KR100545169B1 - 반도체 제조 설비의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 척킹방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양극과 음극의 극성이 주기적으로 반전되는 양극성 정전척 및 이 척을 이용한 웨이퍼 척킹 방법에 관한 것으로, 본 발명의 정전척은 서로 다른 극성을 갖는 제1 및 제2 전극으로 구성되어 정전하를 발생시키는 전극부와; 상기 제1 및 제2 전극들에 양극 및 음극 전원을 각각 공급하는 제1 전원과, 상기 제1 및 제2 전극들에 음극 및 양극 전원을 각각 공급하는 제2 전원을 포함하는 전원부와; 상기 제1 및 제2 전극의 극성을 일정 주기마다 반전시키는 극성 반전부;를 포함한다.

서셉터, 정전척, 양극성, 반전, 양극, 음극, 웨이퍼, 증착, CVD

Description

반도체 제조 설비의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 척킹 방법{ELECTRO-STATIC CHUCK OF SEMI CONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT AND METHOD FOR CHUCKING WAFER USING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 정전척의 개략 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 개략 구성도이며,

도 3은 도 2의 전극부 구조를 나타내는 평면도이다.

본 발명은 반도체 제조 설비의 정전척에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극과 음극의 극성이 주기적으로 반전되는 양극성 정전척 및 이 척을 이용한 웨이퍼 척킹 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 웨이퍼를 사진, 식각, 확산, 이온주입, 금속증착 및 화학기상증착 등의 제조 공정을 반복 수행하여 제조되고, 반도체 장치로 제조되기까지의 웨이퍼는 캐리어에 복수개 담겨져 각각의 공정간을 이동하게 된다. 그리고, 캐리어에 담겨져 각 공정 설비로 이송되는 웨이퍼는 각 공정 설비에 설치된 이송 로봇 또는 작업자에 의해 공정시 요구되는 작업 위치로 이송된다.

한편, 상기 작업 위치에서 웨이퍼를 고정하기 위해서는 일반적으로 진공압 등을 이용하는 기계적 수단과, 전기적인 특정을 이용하는 전기적 수단 등이 사용되는데, 전기적 수단의 일례로는 정전척(electro-static chuck)이 있다.

상기 정전척은 크게 단극(unipolar)형과 양극(bipolar)형의 두가지로 나눌 수 있는데, 단극형 정전척은 한 개의 전극을 구비하고, 플라즈마 상태로 되어 플라즈마층이 형성되었을 때 발생되는 음이온으로 전계를 구성하여 척킹(chucking)이 이루어지며, 전극과 웨이퍼 사이에는 절연체가 내설되어 있어서 서로 절연된다.

그리고, 양극형 정전척은 절연체에 의해 서로 절연되는 두 개의 전극을 구비하며, 각 전극에 양ㆍ음의 극성을 갖는 전압을 공급함으로써 척킹이 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 양극형 정전척의 개략적인 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 정전척의 평면도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 정전척은 서로 다른 두 개의 극성을 갖는 전극(112,114)으로 구성되어 정전하를 발생시키며, 웨이퍼(W)를 밀착 고정하는 전극부(110)와, 전극부(110)의 표면에 제공되는 유전층(120)과, 상기 전극부(110)에 전원을 공급하는 전원부(130)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 상기 전극부(110)에는 상기 웨이퍼를 전극부(110)에서 소정 높이로 이격시키도록 상하 운동을 하는 리프터가 설치될 수도 있다.

그런데 상기한 종래의 정전척은 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

일반적으로, 정전척은 웨이퍼(W)를 고정할 때 발생하는 마찰로 인해 유전층(120)의 표면이 마모된다.

따라서, 양극(112)에는 양극 전원이, 그리고 음극(114)에는 음극 전원이 인가되는 전원 인가 구조가 계속적으로 동일하게 유지되는 종래의 정전척에 있어서는, 일정한 사용 기간이 경과되면 극성이 위치하는 지역에 따라 상기 웨이퍼(W)를 고정하면서 발생하는 마찰이 다르게 분포되어 유전층(120)의 마모도가 일정치 않게 된다. 따라서, 마모도의 불균일로 인해 정전척의 수명이 단축되고, 프로세스 공정, 예를 들어 절연막을 형성하는 HDP CVD(High Density Plasma Chemical Vapour Deposition) 처리시에 막 두께의 균일도가 저하되며 플라즈마 방전이 불안정해 지는 등의 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 균일한 마모도를 유지함으로써 수명을 연장시킬 수 있고, 프로세스 진행중에 막 두께의 균일도 저하 및 플라즈마 방전의 불안정을 제거할 수 있는 반도체 제조 설비의 정전척을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 정전척을 이용한 웨이퍼 척킹 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 첫 번째 목적은, 제1 및 제2 전극으로 이루어지는 전극부의 극성을 일정 주기마다 반전시키는 극성 반전부를 포함하는 반도체 제조 설비의 정전척에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전극부는 번갈아 가면서 배치되 는 제1 및 제2 전극과, 동일 극성의 전극들을 통전시키는 제1 및 제2 통전부를 포함한다. 그리고, 상기 전원부는 상기 제1 및 제2 전극에 양극 및 음극 전원을 각각 공급하는 제1 전원과, 상기 제1 전원과는 반대로 제1 및 제2 전극에 음극 및 양극 전원을 각각 공급하는 제2 전원을 포함하고, 상기 극성 반전부는 상기 제1 및 제2 전원에 일정 주기로 스위칭되는 스위칭 회로를 포함한다.

따라서, 상기한 구성의 정전척을 사용하여 웨이퍼를 척킹할 때에는 일정 주기, 즉 낱장, 또는 2장 이상의 웨이퍼 처리시마다 상기한 극성 반전부의 스위칭 회로를 사용하여 제1 및 제2 전극에 다른 극성을 인가한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척의 개략적인 구성을 나타내는 측단면도이고, 도 3은 도 2의 전극부 구성을 나타내는 평면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예의 정전척은 전극부(10)와 전원부(20) 및 극성 반전부(30)를 포함한다.

웨이퍼(W)를 밀착 고정하기 위한 정전하를 발생시키는 전극부(10)는 서로 다른 두 개의 극성을 갖는 제1 전극(12)들 및 제2 전극(14)들을 포함한다. 상기 제1 및 제2 전극(12,14)들은 교대로 번갈아가며 배치되고, 동일 극성의 전극들은 제1 및 제2 통전부(12',14')에 의해 각각 통전된다.

여기에서, 상기한 제1 전극(12)들을 통전시키는 제1 통전부(12')는 제1 전원(22)의 양극 단자와 직렬로 연결되고, 제1 전원(22)의 음극 단자는 접점 a와 직렬로 연결된다. 또한, 상기 제1 통전부(12')는 제2 전원(24)의 음극 단자와도 직렬로 연결되고, 제2 전원(24)의 양극 단자는 접점 b와 직렬로 연결된다.

그리고, 제2 전극(14)들을 통전시키는 제2 통전부(14')는 스위치(S/W)와 직렬로 연결되는데, 이 스위치(S/W)는 도시하지 않은 제어 수단에 의해 일정 주기마다, 예를 들어 한 장의 웨이퍼(W) 가공이 끝날 때마다 상기 접점 a와 b에 번갈아가며 스위칭된다.

그리고, 상기 전극부(10)의 표면에는 유전층(40)이 제공되며, 도시하지는 않았지만, 상기 웨이퍼(W)를 전극부(10)에서 소정 높이로 이격시키도록 상하 운동을 하는 리프터가 더욱 설치될 수도 있다.

이하, 상기한 구성의 정전척을 사용하여 웨이퍼를 척킹하는 방법에 대해 설명한다.

웨이퍼(W)에 산화막 또는 SiOF 등의 절연막을 형성하거나, 보호막을 형성하기 위해 HDP CVD 챔버에 첫 번째 웨이퍼를 로딩하여 상기 정전척으로 고정할 경우에는 상기 극성 반전부(30)의 스위치(S/W)가 접점 a에 스위칭된다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 전극(12)에는 제1 전원(22)으로부터 양극 전원이 공급되고, 제2 전극(14)에는 제1 전원(22)으로부터 음극 전원이 공급된다.

이후, 상기 첫 번째 웨이퍼의 처리가 완료되어 두 번째 웨이퍼를 처리할 경우에는, 도시하지 않은 제어 수단에 의해 상기 스위치(S/W)가 접점 b에 스위칭에 되고, 이에 따라 제1 전극(12)에는 제2 전원(24)으로부터 음극 전원이 공급되며, 제2 전극(14)에는 제2 전원(24)으로부터 양극 전원이 공급된다.

그리고, 두 번째 웨이퍼의 처리가 완료되어 세 번째 웨이퍼를 처리할 경우에는 상기 스위치(S/W)가 접점 a에 다시 스위칭된다.

이와 같은 방법으로, 매 낱장의 웨이퍼 처리시마다 제1 및 제2 전극(12,14)들의 극성이 반전된다. 물론, 상기한 극성 반전 주기는 2장, 또는 3장 등으로 설정이 가능한 것은 당업자에 있어 자명하다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 제1 및 제2 전극의 극성을 일정 주기마다 반전시킴으로써 유전층의 마모도를 균일하게 유지할 수 있어 정전척의 사용 수명이 연장되는 효과가 있다.

또한, 막 두께가 균일한 절연막 또는 보호막 등의 막을 형성할 수 있으며, 플라즈마 방전을 안정화 시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 서로 다른 두 개의 극성을 갖는 전극으로 구성되며, 정전하를 발생시켜 웨이퍼를 밀착 고정하는 전극부와;

   상기 전극부에 전원을 공급하는 전원부와;

   상기 전극부의 극성을 일정 주기마다 반전시키는 극성 반전부;

   를 포함하며,

   상기 전극부는 번갈아가면서 배치되는 제1 및 제2 전극들과, 동일 극성의 전극들을 통전시키는 제1 및 제2 통전부를 포함하고,

   상기 전원부는 상기 제1 및 제2 전극들에 양극 및 음극 전원을 각각 공급하는 제1 전원과, 상기 제1 및 제2 전극들에 음극 및 양극 전원을 각각 공급하는 제2 전원을 포함하며,

   상기 극성 반전부는 상기 제1 및 제2 전원에 일정 주기로 스위칭되는 스위칭 회로를 포함하는 반도체 제조 설비의 정전척.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전극부의 표면에는 유전층이 제공되는 반도체 제조 설비의 정전척.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 정전하를 발생시키는 제1 및 제2 전극들을 구비하는 반도체 제조 설비의 정전척을 사용한 웨이퍼 척킹 방법으로서,

   일정 주기마다 상기 제1 및 제2 전극들 각각의 극성을 반전시키면서 웨이퍼를 척킹하는 것을 특징으로 하는 정전척을 이용한 웨이퍼 척킹 방법.
7. 제 6항에 있어서, 매 한 장의 웨이퍼 처리시마다 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 정전척을 이용한 웨이퍼 척킹 방법.

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