KR100244280B1 - 바이폴라 정전척의 척킹방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조를 위한 웨이퍼 식각 장비에 관한 것으로,특히 바이폴라 정전척(Bipolar Electrostatic Chuck : Bi-ESC)에서 척에 쌓인 전하를 방전 시킴으로서 척킹을 향상시키는데 적당하도록 한 바이폴라 정전척의 척킹 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법은 하부전극으로 제 1전극 및 제 1전극 양츠에 제 2, 제 3전극을 구비한 바이폴라 정전척을 사용하는 식각 장비에 있어서, 상기 제 1전극에는 양의 전압을 공급하고, 상기 제 2, 제 3전극에는 음의 전압을 공급함을 특징으로 한다.

Description

바이폴라 정전척의 척킹방법
본 발명은 반도체 제조를 위한 웨이퍼 식각 장비에 관한 것으로, 특히 바이폴라 정전척(Bipolar Electrostatic Chuck : Bi-ESC)에서 척에 쌓인 전하를 방전 시킴으로서 척킹을 향상시키는데 적당하도록 한 바이폴라 정전척의 척킹 방법에 관한 것이다.
일반적으로 바이폴라 정전척은 로딩된 웨이퍼 상부에는 상부전극이 설치되고, 정전척 하부에는 서로다른 극성을 갖는 하부전극 즉, 양전압(+)을 공급하는 전극과 음전압(-)을 공급하는 전극 및 전기적으로 프로팅(floating)상태가 되는 전극으로 하부전극이 설치되어 각 전극에 전원을 인가함에 따라 식각공정을 수행하도록 형성하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 바이폴라 정전척의 척킹에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 바이폴라 정전척의 척킹방법을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이 정전척에 로딩된 웨이퍼(1) 상부에는 상부전극(도면에 도시하지 않았음)과, 정전척 하부에는 서로 다른 극성을 갖는 하부전극(2)으로 구성되어 각 전극에 전원을 인가함에 따라 식각 공정을 수행하기 위한 플라즈마(Plasma)가 발생한다.
여기서 하부전극(2)는 제 1, 제 2, 제 3전극(2a)(2b)(2c)으로 구성되어 제 1전극(2a)에 양전압(+)을 상기 제 2전극(2b)에 음전압(-)를 공급하여, 상기 제 3전극(2c)은 전기적으로 플로팅(floating)상태로 구성된다. 그리고 상기 하부전극(2)의 제 1, 제 2전극(2a)(2b)각각에 양전압과 음전압이 공급되게 되면 전계가 발생하여 정전기적 힘에 의해 웨이퍼를 고정하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 바이폴라 정전척 척킹방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
로우 소오스 파워(Low Source Power), 하이 바이어스 파워(High Bias Power)에서 바이폴라 정전척을 사용하는 경우, 제 1, 제 3전극(1a)(1c)에 양전압을 인가하면 플라즈마(Plasma)가 발생된 챔버내에서 정전척에 로딩된 웨이퍼(1)는 상기 웨이퍼(1)와 플라즈마와의 인접한 부분에 형성된 절연층에 의해 상대적으로 음전하(-)를 띄게 되므로 웨이퍼(1) 엣지(dege)부분이 중앙보다 고정 시키는 능력(chucking)이 강하게 된다. 이때, 로우 소오스 파워는 플라즈마를 방전 시키기 위해 걸어주는 RF이며, 하이 바이어스 파워는 웨이퍼가 놓이는 전극 부분에 가해지는 RF파워이다.
한편, 상기 웨이퍼(1)의 중앙보다 상기 웨이퍼(1)의 에지부가 고정 시키는 능력이 강하게 되면 웨이퍼(1) 뒷면의 냉각에 이용되는 He 가스의 주입량이 감소하는 잇점이 있고, 웨이퍼(1)을 고정시키는 능력이 잘되므로 플라즈마가 웨이퍼 뒷면에 새어 들어가는 현상이 없어서 정전척의 손상도 없게 된다. 또한, 정전척에 쌓인 전하의 플라즈마를 통한 방전도 용이하다.
그러나 상기와 같은 종래의 바이폴라 정전척의 척킹방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
하이 소오스 파워(High Source Power), 로우 바이어스 파워(Low Bias Power)를 사용할 경우와 공정이 진행되는 동안 웨이퍼 수가 누적 될수록 웨이퍼가 스트레스(Stress)를 받아서 평탄하지 않다던가 또는 웨이퍼 뒷면에 공정에 도움이 되지 않는 입자(Particle)등으로 인하여 웨이퍼를 고정시키는 능력이 제대로 이루어지지 않는다.
따라서 척킹이 제대로 이루어지지 않아 웨이퍼 뒷면 냉각역할을 하는 He의 주입량이 심해 웨이퍼 전체 온도와 균일하지 않으므로 원하지 않는 결과를 가져오곤 한다. 또한, 정전척의 웨이퍼 공정 진행 후, 비정상적인 전하 누적 현상을 일으켜 동일한 방전 조건으로는 완전한 방전이 이루어지지 않는다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 정전척에 쌓인 전하를 방전시킴으로서 척킹 능력을 향상시키는데 적당한 바이폴라 정전척의 척킹 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 바이폴라 정전척의 척킹방법을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법을 나타낸 도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 웨이퍼 22 : 하부전극
22a : 제 1전극 22b : 제 2전극
22c : 제 3전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법은 하부전극으로 제 1 전극 및 제 1전극 양측에 제 2, 제 3 전극을 구비한 바이폴라 정전척을 사용하는 식각장비에 있어서, 상기 제 1전극에는 양의 전압을 공급하고, 상기 제 2, 제 3 전극에는 음의 전압을 공급함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참보하여 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이 정전척에 로딩된 웨이퍼(21)와, 정전척 하부에는 서로 다른 극성을 갖는 하부전극(22)으로 구성되어 각 전극에 전원을 인가함에 따라 식각공정을 수행하기 위한 플라즈마가 발생한다.
여기서 하부전극(22)의 제 1, 제 2전극(22a)(22b) 각각에 음전압과 양전압이 공면되면 전계가 발생하여 전정기적 힘에 의해 웨이퍼를 고정하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바이폴라 정전척 척킹방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
이때, 플라즈마가 발생한 챔버내에서는 정전척에 로딩된 웨이퍼(21)는 상기 웨이퍼(21)와 플라즈마와의 인접한 부분에 형성된 절연층에 의해 상대적으로 음전하(-)을 뜨게된다. 여기서 하부전극(22)의 제 1, 제 3전극(22a)(22c)에 음전압(-)를 인가하고, 상기 제 2전극(22b)에 양전압(+)을 인가한다.
한편, 플라즈마를 방전 시키기 위해 걸어주는 하이 소오스 파워(High Source Power) 및 웨이퍼가 놓이는 전극 부분에 가해지는 로우 바이어스 파워(Low Bias Power)의 경우 웨이퍼 고정 능력이 저하되므로 He 주입 또는 플라즈마의 웨이퍼와 정전척 사이에 식각공정이 일어날때 제 1, 제 2, 제 3전극(22a)(22b)(22c)에 공급되는 전하가 서로 반대 극성으로 되어 있기 때문에 전하 사이에 결합이 발생하여 과잉전하를 자연 소멸하게 하여 전하 누적 현상을 줄여서 전하 누적에 의한 웨이퍼를 고정시키는 능력이 제대로 이루어지지 않게 하는 부가적인 문제를 해결할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바이폴라 정전척의 척킹방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 바이폴라 정전척에 전하가 누적되는 현상을 막을 수 있다.
둘째, 전하 누적 현상에 의한 웨이퍼를 고정 시키는 능력의 약화에 의한 He주입 현상을 막을 수 있다.
셋째, He 주입에 의한 웨이퍼 온도 불안정에 의한 공정 불안정을 줄일 수 있다.

Claims (1)

  1. 하부전극으로 제 1전극 및 제 1전극 양측에 제2, 제 3전극을 구비한 바이폴라 정전척을 사용하는 식각장비에 있어서, 상기 제 1전극에는 양의 전압을 공급하고, 상기 제 2, 제 3전극에는 음의 전압을 공급함을 특징으로 하는 바이폴라 정전척의 척킹방법.
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