KR100966832B1 - 반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법은, a) 흑연 재질의 흑연 베이스를 형성하는 단계와, b) PCS와 헥산이 혼합된 PCS 코팅액을 준비하는 단계와, c) 상기 흑연 베이스를 상기 PCS 코팅액에 침지 시키는 단계와, d) 상기 PCS 코팅액을 건조시켜 PCS 코팅층을 형성하는 단계와, e) 상기 PCS 코팅층을 열처리하여 비정질 SiC로 전환시키는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 흑연 베이스를 PCS 코팅액에 침지하고, 이를 건조한 후 열처리하는 방법을 사용하여 종래 CVD방식의 코팅에 비해 Cl의 발생을 방지함으로써, 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 PCS 코팅액에 흑연 베이스를 침지 코팅하기 때문에 흑연 베이스의 형태에 무관하게 균일한 SiC 코팅을 할 수 있어, 이후의 반도체 제조공정에서 파티클의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

SiC, PCS, 반도체

Description

반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법{Manufacturing method for semiconductor wafer supporting device}

본 발명은 반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 내화학성이 요구되는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 지지하는 지지장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서는 플라즈마 또는 다양한 케미컬을 이용한 식각이나 증착공정이 사용되며, 공정의 수율 향상을 위하여 웨이퍼를 지지하는 지지장치에는 내화학성이 요구된다.

종래에는 내화학성이 요구되는 반도체 웨이퍼 지지장치의 소재로 흑연소재가 사용되었다. 그러나 이러한 흑연소재의 지지장치들은 파티클이 발생하기 때문에 이를 세라믹 소재로 코팅하여 사용한다.

종래 반도체 웨이퍼 지지장치는 흑연 소재로 베이스를 형성한 후, 그 베이스 의 표면에 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하여 내화학성이 우수한 SiC를 코팅한다. 이는 상기 SiC의 원료가 되는 가스를 열분해 하여 증착하는 것이며, 이때의 온도는 1000℃이상의 온도가 요구되고 있다.

이와 같이 종래 반도체 웨이퍼 지지장치는 흑연 소재의 베이스 상에 CVD법을 이용하여 SiC를 코팅함으로써, 흑연 소재가 가지는 파티클 발생문제를 해결함과 아울러 내화학성이 우수한 반도체 웨이퍼 지지장치를 제조할 수 있게 되었다.

그러나 상기 CVD법으로 흑연 소재 베이스를 SiC로 코팅하는 과정에서 상기 원료가스에서 Cl이 발생되며, 이는 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.

또한 화학 기상 증착에 의해 흑연 소재 베이스의 표면 코팅은 균일하게 될 수 있으나, 상기 반도체 웨이퍼 지지장치의 구조상 존재할 수 있는 폭이 좁고 깊이가 상대적으로 깊은 홀 부분에서는 코팅이 균일하게 되지 않을 수 있으며, 다수의 홈이 마련되어 있는 경우에도 홈의 일부에는 코팅이 되지 않을 수 있으며, 그 코팅이 완전하지 못함에 의해 일부분에서 흑연 베이스가 노출되어 파티클이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 환경오염을 유발하지 않고 반도체 웨이퍼 지지장치의 표면을 SiC로 코팅할 수 있는 반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 반도체 웨이퍼 지지장치의 구조에 무관하게 전체적으로 균일한 SiC 코팅을 할 수 있는 반도체 웨이퍼 지지장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법은, a) 흑연 재질의 흑연 베이스를 형성하는 단계와, b) PCS와 헥산이 혼합된 PCS 코팅액을 준비하는 단계와, c) 상기 흑연 베이스를 상기 PCS 코팅액에 침지 시키는 단계와, d) 상기 PCS 코팅액을 건조시켜 PCS 코팅층을 형성하는 단계와, e) 상기 PCS 코팅층을 열처리하여 비정질 SiC로 전환시키는 단계를 포함한다.

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본 발명은 흑연 베이스를 PCS 코팅액에 침지하고, 이를 건조한 후 열처리하는 방법을 사용하여 종래 CVD방식의 코팅에 비해 Cl의 발생을 방지함으로써, 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 PCS 코팅액에 흑연 베이스를 침지 코팅하기 때문에 흑연 베이스의 형태에 무관하게 균일한 SiC 코팅을 할 수 있어, 이후의 반도체 제조공정에서 파티클의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법의 순서도이고, 도 2는 그 제조방법을 통해 제조한 반도체 웨이퍼 지지장치의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 먼저, S11단계와 같이 먼저 흑연 베이스(11)를 제조한다. 이때의 흑연 베이스(11)는 홈이 형성되지 않은 원판형일 수 있다.

상기 흑연 베이스(11)의 제조방법은, 흑연 분말을 가압 성형하여 제조할 수 있으며, 이외의 다른 방법으로 제조된 흑연 베이스를 사용할 수 있다.

그 다음, S12단계에서는 PCS(Polycarbosilane)를 헥산(Hexane)에 용해시켜 코팅액을 준비한다. 이때 PCS와 헥산의 혼합은 PCS 5 내지 60wt%에 헥산 40 내지 95wt%를 혼합한다.

상기 PCS의 혼합비가 5wt% 미만에서는 SiC 코팅이 잘 이루어지지 않으며, 60wt%를 초과하는 경우 보다 두꺼운 SiC 코팅층을 형성할 수는 있으나, 불필요하게 두꺼운 SiC 코팅층의 생성에 의해 미세한 패턴의 코팅이 용이하지 않으며, 제조비용이 증가하게 된다. 또한 흑연 베이스(11)와의 열팽창계수 차이 및 SiC 코팅층 자체의 응력에 의해 균열 및 박리가 일어날 수 있다.

그 다음, S13단계에서는 상기 S12단계에서 준비된 PCS 코팅액에 상기 준비된 흑연 베이스(11)를 침지시킨다. 이때의 침지과정은 스프레이 방식으로 대신함이 가능하다.

그 다음, S14단계에서는 상기 PCS 코팅액이 코팅된 흑연 베이스(11)를 상온에서 24시간 동안 건조시켜 헥산을 제거함으로써 그 흑연 베이스(11)의 전면에 고르게 코팅된 PCS 코팅층을 형성한다.

상기 건조과정은 이물질의 혼입을 피하기 위해 불활성가스 분위기 또는 진공분위기에서 건조함이 바람직하다.

그 다음, S15단계에서는 상기 S14단계의 건조에 의해 흑연 베이스(11)의 표면에 코팅된 PCS 코팅층을 열처리하여 그 PCS 코팅층을 SiC 코팅층(12)으로 전환시킨다.

상기 열처리 온도는 700 내지 1000℃의 범위가 적당하며, 이 온도 범위에서 생성되는 SiC 코팅층(12)은 비정질의 것으로 보다 높은 내화학성을 나타낸다.

또한 이와 같은 열처리에 의해 PCS의 폴리머 성분을 제거하는 것이며, 그 SiC 코팅층(12)의 표면에 포말이 생기지 않도록 하기 위해서는 승온속도를 조절하여야 한다.

가장 적당한 승온속도는 5~30℃/hr의 승온속도를 가지게 하며, 최초 가열온도는 상온이며 최종 온도는 상기 설명한 바와 같이 700~1000℃가 되도록 함이 적당하다.

상기 PCS는 Cl을 포함하지 않는 것이며, 따라서 상기의 SiC 코팅층(12)의 형성시 환경오염을 유발하지 않는 특징이 있다.

도 3은 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치의 다른 실시예에 따른 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 먼저 체결홈(23)을 가지는 흑연 베이스(21)를 형성한다. 이때의 체결홈은 반도체 웨이퍼 지지장치를 승강장치 등에 결합하기 위한 결합홈일 수 있으며, 그 체결홈(23)은 직경에 비해 상대적으로 더 깊은 깊이로 마련된다.

이와 같은 체결홈(23)에 종래의 CVD방법으로 SiC를 코팅하는 경우 그 체결홈(23)의 모서리 부분이나 바닥면에서는 코팅이 잘 일어나지 않을 수 있으나, 상기 설명한 본 발명의 제조방법에 따라 PCS 코팅액에 상기 체결홈(23)이 마련된 흑연 베이스(21)를 침지시키는 경우 그 체결홈(23)에도 액상의 PCS 코팅액에 의해 충분히 코팅될 수 있다.

이와 같이 체결홈(23)을 가지는 흑연 베이스(21)를 상기 PCS 코팅액에 침지시킨 경우 그 체결홈(23)의 개구부분으로 그 PCS 코팅액의 일부가 유출되도록 그 개구부분이 저면을 향하도록 흑연 베이스(21)를 뒤집은 상태로 건조시킨다.

이는 상기 체결홈(23)이 이후에 SiC 코팅층(22)에 의해 막히는 것을 방지하기 위한 것이며, 상기 건조가 완료되어 PCS 코팅층이 균일하게 코팅된 상기 흑연 베이스(21)를 열처리하여 SiC 코팅층(22)을 형성한다.

이때 열처리 조건 등은 위에서 설명한 열처리 조건과 동일하다.

이처럼 본 발명은 화학 기상 증착법이 아닌 액상의 코팅액에 침지 후, 열처리를 통해 SiC 코팅층(22)을 형성하기 때문에 체결홈 등의 홈 내에도 균일한 SiC 코팅을 할 수 있으며, 흑연의 노출을 방지하여 웨이퍼를 지지하여 반도체 제조공정을 수행할 때 파티클 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치 다른 실시예의 단면 구성도이다.

도 4를 참조하면 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치의 다른 실시예는, 표면에 다수의 요철부(33)를 가지는 흑연 베이스(31)와, 그 흑연 베이스(31)의 표면 전체에 균일하게 코팅된 SiC 코팅층(32)으로 구성된다.

상기 다수의 요철부(33)는 웨이퍼의 가장자리 일부를 삽입 고정할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 지지장치의 예일 수 있다.

이와 같은 구조에서 종래 CVD법으로 SiC 코팅을 수행하면 Cl의 발생에 의해 환경이 오염될 뿐만 아니라 그 요철부의 상부측(a)과 모서리(b) 부분에서 코팅이 잘 이루어지지 않을 수 있어 그 부분에서 흑연 베이스(31)가 노출됨으로써 파티클이 발생할 우려가 있다.

그러나 본 발명과 같이 PCS 5 내지 60wt%와 헥산 40 내지 95wt%를 혼합한 PCS 코팅액에 상기 요철부(33)를 가지는 흑연 베이스(31)를 침지시키는 경우에는 그 요철부(33)의 내부 전면에도 균일한 PCS 코팅액의 도포가 가능하다.

그 균일하게 코팅된 코팅액을 상온에서 24시간 건조시켜 형성한 PCS 코팅층 또한 균일한 코팅상태를 나타내며, 이를 열처리하여 형성한 SiC 코팅층(32) 역시 균일한 코팅상태를 나타내어 흑연의 노출에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다.

도 2는 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치의 제1실시예에 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치의 제2실시예에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명 반도체 웨이퍼 지지장치의 제3실시예에 따른 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11,21,31:흑연 베이스 12,22,32:SiC 코팅층

23:체결홈 33:요철부

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. a) 흑연 재질의 흑연 베이스를 형성하는 단계;

   b) PCS(Polycarbosilane)와 헥산이 혼합된 PCS 코팅액을 준비하는 단계;

   c) 상기 흑연 베이스를 상기 PCS 코팅액에 침지 시키는 단계;

   d) 상기 PCS 코팅액을 건조시켜 PCS 코팅층을 형성하는 단계; 및

   e) 상기 PCS 코팅층을 열처리하여 비정질 SiC로 전환시키는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 a) 단계의 흑연 베이스는 표면에 홈 또는 요철부가 마련된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 b) 단계의 PCS 코팅액은 PCS 5 내지 60wt%와 헥산 40 내지 95wt%가 혼합된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 d) 단계는 PCS 코팅액을 온도조건이 상온이며, 불활성기체 또는 진공분위기에서 24시간 건조시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 지지장치 제조방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 e) 단계의 열처리는 최종가열온도가 700 내지 1000℃가 되도록, 상온부터 시간당 5 내지 30℃의 승온속도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨 이퍼 지지장치 제조방법.

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