KR102005843B1 - Separable wafer susceptor and semiconductor process chamber apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(plate에 결합된 히팅부(heater), 쿨링블록(cooling block)부, 및 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)를 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터(wafer susceptor) 구조, 및 이를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비, 반도체 공정 진행 방법을 제시한다. A detachable wafer susceptor including a heating unit coupled to a plate on which a wafer is seated, a cooling block unit, and a plate lifter that raises or lowers the wafer support plate. wafer susceptor) structure, semiconductor process chamber equipment including the same, and semiconductor process progress method are presented.

Figure R1020160172025
Figure R1020160172025

Description

분리형 웨이퍼 서셉터 및 이를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비{Separable wafer susceptor and semiconductor process chamber apparatus including the same}Separable wafer susceptor and semiconductor process chamber apparatus including the same}

본 출원은 반도체 공정 장비에 관한 것으로, 특히, 분리형 웨이퍼 서셉터(separable wafer susceptor) 및 이를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비(process chamber apparatus)에 관한 것이다. The present application relates to semiconductor processing equipment, and more particularly, to a removable wafer susceptor and a semiconductor process chamber apparatus including the same.

반도체 공정은 챔버(chamber) 내에 웨이퍼(wafer) 또는 기판을 장착하고, 웨이퍼에 특정 온도를 인가하여 식각(etching) 등의 공정이 수행되는 방식으로 진행되고 있다. 하나의 공정 챔버 내에서 서로 다른 조건, 특히, 웨이퍼(wafer)의 온도 조건을 달리하기 위해서는, 공정 챔버 내에 장착된 웨이퍼를 히팅(heating)하고 쿨링(cooling)하는 과정을 매우 효율적으로 진행하는 것이 요구되고 있다. 그럼에도 불구하고, 하나의 공정 챔버 내에서 서로 다른 온도 조건들을 인가할 때, 웨이퍼를 히팅하거나 또는 쿨링하는 데 상당한 시간의 소요가 요구되고 이에 따라 생산성이 낮아질 수 있다. In the semiconductor process, a wafer or a substrate is mounted in a chamber, and a process such as etching is performed by applying a specific temperature to the wafer. In order to vary the different conditions in one process chamber, in particular, the temperature condition of the wafer, it is required to process the heating and cooling of the wafer mounted in the process chamber very efficiently. It is becoming. Nevertheless, when applying different temperature conditions within one process chamber, considerable time is required to heat or cool the wafer and thus lower productivity.

이에 따라 공정 챔버 장비는 서로 다른 공정 온도 조건이 인가될 수 있는 2개 또는 그 이상의 공정 챔버들을 함께 구비하고, 이들 공정 챔버들 사이에 웨이퍼들을 이동시켜 서로 다른 온도 조건의 공정들을 순차적으로 진행하도록 구비되고 있다. 예컨대, 네이티브 옥사이드(native oxide)를 제거하는 제거하는 공정은, 상대적으로 낮은 온도 조건에서 수행되어야 하는 에칭(etching) 공정과 보다 높은 온도 조건에서 수행되어야 하는 후속 어닐링(annealing) 공정으로 구성될 수 있다. 에칭 공정과 어닐링 공정이 서로 분리된 공정 챔버들에서 각각 수행되도록 공정 챔버 장비가 구성되고 있다. 그런데, 이와 같이 분리된 공정 챔버들을 구비한 공정 챔버 장비에서의 공정은 웨이퍼를 이동시키는 동작에 상당한 시간이 소요될 수 있다. Accordingly, the process chamber equipment is provided with two or more process chambers to which different process temperature conditions can be applied, and to move the wafers between these process chambers so that processes of different temperature conditions can be sequentially performed. It is becoming. For example, the removal process of removing native oxide may consist of an etching process that must be performed at a relatively low temperature condition and a subsequent annealing process that must be performed at a higher temperature condition. . Process chamber equipment is configured so that the etching process and the annealing process are each performed in separate process chambers. However, the process in the process chamber equipment having such separate process chambers may take a considerable time to move the wafer.

본 출원은 웨이퍼의 온도를 상대적으로 낮은 저온 상태와 상대적으로 높은 고온 상태로 보다 빠르게 전환시킬 수 있는 분리형 웨이퍼 서셉터를 제시하고자 한다. The present application seeks to provide a separate wafer susceptor that can more quickly convert the temperature of the wafer to a relatively low and high temperature state.

본 출원은 웨이퍼의 온도를 상대적으로 낮은 저온 상태와 상대적으로 높은 고온 상태로 보다 빠르게 전환시킬 수 있는 분리형 웨이퍼 서셉터를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비를 제시하고자 한다. The present application is to provide a semiconductor process chamber equipment that includes a separate wafer susceptor that can more quickly convert the temperature of the wafer to a relatively low low temperature state and a relatively high high temperature state.

본 출원의 일 관점은, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(plate); 상기 웨이퍼 지지 플레이트에 결합된 히팅부(heater); 상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 배치된 쿨링블록(cooling block)부; 및 상기 쿨링블록부에 대해서 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)를 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터(wafer susceptor) 구조를 제시할 수 있다. One aspect of the present application, the wafer support plate (plate) on which the wafer is seated; A heater coupled to the wafer support plate; A cooling block unit disposed to face the wafer support plate; And a plate lifter configured to raise or lower the wafer support plate with respect to the cooling block part.

본 출원의 다른 일 관점은, 공정 챔버 하우징(chamber housing); 및 상기 챔버 하우징 내에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터(wafer susceptor)를 포함하고, 상기 웨이퍼 서셉터는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(plate); 상기 웨이퍼 지지 플레이트에 결합된 히팅부(heater); 상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 배치된 쿨링블록(cooling block)부; 및 상기 쿨링블록부에 대해서 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비를 제시할 수 있다. Another aspect of the present application is a process chamber housing (chamber housing); And a detachable wafer susceptor disposed in the chamber housing, the wafer susceptor comprising: a wafer support plate on which the wafer is seated; A heater coupled to the wafer support plate; A cooling block unit disposed to face the wafer support plate; And a plate lifter that raises or lowers the wafer support plate with respect to the cooling block unit.

본 출원의 다른 일 관점은, 공정 챔버 하우징(chamber housing) 내에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터(wafer susceptor)의 히팅부(heater)가 결합된 웨이퍼 지지 플레이트(plate)를 플레이트 리프터(plate lifter)를 이용하여 하강하여 쿨링블록(cooling block)부와 접촉시키는 단계; 상기 웨이퍼 지지 플레이트 상에 웨이퍼를 안착시키는 단계; 상기 웨이퍼에 상기 쿨링블록부를 이용하여 상대적으로 낮은 제1온도 범위로 쿨링하며 상기 웨이퍼에 제1공정을 수행하는 단계; 상기 플레이트 리프터를 이용하여 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상기 쿨링블록부로부터 분리하여 상승시키는 단계; 상기 히팅부를 이용하여 상기 웨이퍼를 상대적으로 높은 제2온도 범위로 가열하며 상기 웨이퍼에 제2공정을 수행하는 단계; 및 상기 플레이트 리프터를 이용하여 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 하강시켜 상기 쿨링블록부에 접촉시켜 상기 웨이퍼를 쿨링하는 단계를 포함하는 반도체 공정 진행 방법을 제시할 수 있다. According to another aspect of the present application, a plate lifter is used for a wafer support plate coupled to a heater of a detachable wafer susceptor disposed in a process chamber housing. Descending to come into contact with a cooling block unit; Mounting a wafer on the wafer support plate; Cooling the wafer to a relatively low first temperature range using the cooling block unit and performing a first process on the wafer; Separating and lifting the wafer support plate from the cooling block unit by using the plate lifter; Heating the wafer to a relatively high second temperature range using the heating unit and performing a second process on the wafer; And cooling the wafer by lowering the wafer support plate using the plate lifter to contact the cooling block part to cool the wafer.

본 출원의 실시예들에 따르면, 웨이퍼의 온도를 상대적으로 낮은 저온 상태와 상대적으로 높은 고온 상태로 또는 반대로 고온 상태에서 저온 상태로 보다 빠르게 전환시킬 수 있는 분리형 웨이퍼 서셉터를 제시할 수 있다. According to embodiments of the present application, it is possible to provide a separate wafer susceptor that can quickly convert the temperature of a wafer from a relatively low low temperature state to a relatively high high temperature state or vice versa.

본 출원의 실시예들에 따르면, 웨이퍼의 온도를 상대적으로 낮은 저온 상태와 상대적으로 높은 고온 상태로 또는 반대로 고온 상태에서 저온 상태로 보다 빠르게 전환시킬 수 있는 분리형 웨이퍼 서셉터를 포함하는 반도체 공정 챔버 장비를 제시할 수 있다. According to embodiments of the present application, a semiconductor process chamber apparatus including a detachable wafer susceptor capable of converting a wafer temperature from a relatively low low temperature state to a relatively high high temperature state or vice versa more quickly from a high temperature state to a low temperature state. Can be presented.

도 1은 일 예에 따른 반도체 공정 챔버 장비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 반도체 공정 챔버 장비에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터(separable wafer susceptor)의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 분리형 웨이퍼 서셉터의 웨이퍼 지지 플레이트(wafer support plate)를 확대 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 분리형 웨이퍼 서셉터의 표면 형태(type)들을 보여주는 도면들이다.
도 6은 도 1의 반도체 공정 챔버 장비에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 2의 분리형 웨이퍼 서셉터의 동작을 보여주는 도면들이다.
도 10은 도 1의 반도체 공정 챔버 장비를 이용한 반도체 공정 진행 방법을 보여주는 공정 흐름도(process flow chart)이다. 1 is a diagram illustrating a semiconductor process chamber apparatus according to an example.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a detachable wafer susceptor disposed in the semiconductor process chamber apparatus of FIG. 1.
FIG. 3 is an enlarged view of a wafer support plate of the detachable wafer susceptor of FIG. 2.
4 and 5 show surface types of the detachable wafer susceptor of FIG. 2.
6 is a diagram illustrating another example of a detachable wafer susceptor disposed in the semiconductor process chamber apparatus of FIG. 1.
7 through 9 are diagrams illustrating an operation of the detachable wafer susceptor of FIG. 2.
FIG. 10 is a process flow chart illustrating a method of performing a semiconductor process using the semiconductor process chamber equipment of FIG. 1.

본 출원의 예의 기재에서 사용하는 용어들은 제시된 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 기술 분야에서의 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 사용된 용어의 의미는 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우 정의된 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석될 수 있다. 본 출원의 예의 기재에서 "제1" 및 "제2", "상부(top)"및 "하부(bottom or lower)"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다.Terms used in the description of the examples of the present application are terms selected in consideration of functions in the exemplary embodiments, and the meaning of the terms may vary according to the intention or custom of the user or operator in the technical field. Meaning of the terms used are defined according to the definition defined when specifically defined herein, and may be interpreted as meaning generally recognized by those skilled in the art in the absence of a specific definition. In the description of the examples of the present application, descriptions such as "first" and "second", "top" and "bottom or lower" are intended to distinguish the members, and define the members themselves or in a specific order. It is not meant to be used.

명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. The same or similar reference numerals may be described with reference to other drawings even if they are not mentioned or described in the corresponding drawings. Also, although reference numerals are not indicated, they may be described with reference to other drawings.

도 1은 일 예에 따른 반도체 공정 챔버 장비 구조(A)를 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1의 반도체 공정 챔버 장비에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터 구조(B)를 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 2의 분리형 웨이퍼 서셉터 구조(B)의 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 확대 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5는 도 2의 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 표면 형태(type)들을 보여주는 도면들이다. 도 6은 도 1의 반도체 공정 챔버 장비에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터 구조(B)의 다른 일 예를 보여주는 도면이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor process chamber equipment structure A according to an example. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detachable wafer susceptor structure B disposed in the semiconductor process chamber equipment of FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of the wafer support plate 100 of the detachable wafer susceptor structure B of FIG. 2. 4 and 5 show surface types of the wafer support plate 100 of FIG. 2. FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a detachable wafer susceptor structure B disposed in the semiconductor process chamber apparatus of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 일 예에 따른 반도체 공정 챔버 장비의 구조(A)는, 웨이퍼(7)에 반도체 공정, 예컨대 에칭(etching) 공정이나 어닐링(annealing) 공증 등을 수행할 공정 챔버 하우징(process chamber housing: 3)을 구비하도록 구성될 수 있다. 공정 챔버 장비 구조(A)는 공정 챔버 하우징(3) 내에 웨이퍼 서셉터의 구조(wafer susceptor assembly: B)를 구비할 수 있다. 웨이퍼 서셉터 구조(B)는 공정 챔버 하우징(3)의 바닥 부분(bottom par: 3B)에 조립될 수 있다. Referring to FIG. 1, a structure A of a semiconductor process chamber apparatus according to an example may include a process chamber housing in which a semiconductor process, such as an etching process or annealing notary, is performed on a wafer 7. chamber housing 3). The process chamber equipment structure A may have a wafer susceptor assembly B in the process chamber housing 3. The wafer susceptor structure B may be assembled to the bottom par 3B of the process chamber housing 3.

웨이퍼 서셉터 구조(B) 상측으로 대향되는 공정 챔버 하우징(3)의 천정 부분에는 웨이퍼 공정에 사용될 공정 가스 등을 분배하기 위한 가스 주입 리드부(gas injection lid: 2)가 구비될 수 있다. 가스 주입 리드부(2)는 샤워 헤드(shower head)나 또는 가스를 주입하기 위한 인젝터(injector) 형태로 구비될 수 있다. 가스 주입 리드부(2) 상에는 공정 챔버 하우징(3) 내부(3-1)에 주입된 공정 가스를 플라즈마(plasma) 상태로 여기시키기 위한 플라즈마 소스(plasma source: 1)가 배치될 수 있다. 플라즈마 소스(1)는 본 출원인과 동일한 출원인에 의해 출원된 한국 등록특허 10-1308687 호(2013년 9월 9일자 등록/ 균일한 플라즈마 밀도를 위한 플라즈마 소스 및 이를 이용한 플라즈마 챔버)에서 제시된 바와 같은 플라즈마 소스 코일 형태로 구성될 수 있다. 도 1에서 플라즈마 소스(1)가 가스 주입 리드부(2) 상에 배치된 구조를 예시하지만, 이와 같이 직접적인 플라즈마(direct plasma) 여기 방식이 아닌 리모트 플라즈마(remote plasma)가 공정 챔버 하우징 내부(3-1)에 공급되는 방식으로 공정 챔버 장비가 구성될 수도 있다. The ceiling portion of the process chamber housing 3 facing the wafer susceptor structure B may be provided with a gas injection lid 2 for distributing a process gas to be used in the wafer process. The gas injection lead 2 may be provided in the form of a shower head or an injector for injecting gas. The plasma source 1 may be disposed on the gas injection lead 2 to excite the process gas injected into the inside of the process chamber housing 3-1 into a plasma state. The plasma source 1 is a plasma as disclosed in Korean Patent No. 10-1308687 filed by the same applicant as the applicant of September 9, 2013 (plasma source for uniform plasma density and plasma chamber using the same). It may be configured in the form of a source coil. Although FIG. 1 illustrates a structure in which the plasma source 1 is disposed on the gas injection lead 2, a remote plasma, which is not a direct plasma excitation method, may be formed inside the process chamber housing 3. The process chamber equipment may be constructed in such a way that it is supplied to -1).

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 웨이퍼 서셉터 구조(B)는 웨이퍼 지지 플레이트(wafer support plate: 100)의 블록(block)과 쿨링블록부(cooling block: 200)가 상호 간에 접촉된 상태로부터 서로 이격되어 분리될 수 있는 분리형 웨이퍼 서셉터로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1 along with FIG. 1, the wafer susceptor structure B may be formed from a state in which a block of a wafer support plate 100 and a cooling block 200 are in contact with each other. It may be composed of a separate wafer susceptor that can be separated from each other.

도 2를 참조하면, 웨이퍼(7)가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(100)는 정전척(ESC: ElectroStatic Chuck) 구조로 구성될 수 있다. 정전척 구조로 구성되는 웨이퍼 지지 플레이트(100)는 유전층 또는 세라믹(ceramic)층(106)을 웨이퍼(7)가 안착되는 표면(101TS)을 제공하는 층으로 구비할 수 있다. 세라믹층(106)은 웨이퍼(7)를 잡는 정전기력을 제공하는 전극부(ESC electrode: 102)를 직류 전극(DC electrode)으로 내장할 수 있다. 전극부(102)는 세라믹층(106) 내에서 다른 부재들 보다 더 표면(101TS)에 가까운 최상층에 위치할 수 있다. 전극부(102)는 모노 폴라(mono polar) 형태 또는 바이 폴라(bi polar) 형태로 구비될 수 있다. 세라믹층(106)은 플레이트 바디부(plate body: 101)에 결합되어 지지될 수 있다. 플레이트 바디부(101)는 세라믹층(106)을 지지하는 베이스(base)층으로 알루미늄(Al)과 같은 금속층으로 이루어질 수 있다. 세라믹층(106)은 플레이트 바디부(101) 상에 코팅(coating)되거나 또는 신터링(sintering)되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the wafer support plate 100 on which the wafer 7 is seated may have an electrostatic chuck (ESC) structure. The wafer support plate 100 of the electrostatic chuck structure may include a dielectric layer or a ceramic layer 106 as a layer providing a surface 101TS on which the wafer 7 is seated. The ceramic layer 106 may include an electrode portion 102 that provides an electrostatic force for holding the wafer 7 as a DC electrode. The electrode portion 102 may be located at the uppermost layer closer to the surface 101TS than the other members in the ceramic layer 106. The electrode unit 102 may be provided in a mono polar form or a bi polar form. The ceramic layer 106 may be coupled to and supported by a plate body 101. The plate body 101 may be formed of a metal layer such as aluminum (Al) as a base layer supporting the ceramic layer 106. The ceramic layer 106 may be formed by coating or sintering on the plate body 101.

웨이퍼 지지 플레이트(100)에는 히팅부(heater: 도 2의 103)가 결합될 수 있다. 히팅부(103)는 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 가열함으로써, 안착된 웨이퍼(7)를 가열하여 웨이퍼(7)의 온도 분포를 웨이퍼 공정 또는 반도체 공정에서 요구되는 일정 온도 범위로 유도하는 역할을 할 수 있다. 히팅부(103)는 웨이퍼 지지 플레이트(100) 전체에 걸쳐 하나의 히팅 존(heating zone)을 구현하도록 구비될 수 있다. 또는, 히팅부(103)는 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 국부적인 영역들 마다 서로 독립적인 국부적 히팅 존(heating zone)들이 다수 개가 구현되도록, 다수 개의 상호 독립적으로 동작하도록 분리된 히팅 엘리먼트(heating element)들 또는 히팅 패턴(heating pattern)들이 조합(assembly)되어 구비될 수 있다. 히팅부(103)는 알루미늄 질화물(AlN) 또는 세라믹 발열체와 같은 발열체와 발열체를 보호하는 알루미늄(Al) 또는 인코넬(inconel) 등을 내열층을 포함하도록 구비될 수 있다. A heating unit 103 of FIG. 2 may be coupled to the wafer support plate 100. The heating unit 103 serves to induce a temperature distribution of the wafer 7 to a predetermined temperature range required in a wafer process or a semiconductor process by heating the wafer 7 by heating the wafer support plate 100. Can be. The heating unit 103 may be provided to implement one heating zone throughout the wafer support plate 100. Alternatively, the heating unit 103 may include heating elements that are separated from each other so as to operate independently of each other so that a plurality of local heating zones that are independent of each other may be implemented for each region local to the wafer support plate 100. ) Or heating patterns may be provided in combination. The heating unit 103 may include a heating element such as aluminum nitride (AlN) or a ceramic heating element, and a heat resistant layer including aluminum (Al) or inconel, which protects the heating element.

히팅부(103)는 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 내장될 수 있다. 예컨대, 히팅부(103)는 세라믹층(106) 내에 내장되도록 전극부(102) 아래측에 배치될 수 있다. 경우에 따라, 히팅부(103)는 세라믹층(106)과 플레이트 바디부(101) 사이 계면에 위치하도록 배치될 수 있다. 플레이트 바디부(101), 히팅부(103), 세라믹층(106)이 결합된 후, 측면을 덮는 또 다른 세라믹층(도시되지 않음)을 더 코팅하여 측면 접합부의 미세 부분이 노출되지 않도록 할 수도 있다. The heating unit 103 may be embedded in the wafer support plate 100. For example, the heating unit 103 may be disposed under the electrode unit 102 to be embedded in the ceramic layer 106. In some cases, the heating part 103 may be disposed at an interface between the ceramic layer 106 and the plate body part 101. After the plate body portion 101, the heating portion 103, and the ceramic layer 106 have been combined, another ceramic layer (not shown) covering the side may be further coated so that the fine portion of the side joint portion is not exposed. have.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 웨이퍼(7)의 반도체 공정 또는 웨이퍼 공정이 수행될 상면(7TS)에 반대되는 바닥면인 하면(7BS)에 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 상면(100TS)이 접촉하도록, 웨이퍼(7)가 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 안착될 수 있다. 안착된 웨이퍼(7)의 하면(7BS)에 쿨링(cooling)을 위한 냉매(coolant) 가스, 예컨대, 헬륨(He)을 공급할 헬륨 공급 홀(hole: 108)들이 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 상면(100TS), 즉, 세라믹층(106)의 상면(100TS)에 다수 개 배치될 수 있다. 2 and 3 together, the upper surface 100TS of the wafer support plate 100 is placed on the lower surface 7BS, which is the bottom surface opposite to the upper surface 7TS on which the semiconductor process or the wafer process of the wafer 7 is to be performed. To be in contact, the wafer 7 may be seated in the wafer support plate 100. The upper surface of the wafer support plate 100 includes helium supply holes 108 for supplying a coolant gas for cooling to the lower surface 7BS of the seated wafer 7, for example, helium (He). 100TS), that is, a plurality of upper surfaces 100TS of the ceramic layer 106 may be disposed.

예컨대, 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 상면(100TS)은 도 4에 제시된 바와 같이 엠보싱(embossing: 100E)들이 다수 개 분포된 상면(100TS-1)으로 구비될 수 있다. 엠보싱(100E)들이 분포된 상면(100TS-1)에 헬륨 공급 홀(108-1)들이 서로 이격되어 분포되도록 배치될 수 있다. 또는, 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 상면(100TS)은 도 5에 제시된 바와 같이 그루브(groove) 형태의 표면 채널(surface channel: 100C)들이 다수 개 분포된 상면(100TS-2)으로 구비될 수 있다. 표면 채널(100C)들이 분포된 상면(100TS-2)에 헬륨 공급 홀(108-2)들이 서로 이격되어 분포되도록 배치될 수 있다.For example, the top surface 100TS of the wafer support plate 100 may be provided as the top surface 100TS-1 having a plurality of embossings 100E as shown in FIG. 4. The helium supply holes 108-1 may be disposed to be spaced apart from each other on the upper surface 100TS-1 where the embossing 100E is distributed. Alternatively, the top surface 100TS of the wafer support plate 100 may be provided as a top surface 100TS-2 in which a plurality of surface channels 100C having grooves are distributed as shown in FIG. 5. . The helium supply holes 108-2 may be spaced apart from each other on the upper surface 100TS-2 where the surface channels 100C are distributed.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100)는 헬륨 공급 홀(도 3의 108)에 연결되어 헬륨이 공급되는 유로인 헬륨 채널들(helium channels: 104, 105)들을 구비할 수 있다. 헬륨 채널들(104, 105)은 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 세라믹층(106) 내에 내장되어 위치하도록 구비될 수 있다. 경우에 따라, 도 6에 제시된 바와 같이, 헬륨 채널들(104-1, 105-1)은 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 플레이트 바디부(101) 내에 내장되어 위치하도록 구비되고, 세라믹층(106) 내로 연장되어 헬륨 공급 홀(도 7의 108)에 연결되도록 구비될 수 있다. 도 3에 제시된 바와 같이, 헬륨 채널들(도 3의 104, 105)은 헬륨 공급(helium in)을 위한 제1헬륨 채널(104)과 헬륨 회수(helium out)를 위한 제2헬륨 채널(105)이 서로 다른 층위(level)에 위치하도록 구비할 수 있다. 제1헬륨 채널(104)에는 헬륨 공급을 위한 제1헬륨 공급 라인(He feeding tube line: 112-1)이 연결되고, 제2헬륨 채널(105)에는 헬륨 회수를 위한 제2헬륨 공급 라인(112-2)이 연결될 수 있다. 제1 및 제2헬륨 공급 라인들(112-1, 112-2)을 포함하는 헬륨 공급 라인(112)이 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 플레이트 바디부(101)의 센터 영역(center region) 부분에 접속되도록 결합될 수 있다. Referring again to FIGS. 2 and 3, the wafer support plate 100 may include helium channels 104 and 105 which are connected to a helium supply hole (108 in FIG. 3) and are flow paths through which helium is supplied. have. The helium channels 104 and 105 may be provided to be embedded in the ceramic layer 106 of the wafer support plate 100. In some cases, as shown in FIG. 6, the helium channels 104-1 and 105-1 are provided to be embedded in the plate body portion 101 of the wafer support plate 100, and the ceramic layer 106 is positioned. It may be provided to extend into and connect to the helium supply hole (108 of FIG. 7). As shown in FIG. 3, the helium channels (104, 105 in FIG. 3) are the first helium channel 104 for helium in and the second helium channel 105 for helium out. It may be provided to be located at different levels. A first helium supply line (112-1) for helium supply is connected to the first helium channel (104), and a second helium supply line (112) for the recovery of helium is connected to the second helium channel (105). -2) can be connected. A helium supply line 112 comprising first and second helium supply lines 112-1 and 112-2 is located in the center region portion of the plate body portion 101 of the wafer support plate 100. Can be coupled to be connected.

도 2 및 도 1을 다시 참조하면, 전극부(102)에 ESC 전압으로 직류 전압을 제공하여 정전기력을 유도하는 직류 전원 라인(DC power line: 110)이, 헬륨 공급 라인(112)과 나란히 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 접속되어 전극부(102)에 결합될 수 있다. 히팅부(103)에 히팅 전원을 제공하는 히팅 전원 라인(heating power line: 109)이, 헬륨 공급 라인(112)과 나란히 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 접속되어 전극부(102)에 결합될 수 있다. Referring back to FIGS. 2 and 1, a DC power line 110 that induces electrostatic force by providing a DC voltage to the electrode unit 102 with an ESC voltage supports the wafer side by side with the helium supply line 112. It may be connected to the plate 100 and coupled to the electrode portion 102. A heating power line 109 for providing heating power to the heating unit 103 may be connected to the wafer support plate 100 in parallel with the helium supply line 112 and coupled to the electrode unit 102. .

히팅 전원 라인(109), 헬륨 공급 라인(112), 직류 전원 라인(110)들의 묶음은, 도 1에 제시된 바와 같이, 공정 챔버 하우징의 바닥부(3B)에 설치된 쿨링블럭부(200)를 지지하는 서셉터 바닥 지지부(susceptor bottom supporting assembly: 310)를 통과하고, 쿨링블럭부(200)의 센터 영역 부분을 관통하는 센터 관통홀(393) 부분을 통과하여, 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 접속될 수 있다. 서셉터 바닥 지지부(310)는 공정 챕버 하우징의 바닥부(3B)에 체결되도록 배치된 서셉터 마운트 플레인부(susceptor mount plane: 309)에 체결되어 지지되고, 내부에 히팅 전원 라인(109), 헬륨 공급 라인(112), 직류 전원 라인(110)들의 묶음들이 지날 수 있는 내부 공간 또는 관통홀을 가지는 실린더(cylinder) 형상으로 구비될 수 있다. 서셉터 마운트 플레인부(309)는 지지면으로 구비되고, 공정 챔버 하우징 바닥부(3B)의 외벽에 체결된 무빙 어셈블리(moving assembly: 300)에 체결되어 지지될 수 있다. 도 1에 제시된 바와 같이, 서셉터 바닥 지지부(310)가 삽입되는 인근 공간 영역(3-2) 퍼지 가스(pussy gas)로 아르곤 가스(Ar gas)를 주입하는 퍼지 가스 공급 라인(117)이 서셉터 바닥 지지부(310)에 설치될 수 있다. 퍼지 가스는 히팅부(103)에 의한 가열과 쿨링블록부(200)에 의한 냉각이 반복되며, 서셉터 바닥 지지부(310)가 도입되는 인근 공간 영역(3-2)에 습기 발생을 방지하기 위해서 제공될 수 있다. The bundle of the heating power line 109, the helium supply line 112, and the DC power line 110 supports the cooling block 200 installed in the bottom 3B of the process chamber housing, as shown in FIG. 1. Pass through a susceptor bottom supporting assembly 310 and pass through a center through hole 393 portion through a center region portion of the cooling block 200 to be connected to the wafer support plate 100. Can be. The susceptor bottom support 310 is fastened to and supported by a susceptor mount plane 309 arranged to be fastened to the bottom 3B of the process chapter housing, and has a heating power line 109 and helium therein. The supply line 112 and the bundle of the DC power supply line 110 may be provided in a cylinder shape having an inner space or a through hole through which the bundles of the power supply line 112 may pass. The susceptor mount plane portion 309 may be provided as a support surface and may be fastened to and supported by a moving assembly 300 fastened to an outer wall of the process chamber housing bottom 3B. As shown in FIG. 1, the purge gas supply line 117 which injects argon gas into the neighboring space region 3-2 where the susceptor bottom support 310 is inserted is purged gas. It may be installed on the acceptor bottom support 310. The purge gas is repeatedly heated by the heating unit 103 and cooled by the cooling block unit 200, and in order to prevent the occurrence of moisture in the adjacent space region 3-2 where the susceptor bottom support 310 is introduced. Can be provided.

도 2에 제시된 바와 같이, 쿨링블럭부(200)의 센터 영역 부분을 관통하는 센터 관통홀(393) 부분을 통과하여 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 접속되는 히팅 전원 라인(109), 헬륨 공급 라인(112), 직류 전원 라인(110)들의 묶음들이, 공정 챔버 하우징(3) 내부(3-1)와 격리되도록, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200) 사이에 체결되는 벨로우즈(bellow: 107)가 더 구비될 수 있다. 벨로우즈(107)는 쿨링블록부(200)의 센터 영역 부분을 관통하도록 설치되고, 내부의 빈 공간(391) 또는 관통홀을 히팅 전원 라인(109), 헬륨 공급 라인(112), 직류 전원 라인(110)들의 묶음들이 지나도록 배치될 수 있다. 벨로우즈(107)에 의해서, 히팅 전원 라인(109), 헬륨 공급 라인(112), 직류 전원 라인(110)들의 묶음들은, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200) 사이의 이격 공간(392)과 격리될 수 있고, 벨로우즈(107)의 설치에 의해서 공정 챔버 하우징(도 1의 3) 내부 공간(도 1의 3-1)에 대한 진공 실링(vacuum sealing)이 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 상승 및 하강 동작에서 불구하고 확보될 수 있다. As shown in FIG. 2, a heating power line 109 and a helium supply line (3) connected to the wafer support plate 100 through a portion of the center through hole 393 penetrating through the center region portion of the cooling block portion 200. 112, a bellows fastened between the wafer support plate 100 and the cooling block portion 200 so that the bundles of DC power lines 110 are isolated from the interior 3-1 of the process chamber housing 3. 107 may be further provided. The bellows 107 is installed to penetrate the center area portion of the cooling block part 200, and the heating power line 109, the helium supply line 112, and the direct current power line are disposed in an empty space 391 or a through hole therein. The bundles of 110 may be arranged to pass. By the bellows 107, the bundles of the heating power line 109, the helium supply line 112, and the DC power line 110 are separated from each other by the space between the wafer support plate 100 and the cooling block portion 200. ) And vacuum sealing of the process chamber housing (3 in FIG. 1) interior space (3-1 in FIG. 1) by the installation of the bellows 107. It can be secured in the rise and fall operation.

도 1을 다시 참조하면, 쿨링블록부(200)는 서셉터 바닥 지지부(310)에 의해 지지되도록 공정 챔버 하우징(3) 내부에 설치되고, 쿨링블록부(200)의 측면에 서셉터 라이너(susceptor liner: 5)가 세워져 설치될 수 있다. 서셉터 라이너(5)는 쿨링블록부(200)와 공정 챔버 하우징(3)의 바닥부(3B) 사이 공간을 공정 챔버 하우징(3) 내부 공간(3-1)으로부터 차단하여 보호하도록 설치될 수 있다. 서셉터 라이너(5) 상단에는 에지 링(edge ring: 6)이 설치될 수 있다. 쿨링블록부(200)는 웨이퍼 지지 플레이트(100) 및 안착되는 웨이퍼(7)를 쿨링(cooling)하는 부재로 설치되며, 내부에 냉각 유로(coolant path: 201)를 내장할 수 있다. 냉각 유로(201)에는 냉매 공급 튜브(coolant feeding tube: 114)가 연결되어 냉매를 유통시킬 수 있다. Referring back to FIG. 1, the cooling block part 200 is installed inside the process chamber housing 3 so as to be supported by the susceptor bottom support part 310, and a susceptor liner on the side of the cooling block part 200. liner: 5) can be installed upright. The susceptor liner 5 may be installed to block and protect the space between the cooling block 200 and the bottom 3B of the process chamber housing 3 from the internal space 3-1 of the process chamber housing 3. have. An edge ring 6 may be installed at the top of the susceptor liner 5. The cooling block part 200 is installed as a member for cooling the wafer support plate 100 and the wafer 7 to be seated, and may include a coolant path 201 therein. A coolant feeding tube 114 may be connected to the cooling channel 201 to distribute the coolant.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 하면(100BS)은 쿨링블록부(200)의 상면(200S)과 마주보도록, 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 쿨링블록부(200)와 분리되어 설치될 수 있다. 쿨링블록부(200)에 대해서 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)가 리프팅 샤프트(lifting shaft: 301)를 포함하여 구비될 수 있다. 리프팅 샤프트(301)는 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 하면(100BS)에 일 단부가 체결되어 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 지지하도록 구비될 수 있다. Referring back to FIGS. 1 and 2, the wafer support plate 100 may have the cooling block part 200 so that the bottom surface 100BS of the wafer support plate 100 faces the top surface 200S of the cooling block part 200. Can be installed separately from. A plate lifter for raising or lowering the wafer support plate 100 with respect to the cooling block unit 200 may be provided including a lifting shaft 301. The lifting shaft 301 may be provided so that one end thereof is fastened to the bottom surface 100BS of the wafer support plate 100 to support the wafer support plate 100.

리프팅 샤프트(301)는 상호 이격되어 삼각형을 이루도록 3개가 배치되거나 또는 사각형을 이루도록 4개가 배치될 수 있다. 리프팅 샤프트(301)는 쿨링블록부(200)를 관통하여 쿨링블록부(200)에 대해 슬라이딩(sliding)되며 상승 또는 하강 동작하도록 구비될 수 있다. 리프팅 샤프트(301)의 타단부에는 샤프트 지지 링(support ring: 302)이 구비되어, 3개 또는 4개의 리프팅 샤프트(301)들이 함께 상승 또는 하강되도록 지지할 수 있다. 샤프트 지지 링(302)은 쿨링블록부(200)를 사이에 두고 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 마주보도록 쿨링블록부(200) 아래에, 즉, 쿨링블록부(200)와 공정 챔버 하우징 바닥부(3B) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. The lifting shafts 301 may be arranged three to be spaced apart from each other to form a triangle or four to form a quadrangle. The lifting shaft 301 may slide through the cooling block part 200 and slide with respect to the cooling block part 200, and may be provided to move up or down. The other end of the lifting shaft 301 is provided with a shaft support ring 302 to support the three or four lifting shafts 301 to be raised or lowered together. The shaft support ring 302 is below the cooling block 200 to face the wafer support plate 100 with the cooling block 200 therebetween, that is, the cooling block 200 and the process chamber housing bottom ( It may be arranged to be located between 3B).

도 1을 참조하면, 샤프트 지지 링(302)에 샤프트 지지 링 구동 샤프트(306)에 의해 연결되어 샤프트 지지 링(302)을 상승 및 하강시키는 샤프트 리프팅 구동부(305)가 구비될 수 있다. 샤프트 리프팅 구동부(305)는 무빙 어셈블리(300)에 체결되어 지지되고, 제1에어 실린더(air cylinder)를 포함하여 구비될 수 있다. 샤프트 리프팅 구동부(305)는 정밀한 간격 조절 및 상승 하강 동작 조절이 가능한 서보 모터(serbo motor)를 포함하여 구비될 수 있다. Referring to FIG. 1, a shaft lifting drive 305 may be provided to the shaft support ring 302 by a shaft support ring drive shaft 306 to raise and lower the shaft support ring 302. The shaft lifting driver 305 is fastened to and supported by the moving assembly 300, and may include a first air cylinder. The shaft lifting driver 305 may include a servo motor capable of precisely adjusting the gap and adjusting the rising and lowering motion.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100) 및 쿨링블록부(200)를 관통하여 구비되고, 안착된 웨이퍼(7)를 들어올리거나 웨이퍼(7)가 안착될 때 초기 접촉하도록 상승하는 리프팅 핀(lifting pin: 303)들을 더 구비할 수 있다. 3개 또는 4개가 쌍으로 구비된 리프팅 핀(303)들에 체결되어 리프팅 핀(303)들을 동시에 상승 또는 하강시키는 핀 지지 링(304)가 더 구비될 수 있다. 핀 지지 링(304)은 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 마주보도록 쿨링블록부(200) 아래에, 즉, 쿨링블록부(200)와 공정 챔버 하우징 바닥부(3B) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the wafer support plate 100 and the cooling block portion 200 are provided to penetrate through the wafer support plate 100 and lift the initial contact when the wafer 7 is seated or when the wafer 7 is seated. Lifting pins 303 may be further provided. A pin support ring 304 may be further provided to fasten three or four pairs of lifting pins 303 in pairs to simultaneously lift or lower the lifting pins 303. The pin support ring 304 may be disposed below the cooling block portion 200 to face the wafer support plate 100, that is, between the cooling block portion 200 and the process chamber housing bottom 3B. .

핀 지지 링(304)에 핀 지지 링 구동 샤프트(308)에 의해 연결되어 샤프트 지지 링(304)을 상승 및 하강시키는 핀 리프팅 구동부(307)가 구비될 수 있다. 핀 리프팅 구동부(307)는 무빙 어셈블리(300)에 체결되어 지지되고, 제2에어 실린더(air cylinder)를 포함하여 구비될 수 있다. A pin lifting drive 307 may be provided to the pin support ring 304 by a pin support ring drive shaft 308 to raise and lower the shaft support ring 304. The pin lifting driver 307 is fastened to and supported by the moving assembly 300 and may include a second air cylinder.

도 2를 참조하면, 리프팅 핀(303)은 리프팅 샤프트(301)와 동축으로 구비될 수 있다. 리프팅 샤프트(301)는 내부에 중공 형상의 관통홀(301-1)을 가지는 실린더 형상으로 구비될 수 있고, 리프팅 핀(303)은 리프팅 샤프트(301)의 관통홀(301-1) 내에 삽입되어 상하로 슬라이딩될 수 있도록 구비될 수 있다. 리프팅 핀(303)과 리프팅 샤프트(301) 사이의 아크(arc) 발생을 방지하기 위해서, 리프팅 샤프트(301)의 관통홀(301-1) 내벽에 핀 관통 절연체(pin through insulator: 113)가 절연을 위한 층으로 구비될 수 있다. 핀 관통 절연체(113)는 세라믹 부싱(ceramic busing)으로 장착될 수 있다. Referring to FIG. 2, the lifting pin 303 may be provided coaxially with the lifting shaft 301. The lifting shaft 301 may be provided in a cylinder shape having a hollow through hole 301-1 therein, and the lifting pin 303 is inserted into the through hole 301-1 of the lifting shaft 301. It may be provided to be able to slide up and down. In order to prevent the occurrence of arc between the lifting pin 303 and the lifting shaft 301, a pin through insulator 113 is insulated from the inner wall of the through hole 301-1 of the lifting shaft 301. It may be provided as a layer for. The pin-through insulator 113 may be mounted with a ceramic busing.

도 7 내지 도 9는 분리형 웨이퍼 서셉터 구조의 동작을 보여주는 도면들이다.7-9 illustrate the operation of the removable wafer susceptor structure.

도 7을 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200)가 접촉하도록 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 리프팅 샤프트(301)에 의해 하강될 수 있다. 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 쿨링블록부(200)와 접촉된 상태로 하강되므로, 쿨링블록부(200)에 의한 쿨링 효과가 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 직접적으로 전달되어 안착된 웨이퍼(7)를 효과적으로 쿨링시킬 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(7) 및 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 적어도 2℃/sec 이상의 쿨링 속도록 냉각시키는 것이 가능하다. Referring to FIG. 7, the wafer support plate 100 may be lowered by the lifting shaft 301 so that the wafer support plate 100 and the cooling block unit 200 contact each other. Since the wafer support plate 100 is lowered in contact with the cooling block unit 200, the cooling effect by the cooling block unit 200 is directly transmitted to the wafer support plate 100, thereby allowing the wafer 7 to be seated. Cooling can be effective. For example, it is possible to cool the wafer 7 and the wafer support plate 100 at a cooling rate of at least 2 ° C / sec or more.

도 8을 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200)가 이격되도록 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 리프팅 샤프트(301)에 의해 상승될 수 있다. 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 쿨링블록부(200)와 이격되어, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200) 사이가 일정 간격, 예컨대, 대략 5mm 정도의 간격으로 이격된 상태로 유지될 수 있다. 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 쿨링블록부(200)와 이격된 상태이므로, 쿨링블록부(200)에 의한 쿨링 효과가 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 직접적으로 전달되지 못한다. 따라서, 웨이퍼 지지 플레이트(100) 내에 내장된 히팅부(도 2의 103)에 의한 가열 효과가 보다 우세하게 웨이퍼 지지 플레이트(100)에 효과를 미칠 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 지지 플레이트(100) 및 안착된 웨이퍼(7)를 보다 빠른 속도로 가열하는 것이 가능하다. 예컨대, 적어도 대략 2.5℃/sec 이상의 램프 업(ramp up)속도로 웨이퍼(7) 또는 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 온도를 상승시키는 것이 가능하다. Referring to FIG. 8, the wafer support plate 100 may be lifted by the lifting shaft 301 so that the wafer support plate 100 and the cooling block unit 200 are spaced apart from each other. The wafer support plate 100 may be spaced apart from the cooling block unit 200 so that the wafer support plate 100 and the cooling block unit 200 may be spaced apart at a predetermined interval, for example, about 5 mm. have. Since the wafer support plate 100 is spaced apart from the cooling block unit 200, the cooling effect by the cooling block unit 200 may not be directly transmitted to the wafer support plate 100. Therefore, the heating effect by the heating portion (103 in FIG. 2) embedded in the wafer support plate 100 may predominately affect the wafer support plate 100. As a result, it is possible to heat the wafer support plate 100 and the seated wafer 7 at a higher speed. For example, it is possible to raise the temperature of the wafer 7 or the wafer support plate 100 at a ramp up rate of at least approximately 2.5 ° C./sec or more.

이와 같이, 분리형 웨이퍼 서셉터 구조는 웨이퍼(7) 또는 웨이퍼 지지 플레이트(100)의 온도 상태를 서로 다른 온도 상태로 실질적으로 급격하게 전환시키는 것이 가능하다. 따라서, 분리형 웨이퍼 서셉터 구조(도 1의 B)를 구비한 공정 챔버 장비(도 1의 A)는 하나의 동일한 공정 챔버 하우징(도 1의 3) 내에서 진공 단절없이 웨이퍼(7)의 온도를 저온, 예컨대, 10℃ 내지 60℃의 온도 범위와 상대적인 고온, 예컨대, 80℃ 내지 300℃의 온도 범위로 빠르게 변환하는 것이 요구되는 공정을 수행하는 것이 가능하다. As such, the detachable wafer susceptor structure is capable of converting the temperature state of the wafer 7 or wafer support plate 100 to substantially different temperature states substantially rapidly. Thus, the process chamber equipment (A in FIG. 1) with the detachable wafer susceptor structure (B in FIG. 1) is capable of maintaining the temperature of the wafer 7 without vacuum disconnecting in one and the same process chamber housing (3 in FIG. 1). It is possible to carry out a process which requires a fast conversion to a low temperature, for example a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C. and a relative high temperature, for example 80 ° C. to 300 ° C.

도 9를 참조하면, 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 쿨링블록부(200)가 이격되도록 웨이퍼 지지 플레이트(100)가 리프팅 샤프트(301)에 의해 상승된 상태에서, 리프팅 핀(303)을 상승시켜 웨이퍼(7)를 웨이퍼 지지 플레이트(100)로부터 이격되도록 상승시킬 수 있다. 9, in a state where the wafer support plate 100 is lifted by the lifting shaft 301 so that the wafer support plate 100 and the cooling block unit 200 are spaced apart, the lifting pin 303 is raised to raise the wafer. (7) can be raised to be spaced apart from the wafer support plate 100.

도 10은 도 1의 반도체 공정 챔버 장비(도 1의 A)를 이용한 반도체 공정 진행 방법을 보여주는 공정 흐름도(process flow chart)이다. FIG. 10 is a process flow chart illustrating a method of processing a semiconductor process using the semiconductor process chamber equipment of FIG. 1 (A of FIG. 1).

도 10을 참조하면, 반도체 공정 챔버 장비(도 1의 A)의 공정 챔버 하우징(3) 내에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터 구조(도 1의 B)에서, 히팅부(도 2의 103)가 결합된 웨이퍼 지지 플레이트(도 1의 100)를 플레이트 리프터의 리프팅 샤프트(도 2의 301)을 이용하여 하강하여 쿨링블록(도 1의 200)부와, 도 7에 제시된 바와 같이, 접촉시킬 수 있다(도 10의 1001). Referring to FIG. 10, in the detachable wafer susceptor structure (B of FIG. 1) disposed in the process chamber housing 3 of the semiconductor process chamber equipment (A of FIG. 1), the heating portion 103 (FIG. 2) is coupled. The wafer support plate (100 in FIG. 1) can be lowered using the lifting shaft (301 in FIG. 2) of the plate lifter to make contact with the cooling block (200 in FIG. 1), as shown in FIG. 10 of 1001).

웨이퍼 지지 플레이트(도 1의 100) 상에 웨이퍼(도 1의 7)를 안착시킬 수 있다(도 10의 1002). 리프팅 핀(도 2의 303)을 상승시키고, 리프팅 핀(303)에 웨이퍼(7)가 접촉되도록 한 후, 리프팅 핀(303)을 하강시켜 웨이퍼(7)가 웨이퍼 지지 플레이트(100) 표면에 안착되도록 할 수 있다. The wafer (7 in FIG. 1) may be seated on the wafer support plate (100 in FIG. 1) (1002 in FIG. 10). The lifting pins (303 in FIG. 2) are raised and the wafers 7 are in contact with the lifting pins 303, and then the lifting pins 303 are lowered to seat the wafers 7 on the surface of the wafer support plate 100. You can do that.

쿨링블록부(도 1의 200)를 이용하여 상대적으로 낮은 제1온도 범위, 예컨대, 10℃ 내지 60℃의 온도 범위로 쿨링하고, 웨이퍼(7)에 제1공정을 수행할 수 있다(도 10의 1003). 웨이퍼(7)는 ESC 전극부(도 2의 102)에 의해 척킹(chucking)된 상태로 유지될 수 있다. 제1공정은 10℃ 내지 60℃의 상대적으로 낮은 공정 온도를 요구하는 공정, 예컨대, 네이티브 산화물(native oxide)을 에칭(etching)하는 공정일 수 있다. 제1공정은 낮은 온도를 요구하는 다른 반도체 공정일 수도 있다. By using the cooling block part (200 of FIG. 1), the cooling may be performed in a relatively low first temperature range, for example, a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C., and the first process may be performed on the wafer 7 (FIG. 10). Of 1003). The wafer 7 may be kept chucked by the ESC electrode portion 102 (FIG. 2). The first process may be a process requiring a relatively low process temperature of 10 ° C. to 60 ° C., for example, a process of etching native oxide. The first process may be another semiconductor process that requires a low temperature.

플레이트 리프터의 리프팅 샤프트(301)를 이용하여 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 쿨링블록부(200)로부터 분리하여, 도 8에 제시된 바와 같이, 상승시킬 수 있다(도 10의 1004). 히팅부(도 2의 103)를 이용하여 웨이퍼(7)를 상대적으로 높은 제2온도 범위, 예컨대, 80℃ 내지 300℃의 온도 범위로 상대적으로 빠른 속도로 가열하고, 웨이퍼(7)에 제2공정을 수행할 수 있다(도 10의 1005). 제2공정은 80℃ 내지 300℃의 상대적으로 높은 공정 온도를 요구하는 공정, 예컨대, 어닐링(annealing) 공정일 수 있다. 제2공정은 높은 온도를 요구하는 다른 반도체 공정일 수도 있다. Using the lifting shaft 301 of the plate lifter, the wafer support plate 100 can be separated from the cooling block portion 200 and raised, as shown in FIG. 8 (1004 in FIG. 10). The heating unit (103 in FIG. 2) is used to heat the wafer 7 at a relatively high second temperature range, for example, at a temperature ranging from 80 ° C. to 300 ° C. at a relatively high speed, and a second temperature to the wafer 7. The process can be performed (1005 of FIG. 10). The second process may be a process requiring a relatively high process temperature of 80 ° C. to 300 ° C., for example an annealing process. The second process may be another semiconductor process requiring a high temperature.

플레이트 리프터의 리프팅 샤프트(301)를 이용하여 웨이퍼 지지 플레이트(100)를 하강시켜, 쿨링블록부(200)에 접촉시키고 웨이퍼(7)를 다시 상온으로 상대적으로 빠른 속도로 쿨링할 수 있다(도 10의 1006). The wafer support plate 100 can be lowered by using the lifting shaft 301 of the plate lifter to contact the cooling block 200 and cool the wafer 7 again at a relatively high temperature at room temperature (FIG. 10). Of 1006).

분리형 웨이퍼 서셉터 구조(도 1의 B)를 이용한 반도체 공정은, 웨이퍼(7)를 홀딩(holding)하고 가열하는 웨이퍼 지지 플레이트(100)와 냉각 쿨링을 위한 쿨링블록부(200)를 임의로 분리할 수 있어, 웨이퍼(7) 표면의 온도를 보다 균일하게 유지하며 웨이퍼(7) 온도를 고온으로 빠르게 가열하거나 또는 저온으로 빠르게 냉각시킬 수 있다. 따라서, 하나의 공정 챔버 장비(도 1의 A)에서 웨이퍼(7)의 냉각과 가열을 안정적으로 진행할 수 있어, 생산성 향상 및 설비 구성 비용을 절감할 수 있다. In the semiconductor process using the detachable wafer susceptor structure (B of FIG. 1), the wafer support plate 100 for holding and heating the wafer 7 and the cooling block 200 for cooling cooling may be arbitrarily separated. It is possible to keep the temperature of the surface of the wafer 7 more uniform and to quickly heat the wafer 7 to high temperature or to cool it to low temperature. Therefore, the cooling and heating of the wafer 7 can be stably performed in one process chamber equipment (A of FIG. 1), thereby improving productivity and reducing facility configuration costs.

공정 챔버 장비(도 1의 A)는 반도체 공정 중 리플로우(reflow) 공정과 같이 온도 프로파일(temperature profile)을 미세하게 조절하며 가열 단계와 냉각 단계를 하나의 챔버 내에서 수행하여야 하는 반도체 공정에 적용될 수 있다. The process chamber equipment (A in FIG. 1) is applied to a semiconductor process in which the temperature profile is finely adjusted, such as a reflow process in a semiconductor process, and a heating step and a cooling step must be performed in one chamber. Can be.

분리형 웨이퍼 서셉터 구조(B)의 웨이퍼 지지 플레이트(100)는 ESC 척 구조에 적용될 수 있지만, 단순히 히팅부(103) 만을 구비한 히터블록 구조로 구성될 수도 있다. The wafer support plate 100 of the detachable wafer susceptor structure B may be applied to the ESC chuck structure, but may also be configured as a heater block structure having only the heating unit 103.

상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다. 본 출원에서 제시한 기술적 사상이 반영되는 한 다양한 다른 변형예들이 가능할 것이다.As described above, embodiments of the present application are illustrated and illustrated in the drawings, but this is for explaining what is intended to be presented in the present application and is not intended to limit what is intended to be presented in the present application in a detailed form. Various other modifications will be possible so long as the technical spirit suggested in the present application is reflected.

100: 웨이퍼 지지 플레이트,
103: 히팅부,
200: 쿨링블록부,
301, 리프팅 샤프트. 100: wafer support plate,
103: heating unit,
200: cooling block portion,
301, lifting shaft.

Claims (29)

웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(plate);
상기 웨이퍼 지지 플레이트에 결합된 히팅부(heater);
상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 배치된 쿨링블록(cooling block)부; 및
상기 쿨링블록부에 대해서 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)를 포함하고,
상기 플레이트 리프터는
상기 쿨링블록부를 관통하여 상승 또는 하강 동작하고 상기 웨이퍼 지지 플레이트의 하면에 일단이 체결된 리프팅 샤프트(lifting shaft)를 포함하고,
상기 리프팅 샤프트(lifting shaft)는 중공 형상의 관통홀을 가지고,
상기 관통홀에 삽입되고 상기 웨이퍼 지지 플레이트(plate)를 관통하여 상기 웨이퍼를 들어올리는 리프팅 핀(lifting pin)를 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. A wafer support plate on which the wafer is seated;
A heater coupled to the wafer support plate;
A cooling block unit disposed to face the wafer support plate; And
It includes a plate lifter (plate lifter) for raising or lowering the wafer support plate relative to the cooling block portion,
The plate lifter
A lifting shaft which is lifted or lowered through the cooling block part and fastened to a lower surface of the wafer support plate,
The lifting shaft has a hollow through hole,
And a lifting pin inserted into the through hole and lifting the wafer through the wafer support plate. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 쿨링블록부를 사이에 두고
상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 상기 쿨링블록부 아래에 배치되고
상기 리프팅 샤프트에 타단부가 체결되어 상기 리프팅 샤프트를 상승 또는 하강시키는 샤프트 지지 링(support ring)을 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 1,
With the cooling block part in between
Disposed below the cooling block to face the wafer support plate;
And a shaft support ring coupled to the lifting shaft at another end to raise or lower the lifting shaft. 제4항에 있어서,
상기 샤프트 지지 링에 연결되어
상기 샤프트 지지 링을 상승 및 하강시키는 샤프트 리프팅 구동부를 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 4, wherein
Connected to the shaft support ring
And a shaft lifting drive for raising and lowering the shaft support ring. 제5항에 있어서,
상기 샤프트 리프팅 구동부는
제1에어 실린더(air cylinder) 또는 서보 모터(serbo motor)를 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 5,
The shaft lifting drive unit
A detachable wafer susceptor comprising a first air cylinder or a servo motor. 제5항에 있어서,
상기 샤프트 리프팅 구동부는
상기 웨이퍼 지지 플레이트의 하면이 상기 쿨링블록부의 상면에 접촉하도록 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 하강시키거나
또는 상기 웨이퍼 지지 플레이트의 하면이 상기 쿨링블록부의 상면으로부터 5mm 이내로 이격되도록 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키는 구동력을 제공하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 5,
The shaft lifting drive unit
Lower the wafer support plate such that the lower surface of the wafer support plate contacts the upper surface of the cooling block portion;
Or providing a driving force for raising the wafer support plate such that the bottom surface of the wafer support plate is spaced within 5 mm from the top surface of the cooling block portion. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리프팅 샤프트(lifting shaft)의 상기 관통홀 내벽에
상기 리프팅 핀(lifting pin)과의 절연을 위한 핀 관통 절연체(pin through insulator)를 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 1,
On the inner wall of the through hole of the lifting shaft
And a pin through insulator for insulation from the lifting pins. 제1항에 있어서,
상기 쿨링블록부를 사이에 두고
상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 상기 쿨링블록부 아래에 배치되고
상기 리프팅 핀에 체결되어 상기 리프팅 핀을 상승 또는 하강시키는 핀 지지 링(support ring)을 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 1,
With the cooling block part in between
Disposed below the cooling block to face the wafer support plate;
And a pin support ring coupled to the lifting pin to raise or lower the lifting pin. 제10항에 있어서,
상기 핀 지지 링에 연결되어
상기 핀 지지 링을 상승 및 하강시키는 제2에어 실린더(air cylinder)를 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 10,
Connected to the pin support ring
And a second air cylinder for raising and lowering the pin support ring. 제1항에 있어서,
상기 쿨링블록부를 관통하여
상기 웨이퍼 지지 플레이트와 상기 쿨링블록부 사이에 체결되는 벨로우즈(bellow)를 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 1,
Through the cooling block portion
And a bellows fastened between the wafer support plate and the cooling block portion. 제12항에 있어서,
상기 벨로우즈를 통해
상기 히팅부에 연결되는 히팅 전원 라인(heating power line)을 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 12,
Through the bellows
And a heating power line connected to the heating unit. 제12항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 플레이트는
헬륨 채널(He channel)들을 더 포함하고,
상기 벨로우즈를 통해 상기 헬륨 채널에 연결되는 헬륨 공급 라인(He feeding line)을 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 12,
The wafer support plate is
Further comprises helium channels,
And a helium supply line connected to the helium channel through the bellows. 제14항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 플레이트는
상기 헬륨 채널(He channel)들이 내장된 세라믹(ceramic)층; 및
상기 세라믹층을 지지하는 플레이트 바디(body)부를 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 14,
The wafer support plate is
A ceramic layer in which the helium channels are embedded; And
A detachable wafer susceptor comprising a plate body portion supporting the ceramic layer. 제14항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 플레이트는
상기 웨이퍼에 대향되는 세라믹층; 및
상기 세라믹층을 지지하고 상기 헬륨 채널들이 내장된 플레이트 바디(body)부를 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 14,
The wafer support plate is
A ceramic layer opposite the wafer; And
And a plate body portion supporting the ceramic layer and having the helium channels embedded therein. 제15항에 있어서,
상기 세라믹층은
상기 웨이퍼에 대향되는 표면에 상기 헬륨 채널들에 연결된 홀(hole)들 및 표면 채널들을 가지는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 15,
The ceramic layer
A detachable wafer susceptor having holes and surface channels connected to the helium channels on a surface opposite the wafer. 제15항에 있어서,
상기 세라믹층은
상기 웨이퍼에 대향되는 표면에 상기 헬륨 채널들에 연결된 홀(hole)들 및 표면 엠보싱(embossing)을 가지는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 15,
The ceramic layer
A detachable wafer susceptor having surface embossing and holes connected to the helium channels at a surface opposite the wafer. 제12항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지 플레이트는
상기 웨이퍼를 잡는 정전기력을 제공하는 전극부(ESC electrode)를 내장한 세라믹층; 및
상기 세라믹층을 지지하는 플레이트 바디(body)부를 포함하는 포함하고,
상기 벨로우즈를 통해 상기 전극부에 연결되는 직류 전원 라인(DC power line)을 더 포함하는 분리형 웨이퍼 서셉터. The method of claim 12,
The wafer support plate is
A ceramic layer incorporating an electrode portion (ESC electrode) for providing an electrostatic force to hold the wafer; And
It includes a plate body (body) for supporting the ceramic layer,
And a DC power line further connected to the electrode through the bellows. 제19항에 있어서,
상기 히팅부는
상기 전극부 아래에 상기 세라믹층 내에 내장된 분리형 웨이퍼 서셉터.The method of claim 19,
The heating unit
A detachable wafer susceptor embedded in the ceramic layer under the electrode. 제19항에 있어서,
상기 히팅부는
상기 전극부 아래에 상기 세라믹층과 상기 플레이트 바디부 사이에 위치하는 분리형 웨이퍼 서셉터.The method of claim 19,
The heating unit
A detachable wafer susceptor positioned below the electrode portion between the ceramic layer and the plate body portion. 제19항에 있어서,
상기 히팅부는
상기 전극부 아래에 위치하고 서로 독립적인 다수의 히팅 존(heating zone)들을 제공하는 분리형 웨이퍼 서셉터.The method of claim 19,
The heating unit
A detachable wafer susceptor positioned below the electrode portion and providing a plurality of heating zones independent of each other. 제1항에 있어서,
상기 쿨링블록부는
내부에 냉각 유로(coolant path)를 내장한 분리형 웨이퍼 서셉터.The method of claim 1,
The cooling block unit
Separate wafer susceptor with coolant path inside. 공정 챔버 하우징(chamber housing); 및
상기 챔버 하우징 내에 배치된 분리형 웨이퍼 서셉터(wafer susceptor)를 포함하고,
상기 웨이퍼 서셉터는
웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지 플레이트(plate);
상기 웨이퍼 지지 플레이트에 결합된 히팅부(heater);
상기 웨이퍼 지지 플레이트와 마주보도록 배치된 쿨링블록(cooling block)부; 및
상기 쿨링블록부에 대해서 상기 웨이퍼 지지 플레이트를 상승시키거나 하강시키는 플레이트 리프터(plate lifter)를 포함하고,
상기 플레이트 리프터는
상기 쿨링블록부를 관통하여 상승 또는 하강 동작하고 상기 웨이퍼 지지 플레이트의 하면에 일단이 체결된 리프팅 샤프트(lifting shaft)를 포함하고,
상기 리프팅 샤프트(lifting shaft)는 중공 형상의 관통홀을 가지고,
상기 관통홀에 삽입되고 상기 웨이퍼 지지 플레이트(plate)를 관통하여 상기 웨이퍼를 들어올리는 리프팅 핀(lifting pin)를 더 포함하는 반도체 공정 챔버 장비. Process chamber housings; And
A detachable wafer susceptor disposed within the chamber housing,
The wafer susceptor is
A wafer support plate on which the wafer is seated;
A heater coupled to the wafer support plate;
A cooling block unit disposed to face the wafer support plate; And
It includes a plate lifter (plate lifter) for raising or lowering the wafer support plate relative to the cooling block portion,
The plate lifter
A lifting shaft which is lifted or lowered through the cooling block part and fastened to a lower surface of the wafer support plate,
The lifting shaft has a hollow through hole,
And a lifting pin inserted into the through hole and lifting the wafer through the wafer support plate. 제24항에 있어서,
상기 공정 챔버 하우징 상단에 배치된 가스 주입 리드(gas injection lid)부; 및
상기 가스 주입 리드부 상에 배치된 플라즈마 소스(plasma source);를 더 포함하는 반도체 공정 챔버 장비. The method of claim 24,
A gas injection lid part disposed on the process chamber housing; And
And a plasma source disposed on the gas injection lead. 제25항에 있어서,
상기 쿨링블록부의 측면에 배치되어 상기 쿨링블록부와 상기 공정 챔버 하우징의 바닥 부분 사이를 차단하여 보호하는 서셉터 라이너(susceptor liner); 및
상기 서셉터 라이너 상측에 배치된 에지 링(edge ring)을 더 포함하는 반도체 공정 챔버 장비.

The method of claim 25,
A susceptor liner disposed on a side of the cooling block part to block and protect the cooling block part and a bottom portion of the process chamber housing; And
And an edge ring disposed above the susceptor liner.

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