KR100335766B1 - 웨이퍼 로딩용 플랜지 애노드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 애노드는 그 전 측면부에 걸쳐 밀봉 링이 장착되어 있으며, 웨이퍼가 안착될 때 웨이퍼의 가장자리가 밀봉 링에 접촉함으로서 클램프 링이 웨이퍼 가장자리를 클램핑할 때 밀봉 링이 웨이퍼 가장자리에 가해지는 압력을 흡수할 수 있도록 구성하였다. 밀봉 링은 그 전체 형상이 웨이퍼의 형상과 동일하게 이루지며, 탄력성이 우수하고 및 열에 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 단면형상이 하부로 갈수로 그 폭이 넓어지는 사다리꼴 형태로서, 애노드 측면부에 위치하는 지지부 및 지지부 하단 내측부에서 수평으로 연장된 삽입부로 이루어져 있어 지지부의 상부면에 웨이퍼의 가장자리가 놓여지며, 삽입부는 애노드의 전 측면부에 형성된 삽입구에 삽입됨으로서 애노드 측면부에 고정될 수 있다.

Description

웨이퍼 로딩용 플랜지 애노드{Flange anode for loading a wafer}

본 발명은 웨이퍼 로딩용 플랜지 애노드에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 가장자리의 손상을 방지할 수 있는 링을 구비한 플랜지 애노드에 관한 것이다.

반도체 제조공정중의 하나인 에칭 공정(etching process)에서는 웨이퍼를 챔버(chamber) 내에 설치된 애노드(anode)상에 안착시킨 후 고주파를 인가하여 에칭 공정을 진행하게 된다. 이 과정을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 웨이퍼에 대한 공정을 진행하는 공정 챔버의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 대칭구조를 갖는 챔버의 일부분만을 도시하였다.

챔버(100)의 내부는 크게 웨이퍼가 안착되는 하부 조립체(10; lower assembly) 및 하부 조립체(10) 상부에 위치하는 상부 조립체(20; upper assembly)로 구분된다. 하부 조립체(10)는 구동부(도시되지 않음)에 의하여 상하 수직이동가능한 상태로 위치하며, 그 중앙부에는 웨이퍼가 안착되는 원판형의 애노드(11)가 위치하고 있다.

하부 조립체(10)의 직상부에는 고정된 상태의 상부 조립체(20)가 위치하며, 하부 중앙부에는 하부 조립체(10)의 애노드(11)와 대응하는 캐소드(21; cathode)가 장착, 고정되어 있다. 캐소드(21)의 외곽부에는 원형의 클램프 링(22; clamp ring)이 지지 포스트(23)에 의하여 고정되어 있으며, 도면에 도시되어 있는 바와 같이 클램프 링(22)은 캐소드(21)보다 낮게 위치한다. 또한, 클램프 링(22)의 내측 선단부는 애노드(11)의 외곽부와 대응된다.

이와 같은 챔버(100) 내에서의 식각공정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 하부 조립체(10)의 애노드(11) 상에 웨이퍼(W)를 안착한 후, 구동부를 작동시켜 하부 조립체(10)를 상향이동시킨다. 하부 조립체(10)가 상향이동됨에 따라 애노드(11) 상에 안착된 웨이퍼(W)의 외곽부(edge)는 상부 조립체(20)에 장착된 클램프 링(22)의 내측 선단부와 접촉되어 가압되며, 결과적으로 웨이퍼(W)는 클램프 링(22)에 의하여 애노드(11) 상에 고정된 상태를 유지하게 된다. 이때, 하부 조립체(10)의 상향이동을 정지시키면 웨이퍼(W)와 상부 조립체(20)의 캐소드(21) 사이에는 소정의 공간이 형성된다.

이와 같이, 웨이퍼(W)가 고정된 상태에서 챔버(100) 내에 식각 가스를 유입시킴과 동시에 캐소드(21)에 고주파(R. F. power)를 인가하면, 웨이퍼 주변에 플라즈마(plasma)가 생성되며, 이 플라즈마에 의한 웨이퍼의 식각공정이 이루어진다. 이때, 애노드(11)를 관통하는 상태로 형성된 관통홀을 통하여 냉각유체인 헬륨 가스(He gas)가 웨이퍼(W) 저면으로 유입되어 웨이퍼(W)에 대한 냉각을 실시한다. 여기서 클램프 링(22)이 웨이퍼(W)의 외곽부를 애노드(11)를 향하여 가압하기 때문에 웨이퍼(W)와 애노드(11) 사이의 공간으로 유입된 헬륨 가스는 외부로 누출됨이 없이 웨이퍼의 냉각을 실시한다.

그러나, 이와 같은 웨이퍼 식각공정에서 다음과 같은 문제점이 발생한다.

웨이퍼(W)와 클램프 링(22)과 접촉하는 과정에서 웨이퍼(W)의 외곽부에 손상이 발생하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속재질의 애노드(11) 상에 안착된 웨이퍼(W)의 외곽부(edge)를 세라믹 재질의 클램프 링(22)이 가압하기 때문에 그 가압력으로 인하여 웨이퍼(W) 외곽부에 스트레스가 발생하게 되며, 이로 인하여 가압부분이 파손되는 현상이 일어난다.

웨이퍼(W)의 외곽부가 파손되는 경우, 웨이퍼(W)와 애노드(11) 사이의 공간으로 유입된 헬륨 가스가 웨이퍼의 파손 부분의 통하여 외부로 누출되며, 따라서웨이퍼의 냉각 효율이 저하될 수 밖에 없다. 웨이퍼에 대한 냉각기능이 저하될 경우 전(前)공정에서 형성된 웨이퍼 표면의 감광막(photoresist film)이 고온의 플라즈마 상태에서 열화(burning)되어 소자의 신뢰성 및 수율에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명은 웨이퍼의 외곽부를 클램핑하는 클램프 링에 의하여 발생되는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외곽부에 밀봉 링을 장착한 애노드를 제공함으로서 웨이퍼의 클램프시 발생되는 웨이퍼 외곽부의 파손 및 이로 인해 발생되는 냉각 유체의 유출을 방지할 수 있는 애노드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 애노드는 그 전 측면부에 걸쳐 밀봉 링이 장착되어 있으며, 웨이퍼가 안착될 때 웨이퍼의 가장자리가 밀봉 링에 접촉함으로서 클램프 링이 웨이퍼 가장자리를 클램핑할 때 밀봉 링이 웨이퍼 가장자리에 가해지는 압력을 흡수할 수 있도록 구성하였다.

본 발명에서의 밀봉 링은 그 전체 형상이 웨이퍼의 형상과 동일하게 이루지며, 탄력성이 우수하고 및 열에 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 단면형상이 하부로 갈수로 그 폭이 넓어지는 사다리꼴 형태로서, 애노드 측면부에 위치하는 지지부 및 지지부 하단 내측부에서 수평으로 연장된 삽입부로 이루어져 있어 지지부의 상부면에 웨이퍼의 가장자리가 놓여지며, 삽입부는 애노드의 전 측면부에 형성된 삽입구에 삽입됨으로서 애노드 측면부에 고정될 수 있다.

도 1은 웨이퍼에 대한 공정을 진행하는 공정 챔버의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 웨이퍼와 클램프 링간의 관계를 도시한 도면.

도 3(a)는 본 발명에 사용된 밀봉 링(seal ring)의 평면도.

도 3(b)는 도 3(a)의 선 3b-3b를 따라 절취한 상태의 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 밀봉 링이 장착된 애노드를 도시한 단면도로서, 애노드상에 안착된 웨이퍼 및 웨이퍼의 외곽부를 클램핑하는 클램프 링을 함께 도시한 도면.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 3(a)는 본 발명에 사용된 밀봉 링(seal ring)의 평면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 선 3b-3b를 따라 절취한 상태의 단면도이다. 본 발명의 특징은 도 1에 도시된 애노드(11) 측부에 밀봉 링(30)을 삽입, 고정시킨 것으로서, 이를 제외한 챔버 (100)의 전체 구조 및 기능은 도 1에 도시된 구조 및 그에 대한 설명과 동일하므로 중복설명은 생략한다.

본 발명에 사용된 밀봉 링(30)의 전체 형상은 애노드(11) 상에 안착되는 웨이퍼의 형상과 동일하게 이루지며, 그 탄력성이 우수하고 및 열에 강한 재질, 예를 들어 테미폴로 이루어진다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 밀봉 링(30)은 전체적으로 원형이지만, 그 일부에 웨이퍼의 플랫 존(flat zone)과 대응하는 직선부(L)가 형성되어 있다.

도 3(b)를 통하여 알수 있는 바와 같이, 밀봉 링(30)의 단면은 하부로 갈수로 그 폭이 넓어지는 사다리꼴 형태로서, 편의상 지지부(31) 및 삽입부(32)로 구분할 수 있다. 밀봉 링(30)의 전체를 차지하는 지지부(31)는 그 상부면(31-1)이 평면으로 이루어져 있어 지지부(31)의 상부면(31-1)에 웨이퍼의 가장자리가 놓여질 경우 웨이퍼의 안정적인 로딩이 가능하다. 또한, 지지부(31)의 하단 내측에는 전 원주면을 따라 일정길이 수평으로 연장된 삽입부(32)가 형성된다. 이 삽입부(32)는 애노드(11)의 전 측면부에 형성된 삽입구에 삽입됨으로서 밀봉 링(30)은 애노드 (11) 측면부에 고정된 상태를 유지한다.

도 4는 도 3에 도시된 밀봉 링이 장착된 애노드를 도시한 단면도로서, 애노드(11) 상에 안착된 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W)의 외곽부를 클램핑하는 클램프 링(22)을 함께 도시하였다.

상술한 바와 같이, 밀봉 링(30)의 그 삽입부(32)가 애노드(11)의 전 측면부에 형성된 삽입구에 삽입된 상태로 고정되며, 따라서 지지부(31)는 애노드(11)의 측부에 위치하게 된다. 이때, 지지부(31)의 상부 일부는 애노드(11)의 표면 보다 높게 위치하게 된다.

웨이퍼(W)가 애노드(11)상에 로딩(loading)될 경우 그 외곽부는 밀봉 링(30)의 지지부(31) 상부의 상부면(31-1)에 놓여지게 된다. 에칭공정을 위한 하부 조립체(도 1의 10)의 상승에 따라 클램프 링(22)이 웨이퍼(W)의 외곽부를 가압하게 되면, 웨이퍼(W)의 외곽부(edge)에 가해지는 압력의 대부분은 그 하부에 위치하는 밀봉 링(30)에 의하여 흡수된다. 특히, 밀봉 링(30)의 지지부(31)는 그 단면이 하부로 갈수록 폭이 증가되는 형태이기 때문에 압력 흡수 효과를 극대화할 수 있다. 따라서 클램프 링(22)의 압력으로 인한 웨이퍼의 파손은 발생하지 않는다.

따라서, 웨이퍼 파손 부위를 통한 냉각 유체의 유출을 방지할수 있음과 아울러 탄성재질의 밀봉 링이 애노드(11)와 웨이퍼(W)간의 공간을 밀봉함으로서 냉각 유체의 외부 유출은 발생되지 않음은 물론이다.

하기 표는 일반적인 애노드를 이용한 식각공정을 실시한 후의 웨이퍼 파손량과 본 발명을 이용하여 식각공정을 실시한 후의 웨이퍼 파손량을 비교한 것으로서, 에칭공정을 실시한 후에 조사된 웨이퍼의 파손량(기간 : 3개월)을 나타낸다.

	종래 애노드	본 발명에 따른 애노드	개선치
파손된 웨이퍼의 수	27	13	14

이상과 같은 본 발명은 웨이퍼의 클램핑시, 클램프 링에 의하여 웨이퍼 외곽부에 작용하는 압력을 웨이퍼 하부에 위치하는 밀봉 링이 대부분 흡수함으로서 압력으로 인한 웨이퍼 외곽부의 파손은 발생되지 않는다.

결과적으로, 웨이퍼 하부로 공급되는 냉각유체의 (웨이퍼의 파손 부분을 통한) 외부 누출을 방지함으로서 웨이퍼에 대한 냉각 효율을 지속적으로 유지할 수 있음과 아울러 효율적인 냉각 기능을 지속적으로 수행할수 있음으로서 웨이퍼 표면에 형성된 감광막 등의 열화현상을 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서는 에칭공정을 위한 애노드를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 클램프 링을 이용하여 웨이퍼의 외곽부를 클램핑하는 모든 페데스탈 (pedestal)에 적용할 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 챔버 내에 설치되며, 웨이퍼를 안착시킨 상태에서 상승하므로써 클램프 링이 웨이퍼 가장자리를 클램핑하도록 구성된 애노드에 있어서,

   상기 애노드에는 전 측면부에 걸쳐 밀봉 링이 장착되되, 상기 밀봉 링의 상부면은 상기 웨이퍼가 안착될시 상기 웨이퍼의 가장자리와 에지부위와 접촉되고, 상기 클램프 링이 상기 웨이퍼 가장자리를 클램핑할시 상기 웨이퍼 가장자리에 가해지는 압력을 흡수하도록 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 애노드.
2. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 링은 그 전체 형상이 웨이퍼의 형상과 동일하게 이루지며, 탄력성이 우수하고 및 열에 강한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 애노드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 링은 그 단면형상이 하부로 갈수로 그 폭이 넓어지는 사다리꼴 형태로서, 애노드 측면부에 위치하는 지지부 및 지지부 하단 내측부에서 수평으로 연장된 삽입부로 이루어져 있어 상기 지지부의 상부면에 웨이퍼의 가장자리가 놓여지며, 삽입부는 애노드의 전 측면부에 형성된 삽입구에 삽입됨으로서 애노드 측면부에 고정되는 것을 특징으로 하는 애노드.