KR100713330B1 - Electro static chuck for preventing pollution occured by he leakage - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 헬륨 가스의 리키지로 인한 정전척의 오염을 방지시키는 정전척 장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 반도체 제조 설비의 정전척 장치에 있어서, 정전척 장치 상부에 테프론 재질로 정전척 표면과 접촉 시 재질 특성상 정전척 표면 손상이 없고, 공정 웨이퍼와 동일 크기 및 두께로 제작되는 정전척 보호 커버를 정전척 상부에 위치시키고 펌핑을 함으로써, 헬륨 가스가 웨이퍼와 정전척 사이에 머물지 못하고 장비에서 정해놓은 스펙 이상의 리키지에 의해 외부로 방출 시 파티클로 인해 정전척과 웨이퍼가 오염되는 것을 방지시킨다.The present invention relates to an electrostatic chuck device for preventing contamination of the electrostatic chuck due to the helium gas leakage in the semiconductor manufacturing equipment. That is, the present invention, in the electrostatic chuck device of the semiconductor manufacturing equipment, there is no damage to the surface of the electrostatic chuck due to the material characteristics when contacting the surface of the electrostatic chuck with a Teflon material on the top of the electrostatic chuck device, the electrostatic chuck is manufactured in the same size and thickness as the process wafer By placing the protective cover on top of the electrostatic chuck and pumping it, helium gas does not stay between the wafer and the electrostatic chuck and prevents contamination of the electrostatic chuck and wafer due to particles when discharged to the outside by a speci- fied liquidity beyond the specifications set by the equipment.

정전척, 웨이퍼, 파티클, 헬륨, 리키지 Electrostatic chuck, wafer, particle, helium, liquid

Description

헬륨 리키지 오염을 방지시키는 정전척 장치{ELECTRO STATIC CHUCK FOR PREVENTING POLLUTION OCCURED BY HE LEAKAGE}ELECTRO STATIC CHUCK FOR PREVENTING POLLUTION OCCURED BY HE LEAKAGE}

도 1은 종래 반도체 제조 설비의 정전척 장치 구성도,1 is a configuration diagram of an electrostatic chuck device of a conventional semiconductor manufacturing facility;

도 2는 종래 반도체 제조 설비의 정전척 장치에서 헬륨 가스 리키지 예시도,2 is an exemplary helium gas package in an electrostatic chuck device of a conventional semiconductor manufacturing facility.

도 3은 종래 헬륨 가스 리키지에 의한 정전척의 파티클 오염 예시도,Figure 3 is an illustration of particle contamination of the electrostatic chuck by the conventional helium gas liquid,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정전척 보호 커버를 구비한 반도체 제조 설비의 정전척 장치 구성도,4 is a configuration diagram of an electrostatic chuck device of a semiconductor manufacturing facility having an electrostatic chuck protective cover according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 정전척 보호 커버에 의한 파티클 차단 예시도,5 is an illustration of particle blocking by the electrostatic chuck protection cover according to an embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 펌핑 후, 로봇을 이용한 정전척 보호 커버의 loadlock 챔버 외부 이송 예시도.Figure 6 is an exemplary view of the transfer outside the loadlock chamber of the electrostatic chuck protection cover using a robot after pumping according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 헬륨 리키지에 의한 정전척 오염을 방지시키는 공정 처리 흐름도.7 is a process flow chart for preventing electrostatic chuck contamination by a helium solution in accordance with an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100 : 정전척 102 : 웨이퍼100: electrostatic chuck 102: wafer

104 : 헬륨 공급 라인 400 : 정전척 보호 커버104: helium supply line 400: electrostatic chuck protective cover

본 발명은 반도체 제조 설비의 정전척(Electro Static Chuck : ESC) 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조설비에서 헬륨(He) 가스의 리키지(Leakage)로 인한 정전척의 오염을 방지시키는 정전척 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck (ESC) device of a semiconductor manufacturing facility, and more particularly, to an electrostatic chuck device that prevents contamination of an electrostatic chuck due to leakage of helium (He) gas in a semiconductor manufacturing facility. will be.

일반적으로 반도체 소자를 제조함에 있어서 식각 공정 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정에서 정정척 장치를 사용한다. 상기 식각 공정 또는 CVD 공정을 위한 챔버내에서 웨이퍼가 놓이는 전극의 척과 웨이퍼 사이에는 고진공 상태로 이 상태에서는 온도 전달이 잘 안되므로 헬륨 가스를 상기 전극의 척에서 플로우시키도록 하고 있는데, 상기 정전척 장치는 이때 웨이퍼가 헬륨 가스 플로우(flow) 압력에 날아가는 것을 방지하기 위하여 사용된다.In general, in manufacturing a semiconductor device, a precision chuck device is used in an etching process or a chemical vapor deposition (CVD) process. In the chamber for the etching process or the CVD process, helium gas is flowed from the chuck of the electrode because the temperature is not well transmitted between the chuck of the electrode on which the wafer is placed and the wafer. It is then used to prevent the wafer from flying at helium gas flow pressure.

한편, 반도체 소자 제조를 위한 위와 같은 식각 공정 또는 CVD 공정시에는 고온의 플라즈마 온도에서 감광막이 버닝(burning)되는 것을 방지하기 위해 웨이퍼(wafer) 뒷면(back side)을 저온으로 유지시키는 냉각(cooling)장치가 사용되고 있으며, 일반적으로 챔버내 웨이퍼와 웨이퍼를 놓는 부위인 정전척 사이에 헬륨을 공급하여 웨이퍼를 냉각시키고 있다.On the other hand, during the etching process or the CVD process for manufacturing a semiconductor device, in order to prevent the photosensitive film from burning at a high plasma temperature, cooling to keep the wafer back side at a low temperature. Apparatuses are used, and helium is generally supplied between the wafer in the chamber and the electrostatic chuck, which is the place where the wafer is placed, to cool the wafer.

도 1은 종래 반도체 제조 설비의 정전척 장치 구성을 도시한 것으로, 상기 도 1을 참조하면, 챔버내 하부로부터 캐소드를 통하여 공급된 헬륨(Helium)이 정전 척(100) 하부에 있는 헬륨 공급라인(104)을 통해 정전척 배면의 중앙부 및 에지부로 확산된 후, 해당 부위에 있는 홀을 통해 정전척 상부쪽으로 확산되어 웨이퍼(102)와 접촉하여 웨이퍼를 냉각시키게된다.FIG. 1 illustrates a configuration of an electrostatic chuck device of a conventional semiconductor manufacturing facility. Referring to FIG. 1, helium (Helium) supplied through a cathode from a lower part of a chamber is provided in a helium supply line (under an electrostatic chuck 100). After spreading through the central portion and the edge portion of the back of the electrostatic chuck through the 104, it is diffused toward the upper portion of the electrostatic chuck through a hole in the portion to contact the wafer 102 to cool the wafer.

그러나 위와 같은 종래 헬륨가스를 이용한 냉각에서는 헬륨가스가 웨이퍼(102)와 정전척(100) 사이에 머물지 못하고 장비에서 정해놓은 스펙 이상의 리키지에 의해 외부로 방출되는 경우 헬륨가스 리키지(106)로 인해 공정이 중단되고 챔버내 파티클(particle)이 순간 챔버 상태(chamber condition)의 불안정으로 웨이퍼 표면으로 떨어져서 웨이퍼를 오염시키는 문제점이 있었다.However, in the cooling using the conventional helium gas as described above, when helium gas does not stay between the wafer 102 and the electrostatic chuck 100 and is discharged to the outside by a liquid having a specification or more determined by the equipment, due to the helium gas liquid 106 There was a problem that the process was stopped and particles in the chamber dropped to the wafer surface due to instability of the chamber condition and contaminated the wafer.

즉, 도 2에서 보여지는 바와 같이 챔버 클리닝 후, 펌핑 시 발생하는 헬륨 리키지(200)가 도 3에서 보여지는 바와 같이 세라믹 돔(ceramic dome)(302) 내벽에 붙어 있던 파티클(300)을 챔버 펌핑과 동시에 정전척 표면 위로 떨어지도록 하여 헬륨 리키지를 유발시키게 된다.That is, as shown in FIG. 2, after the chamber is cleaned, the helium liquid 200 generated during pumping may have particles 300 attached to the inner wall of the ceramic dome 302 as shown in FIG. 3. At the same time as pumping, it will fall on the surface of the electrostatic chuck, causing helium leakage.

따라서, 본 발명의 목적은 챔버 클리닝 후, 펌핑 시 헬륨 가스 리키지로 인해 정전척 표면이 파티클로 오염되는 것을 방지시키기 위한 정전척 보호 커버를 구비하는 반도체 제조설비의 정전척 장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck device of a semiconductor manufacturing facility having an electrostatic chuck protective cover for preventing contamination of the surface of the electrostatic chuck with particles due to helium gas leakage after the chamber cleaning.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 제조 설비의 정전척 장치로서, 챔버내 공정 수행될 웨이퍼를 정전기적으로 안착시키는 정전척과, 상기 정전척 배면의 중앙부와 에지부로 헬륨가스를 공급하여 확산시키는 헬륨가스 공급 라인과, 상기 정전척 상부에 위치되어 헬륨가스 펌핑 시 헬륨가스 리키지로 인한 정전척 상 부의 파티클 오염을 방지시키는 정전척 보호 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, an electrostatic chuck device of a semiconductor manufacturing facility, an electrostatic chuck for electrostatically seating the wafer to be performed in the chamber, and supplying and spreading helium gas to the central portion and the edge portion of the back surface of the electrostatic chuck It characterized in that it comprises a helium gas supply line and the electrostatic chuck protection cover which is located above the electrostatic chuck to prevent particle contamination of the upper portion of the electrostatic chuck due to helium gas when pumping helium gas.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 정전척 보호 커버를 구비한 정전척 장치 및 위 정정척 장치를 구비한 챔버 단면도를 도시한 것이다. 4 and 5 illustrate cross-sectional views of an electrostatic chuck device having an electrostatic chuck protection cover and a chamber provided with the above correction chuck device according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 정전척 장치는 정전척 배면의 중앙부와 에지부로 헬륨가스를 공급하여 확산시키는 헬륨가스 공급 라인과, 챔버내 공정 수행될 웨이퍼를 정전기적으로 안착시키는 정전척과, 정전척 상부에 위치되어 헬륨가스 펌핑 시 헬륨가스 리키지로 인한 정전척 상부의 파티클 오염을 방지시키는 정전척 보호 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 4, the electrostatic chuck device of the present invention includes a helium gas supply line for supplying and diffusing helium gas to a center portion and an edge portion of the rear surface of the electrostatic chuck, an electrostatic chuck for electrostatically seating a wafer to be processed in a chamber; Located above the electrostatic chuck is characterized in that it comprises an electrostatic chuck protection cover to prevent particle contamination of the upper portion of the electrostatic chuck due to helium gas when pumping helium gas.

이하 상기 도 4 및 도 5를 참조하여 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저 챔버내 하부로부터 캐소드를 통하여 공급된 헬륨가스는 상기 도 1의 설명에서와 마찬가지로 정전척(100) 하부에 있는 헬륨 공급라인(104)을 통해 정전척(100) 배면의 중앙부 및 에지부로 확산된 후, 해당 부위에 있는 홀을 통해 정전척 상부쪽으로 확산되어 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼를 냉각시키게된다.Hereinafter, the operation will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. First, the helium gas supplied through the cathode from the lower part of the chamber is diffused to the center part and the edge part of the rear surface of the electrostatic chuck 100 through the helium supply line 104 under the electrostatic chuck 100 as in the description of FIG. 1. Thereafter, it diffuses through the hole in the corresponding area to the upper portion of the electrostatic chuck to contact the wafer to cool the wafer.

이때 상기 도 3에서와 같이 챔버 클리닝 후, 펌핑 시 발생하는 헬륨 리키지(200)가 세라믹 돔(ceramic dome)(302) 내벽에 붙어 있던 파티클(300)을 챔버 펌핑과 동시에 정전척(100) 표면 위로 떨어지도록 하여 헬륨 리키지를 유발시키게 됨은 전술한 바와 같다.At this time, after the chamber cleaning, as shown in FIG. 3, the helium-liquid 200 generated during pumping pumps the particle 300, which is attached to the inner wall of the ceramic dome 302, at the same time as the chamber pumping, the surface of the electrostatic chuck 100 It will fall above to cause the helium liquid is as described above.

이에 따라 본 발명에서는 상기 도 4 및 도 5에서 보여지는 바와 같이 테프론 재질로 정전척 표면과 접촉 시 재질 특성상 정전척 표면 손상이 없고, 8인치 공정 웨이퍼와 동일 크기에 동일 두께로 제작되는 정전척 보호 커버(ESC cover)(400)를 정전척(100) 상부에 위치시키고 펌핑(pumping)을 함으로써, 헬륨 가스가 웨이퍼와 정전척 사이에 머물지 못하고 장비에서 정해놓은 스펙 이상의 리키지에 의해 외부로 방출 시 발생하는 파티클(300)에 의한 정전척(100) 오염을 방지시키게 된다.Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the electrostatic chuck protection does not occur when the surface is in contact with the surface of the electrostatic chuck with the Teflon material, and thus the electrostatic chuck is manufactured to the same size and the same thickness as the 8-inch process wafer. By placing the ESC cover 400 on the top of the electrostatic chuck 100 and pumping it, helium gas does not stay between the wafer and the electrostatic chuck and occurs when it is discharged to the outside by a liquid that is larger than the specifications set by the equipment. To prevent contamination of the electrostatic chuck 100 by the particle (300).

또한 위와 같은 정전척 보호 커버(400)는 정전척 펌핑 시 정전척을 파티클로부터 보호도 하지만 브로큰(broken)의 위험이 없어 도 6에서 보여지는 바와 같이 펌핑 후, 로봇(robot)(600)을 이용 Loadlock 챔버(chamber)로 안전하게 웨이퍼를 이송시키도록 할 수 있다.In addition, the electrostatic chuck protection cover 400 as described above also protects the electrostatic chuck from particles during pumping, but there is no risk of broken (broken), as shown in Figure 6, after pumping, using a robot (robot) 600 The wafer can be safely transferred to the loadlock chamber.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 정전척 보호 커버를 구비한 정전척 장치에서 헬륨 리키지로 인한 정전척 오염을 방지시키는 공정 처리 흐름을 도시한 것이다. 상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 도 6에서와 같이 로봇에 의해 정전척 보호 커버가 챔버내 정전척 위로 로딩되어(S700) 정전척 상부에 안착된 후(S702), 상기 정전척 보호 커버가 안착된 상태에서 챔버내 클리닝 후, 헬륨 가스 펌핑 공정을 수행하게 된다(S704).FIG. 7 illustrates a process flow for preventing electrostatic chuck contamination due to helium liquid in an electrostatic chuck device having an electrostatic chuck protective cover according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, first, as shown in FIG. 6, the electrostatic chuck protective cover is loaded onto the electrostatic chuck in the chamber by the robot (S700) and then seated on the top of the electrostatic chuck (S702). After the cleaning in the chamber, the helium gas pumping process is performed (S704).

이때 전술한 바와 같이 정전척 보호 커버가 상기 헬륨 가스 펌핑 시 헬륨가스 리키지로 인해 발생할 수 있는 파티클로 인한 정전척의 오염을 방지시키게 되는 것이다. 이와 같이 정전척을 파티클의 오염으로부터 보호하는 정전척 보호 커버는 상기 펌핑 수행 후, 상기 도 6에서와 같이 로봇에 의해 언로딩되어 Loadlock 챔버 (chamber)로 안전하게 이송된다(S706).In this case, as described above, the electrostatic chuck protection cover prevents contamination of the electrostatic chuck due to particles that may be generated due to helium gas when pumping the helium gas. As described above, the electrostatic chuck protection cover which protects the electrostatic chuck from contamination of particles is unloaded by the robot as shown in FIG. 6 after being pumped and safely transferred to the loadlock chamber (S706).

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 반도체 제조 설비의 정전척 장치에 있어서, 정전척 장치 상부에 테프론 재질로 정전척 표면과 접촉 시 재질 특성상 정전척 표면 손상이 없고, 공정 웨이퍼와 동일 크기 및 두께로 제작되는 정전척 보호 커버를 정전척 상부에 위치시키고 펌핑을 함으로써, 헬륨 가스가 웨이퍼와 정전척 사이에 머물지 못하고 장비에서 정해놓은 스펙 이상의 리키지에 의해 외부로 방출 시 파티클로 인해 정전척과 웨이퍼가 오염되는 것을 방지시키는 이점이 있다.As described above, the present invention, in the electrostatic chuck device of the semiconductor manufacturing equipment, when the contact with the surface of the electrostatic chuck with a Teflon material on the top of the electrostatic chuck device, there is no damage on the surface of the electrostatic chuck due to the material properties, and the same size and thickness as the process wafer By placing the electrostatic chuck protection cover on the top of the electrostatic chuck and pumping it, the helium gas does not stay between the wafer and the electrostatic chuck. There is an advantage to prevent that.

Claims (4)

반도체 제조 설비의 정전척 장치로서,As an electrostatic chuck device of a semiconductor manufacturing facility, 챔버내 공정 수행될 웨이퍼를 정전기적으로 안착시키는 정전척과,An electrostatic chuck to electrostatically seat the wafer to be processed in the chamber; 상기 정전척 배면의 중앙부와 에지부로 헬륨가스를 공급하여 확산시키는 헬륨가스 공급 라인과,A helium gas supply line for supplying and diffusing helium gas to a center portion and an edge portion of the rear surface of the electrostatic chuck; 상기 정전척 상부에 위치되어 헬륨가스 펌핑 시 헬륨가스 리키지로 인한 정전척 상부의 파티클 오염을 방지시키는 정전척 보호 커버 An electrostatic chuck protection cover positioned above the electrostatic chuck to prevent particle contamination on the upper portion of the electrostatic chuck due to helium gas leakage when helium gas is pumped. 를 포함하는 헬륨 리키지 오염을 방지시키는 정전척 장치.Electrostatic chuck device for preventing helium liquid contamination comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정전척 보호 커버는, 테프론 재질로 상기 정전척에서 공정 수행되는 웨이퍼와 동일 크기와 두께로 제작되는 것을 특징으로 하는 헬륨 리키지 오염을 방지시키는 정전척 장치.The electrostatic chuck protection cover, the electrostatic chuck device to prevent helium liquid contamination, characterized in that the Teflon material is made of the same size and thickness as the wafer being processed in the electrostatic chuck. 챔버내 공정 수행될 웨이퍼를 정전기적으로 안착시키는 정전척과, 상기 정전척 배면의 중앙부와 에지부로 헬륨가스를 공급하여 확산시키는 헬륨가스 공급 라인과, 상기 정전척 상부에 위치되는 정전척 보호 커버를 구비하는 정전척 장치에서 정전척의 헬륨 가스 리키지 오염을 방지시키는 방법으로서,An electrostatic chuck for electrostatically seating the wafer to be processed in the chamber, a helium gas supply line for supplying and diffusing helium gas to the center portion and the edge portion of the back surface of the electrostatic chuck, and an electrostatic chuck protection cover positioned above the electrostatic chuck. In the electrostatic chuck device to prevent helium gas liquid contamination of the electrostatic chuck, (a)로봇 이송되는 정전척 보호 커버를 상기 챔버내 정전척 상부로 로딩시키는 단계와, (a) loading the electrostatic chuck protection cover transported to the upper portion of the electrostatic chuck in the chamber; (b)상기 챔버내로 로딩된 정전척 보호 커버를 정전척 상부에 안착시키는 단계와,(b) mounting an electrostatic chuck protection cover loaded into the chamber on top of the electrostatic chuck; (b)상기 정전척 보호 커버가 정전척 상부에 안착된 상태에서 챔버내 클리닝 후, 헬륨 가스 펌핑을 수행하는 단계와,(b) performing helium gas pumping after the in-chamber cleaning while the electrostatic chuck protective cover is seated on the top of the electrostatic chuck; (d)상기 펌핑 수행 후, 상기 정전척 보호 커버를 언로딩하여 챔버 외부로 로봇 이송시키는 단계(d) after performing the pumping, unloading the electrostatic chuck protection cover to transfer the robot to the outside of the chamber; 를 포함하는 정전척의 헬륨 리키지 오염 방지 방법.Helium liquid contamination prevention method of the electrostatic chuck comprising a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 정전척 보호 커버는, 테프론 재질로 상기 정전척에서 공정 수행되는 웨이퍼와 동일 크기와 두께로 제작되는 것을 특징으로 하는 정전척의 헬륨 리키지 오염 방지 방법.The electrostatic chuck protective cover is a Teflon material, helium liquid contamination prevention method of the electrostatic chuck, characterized in that the same size and thickness are manufactured to the wafer to be processed in the electrostatic chuck.
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