KR101950692B1 - 반도체 식각 장치 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 척테이블은 냉매공급라인이 형성되고 바닥을 형성하는 테이블, 상기 테이블 상에 배치되고, 상기 테이블과의 사이에 상기 냉매공급라인과 연통되는 제1공간부를 형성하는 로우어 플레이트, 상기 로우어 플레이트 상에 배치되고, 상기 로우어 플레이트와의 사이에 제2공간부를 형성하며, 피공정물이 위치되는 오픈영역이 형성되는 어퍼 플레이트 및 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 상기 피공정물의 하부 일부 영역을 지지하는 지지부재를 포함하고, 상기 로우어 플레이트에는 상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연통시키는 연통홀이 형성되고, 상기 연통홀은 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 형성되는 제1연통홀과 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치를 제외한 영역에 형성되는 제2연통홀을 포함한다.

Description

반도체 식각 장치{Semiconductor etching apparatus}

실시예는 반도체의 다양한 공정에 사용되는 척테이블에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.

발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자(electron)와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 LED가 되는 것이다.

질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.

발광소자 패키지는 발광소자를 기판 상에 제작하고, 절단(sawing)공정인 다이 분리(dieseparation)를 통해 발광소자 칩을 분리한 후, 발광소자 칩을 패키지 몸체(package body)에 다이 본딩(diebonding)하고 와이어 본딩(wire bonding), 몰딩(molding)을 진행 후 테스트를 진행할 수 있다.

발광소자 칩의 제조공정과 패키징 공정이 별도로 진행됨에 따라 여러 복잡한 공정 및 여러 기판 등이 소요되는 문제가 발생할 수 있다.

발광소자 패키지는 몸체 내에 발광소자와 리드프레임이 배치된 구조와 리드프레임 상에 발광소자를 배치하고 상부에 렌즈구조를 형성한 렌즈타입의 구조가 있다.

일반적으로 발광소자는 웨이퍼에서 식각 및 절단공정을 통해서 만들어 지게 된다. 웨이퍼는 기판 상에 반도체구조물이 형성되는 데, 반도체의 용도에 따라서 다양한 식각을 필요로 하게 된다.

또한, 웨이퍼 중에 기판은 사파이어 등으로 형성되고, 반도체 구조물은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있다. 웨이퍼의 조성물이 다르므로 식각 시의 냉각방법, 주변분위기 등은 차이가 나게 된다. 따라서 웨이퍼를 식각할려면, 반도체 구조물의 식각을 하고, 챔버 내에 장비를 교체하거나, 웨이퍼의 고정위치 또는 고정압력 등을 조정하고 다시 식각공정을 진행해야 하는 불편함이 있다.

또한, 웨이퍼의 과열로 웨이퍼가 파손되는 것을 방지하기 위한 쿨링방법이 연구되고 있다.

실시예는 복수 개의 공정을 별도의 챔버 조작 없이 진행할 수 있는 반도체 식각 장치를 제공한다.

실시예는 웨이퍼를 효과적으로 냉각하기 위한 척테이블을 제공한다.

실시예에 따른 척테이블은 냉매공급라인이 형성되고 바닥을 형성하는 테이블, 상기 테이블 상에 배치되고, 상기 테이블과의 사이에 상기 냉매공급라인과 연통되는 제1공간부를 형성하는 로우어 플레이트, 상기 로우어 플레이트 상에 배치되고, 상기 로우어 플레이트와의 사이에 제2공간부를 형성하며, 피공정물이 위치되는 오픈영역이 형성되는 어퍼 플레이트 및 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 상기 피공정물의 하부 일부 영역을 지지하는 지지부재를 포함하고, 상기 로우어 플레이트에는 상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연통시키는 연통홀이 형성되고, 상기 연통홀은 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 형성되는 제1연통홀과 상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치를 제외한 영역에 형성되는 제2연통홀을 포함한다.

종래에 반도체 구조물과 기판의 에칭공정을 수행하기 위해서는 챔버를 열고 조립하는 공정을 필요로 해서 번잡했으나, 실시예 따르면 공정을 단순화 일원화하여서, 공정의 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한, 실시예에 따르면, 챔버를 열고 닫을 때 발생할 수 있는 이물질의 유입으로 인한 수율감소를 개선할 수 있다.

또한, 기판의 에칭 시에 냉매가스의 유출을 방지하는 이점이 있다.

또한, 클램프링이 웨이퍼를 누르는 압력을 적절하게 유지시킬 수 있으므로, 클램프링에 의한 반도체 구조물의 파손을 방지하는 이점이 있다.

또한, 웨이퍼의 테두리부까지 냉매가스를 공급하여서 웨이퍼를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 어퍼 플레이트를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 이점도 있다.

도 1 은 실시예에 따른 반도체 식각 장치의 단면을 나타낸 단면도,
도 2 는 실시예에 따른 척테이블의 단면을 나타낸 단면도,
도 3은 실시예에 따른 로우어 플레이트를 나타낸 평면도,
도 4는 실시예에 따른 어퍼 플레이트를 나타낸 평면도,
도 5 는 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도,
도 6은 다른 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도,
도 7은 또 다른 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도이다.

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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 실시예에 따른 반도체 식각 장치의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참고하면, 실시예에 따른 반도체 식각 장치는 반응가스가 공급되고 반응영역이 정의된 공정챔버(100), 공정챔버(100)의 내부에 설치되며, 소정 전력이 인가되는 상부전극(102), 상부전극(102)과 이격되어 설치되고, 반응가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 소정 전력이 인가되는 하부전극(124), 하부전극(124)의 상측에 설치되며 피공정물이 안착되는 척테이블(126), 하부전극(124)과 척테이블(126)에 냉매를 공급하는 냉매공급라인(150), 척테이블(126)의 가장자리를 둘러싸고, 피공정물을 고정시키는 링어셈블리를 포함한다.

반도체 식각 장치는 실시예에 따른 척테이블(126)이 사용되는 반도체 공정장치 중에 하나를 예시한 것에 지나지 않는다. 따라서, 실시예에 따른 척테이블(126)은 반도체 및 전자부품의 다양한 공정에 사용될 수 있다. 예를 들면, 반도체 절단공정에도 사용될 수 있다.

피공정물은 다양한 전자부품이 대상이 될 수 있지만, 바람직하게는 웨이퍼(w)일 수 있다. 다만, 이하에서는 피공정물은 웨이퍼(w)로 설명하기로 한다.

공정챔버(100)는 웨이퍼(w) 상에 형성된 피가공막 또는 웨이퍼(w)를 전기적 특성을 가지는 패턴으로 식각하기 위한 식각 공정이 진행되는 장소를 제공한다. 공정챔버(100)는 일정 두께의 챔버 벽을 가지고 외부와 격리된다. 공정챔버(100)의 내부는 닫힌 공간으로, 플라즈마 반응이 일어나는 반응영역을 형성하게 된다.

그리고, 공정챔버(100)는 크게 웨이퍼(w) 상부를 소정의 패턴으로 식각하기 위한 공정가스가 주입되는 상부 챔버 및 웨이퍼(w)가 로딩되는 하부 챔버로 이루어질 수 있다. 물론, 공정챔버(100)는 이에 한정되지 않고, 하나의 챔버 또는 다수의 챔버로 이루어질 수 있다.

공정챔버(100)의 내부에는 반응가스가 공급될 수 있다. 공정챔버(100)의 내부에 반응가스가 공급되는 방법에는 제한이 없다. 예를 들면, 그리고, 상부 챔버에 형성된 샤워헤드(104)를 통해서 반응가스가 공급될 수 있다.

샤워헤드(104)는 석영재질 또는 석영 재질에 비해 강도가 우수하며 절연특성이 있는 세라믹 재질로 형성할 수 있다. 그리고, 샤워헤드(104)에는 가스공급관(미도시)을 통해 공급되는 가스를 그 내부에 일시적으로 저장시키는 버퍼공간(106)이 마련되어 있으며, 버퍼공간(106)에 일시적으로 저장된 가스를 공정챔버(100) 내부로 분사시키기 위한 복수 개의 가스분사홀(108)이 형성될 수 있다.

또한, 상부 챔버의 상부에는 RF 파워와 연결되어 RF 에너지가 공급되며, 공정챔버(100) 내부의 온도를 약 80℃의 적정온도로 유지시켜주는 보조 챔버로서 기능하는 DTCU(Dome Temp Control Unit)(110)가 설치될 수 있다.

상부 챔버에는 상부 챔버의 천정을 커버하는 형성하는 돔(112)이 형성될 수 있다.

돔(112)은 RF 파워와 온도 제어를 위하여 돔 온도 제어 유닛(DTCU) 내부에 설치되며, 수정, 알루미나 또는 알파 알루미나(사파이어)와 같은 절연재질 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.

또한, 돔(112)은 플라즈마 식각 공정을 진행하는 과정에서 발생된 폴리머를 보다 용이하고 신속하게 흡착하여 웨이퍼(w) 로스를 최소화하기 위한 목적으로 구비된 것으로서, 도 1에 도시된 것과 같이, 반구형태로 이루어져 있다.

돔(112)의 상측에는 공정챔버(100)의 내부를 소정의 온도 조건으로 유지시키기 위한 다수개의 램프(114) 및 특히 플라즈마 형성에 필요한 RF 파워를 공급하는 RF 코일(116)이 구비될 수 있다.

공정챔버(100)는 내부를 진공 또는 부압상태로 유지해야 한다. 따라서, 공정챔버(100)에는 내부 가스 또는 내부 공기를 배출하는 배기라인(118)과 부압을 형성하는 펌프(120)가 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 공정챔버(100) 내부를 진공으로 하는 다양한 방법이 사용될 수 있는 것은 당연하다.

배기라인(118)은 공정챔버(100)에 연통되는데, 바람직하게는 상부 챔버의 일측에 연통되어 형성된다.

펌프(120)는 배기라인(118)에 연결되고, 부압을 형성하게 된다. 따라서, 공정챔버(100)의 내부는 진공 상태가 되고, 공정챔버(100) 내부의 가스 및 파티클 등을 외부로 배출시킨다.

통상적으로, 플라즈마 식각 공정을 수행하기 위해서는, 공정챔버(100) 내부를 소정의 압력분위기로 조성하여야 하는데, 배기라인(118)을 통하여 진공압을 발생시키기 위해 구비된 펌프(120)에 의해 공정챔버(100) 내부를 일정한 진공압 상태(약 0.1mT 이하)로 유지시킬 수 있다. 그리고, 이러한 공정챔버(100)에 대한 진공압의 조절은 펌프(120) 상측에 형성되어 있는 게이트 밸브(122)에 의해서 이루어진다.

상부전극(102)은 공정챔버(100)의 내부에 배치되어서, 소정의 전력이 인가된다. 상부전극(102)이 위치는 제한이 없지만, 바람직하게는 공정챔버(100)의 상부영역에 설치될 수 있다. 여기서, 소정의 전력은 RF 파워인 것이 바람직하다. RF 파워는 약 60MHz 이상의 고주파로서, 이러한 고주파수를 인가함으로써, 공정챔버(100) 내부에 주입된 반응가스를 플라즈마화시킬 수 있게 되고, 10mT 이하의 저압조건하에서도 플라즈마에 의한 식각 공정이 가능하도록 한다.

하부전극(124)은 상부전극(102)과 이격되어 설치되고, 상기 반응가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 소정 전력이 인가된다. 하부전극(124)의 위치는 제한이 없지만, 바람직하게는 공정챔버(100)의 하부영역에 상부전극(102)과 이격되어 위치한다. 하부전극(124)에 인가되는 전력은 RF 파워일 수 있다. 여기서, 하부전극(124)(124)에 인가되는 RF 파워의 주파수는 바람직하게는 약 2MHz 이고, 웨이퍼(w) 측으로 플라즈마 이온들을 유인하게 된다

하부전극(124)의 상부에는 웨이퍼(w)가 안착되는 척테이블(126)이 형성되어 있다.

척테이블(126)은 공정챔버(100)의 내부에 배치되고, 웨이퍼(w)가 안착되는 장소를 제공한다.

척테이블(126)은 링어셈블리와 상대적인 운동을 할 수 있도록 승강수단(140)에 의해 승강될 수 있다. 다시 설명하면, 예를 들면, 척테이블(126)의 아래에 하부전극(124)에 승강수단(140)이 설치되어서, 승강수단(140)에 의해 척테이블(126)이 아래위로 움직이게 된다. 이때에 링어셈블리는 고정된 위치에 있게 된다. 따라서, 척테이블(126)의 상에 안착된 웨이퍼(w)는 링어셈블리에 의해 고정된다.

다른 예를 들면, 척테이블(126)의 위치는 고정되고, 링어셈블리가 공압 실린더(160) 등에 의해 상하로 왕복 운동할 수도 있다. 따라서, 척테이블(126) 상에 안착된 웨이퍼(w)를 링어셈블리가 고정할 수 있고, 링어셈블리를 웨이퍼(w)에서 이격시킬 수 있다. 즉, 링어셈블리와 척테이블(126) 중 어느 하나가 왕복되는 구조를 가지면 된다.

바람직하게는 척테이블(126)은 정전척(ESC:Electro Static Chuck)을 포함할 수 있다. 정전척은 전위차에 의해 발생되는 유전분극 현상과 정전기적 원리를 이용하여 웨이퍼(w)를 척킹한다.

냉매공급라인(150)은 하부전극(124)과 척테이블(126)을 관통하고 냉매와 연통되어 형성된다. 냉매에는 제한이 없지만, 다른 물질과의 반응성이 없고, 저렴함 헬륨이 사용되는 것이 보통이다. 냉매공급라인(150)으로 공급된 냉매는 웨이퍼(w)와 접촉하여서, 웨이퍼(w)를 냉각하고, 척테이블(126)과 하부전극(124)을 냉각하게 된다.

링어셈블리는 척테이블(126)에 안착되는 웨이퍼(w)를 고정하고, 웨이퍼(w)를 척테이블(126)과 밀착시켜서 냉매의 유출을 방지한다.

링어셈블리는 다양한 형상을 가질 수 있지만, 웨이퍼(w)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있고, 대략적인 환 형상을 가진다.

링어셈블리는 포커스링(128), 클램프링(129) 및 거리조절수단(171)을 포함할 수 있다.

포커스링(128)은 척테이블(126)의 가장자리를 둘러싸고, 웨이퍼(w)의 측면(둘레)을 둘러싸는 환형으로 형성된다. 그리고, 포커스링(128)에는 포커스링(128)을 승강시키는 승강장치가 결합할 수 있다. 승강장치는 예를 들면 공압실린더(160)일 수 있다.

클램프링(129)은 포커스링(128) 상에 배치되어, 웨이퍼(w)의 일부를 덮는다. 즉, 클램프링(129)은 환형으로 형성되고, 웨이퍼(w)의 상부영역 중 둘레부에 인접한 영역을 덮게 된다. 따라서, 클램프링(129)의 내경은 상기 포커스링(128)의 내경보다 작게 형성되고, 상기 클램프링(129)의 내경은 상기 웨이퍼(w)의 외경 보다 작게 형성될 수 있다.

클램프링(129)은 웨이퍼(w)의 일부에 압력을 가해서, 웨이퍼(w)를 척테이블(126) 상에 밀착시키고, 고정시킨다. 따라서, 식각 시에 공급되는 냉매가스가 외부로 유출되는 것을 방지한다. 클램프링(129)은 강도가 높고, 내식성, 내산화성, 내열충격성이 우수한 소재로서, 예컨대 탄화규소(SiC)로 형성하는 것이 바람직하다.

거리조절수단(171)은 상기 클램프링(129)과 상기 포커스링(128)의 사이의 거리를 가변시킨다. 거리조절수단(171)이 다양한 실시예들은 후술하도록 한다.

일반적으로 웨이퍼(w)는 기판 상에 반도체구조물이 형성되는 데, 반도체의 용도에 따라서 다양한 식각을 필요로 하게 된다.

또한, 웨이퍼(w) 중에 기판은 사파이어 등으로 형성되고, 반도체 구조물은 In_xAl_yGa_1-x-yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있다. 웨이퍼(w)를 구성하는 조성물은 서로 다르므로 식각 시의 냉각방법, 주변분위기 등은 차이가 나게 된다. 따라서 웨이퍼(w)를 식각할려면, 반도체 구조물의 식각을 하고, 챔버 내에 장비를 교체하거나, 웨이퍼(w)의 고정위치 또는 고정압력 등을 조정하고 다시 식각공정을 진행해야 하는 불편함이 있다. 다시 설명하면, 시각공정이 일원화할 수 없는 문제점이 있다.

특히, 웨이퍼(w) 중 반도체 구조물은 외부의 압력에 파손되기 쉬운데, 클램프링(129)으로 압력을 가해 척테이블(126)에 밀착시키는 경우, 반도체 구조물이 파손되지 않을 정도로 클램프링(129)이 웨이퍼(w)를 눌려야 하고, 웨이퍼(w) 중 기판을 식각 할 때에는 웨이퍼(w)의 쿨링이 필요하기 때문에 냉각가스를 공급하는 데 냉각가스가 외부로 유출되지 않을 정도의 압력으로 클램프링(129)이 웨이퍼(w)를 밀착시켜야 한다.

클램프링(129)과 포커스링(128) 사이의 거리를 가변시키면, 클램프링(129)이 웨이퍼(w)를 누르는 압력을 자유롭게 조절할 수 있게 된다. 또한, 웨이퍼(w)의 종류에 따라서, 거리조절수단(171)이 클램프링(129)과 포커스링(128)의 거리를 조절하게 된다.

따라서, 링어셈블리가 승강되면서, 클램프링(129)이 웨이퍼(w)를 누르게 될 때, 반도체 구조물이 파손되지 않고, 기판 식각 시에 필요한 냉매가스가 누출되지 않는 정도의 압력을 유지할 수 있다.

따라서, 종래에 반도체 구조물과 기판의 에칭공정을 수행하기 위해서는 챔버를 열고 조립하는 공정을 필요로 해서 번잡했으나, 실시예 따르면 공정을 단순화 일원화하여서, 공정의 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 또한, 실시예에 따르면, 챔버를 열고 닫을 때 발생할 수 있는 이물질의 유입으로 인한 수율감소를 개선할 수 있다.

또한, 기판의 에칭 시에 냉매가스의 유출을 방지하는 이점이 있다.

도 2 는 실시예에 따른 척테이블의 단면을 나타낸 단면도, 도 3은 실시예에 따른 로우어 플레이트를 나타낸 평면도, 도 4는 실시예에 따른 어퍼 플레이트를 나타낸 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 척테이블(126)은 냉매공급라인(150)이 형성되고 바닥을 형성하는 테이블(126A), 테이블(126A) 상에 배치되고, 테이블(126A)과의 사이에 냉매공급라인(150)과 연통되는 제1공간부(14A)를 형성하는 로우어 플레이트(126B), 로우어 플레이트(126B) 상에 배치되고, 로우어 플레이트(126B)와의 사이에 제2공간부(14B)를 형성하며, 피공정물이 위치되는 오픈영역(0)이 형성되는 어퍼 플레이트(126C) 및 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치에 피공정물의 하부 일부 영역을 지지하는 지지부재(13)를 포함하고, 로우어 플레이트(126B)에는 제1공간부(14A)와 제2공간부(14B)를 연통시키는 연통홀이 형성되고, 연통홀은 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치에 형성되는 제1연통홀(18A)과 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치를 제외한 영역에 형성되는 제2연통홀(18B)을 포함한다.

테이블(126A)은 냉매공급라인(150)이 형성되고 바닥을 형성한다. 테이블(126A)의 크기는 제한이 없지만, 필요한 공정에 필요한 피공정물이 충분히 위치할 수 있는 크기를 가지고, 그 형상은 제한이 없지만, 보통은 원형으로 형성된다.

로우어 플레이트(126B)는 테이블(126A) 상에 배치되고, 테이블(126A)과의 사이에 냉매공급라인(150)과 연통되는 제1공간부(14A)를 형성한다. 즉, 테이블(126A)과 로우어 플레이트(126B)의 사이에는 냉매가 머물 수 있는 공간인 제1공간부(14A)가 형성되게 된다.

제1공간부(14A)는 로우어 플레이트(126B)가 절곡되어서 공간이 형성될 수 있고, 테이블(126A)이 절곡되어 공간이 형성될 수 있다. 또한, 제1공간부(14A)는 평평한 테이블(126A) 상에 평평한 로우어 플레이트(126B)가 수직적으로 중첩되게 위치되고, 테이블(126A)과 로우어 플레이트(126B)의 사이에 테이블(126A)과 로우어 플레이트(126B)의 둘레부에 위치하는 제1밀폐링(11)에 의해 형성될 수 있다. 다만, 제1공간부(14A)가 형성되는 방법은 상술한 것에 한정되지 않는다.

로우어 플레이트(126B)의 형상은 제한이 없지만, 보통은 테이블(126A)의 형상과 대응되는 형상을 가지고, 예를 들면 원형으로 이루어진다.

로우어 플레이트(126B)는 강도가 높고, 내식성, 내산화성, 내열충격성이 우수한 소재로서, 예컨대 탄화규소(SiC)로 형성하는 것이 바람직하다.

제1밀폐링(11)은 환형으로 이루어져서, 테이블(126A)과 로우어 플레이트(126B)의 사이를 밀폐하게 된다. 따라서, 제1밀폐링(11)은 밀폐력 및 밀착성이 우수하고, 내식성이 있는 고무재질로 형성될 수 있다.

어퍼 플레이트(126C)는 로우어 플레이트(126B) 상에 배치된다. 바람직하게는 어퍼 플레이트(126C)는 로우어 플레이트(126B)와 중첩되게 형성된다. 그리고, 어퍼 플레이트(126C)의 형상도 로우어 플레이트(126B)의 형상과 대응되는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

어퍼 플레이트(126C)는 로우어 플레이트(126B)와의 사이에 냉매가 머물 수 있는 제2공간부(14B)를 형성한다. 즉, 어퍼 플레이트(126C)와 로우어 플레이트(126B)의 사이에 일정한 공간을 형성하도록 어퍼 플레이트(126C) 또는 로우어 플레이트(126B)의 둘레부가 절곡될 수 있다. 또한, 로우어 플레이트(126B)와 어퍼 플레이트(126C) 사이에는 제2공간부(14B)를 형성하도록 로우어 플레이트(126B)와 어퍼 플레이트(126C)의 둘레부에 형성되는 제2밀폐링(12)을 더 포함할 수 있다.

제2밀폐링(12)은 환형으로 이루어져서, 로우어 플레이트(126B)와 어퍼 플레이트(126C)의 사이를 밀폐하게 된다. 따라서, 제2밀폐링(12)은 밀폐력 및 밀착성이 우수하고, 내식성이 있는 고무재질로 형성될 수 있다.

또한, 제2밀폐링(12)은 냉매가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여, 오픈영역(0) 보다 외각에 위치하는 것이 바람직하다.

로우어 플레이트(126B)는 강도가 높고, 내식성, 내산화성, 내열충격성이 우수한 소재로서, 예컨대 탄화규소(SiC)로 형성하는 것이 바람직하다.

어퍼 플레이트(126C)에는 피공정물이 위치되는 오픈영역(0)이 형성된다.

어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)은 피공정물의 형상과 대응되는 형상을 가진다. 예를 들면, 피공정물이 웨이퍼(w)인 경우 오픈영역(0)은 대략적인 원 형상을 가질 수 있다.

어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)이 형성되는 위치는 어퍼 플레이트(126C)의 둘레부에 인접하여 복수개가 배치될 수 있다. 즉, 오픈영역(0)은 어퍼 플레이트(126C)의 둘레부에서 중심으로 일정거리 이격하여서 다수개가 배치될 수 있다.

지지부재(13)는 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치에 피공정물의 하부 일부 영역을 지지한다.

지지부재(13)는 피공정물의 둘레부를 지지하는 것이 바람직하다. 또한, 피공정물의 형상에 대응되도록 지지부재(13)는 링 형상을 가질 수 있다. 지지부재(13)가 피공정물의 둘레부를 지지하게 되면, 냉매가스가 피공정물에 접촉할 수 있는 공간을 제공하면서, 피공정물을 지지할 수 있게 된다.

로우어 플레이트(126B)에는 제1공간부(14A)와 제2공간부(14B)를 연통시키는 연통홀이 형성된다.

연통홀은 제1연통홀(18A)과 제2연통홀(18B)을 포함한다.

제1연통홀(18A)은 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치에 형성된다. 따라서, 제1연통홀(18A)은 로우어 플레이트(126B)의 둘레부에 인접하여 형성되게 된다.

제1연통홀(18A)은 제1공간부(14A)에 저장된 냉매가스를 오픈영역(0)에 위치하는 웨이퍼(w)에 연통시킨다. 따라서, 식각 공정 등에서 발생하는 웨이퍼(w)의 열을 쿨링하게 된다. 바람직하게는 쿨링효율을 위해서 제1연통홀(18A)은 오픈영역(0)의 중심부와 수직적으로 중첩되게 위치되거나(도 1 참고), 제1연통홀(18A)이 다수개가 배치될 수 있다.(도 4 참고)

제2연통홀(18B)은 어퍼 플레이트(126C)의 오픈영역(0)과 수직적으로 중첩되는 위치를 제외한 영역에 형성된다. 즉, 오픈영역(0)을 제외한 어퍼 플레이트(126C)에 제1공간부(14A)에 저장된 냉매가스를 전달하기 위함이다.

또한, 제2연통홀(18B)은 냉매공급라인(150)에 인접하여 형성되는 냉매공급라인(150)에서 공급되는 냉매를 빠르게 제2공간부(14B)로 공급할 수 있다.

제2연통홀(18B)을 통해서 공급된 냉매는 웨이퍼(w)의 테두리부에 열을 흡수한 어퍼 플레이트(126C)를 쿨링하게 된다. 따라서, 쿨링효율이 향상되고, 웨이퍼(w)의 테두리부가 쿨링되지 않아 파손되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 제2연통홀(18B)은 로우어 플레이트(126B)의 중심부에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다.

도 5 는 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도이다.

상기 거리조절수단(171)은 상기 클램프링(129)과 상기 포커스링(128) 중 어느 하나에 회동가능하게 고정되고, 다른 하나에 나사 결합하는 회전나사(171)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 회전나사(171)는 클램프링(129)에 회동가능하게 고정된다. 즉, 클램프링(129)에 홀이 형성되고, 상기 홀에 회전나사(171)가 관통하고, 클램프링(129)에 형성된 홀과 회전나사(171)는 베어링(미도시) 또는 힌지부(미도시)에 의해 회전가능하게 고정된다. 그리고, 회전나사(171)는 포커스링(128)과 나사 결합하게 된다. 따라서, 회전나사(171)의 회전에 의해, 포커스링(128)이 승강되면서, 클램프링(129)과 포커스링(128) 사이의 거리가 조절되게 된다.

또 다른 예를 들면, 상술한 바와 반대로 배치되는 것도 가능하다.

도 6은 다른 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도이다.

상기 거리조절수단(170)은 상기 클램프링(129)과 상기 포커스링(128) 중 어느 하나에 회동가능하게 고정되고, 다른 하나에 나사 결합하는 나사핀(172)과, 상기 나사핀(172)을 회전시키는 구동부(173)를 포함할 수 있다.

나사핀(172)은 도 2의 실시예에서 설명한 회전나사(171)와 같이 결합하게 된다.

구동부(173)는 나사핀(172)을 회전시켜서 클램프링(129)과 포커스링(128) 사이의 거리를 가변시키게 된다.

구동부(173)는 정밀제어가 가능한 서보모터 또는 스텝핑 모터를 포함할 수 있다. 다만, 다른 종류의 구동수단도 사용할 수 있음은 당연하다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 거리조절수단의 단면을 나타낸 단면도이다.

상기 거리조절수단(170)은 상기 클램프링(129)과 상기 포커스링(128) 중 어느 하나에 결합되고, 다른 하나를 관통하는 로드(175)와, 로드(175)를 왕복시키며 다른 하나에 결합되는 실린더(174)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 로드(175)는 포커스링(128)에 결합되고, 클램프링(129)을 관통하여 실린더(174)와 연결된다. 그리고, 실린더(174)는 클램프링(129)에 결합하여서 로드(175)를 왕복시키게 된다. 따라서, 클램프링(129)과 포커스링(128) 사이의 거리가 조절되게 된다. 물론, 반대의 경우도 가능하다.

여기서, 실린더(174)는 공압 또는 유압실린더(174)를 포함할 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 척테이블의 단면을 나타낸 구조도이다.

서셉터(10)와, 상기 서셉터(10)를 수직으로 관통하여 냉매가스를 공급하기 위한 냉매공급라인(150)과, 상기 서셉터(10)의 내부에 형성되어 상기 냉매공급라인(150)을 통해 공급되는 냉매가스를 분산 축적하는 공간부(14)와, 상기 서셉터(10)의 상부에 형성되어 상기 공간부(14)를 커버링하고 상부면에 웨이퍼(w)가 얹혀지며 상기 웨이퍼(w)로 냉매가스를 플로우하는 세라믹 퍽(Ceramic Puck)(16)으로 구성될 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 반응가스가 공급되고 반응영역이 정의된 공정챔버;
    상기 공정챔버의 내부에 설치되며, 소정 전력이 인가되는 상부전극;
    상기 상부전극과 이격되어 설치되고, 상기 반응가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 소정 전력이 인가되는 하부전극;
    상기 하부전극의 상측에 설치되며 피공정물이 안착되는 척테이블;
    상기 피공정물을 냉각하는 냉매를 공급하는 냉매공급라인; 및
    상기 척테이블의 가장자리를 둘러싸고, 상기 피공정물를 고정시키며, 포커스링, 클램프링 및 거리조절수단을 포함하는 링어셈블리를 포함하고,
    상기 거리조절수단은,
    상기 클램프링과 상기 포커스링 중 어느 하나에 회동가능하게 고정되고, 다른 하나에 나사 결합하는 나사핀과 상기 나사핀을 회전시키는 구동부를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 나사핀을 회전시켜 상기 클램프링과 상기 포커스링 사이의 거리를 가변 시키고,
    상기 척테이블은,
    상기 냉매공급라인이 형성되고 바닥을 형성하는 테이블;
    상기 테이블 상에 배치되고, 상기 테이블과의 사이에 상기 냉매공급라인과 연통되는 제1공간부를 형성하는 로우어 플레이트;
    상기 로우어 플레이트 상에 배치되고, 상기 로우어 플레이트와의 사이에 제2공간부를 형성하며, 피공정물이 위치되는 오픈영역이 형성되는 어퍼 플레이트; 및
    상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 상기 피공정물의 하부 일부 영역을 지지하는 지지부재;를 포함하고,
    상기 로우어 플레이트에는 상기 제1공간부와 상기 제2공간부를 연통시키는 연통홀이 형성되고,
    상기 연통홀은,
    상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치에 형성되는 제1연통홀과,
    상기 어퍼 플레이트의 오픈영역과 수직적으로 중첩되는 위치를 제외한 영역에 형성되는 제2연통홀을 포함하고,
    상기 제1연통홀은 로우어 플레이트의 둘레부에 인접하여 복수개가 형성되고,
    상기 제2연통홀은 로우어 플레이트의 중심부에 인접하여 복수개가 형성되는반도체 식각 장치.

Images