가 하부 전극(231) 상에 배치되어도 상부 전극들(235)의 상부는 노출된다. The high resistor 260 is disposed on the lower electrode 231 to shield the electrode structure 230 except for the upper electrode 235. To this end, the high resistance body 260 may be made of a disc in which holes 265 having the same number and shape as the upper electrodes 235 are formed, as shown in FIG. 5. Therefore, even if the high resistor 260 is disposed on the lower electrode 231, the upper portions of the upper electrodes 235 are exposed.

고저항체(260)는 상부 전극(235)과 유사한 높이를 가질 수 있다. 그러나 고저항체(260)가 상부 전극(235)보다 낮게 형성될 수도 있음을 밝혀둔다. 전술한바 외에도 고저항체(260)는 다양한 높이 및 다양한 형상을 가질 수 있음을 밝혀둔다. The high resistor 260 may have a height similar to that of the upper electrode 235. However, it is noted that the high resistor 260 may be formed lower than the upper electrode 235. In addition to the above, it will be appreciated that the high resistance body 260 may have various heights and various shapes.

고저항체(260)는 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화시키기 위하여 하부 전극(231)의 상부를 차폐하는 부재로서, 유전 플레이트(120)보다 더 큰 체적 저항을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 유전 플레이트(120)의 체적 저항이 1E8 내지 1E14 Ω.㎝ 정도일 경우, 고저항체(260)는 1E14 내지 1E17 Ω.㎝ 정도의 체적 저항을 갖는 유전 물질로 이루어질 수 있다. 유전 플레이트(120) 내에 고저항체(260)를 형성하는 방법은 다양하다. 이하, 유전 플레이트(120) 내에 고저항체(260) 및 전극 구조물(230)을 형성하는 일 방법을 설명한다.The high resistor 260 is a member that shields the upper portion of the lower electrode 231 in order to minimize the occurrence of unnecessary leakage current, and is made of a material having a larger volume resistance than the dielectric plate 120. For example, when the volume resistance of the dielectric plate 120 is about 1E8 to 1E14 Ω · cm, the high resistor 260 may be formed of a dielectric material having a volume resistance of about 1E14 to 1E17 Ω · cm. There are a variety of ways to form the high resistance 260 in the dielectric plate 120. Hereinafter, one method of forming the high resistor 260 and the electrode structure 230 in the dielectric plate 120 will be described.

우선, 소정의 두께로 1차 유전 플레이트를 형성한 다음, 상기 1차 유전 플레이트와 동일한 직경으로 형성된 고저항체(260)를 상기 1차 유전 플레이트 하면에 접합시킨다. 이 경우, 고온 고압을 이용한 소결 방법을 이용하여 상기 1차 유전 플레이트와 고저항체(260)를 접합시킬 수 있다.First, a primary dielectric plate is formed to a predetermined thickness, and then a high resistor 260 having the same diameter as the primary dielectric plate is bonded to the lower surface of the primary dielectric plate. In this case, the primary dielectric plate and the high resistor 260 may be bonded using a sintering method using high temperature and high pressure.

다음으로, 고저항체(260) 중 상부 전극들(235)이 위치할 곳에 홀들(265)을 가공한다. 홀들(265)의 직경 및 위치는 상기 1차 유전 플레이트의 상면에 형성된 지지 부재들(140)에 대응하게 형성한다. 이 경우, 초음파, 레이저, 드릴링 가공 등을 이용할 수 있다. 또한, 상부 전극(235)의 높이가 고저항체(260)의 두께를 초과할 경우, 고저항체(260)를 관통하여 상기 1차 유전 플레이트까지도 식각하도록 홀들(265)을 형성할 수 있다.Next, holes 265 are processed where the upper electrodes 235 are located among the high resistors 260. The diameters and positions of the holes 265 correspond to the supporting members 140 formed on the upper surface of the primary dielectric plate. In this case, ultrasonic waves, lasers, drilling processes and the like can be used. In addition, when the height of the upper electrode 235 exceeds the thickness of the high resistor 260, the holes 265 may be formed to penetrate the high resistor 260 and even etch the primary dielectric plate.

이어서, 고저항체(260)의 하부에 전극 구조물(230)을 형성한다. 전극 구조물(230)은 홀들(265)을 충분히 매립할 수 있으며, 고저항체(260)의 하면으로부터 소정의 두께를 갖도록 형성한다.Subsequently, an electrode structure 230 is formed under the high resistor 260. The electrode structure 230 may sufficiently fill the holes 265, and may be formed to have a predetermined thickness from a lower surface of the high resistance body 260.

마지막으로 전극 구조물(230)을 커버하도록 고저항체(260) 및 전극 구조물(230) 하면에 2차 유전 플레이트를 형성한다. 이 경우에도 고온 고압을 이용할 수 있다. 이 결과, 고저항체(260) 및 전극 구조물(230)이 수용된 유전 플레이트(120)가 제작된다. 전술한 바와 같이, 유전 플레이트(120)는 1차 및 2차 유전 플레이트 들로 구성될 수 있으며, 전술한 방법 외에 다른 방법을 이용하여 유전 플레이트(120) 내에 고저항체(260) 및 전극 구조물(230)을 형성할 수도 있음을 밝혀둔다. Finally, a secondary dielectric plate is formed on the lower surface of the high resistor 260 and the electrode structure 230 to cover the electrode structure 230. Also in this case, high temperature and high pressure can be used. As a result, the dielectric plate 120 containing the high resistor 260 and the electrode structure 230 is manufactured. As described above, the dielectric plate 120 may be composed of primary and secondary dielectric plates, and the high-resistance 260 and the electrode structure 230 in the dielectric plate 120 using other methods besides those described above. Note that it may also form).

고저항체(260) 및 전극 구조물(230)이 삽입된 유전 플레이트(120) 상에는, 지지 부재들(140)이 형성된다.Support members 140 are formed on the dielectric plate 120 into which the high resistance body 260 and the electrode structure 230 are inserted.

지지 부재들(140)의 하부에는 전극 구조물(230)의 상부 전극들(235)이 위치하게 된다. 이 경우, 지지 부재(140)와 동일 수직 축선 상에 배치되는 상부 전극(235)은 지지 부재(140)와 유사한 단면적을 갖는다. 지지 부재들(140)은 반도체 기판과 유전 플레이트(120) 상면의 간격을 고려하여 다양하게 조절될 수 있다. 바람직하게, 지지 부재들(140)은 제1 간격(d21)이 상부 전극(235) 상면과 지지 부재(140) 상면과의 제3 간격(d23)과 실질적으로 동일하게 맞추는 높이로 형성된다. 그러나 제1 간격(d21)이 제3 간격(d23) 보다 클 수 있음을 밝혀둔다.Upper electrodes 235 of the electrode structure 230 are positioned below the support members 140. In this case, the upper electrode 235 disposed on the same vertical axis as the supporting member 140 has a cross-sectional area similar to that of the supporting member 140. The support members 140 may be variously adjusted in consideration of the gap between the semiconductor substrate and the top surface of the dielectric plate 120. Preferably, the support member 140 is formed to a height of the first spacing (d 21) is the upper electrode 235, the upper surface and the support member 140, the third distance (d 23) of the upper surface that aligns substantially equal to . However, it is noted that the first interval d 21 may be greater than the third interval d 23 .

본 실시예에 따른 정전척(200)에서는 전극 구조물(230)이 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극보다 낮게 배치하지 않아도, 고저항체(260)에 의하여 하부 전극(231)의 상부가 차폐됨으로써 불필요한 누설 전류가 발생되지 않는다. 이는, 하부 전극(231)의 상면으로부터 유전 플레이트(120)의 상면으로 누출되던 누설 전류가 고저항체(260)에 차폐되기 때문이다. 전극 구조물(230)에 공급된 전류는, 상부 전극(235)과 상부에 위치한 지지 부재들(140)로 유도되어, 지지 부재들(140)에 충분한 척킹력이 발생하게 된다.In the electrostatic chuck 200 according to the present exemplary embodiment, the upper portion of the lower electrode 231 is shielded by the high resistor 260 even if the electrode structure 230 is not disposed lower than the electrode of the conventional electrostatic chuck illustrated in FIG. 1. Unnecessary leakage current is not generated. This is because a leakage current leaking from the upper surface of the lower electrode 231 to the upper surface of the dielectric plate 120 is shielded by the high resistor 260. The current supplied to the electrode structure 230 is guided to the upper electrode 235 and the support members 140 positioned thereon, so that sufficient chucking force is generated in the support members 140.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척을 설명하기 위한 개략적인 수직 단면도를 도시한 것이고, 도 7은 도 6에 도시한 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절개한 수평 단면도이다.FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view for describing an electrostatic chuck according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view taken along line III-III 'of FIG. 6.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 정전척(300)은 도 2 및 도 3에 도시한 정전척(100)에 비하여 전극 플레이트(330), 지지 부재(340), 및 고저항체(360)를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서 도 2 및 도 3과 동일한 참조 부호에 대한 설명은 생략하지만 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.6 and 7, the electrostatic chuck 300 according to the present embodiment has an electrode plate 330, a support member 340, and a high resistance body as compared to the electrostatic chuck 100 shown in FIGS. 2 and 3. It is substantially the same except for 360. Therefore, descriptions of the same reference numerals as those of FIGS. 2 and 3 will be omitted, but those skilled in the art will readily understand them.

유전 플레이트(120) 내에는 전극 구조물(330)과 고저항체(360)가 배치된다. 전극 구조물(330)에는 적어도 두개 이상의 요철부들(336)이 형성된다. 전극 구조물(330)은 요철부들(336)이 상부를 향하도록 유전 플레이트(120) 내에 수평 배치된다. 이 경우, 유전 플레이트(120) 내에서의 전극 구조물(330)의 위치는 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극과 유사하게 배치할 수 있다. 그러나 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화하기 위하여, 전극 구조물(330)은 도 1에 도시된 종래의 정전척의 전극 보다 낮게 배치하는 것이 바람직하다. 전극 구조물(330)은 하부 전극(331)과 상부 전극들(335)로 나눌 수 있다.An electrode structure 330 and a high resistor 360 are disposed in the dielectric plate 120. At least two uneven parts 336 are formed in the electrode structure 330. The electrode structure 330 is horizontally disposed in the dielectric plate 120 so that the uneven portions 336 face upwards. In this case, the position of the electrode structure 330 in the dielectric plate 120 may be arranged similarly to the electrode of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. 1. However, in order to minimize the occurrence of unnecessary leakage current, the electrode structure 330 is preferably disposed lower than the electrode of the conventional electrostatic chuck shown in FIG. The electrode structure 330 may be divided into a lower electrode 331 and an upper electrode 335.

하부 전극(331)은 전체적으로 유전 플레이트(120) 보다는 작은 직경의 원반 형상을 갖는다. 상부 전극(335)은 하부 전극(331)의 상면으로부터 돌출되게 형성되어 요철부(336)를 이루게 된다.The lower electrode 331 has a disk shape having a smaller diameter than the dielectric plate 120 as a whole. The upper electrode 335 is formed to protrude from the upper surface of the lower electrode 331 to form the uneven portion 336.

상부 전극(335)은 유전 플레이트(120) 상에는 일정길이 이상 연속적되게 형성된다. 상부 전극(335)은 유전 플레이트(120) 상에 복수개 형성될 수 있다. 이 경우, 상부 전극들(335)의 간격은 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극 (335)은 도시된 바와 같이 전체적으로 링 형상을 가지며, 하부 전극(331) 상에 동심원을 따라 복수개 배치될 수 있다. 그러나 상부 전극(335)은 바(bar) 형상으로 형성될 수 있음을 밝혀둔다. The upper electrode 335 is continuously formed on the dielectric plate 120 for a predetermined length or more. A plurality of upper electrodes 335 may be formed on the dielectric plate 120. In this case, the distance between the upper electrodes 335 may be variously adjusted. For example, the upper electrode 335 may have a ring shape as a whole, and a plurality of upper electrodes 335 may be disposed along the concentric circles on the lower electrode 331. However, it is noted that the upper electrode 335 may be formed in a bar shape.

상부 전극(335)은 다양한 수직 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(335)은 원형 또는 다각형의 수직 단면을 가질 수 있다. 또한, 상부 전극들(335)의 간격 및 각 상부 전극들(335)의 높이는 다양하게 조절될 수 있다. 상부 전극(335)은 반도체 기판과 유전 플레이트(120) 상면의 간격을 고려하여 다양하게 조절될 수 있다. The upper electrode 335 may have various vertical cross sections. For example, the upper electrode 335 may have a vertical cross section of a circular or polygonal shape. In addition, the distance between the upper electrodes 335 and the height of each of the upper electrodes 335 may be variously adjusted. The upper electrode 335 may be variously adjusted in consideration of the gap between the semiconductor substrate and the top surface of the dielectric plate 120.

상부 전극(335)은 전극 구조물(330)이 유전 플레이트(120) 내에 비교적 낮게 배치되므로, 이후 설명할 고저항체(360)보다 높게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 상부 전극(335)이 고저항체(360)와 유사한 높이로 형성될 수도 있음을 밝혀둔다. Since the upper electrode 335 is disposed relatively low in the dielectric plate 120, the upper electrode 335 may be formed higher than the high resistance body 360 to be described later. However, it is noted that the upper electrode 335 may be formed at a height similar to that of the high resistor 360.

고저항체(360)는 상부 전극(335)을 제외한 전극 구조물(330)이 차폐되도록 하부 전극(331) 상에 배치된다. 이를 위하여, 고저항체(360)는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 전극들(335)과 동일한 개수 및 형상의 홀들(365)이 형성된 원판 형상으로 제조될 수 있다. 따라서 고저항체(360)가 하부 전극(331) 상에 배치되어도 상부 전극들(335)의 상부는 노출된다.The high resistor 360 is disposed on the lower electrode 331 to shield the electrode structure 330 except for the upper electrode 335. To this end, the high resistance body 360 may be manufactured in a disc shape in which holes 365 having the same number and shape as the upper electrodes 335 are formed, as shown in FIG. 7. Therefore, even if the high resistor 360 is disposed on the lower electrode 331, the upper portions of the upper electrodes 335 are exposed.

고저항체(360)는 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 최소화시키기 위하여 하부 전극(331)의 상부를 차폐하는 부재로서, 유전 플레이트(120)보다 더 큰 체적 저항을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 고저항체(360)는 1E14 내지 1E17 Ω. ㎝ 정도의 체적 저항을 갖는 유전 물질로 이루어질 수 있다. 유전 플레이트(120) 내에 고저항체(360)를 형성하는 방법은 다양하여 이를 설명하지는 않지만, 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.The high resistor 360 is a member that shields the upper portion of the lower electrode 331 in order to minimize the occurrence of unnecessary leakage current, and is made of a material having a larger volume resistance than the dielectric plate 120. For example, the high resistance body 360 is 1E14 to 1E17 Ω. It may be made of a dielectric material having a volume resistance of about cm. The method of forming the high resistor 360 in the dielectric plate 120 is various and will not be described, but those skilled in the art will readily understand this.

고저항체(360) 및 전극 구조물(330)이 삽입된 유전 플레이트(120) 상에는 지지 부재들(340)이 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 지지 부재들(340)은 링 또는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 지지 부재들(340)은 상부 전극들(335)과 유사하게 형성된다. 즉, 상부 전극들(335)이 링 형상을 가질 경우, 지지 부재들(340)도 링 형상을 가질 수 있다.Support members 340 are continuously formed on the dielectric plate 120 into which the high resistance body 360 and the electrode structure 330 are inserted. For example, the support members 340 may be formed in a ring or bar shape. Preferably, the support members 340 are formed similarly to the upper electrodes 335. That is, when the upper electrodes 335 have a ring shape, the support members 340 may also have a ring shape.

각 지지 부재들(340)은 다양한 수직 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(340)는 원형 또는 다각형의 수직 단면을 가질 수 있다. 상부 전극(335)과 동일 원주선 상에 배치되는 지지 부재(340)는 유사한 단면적을 갖는다. 바람직하게는, 상부 전극들(335)과 동일 원주선 상에 배치되는 지지 부재들(340)은 상부 전극들(335)보다 큰 수평 단면적을 갖는다.Each support member 340 may have various vertical cross sections. For example, the support member 340 may have a vertical cross section of a circle or polygon. The support member 340 disposed on the same circumference as the upper electrode 335 has a similar cross-sectional area. Preferably, the support members 340 disposed on the same circumference as the upper electrodes 335 have a larger horizontal cross-sectional area than the upper electrodes 335.

하부 전극(331)의 상면과 상부 전극(335)의 상면은 유전 플레이트(120)의 상면에 대하여 서로 다른 높이를 갖는다. 하부 전극(331) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제1 간격(d131)은 상부 전극(335) 상면과 유전 플레이트(120) 상면과의 제2 간격(d32)보다 더 넓다. 또한, 상부 전극(335) 상면과 지지 부재(340) 상면과의 제3 간격(d33)은 제1 간격(d31)보다 좁다. 그러나 제3 간격(d33)과 제1 간격(d31)은 유사하게 형성될 수 있음을 밝혀둔다. The upper surface of the lower electrode 331 and the upper surface of the upper electrode 335 have different heights with respect to the upper surface of the dielectric plate 120. The first gap d1 31 between the upper surface of the lower electrode 331 and the upper surface of the dielectric plate 120 is wider than the second distance d 32 between the upper surface of the upper electrode 335 and the upper surface of the dielectric plate 120. In addition, the third interval d 33 between the upper surface of the upper electrode 335 and the upper surface of the support member 340 is smaller than the first interval d 31 . However, it is noted that the third interval d 33 and the first interval d 31 may be similarly formed.

본 실시예에 따른 정전척(300)에서는 지지 부재들(340)이 일정 길이로 연속적으로 형성되어 반도체 기판을 보다 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 정전척(300)에서는 고저항체(360)가 상부 전극들(335)들을 제외한 하부 전극(331)을 효과적으로 차폐함으로써, 불필요한 누설 전류가 누출되는 것 최소화 시킬 수 있다. In the electrostatic chuck 300 according to the present exemplary embodiment, the supporting members 340 may be continuously formed to have a predetermined length to more firmly fix the semiconductor substrate. In addition, in the electrostatic chuck 300 according to the present exemplary embodiment, the high resistance body 360 effectively shields the lower electrode 331 except for the upper electrodes 335, thereby minimizing leakage of unnecessary leakage current.

도 8은 도 2에 도시된 정전척을 갖는 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for describing a semiconductor manufacturing apparatus having the electrostatic chuck shown in FIG. 2.

도 2 및 도 8을 참조하면, 반도체 제조 장치(401)는 정전척(100), 프로세스 챔버(470), 가스 공급부(475), 전원 공급 유닛(480) 및 가스 배출부(490)를 포함한다.2 and 8, the semiconductor manufacturing apparatus 401 includes an electrostatic chuck 100, a process chamber 470, a gas supply unit 475, a power supply unit 480, and a gas discharge unit 490. .

프로세스 챔버(470)는 플라스마(plasma)를 이용한 반도체 기판 가공 공정을 수행하기 위한 장치로서, 내부에 가공 공정을 수행하기 위한 공간이 마련된다. 프로세스 챔버(470) 내부에는, 척 플레이트(110), 유전 플레이트(120), 전극 구조물(130) 및 지지 부재들(140)을 포함하는 정전척(100)이 설치된다.The process chamber 470 is a device for performing a semiconductor substrate processing process using plasma, and a space for performing the processing process is provided therein. Inside the process chamber 470, an electrostatic chuck 100 including a chuck plate 110, a dielectric plate 120, an electrode structure 130, and support members 140 is installed.

정전척(100)은 정전기력을 이용하여 가공 공정이 수행되는 동안 반도체 기판(W)을 지지 및 고정한다. 정전척(100)에는 고전압의 바이어스 파워를 인가하기 위한 전원 공급 유닛(480)이 연결된다. The electrostatic chuck 100 supports and fixes the semiconductor substrate W while the machining process is performed using electrostatic force. The electrostatic chuck 100 is connected to a power supply unit 480 for applying a bias voltage of a high voltage.

반도체 기판(W)이 배치된 정전척(100)의 상부에는 샤워 헤드(472)가 구비된다. 샤워 헤드(472)는 전체적으로 실린더 형상을 가지며, 프로세스 챔버(470)의 내측 상부에 배치된다. 샤워 헤드(472)에는 가스 공급 유닛(475)이 연결되어 프로세 스 챔버(460) 내부로 공정 가스들이 공급된다. 이 경우, 샤워 헤드(472)는 접지되거나 고주파 발생기(도시되지 않음)가 연결될 수도 있다. The shower head 472 is provided on the electrostatic chuck 100 on which the semiconductor substrate W is disposed. The shower head 472 is generally cylindrical in shape and is disposed above the inner side of the process chamber 470. The gas supply unit 475 is connected to the shower head 472 to supply process gases into the process chamber 460. In this case, the shower head 472 may be grounded or a high frequency generator (not shown) may be connected.

가스 공급 유닛(475)은 샤워 헤드(472)를 통하여 프로세스 챔버(470) 내부로 적어도 하나 이상의 공정 가스를 공급한다. 이 경우, 공정 가스들은 독립된 라인을 통하여 공급될 수 있다. 반도체 기판(W)을 가공하기 위한 공정 가스의 종류는 매우 다양하여 이를 다 언급하는 것을 어려우나 당업자라하면 용이하게 이를 이해할 수 있을 것이다. The gas supply unit 475 supplies at least one process gas into the process chamber 470 through the shower head 472. In this case, process gases can be supplied via separate lines. The type of process gas for processing the semiconductor substrate (W) is so diverse that it is difficult to mention them all, but those skilled in the art will readily understand this.

프로세스 챔버(470)의 일측에는 반도체 기판(W)을 가공하는 도중에 발생된 미반응 가스 및 반응 부산물을 배출하기 위한 배출구(471)가 형성되고, 배출구(471)에는 가스 배출부(490)가 설치된다. 가스 배출부(490)는 배출 밸브(491), 진공 펌프(495) 등으로 이루어질 수 있다.A discharge port 471 is formed at one side of the process chamber 470 to discharge unreacted gas and reaction by-products generated during the processing of the semiconductor substrate W, and a gas discharge part 490 is installed at the discharge port 471. do. The gas discharge part 490 may include a discharge valve 491, a vacuum pump 495, and the like.

파워 라인(150)을 통하여 전극 구조물(130)에 파워가 공급되면, 유전체 플레이트(120) 상에는 지지 부재들(140)에 정전기장이 생성되고, 상기 정전기장에 의하여 반도체 기판(W)이 정전척(100)에 고정된다.When power is supplied to the electrode structure 130 through the power line 150, an electrostatic field is generated on the supporting members 140 on the dielectric plate 120, and the semiconductor substrate W is formed by the electrostatic field. 100).

전원 공급 유닛(480)을 통하여 정전척(100)에 고전압의 바이어스 파워를 인가되면, 프로세스 챔버(470) 내에는 고 전위차의 자계가 조성된다. 샤워 헤드(472)를 통하여 프로세스 챔버(470) 내부로 공급된 공정 가스들은 상기 자계에 노출되어 플라스마 상태로 여기 되고, 플라스마 내의 이온들이 정전척(100)으로 유도되어 반도체 기판(W)이 가공된다. 이 경우, 정전척(100)에는 불필요한 누설 전류가 발생하지 않아 프로세스 챔버(470) 내에 목표하는 에너지 준위의 플라스마가 여기될 수 있다. 또한, 플라스마의 거동도 정확하게 조절할 수 있다. 따라서 반도체 기판(W)이 정확한 공정 조건 하에서 가공될 수 있고, 결과적으로는 우수한 반도체 장치를 제조할 수 있게 된다. When a high voltage bias power is applied to the electrostatic chuck 100 through the power supply unit 480, a high potential difference magnetic field is formed in the process chamber 470. Process gases supplied into the process chamber 470 through the shower head 472 are exposed to the magnetic field and excited in a plasma state, and ions in the plasma are guided to the electrostatic chuck 100 to process the semiconductor substrate W. . In this case, an unnecessary leakage current does not occur in the electrostatic chuck 100, so that plasma of a target energy level may be excited in the process chamber 470. In addition, the behavior of the plasma can be precisely controlled. Therefore, the semiconductor substrate W can be processed under accurate process conditions, and as a result, it is possible to manufacture an excellent semiconductor device.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유전 플레이트 상면과 전극의 간격을 지지 부재와 전극의 간격보다 더 크게 형성하거나, 고저항체를 전극 상에 부분적으로 배치하여 불필요한 누설 전류가 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서 반도체 기판을 효과적으로 척킹할 수 있으며, 된다. 불필요한 누설 전류로 인한 플라스마의 제어 불량 등과 같은 문제 등을 효과적으로 해소할 수 있다. 나아가 반도체 기판을 정확하게 가공할 수 있어, 우수한 반도체 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to effectively suppress the occurrence of unnecessary leakage current by forming a gap between the upper surface of the dielectric plate and the electrode larger than the gap between the support member and the electrode, or by arranging a high resistance part on the electrode. . Therefore, the semiconductor substrate can be effectively chucked. Problems such as poor control of plasma due to unnecessary leakage current can be effectively solved. Furthermore, a semiconductor substrate can be processed correctly and an excellent semiconductor device can be manufactured.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

Claims (7)

유전 플레이트(120);Dielectric plate 120; 상기 유전 플레이트(120) 내에 배치되며 하부 전극(131)과 상기 하부 전극(131)의 상면으로부터 돌출된 다수의 상부 전극들(135)을 포함하는 전극 구조물(130);An electrode structure 130 disposed in the dielectric plate 120 and including a lower electrode 131 and a plurality of upper electrodes 135 protruding from an upper surface of the lower electrode 131; 상기 상부 전극들(135)이 삽입되는 다수의 홀들(265)을 갖고 상기 하부 전극(131) 상에 배치되며 상기 유전 플레이트(120)보다 큰 체적 저항을 갖는 고저항체(260); 및A high resistance body 260 having a plurality of holes 265 into which the upper electrodes 135 are inserted, disposed on the lower electrode 131, and having a volume resistance greater than that of the dielectric plate 120; And 상기 상부 전극들(135)의 상부에 각각 위치하도록 상기 유전 플레이트(120) 상에 형성되어 기판(W)을 지지하는 지지 부재들(140)을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전척.And support members (140) formed on the dielectric plate (120) to support the substrate (W) so as to be positioned above the upper electrodes (135), respectively. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 하부 전극(131)은 원반 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.The electrostatic chuck of claim 1, wherein the lower electrode (131) has a disc shape. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 전극들(135)은 상기 하부 전극(131) 상에 동심원들을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 정전척.4. The electrostatic chuck of claim 3, wherein the upper electrodes (135) are formed along concentric circles on the lower electrode (131). 제 1 항에 있어서, 상기 상부 전극들(135)은 상기 지지 부재들(140)과 각각 동일한 수직 축선 상에 배치되며 각각의 상부 전극(135)은 각각의 지지 부재(140)와 같거나 작은 수평 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 정전척.2. The upper electrodes 135 of claim 1, wherein the upper electrodes 135 are disposed on the same vertical axis as the support members 140, and each upper electrode 135 is horizontal to the same or less than the respective support members 140. Electrostatic chuck characterized in that it has a cross-sectional area. 제 1 항에 있어서, 상기 유전 플레이트(120) 하부에 배치되어 상기 유전 플레이트(120)를 지지하는 척 플레이트(110)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 정전척. The electrostatic chuck of claim 1, further comprising a chuck plate (110) disposed below the dielectric plate (120) to support the dielectric plate (120). 플라스마를 이용한 반도체 제조 공정을 수행하기 위한 프로세스 챔버(470);A process chamber 470 for performing a semiconductor manufacturing process using plasma; 상기 프로세스 챔버(470) 내부에 배치되며, ⅰ)유전 플레이트(120), ⅱ)상기 유전 플레이트(120) 내에 배치되며 하부 전극(131)과 상기 하부 전극(131)의 상면으로부터 돌출된 다수의 상부 전극들(135)을 포함하는 전극 구조물(130), ⅲ)상기 상부 전극들(135)이 삽입되는 다수의 홀들(265)을 갖고 상기 하부 전극(131) 상에 배치되며 상기 유전 플레이트(120)보다 큰 체적 저항을 갖는 고저항체(260), 및 ⅳ)상기 상부 전극들(135)의 상부에 각각 위치하도록 상기 유전 플레이트(120) 상에 형성되어 기판(W)을 지지하는 지지 부재들(140)을 포함하는 정전척(100);Disposed in the process chamber 470, i) a plurality of dielectric plates 120, ii) disposed in the dielectric plate 120 and protruding from a lower electrode 131 and an upper surface of the lower electrode 131. An electrode structure 130 including electrodes 135 and (i) a dielectric plate 120 having a plurality of holes 265 into which the upper electrodes 135 are inserted and disposed on the lower electrode 131. A high resistance body 260 having a larger volume resistance, and iii) support members 140 formed on the dielectric plate 120 to be positioned on top of the upper electrodes 135 to support the substrate W, respectively. Electrostatic chuck 100 comprising a; 상기 정전척(100)에 고전압을 인가하기 위한 전원 공급 유닛(480);A power supply unit 480 for applying a high voltage to the electrostatic chuck 100; 상기 프로세스 챔버(470) 내부로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(475); 그리고A gas supply unit 475 for supplying a process gas into the process chamber 470; And 상기 프로세스 챔버(470) 내부의 미 반응 가스 및 반응 부산물을 배출하기 위한 가스 배출부(490)를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.And a gas discharge part (490) for discharging unreacted gas and reaction by-products in the process chamber (470).
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