KR0121227Y1 - 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치 - Google Patents
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Abstract
본고안은 반도체 제조공정시 프로세스 챔버내에 로딩된 웨이퍼 각 지점의 온도불균일 여부를 검출하여 웨이퍼의 온도가 불균일한 상태로 공정이 진행되는 것을 미연에 방지하므로써 웨이퍼의 대량손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 양질의 웨이퍼를 생산할 수 있도록 한것이다.
이를위해, 본고안은 하부전극(1)에 장착되어 웨이퍼(2) 각 지점의 온도를 센싱하여 검출신호를 발생시키는 센서(3)와, 상기센서(3)에서 검출된 검출신호를 전기적인 신호량으로 변환시키는 변환기(4)와, 상기 변환기(4)에 연결되며 변환된 검출신호를 증폭시키는 증폭기(5)와, 상기 증폭기(5)에서 증폭된 웨이퍼(2) 각 지점에 대한 검출신호값을 비교하는 비교기(6)로 구성된 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치이다.
Description
제1도는 종래 드라이 에칭 챔버내의 하부전극에 웨이퍼가 기울어져 로딩된 상태를 나타낸 종단면도
제2도는 제1도의 하부전극을 따라 흐르는 냉각가스의 정상 및 비정상 유동상태를 나타낸 평면도
제3도는 본고안을 나타낸 종단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하부전극 2 : 웨이퍼
3 : 센서 4 : 변환기
5 : 증폭기 6 : 비교기
본고안은 웨이퍼 온도불균일 상태 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조시의 에칭 및 증착공정에서 웨이퍼 저면의 온도불균일 상태를 검출할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서는 많은 식각(etching)공정 및 화학기상증착(CVD)공정이 진행되는데, 이때 웨이퍼의 온도제어는 프로세스 챔버내에서의 반응을 거치면서 연속적으로 만들어지게 되는 반도체 소자의 특성을 일정하게 유지(재현성)하는데 매우 중요한 요소로 작용한다.
종래의 드라이 에칭공정시에는 제1도 및 제2도에 나타낸 바와같이 웨이퍼(2)는 반송 시스템을 통해 프로세스 쳄버내로 들어와 하부전극(1)위에 안착된 후, 미케니컬클램프(Mechanical Clamp Ring)(8)에 의해 가장자리(edge)부분이 기계적으로 눌려져 클램핑된다.
또한, 가스유량 및 압력제어기(9)에 의해 냉각가스가 특정압력(단위:Torr)및 유량으로 챔버내로 유입되며, 반응시 챔버내의 압력이 설정압으로 유지될 수 있도록 가변밸브(10)가 구동된다.
이때, 상기 하부전극(1)을 관통하여 웨이퍼(2)저면 중앙에 공급된 냉각가스(주로, He사용)는 웨이퍼(2)의 저면을 따라 유동하면서 웨이퍼(2)의 열을흡수하므로써 웨이퍼(2)의 온도를 얻고자 하는 공정특성에 알맞도록 유지시키게 된다.
그후, 프로세스 챔버안으로 프로세스가스(CF₄, BCl₃등)가 유입되고 RF Power(Radio Frequency Power)(도시는 생략함)에 연결된 상부전극(11) 또는 하부전극(1)에 전원이 인가되면, 프로세스 챔버내에는 플라즈마가 형성되고, 웨이퍼(2)표면의 포토레지스트는 이 플라즈마에 의해 식각되어 지므로써 드라이 에칭공정이 이루어지게 된다.
그러나, 이와같은 종래에는 드라이 에칭공정시 하부전극(1)상부에 웨이퍼(2)가 미스로딩 되거나, 웨이퍼(2) 뒷면에 이물질(7)이 부착되어 웨이퍼(2)가 하부전극(1)에 대해 기울어진 상태로 로딩된 경우 웨이퍼(2)를 공정특성에 알맞은 온도로 냉각시키기 위한 냉각가스가 웨이퍼(2)저면을 따라 사방으로 균일하게 흐르지 못하게 된다.
이에따라, 냉각가스의 유동량이 많은 웨이퍼(2)의 저면과 유동량이 적은 웨이퍼(2)저면과는 온도차이가 유발되며 이는 결국 웨이퍼(2)상면 각 부분의 에칭상태 뷸균일을 유발하므로써 각 부분의 소자특성의 불균일을 초래한다.
뿐만 아니라, 웨이퍼(2)가 심하게 기울어져 냉각불균일로 인해 웨이퍼(2) 각 부분의 온도 구배가 매우 큰 경우에는 웨이퍼(2)상면에 도포된 포토레지스터 막이 냉각불량으로 인해 타버리게 되는 현상이 일어나게 된다.
이와같이, 웨이퍼(2)저면이 균일하게 냉각되지않으므로 인해 결국 반도체 소자의 수율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
본고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 반도체 제조공정시 드라이 에칭 및 CVD 공정상에서 로딩된 웨이퍼 저면의 온도 불균일을 검출하므로써 웨이퍼의 대량 손실을 미연에 방지하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 뿐만 아니라 양질의 반도체 소자를 생산할 수 있도록한 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본고안은 하부전극에 장착되어 웨이퍼 각 지점의 온도를 센싱하여 검출신호를 발생시키는 센서와, 상기 센서에서 검출된 검출신호를 전기적인 신호량으로 변환시키는 변환기와, 상기 변환기에 연결되며 변환된 검출신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 연결되며 공정을 진행시키거나 정지시키도록 증폭기에서 증폭된 웨이퍼 각 지점에 대한 검출신호값을 비교하는 비교기로 구성된 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치이다.
이하, 본고안의 일실시예를 첨부도면 제3도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본고안을 나타낸 종단면도로서, 프로세스 챔버내의 하부전극(1)에 그 상부에 로딩되는 웨이퍼(2)각 지점의 온도를 센싱하여 검출신호를 발생시키는 센서(3)가 일정간격 이격되어 복수개가 장착ㅗ디고, 센서(3)에는 웨이퍼(2) 각 지점에서 센싱된 검출신호를 전기적인량으로 변환시키는 변환기(4) 및 이를 증폭시키기 위한 증폭기(5)가 차례로 연결되며, 증폭기(5)에는 공정을 진행시키거나 정지시키도록 증폭기(4)에서 증폭된 웨이퍼(2) 각 부분의 검출신호값을 비교하는 비교기(6)가 연결되어 구성된다.
또한, 상기 센서(3)는 온도변화에 따라 전기저항치가 변하는 저항체인 써미스터(thermistor)를 사용하거나, 조합된 두 금속의 접합된 양단의 온도차에 의해 열기전력이 발생하는 열전대(Thermocouple)를 사용하여 온도변화를 검출 할 수 있도록 구성된다.
이와같이 구성된 본고안은 제3도에 나타낸 바와같이, 하부전극(1)에 로딩된 웨이퍼(2)저면으로 냉각가스가 공급되어 웨이퍼(2)를 공정특성에 알맞은 온도가 되도록 냉각시키게 되는데, 하부전극(1)상에 일정간격 이격되어 장착된 복수개의 센서(3)가 웨이퍼(2)저면 각지점의 온도 변화를 검출하게 된다
이때, 설치된 센서(3)가 서미스터일 경우에는 온도변화에 따라 전기저항값이 변하므로 전기저항값을 변환기(4)를 통해 전압 또는 전류의 전기량으로 변환시켜 증폭기(5)로 보낸 후 다시 비교기(6)로 보내어 비교하게 된다.
또한 설치된 센서(3)가 열전대일 경우에는 온도변화에 따라 열전대에 열기전력이 발생하여 열전류가 흐르게 되므로 변환기(4)를 거치지 않고 바로 증폭기(5)로 보내어 증폭시킨 후 비교기(6)로 보내어 비교하므로써 서미스트를 설치한 경우와 동일한 결과를 얻을 수 있게된다.
따라서 웨이퍼(2)가 정확하게 로딩된 경우에는 웨이퍼(2)저면을 따라 흐르는 냉각가스의 유량이 균일하여 웨이퍼(2) 각 지점의 온도변화 또한 동일하여 각 지점에서 검출되는 신호값이 차이가 없으므로 공정을 계속 진행시키게 된다.
이와는 달리, 웨이퍼(2)저면에 이물질(7)이 부착되거나 미스로딩이 발생하여 웨이퍼(2)가 하부전극(1)에 대해 기울어진 상태로 로딩된 경우에는 웨이퍼(2)저면을 따라 흐르는 냉각가스의 유량이 웨이퍼(2)와 하부전극(1)사이의 틈새가 넓은 부분과 좁은 부분에서 각각 달라지게 된다.
또한, 냉각가스의 유량차이는 웨이퍼(2) 각 지점의 온도차이 및 센서(3)의 검출신호값의 차이를 유발하게 된다.
따라서, 변환기(4) 및 증폭기(5)를 거쳐 비교기(6)에 도달한 웨이퍼(2) 각 지점의 검출신호값은 비교기(6)에서 비교되며 그 값에 차이가 있을 경우에는 공정장비를 비교기(6)에서 발생된 신호에 연동하여 자동으로 정지시킨 후 공정장비 및 웨이퍼(2)의 로딩 상태등을 점검하여 웨이퍼(2)의 온도불균일을 유발하는 요인을 제거하게 된다.
또한, 하부전극(1)에 장착되는 센서(3)의 수량을 늘일수록 더욱 정밀한 온도제어가 가능하므로 양질의 반도체 소자를 생산할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기한 바와같이 웨이퍼(2)의 온도를 공정특성에 알맞도록 제어하기 위해 웨이퍼(2) 각 부분의 온도가 균일한가의 여부를 검출할 수 있도록된 본고안 장치는 식각공정 뿐만 아니라 화학기상증착(CVD)공정등 웨이퍼(2)의 온도를 균일하도록 제어해야 하는 모든 공정에 적용할 수 있음은 이해 가능한 것이다.
이상에서와 같이, 본고안은 반도체 제조공정시 프로세스 챔버내에 로딩된 웨이퍼(2) 각 지점의 온도불균일 여부를 검출하여 웨이퍼(2)의 온도가 불균일한 상태로 공정이 진행되는 것을 미연에 방지하므로써 웨이퍼(2)의 대량손실을 막을 뿐만 아니라 보다 정밀한 온도제어로 양질의 웨이퍼(2)를 생산하므로 인해 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 고안이다.
Claims (2)
- 하부전극(1)에 장착되어 웨이퍼(2) 각 지점의 온도를 센싱하여 검출신호를 발생시키는 센서(3)와, 상기센서(3)에서 검출된 검출신호를 전기적인 신호량으로 변환시키는 변환기(4)와, 상기 변환기(4)에 연결되며 변환된 검출신호를 증폭시키는 증폭기(5)와, 상기 증폭기(5)에서 증폭된 웨이퍼(2) 각 지점에 대한 검출신호값을 비교하는 비교기(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치.
- 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼(2) 각 지점의 온도 변화를 검출하는 센서(3)가 서미스트 또는 열전대로 된것을 특징으로하는 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치.
Priority Applications (1)
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| KR2019950002841U KR0121227Y1 (ko) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR2019950002841U KR0121227Y1 (ko) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 웨이퍼의 온도불균일 상태 검출장치 |
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| KR960029736U KR960029736U (ko) | 1996-09-17 |
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ID=19408192
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100711265B1 (ko) * | 2005-08-16 | 2007-04-25 | 삼성전자주식회사 | 메모리소자 테스트 시스템 및 챔버의 온도제어방법 |
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1995
- 1995-02-21 KR KR2019950002841U patent/KR0121227Y1/ko not_active IP Right Cessation
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