KR100541540B1

KR100541540B1 - 반도체 웨이퍼의 정전 척

Info

Publication number: KR100541540B1
Application number: KR1019990035682A
Authority: KR
Inventors: 박봉진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2006-01-12
Also published as: KR20010019336A

Abstract

반도체 제조공정의 플라즈마를 이용한 건식 식각시 구형 파티클 발생을 억제할 수 있도록 개선된 구조를 갖는 반도체 전 공정(前工程) 장비의 정전 척(ESC; Electro Static Chuck)이 개시된다. 본 발명은 전위차에 의한 정전기를 이용하여 웨이퍼를 클램핑하는 정전 척(ESC)의 플랫존(Flatzone) 부위에서 발생하는 공정 불량 및 구형 파티클의 발생을 억제할 수 있도록 ESC가 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 상기 플랫존 부위에 부도체를 접합시켜 구성된다. 또한, 상기 부도체에 의해 전체적으로 원형 구조를 갖는 ESC의 전 표면을 양극 산화(anodizing) 처리를 함으로써, 플라즈마 공정 시, RF(radio frequency)에 의한 ESC의 아크 발생(arcing)에 의한 손상(damage)을 줄이고, 고가인 ESC의 수명을 연장시킨다.

Description

반도체 웨이퍼의 정전 척{Electro Static Chuck of Semiconductor Wafer}

도 1은 종래 기술에 의한 정전 척(ESC) 장치의 구성 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 정전 척(ESC) 장치의 평면도,

도 3은 본 발명에 의한 정전 척(ESC) 장치의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 웨이퍼 200 : 정전 척

250 : 부도체 300 : 배기 수단

본 발명은 반도체 전 공정(前工程) 장비의 정전 척(Electro Static Chuck; 이하, ESC라 약함)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조공정의 플라즈마를 이용한 건식 식각시 구형 파티클 발생을 억제할 수 있도록 개선된 구조를 갖는 반도체 웨이퍼의 ESC에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마(plasma)를 이용한 반도체 소자의 미세 가공시 반도체 기판(웨이퍼 또는 글래스)을 안착시킬 수 있도록 클램핑(clamping)하기 위해 척을 사용하고 있으며, 특히 정전기를 이용하여 웨이퍼를 척킹(chucking)하는 장치를 정적 척(ESC)이라 한다.

이러한 정전기를 이용한 종래의 ESC는, 도 1에 도시된 바와 같이, 정전 척(20)의 베이스 상에 웨이퍼(10)를 올려 놓은 후, ESC 전압 발생부(25)를 온시키면, 웨이퍼(10)와 정전 척(20)의 전극(poles)(23) 사이에는 이 전극(23)에 공급된 직류의 고전압(DC 650∼700V)에 의해 전위차가 발생한다.

이렇게 발생된 전위차에 의해서 전극(23)을 포위하고 있는 절연체(21) 내부에 유전 분극현상이 일어나 +극 가까운 곳의 웨이퍼(10) 상에는 -전하가, 먼 곳은 +전하가 대전된다.

이러한 전하량에 의해 정전기력이 발생하여 웨이퍼(10)를 정전 척(20)의 절연체(21) 위에 클램핑하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 정전 척 장치는, 종래 ESC(20)의 평면도를 도시한 도 2에 도시한 바와 같이, 정전 척(20)의 플랫 존(Flantzone)(20f) 부위가 그 엣지(edge) 쪽으로 각이 형성되어 있기 때문에 공정 불량을 유발하게 된다. TCP(Transformer Coupled Plasma) 설비를 이용한 식각공정을 예로 들면, 공정 중의 신뢰성 평가를 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 'TOP(20T), LEFT(20L), CENTOR(20C), RIGHT(20R), 및 FLATZONE(20F)'의 5부위를 식각 후 잔류 막의 두께를 일정 스펙(spec)에 의해 관리를 하게 되는데, 이때 상기 플랫 존(20F) 부위의 잔류 막의 두께가 다른 4 부위에 비해 5∼10Å 정도의 두께 차이를 갖게 된다. 그 이유 는, 전술한 플랫 존(20F) 부위의 각 형성으로 인하여 플라즈마 식각 공정 시, RF 파워가 집중되기 때문이다.

또한, 이러한 공정 불량 외에, 플라즈마 형성 시 전술한 플랫 존(20F)으로의 RF 파워의 집중으로 인하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 알루미늄 박막 위에 양극 산화(anodizing)에 의해 절연체(21)가 코팅된 ESC의 플랫존(flatzone)의 엣지 부위(EG)에서 양극 산화된 절연체(21)가 벗겨져 공정에 치명적인 아크(arcing)가 발생되고, 그 결과, 구형 파티클을 다량으로 발생시키게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술이 갖는 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 플랫존 부위의 구조를 개선하여 이 부위에서 나타나는 공정 불량 및 구형 파티클의 발생을 억제할 수 있는 정전 척(ESC)을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 기술적 과제는,

전위차에 의한 정전기를 이용하여 웨이퍼를 클램핑하는 정전 척(ESC; Electro Static Chuck)에 있어서, 상기 ESC의 플랫존(Flatzone) 부위에서 발생하는 공정 불량 및 구형 파티클의 발생을 억제하기 위하여, 상기 ESC가 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 상기 플랫존 부위에 부도체를 접합시켜 구성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 정전 척(ESC)에 의해 달성된다.

본 발명에 있어서, 상기 플랫존 부위에 접합되는 부도체는 세라믹 재질로 이루어지며, 상기 부도체에 의해 전체적인 원형 구조를 갖는 ESC 전체를 양극 산화(anodizing) 처리하여 ESC의 아크 발생(arcing)을 방지하고 수명을 연장시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 정전 척(ESC)의 구성을 도시한 평면도이다.

도 3을 참조하면, 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 즉, 플랫존이 제거되도록 상기 플랫존 부위에 부도체를 접합시킨 정전 척(ESC)(200) 상부에 플랫존(Flatzone) 영역을 갖는 반도체 기판(웨이퍼 또는 글래스)(100)이 안착되어 있으며, 상기 정전 척(200)에는 상기 반도체 기판(100)의 후면(back side)을 냉각시킬 수 있는 냉각 가스 예를 들면, 헬륨(He) 가스가 흐르는 통로로서, 상기 ESC(200) 내부를 순환하는 배기 수단(300)이 구비되어 있다.

본 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 별도의 부도체(250)를 플랫존 부위에 접합시켜 ESC(200)가 전체적으로 둥글게 원이 되게 한다. 이때, 상기 플랫존 부위에 접합된 부도체(250)로서, 세라믹(ceramic) 재질을 이용하는 것이 바람직 하다.

이와 같이, 본 발명은 플랫존까지 라운드(round)되어 지도록 플랫존의 엣지 부위를 개조하여 RF 파워가 정전 척(200)에 고르게 분포될 수 있도록 하였다. 상기 RF 파워는 반도체 제조 시의 건식 식각을 수행하는 공정에서 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전원으로서, 통상 13.56㎒를 사용한다.

이에 따라, 본 발명은 플라즈마를 이용한 반도체 건식 식각공정 수행 시, 중심부, 상부, 또는 좌/우측과 플랫존 부위의 식각 두께 차이로 인한 공정 불량을 최소화시킬 수 있다.

그리고, 상기 세라믹 재질의 부도체(250)가 접합된 부위를 매끈하게 처리한 후, 상기 부도체(250)에 의해 전체적으로 원형 구조를 갖는 ESC의 전 표면을 양극 산화(anodizing) 처리를 함으로써, 플라즈마 공정 시, RF(radio frequency)에 의한 ESC의 아크 발생(arcing)에 의한 손상(damage)을 줄이고, 고가인 ESC의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 대구경화 되어 가는 최근의 반도체 장치의 제조에 효율적으로 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 플라즈마를 이용한 건식식각 공정의 수행 시, 전위차에 의한 정전기를 이용하여 웨이퍼를 클램핑하는 정전 척(ESC)이 상기 부도체(250)의 접합에 의해 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 구성함으로써, 플랫존(Flatzone) 부위에서 발생하는 공정 불량 및 구형 파티클의 발생을 최소화할 수 있다.

이에 따라, 제조 설비의 가동에 따른 효율성을 향상시킬 수 있다.

도면 및 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예가 기술되었고, 특정 용어가 사용되었으나, 이는 이하의 청구범위에 개시되어 있는 발명의 범주로 이를 제한하고자 하는 목적이 아니라 기술적인 개념에서 사용된 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 척(ESC)은 플랫존의 엣지 부위를 개조하여 RF 파워가 정전 척에 고르게 분포되도록 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 구성함으로써, 플랫존(Flatzone) 부위에서 발생하는 잔류 두께 차이로 인한 공정 불량을 최소화할 수 있다. 그 결과, 반도체 장치의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

또한, ESC의 전 표면을 양극 산화(anodizing) 처리를 함으로써, 플라즈마 공정 시, RF에 의한 ESC의 아크 발생(arcing)에 의한 손상(damage)을 줄이고, 고가인 ESC의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

전위차에 의한 정전기를 이용하여 웨이퍼를 클램핑하는 정전 척(ESC; Electro Static Chuck)에 있어서,

상기 ESC의 플랫존(Flatzone) 부위에서 발생하는 공정 불량 및 구형 파티클의 발생을 억제하기 위하여, 상기 ESC가 전체적으로 둥글게 원형이 되도록 상기 플랫존 부위에 부도체를 접합시켜 구성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 정전 척(ESC).
제1항에 있어서, 상기 부도체는,

세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정전 척(ESC).
제1항에 있어서,

ESC의 아크 발생(arcing)에 의한 손상을 방지하고 수명 연장을 위하여, 상기 부도체에 의해 전체적인 원형 구조를 갖는 ESC의 전 표면 상에 양극 산화(anodizing)에 의한 양극 산화막을 형성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 정전 척(ESC).