KR100834137B1 - 반도체 소자 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

척(chuck)의 수평 조절부를 챔버 외부에 가지는 반도체 소자 제조 장치를 제공한다. 반도체 소자 제조 장치는 내부 공간을 갖는 공정 챔버, 챔버 내에서 기판을 지지하는 정전척 및 적어도 일부가 챔버 외부에 형성된 정전척의 수평을 조절하는 수평 조절부를 포함한다.
정전척, 수평 조절부, 벨로스

Description

반도체 소자 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor device}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 배면 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 챔버 120: 정전척
121: 척 플레이트 122: 척 바디
160: 수평 조절부 161: 벨로스(bellows)
162: 볼트 163: 볼트 고정부
166: 서브 플레이트 167: 플레이트
168: 탭 169: 홀
본 발명은 척(chuck)의 수평 조절부를 챔버 외부에 가지는 반도체 소자 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 소자란, 웨이퍼 상면에 수차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝 등의 처리 공정을 통해 구현되는 고밀도 집적 회로(LSI: Large Scale Integratio) 로서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 밀폐된 반응 용기인 챔버의 내부에서 진행된다.
척(chuck)은 반도체 제조 과정에 있어 이온 주입, 식각 및 CVD 등의 공정에 필수적으로 사용되는 장비로, 공정 진행 중인 웨이퍼 등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 고정하는 척(chuck)은 그 중심부에서 진공을 웨이퍼에 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck) 또는 직류 전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 정전 상호 작용으로 이를 고정하는 정전척(electrostatic chuck) 등이 활용되고 있다. 척은 오랜 시간에 걸쳐 크게 변화 발전되어 왔는데, 특히 근래에는 웨이퍼를 균일한 힘에 의해 파지할 수 있도록 하고, 웨이퍼 표면 전체의 노출을 가능하게 하며, 웨이퍼의 온도 제어 기능을 향상시키는 등의 많은 장점을 갖는 정전척이 거의 모든 반도체 제조 설비에 적용되어 사용되고 있다.
정전척은 고정되어 있어 챔버와 정확한 평행도가 일치하지 않는 경우가 발생하기도 한다. 정전척의 수평이 정밀하게 제어되지 않는 경우 정전척을 포함하는 반도체 소자의 제조 장치 전체를 재조립하는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 척의 수평 조절부를 챔버 외부에 가지는 반도체 소자 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이 해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 소정의 진공도로 유지 가능한 내부 공간을 갖는 공정 챔버, 챔버 내에서 기판을 지지하는 정전척 및 적어도 일부가 챔버 외부에 형성된 정전척의 수평을 조절하는 수평 조절부를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이 상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 배면 사시도이다.
도 1 및 도 2에 예시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 내부 공간을 갖는 공정 챔버(110), 챔버(110) 내에서 기판(W)을 지지하는 척(120) 및 적어도 일부가 챔버(110) 외부에 형성된 척(120)의 수평을 조절하는 수평 조절부(160)를 포함한다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 이온 주입 장치, 식각 장치, 또는 증착 장치일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 특히 플라즈마 가스를 주입하는 반도체 소자의 제조 공정을 위한 장치 어느 것에도 응용될 수 있 다.
공정 챔버(110)는 소정의 진공도로 유지 가능한 내부 공간을 가진다. 챔버(110)는 가스 주입구(미도시)를 통하여 주입되는 가스를 공급받고 플라즈마 상태로 여기시키는 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 챔버(110)는 웨이퍼의 크기보다 넓은 단면적을 지닌 원통이나 다각형 단면을 지닌 용기로 이루어진다. 공정 챔버(110)는 공정 챔버 내에서의 수행하는 공정이 있은 후에 잔유물이나 가스를 외부로 유출시키는 배출구(미도시)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(110)는 고주파 파워가 투과될 수 있도록 유전체 원도우(Dielectric Window)로 이루어 진다.
척(120)은 공정 진행 중인 웨이퍼등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있는 기능을 수행하는 것이다. 척(120)에는 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 중심부에서 진공을 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck) 및 직류 전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 정전 상호 작용으로 이를 고정하는 정전척(electrostatic chuck)등이 있다. 기판을 고정하는 것으로 메커니컬 클램프(mechanical clamp)도 사용될 수 있으나 메커니컬 클램프의 경우 클램프 부근에서 미세입자가 발생될 수 있어서 최근에는 정전척(120)이 가장 많이 사용되고 있으므로, 이하에서는 정전척(120)을 사용한 경우를 예로 들어 설명하고자 한다.
정전척(120)은 기판을 고정하는 척 플레이트(121)와 후술하게 될 수평 조절부와 연결되는 척 바디(122)를 포함할 수 있다.
척 바디(122)는 도시하지는 않았지만 기저층, 하부 절연층, 전극층 및 상부 절연층 등으로 구성된 적층 구조를 가지며, 내부에 냉각 수단 등을 구비하게 된다. 척 바디(122)는 세라믹 또는 알루미늄(Al) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않음은 물론이다.
척 플레이트(121)는 상기 척 바디(122)의 상부면을 포함하는 상층부로, 통상은 척 바디(122)와 일체로 형성되지만 분리/결합 가능한 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 척 플레이트(121)는 공정 진행 중 파지되는 웨이퍼와 직접 접촉된다. 따라서, 척 바디(122)와 일체로 형성되는 경우 척 플레이트(121)는 개념적으로 구분지어 질 수밖에 없으므로, 본 발명의 명세서에 있어 척 플레이트(121)라 함은 상부 절연층까지 또는 상부 절연층의 소정 부위까지 등과 같이 명확히 특정된 구획을 의미하는 것은 아니다. 척 플레이트(121)는 세라믹일 수 있다.
정전척(120)은 도면에 도시하지는 않았으나, 3개 이상의 리프트핀, 리프트 핀들이 고정되는 핀고정판 및 핀고정판을 승강시키기위한 구동장치인 실린더를 포함할 수 있다. 핀은 기판을 지지하는 역할을 한다.
수평 조절부(160)는 적어도 일부가 챔버(110)의 외부에 형성되어 정전척(120)의 수평을 조절한다. 수평 조절부(160)는 정전척(120)의 하부에 장착된 벨로스(bellows)를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하자면, 수평 조절부(160)는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 챔버(110)의 하부에 장착된 벨로스(161), 벨로스(161)와 연결되어 벨로스(161)를 고정 지지하는 플레이트(167) 및 정전척(120)과 연결된 적어도 3개 이상의 볼트(162)들을 포함할 수 있다.
정전척(120)의 척 바디(122) 하부에는 탭(168)이 형성될 수 있다. 탭(168)은 정전척(120)과 수평 조절부(160)의 볼트(162)와 결합되어 척(120)의 수평 조절에 사용될수 있다.
챔버(110)의 하부의 외부에는 벨로스(161)가 형성되어 정전척(120)의 수평 조절에 사용될 수 있다. 벨로스는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 주름이 접힌 관으로써 주름으로 인한 신축성에 의해 정전척(120)의 미세한 수평 조절에 사용된다.
챔버(110)의 하부 외부와 벨로스(161) 사이에는 서브 플레이트(sub-plate, 166)가 형성되어 벨로스를 고정 지지하는 역할을 보조할 수 있다.
플레이트(167)는 벨로스(161)와 연결되어 벨로스(161)를 고정 지지하는 역할을 한다. 플레이트(167)에는 후술할 볼트(162)와 결합될 홀(169)이 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 플레이트(167)에는 볼트(162)를 이용하여 수평을 조절한 이후, 볼트(162)들을 고정하기 위한 볼트 고정부(163)를 더 포함할 수 있다. 볼트 고정부(163)는 플레이트(167)의 상면 및/또는 하면에 형성될 수 있다.
볼트(162)들은 3개 이상일 수 있다. 3개 이상이어야 정전척(120)을 지지할 수 있기 때문이다. 도 1 및 도 2에서는 볼트(162)가 6개인 경우를 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않음은 물론이며 정전척(120)의 크기 및 반도체 소자 제조 공정의 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 볼트 고정부(163)는 볼트(162)를 고정 지지할 수 있다. 다수의 볼트(162) 각각의 일단은 정전척(120)의 하부에 형성된 탭(168)과 결합하고 볼트(162)들의 타단은 플레이트(167)의 홀(169)과 결합될 수 있다.
수평 조절부(160)는 적어도 일부가 챔버(110)의 외주면에 형성되어 있으므로 척(120)의 수평을 챔버(110) 외부에서 독립적으로 조절할 수 있다. 독립적으로 조절함으로써 다양한 상황의 공정 환경에 맞게 척(120)의 수평조절이 가능하므로, 척의 평행도가 일치하지 않은 경우 전체를 재조립할 필요가 없다. 외부에서 간단히 조절가능하므로 공정이 단순해지고 편리해진다.
수평 조절부(160)는 이상에서 설명한것과 다른 조절 수단을 이용하여 구성될 수 있으며, 정전척(120)의 수평을 측정하는 별도의 기구를 부가하여 사용할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 또한, 본 발명의 특징이 몇 개의 실시예들중 단지 하나와 관련하여 설명되었지만, 이러한 특징은 다른 실시예들의 하나 이상의 특징들과 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 챔버의 외부에 척의 수평을 조절할 수 있는 수평 조절부를 포함함으로써, 반도체 소자 제조 장치 전체를 재조립하지 않고 독립적으로 외부에서 척의 수평을 조절할 수 있다. 그 결과 공정이 단순해 지고 척의 수평 조절이 용이해진다.

Claims (6)

  1. 내부 공간을 갖는 공정 챔버;
    상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 정전척; 및
    적어도 일부가 상기 챔버 외부에 형성된 상기 정전척의 수평을 조절하는 수평조절부를 포함하고,
    상기 수평 조절부는,
    상기 챔버의 하부에 장착된 벨로스(bellows),
    상기 벨로스와 연결되어 상기 벨로스를 고정 지지하는 플레이트 및
    일단은 상기 챔버를 관통하여 상기 정전척과 연결되고 타단은 상기 플레이트와 연결된 적어도 3개 이상의 볼트들을 포함하는 반도체 소자 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수평 조절부는 상기 정전척과 연결된 적어도 3개 이상의 볼트들을 포함하는 반도체 소자 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 볼트들의 일단은 상기 정전척에 형성된 탭과 결합하고 상기 볼트들의 타단은 상기 플레이트의 홀과 결합되어 상기 정전척의 수평을 조절하는 반도체 소자 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수평 조절부는 상기 챔버 하부와 상기 벨로스 사이에 상기 벨로스의 지지를 위한 서브 플레이트를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수평 조절부는 상기 플레이트에 상기 정전척의 수평을 조절한 이후 상기 볼트들을 고정 지지하기 위한 볼트 고정부를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장치.
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