KR19990040901U - 반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에퇴적된 폴리머 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 제조시, 플라즈마를 이용한 식각 공정의 진행에 따라 발생되어 냉각가스홀에 쌓이는 부산물인 폴리머를 식각장비의 예방 정비시에 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 고안은 정전기적 인력을 이용하여 웨이퍼(1)를 흡착하는 정전척(2)과, 상기 정전척(2) 중앙 하부에 위치하며 정전척(2)에 형성된 핀홀(3)을 통해 이동하는 웨이퍼 언로딩용 핀(4)이 장착되는 핀 마운트(5)와, 상기 핀 마운트(5)를 승강시키는 에어실린더(6)와, 상기 정전척(2)의 핀홀(3) 외측에 형성되는 복수개의 냉각가스홀(7) 및 상기 핀홀(3)을 통해 웨이퍼(1) 하면으로 냉각가스를 공급하여 웨이퍼(1)를 냉각시키는 냉각가스공급라인(8)을 구비한 웨이퍼 식각장치에 있어서; 상기 정전척(2)의 냉각가스홀(7)이 직선형으로 형성되어 상기 냉각가스홀(7)에는 냉각가스홀(7)을 따라 이동가능한 폴리머제거용 핀(9)이 설치되고, 상기 폴리머제거용 핀(9)에는 폴리머제거용 핀(9)을 승강시키는 핀구동용 에어실린더(10)가 연결되며, 상기 냉각가스홀(7) 및 핀홀(3)측에는 서로 다른 압력의 냉각가스가 공급되도록 별도의 냉각가스공급라인(8a)(8b)이 각각 연결되고, 상기 각 냉각가스공급라인에 연결되는 진공라인(11)의 각 분기라인(11a)(11b) 상에는 각각 별도의 라인개폐용 밸브(12a)(12b)가 설치되는 반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에 퇴적된 폴리머 제거장치가 제공된다.

Description

반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에 퇴적된 폴리머 제거장치

본 고안은 반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에 퇴적된 폴리머 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용한 식각 공정의 진행에 따라 발생되어 냉각가스홀에 쌓이는 부산물인 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 종래의 플라즈마를 이용한 식각장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(1)가 놓이는 정전척(2)(ESC : electro static chuck)과, 웨이퍼(1)를 상기 정전척(2) 상면에 안착시키거나 정전척(2) 상면으로부터 이격되도록 하는데 사용하는 웨이퍼 언로딩용 핀(4)과, 상기 웨이퍼 언로딩용 핀(4)이 핀홀(pinhole)(3)을 따라 이동하도록 핀이 장착된 핀 마운트(pin mount)(5)를 승강시키는 구동원인 에어실린더(6)와, 웨이퍼(1) 냉각을 위한 냉각가스가 공급되는 냉각가스공급라인(8)과, 상기 냉각가스공급라인(8)을 통해 공급된 냉각가스를 흡인하기 위한 진공라인(11)이 구비된다.

이 때, 상기 정전척(2)에는 냉각가스공급라인(8)을 통해 공급되는 냉각가스가 흐르는 유로인 냉각가스홀(7)이 형성되며, 냉각가스는 도 1에 나타낸 바와 같이 분기된 라인을 통해 핀홀(3)측으로도 공급되어 웨이퍼(1)에 대한 냉각작용을 수행하게 된다.

한편, 정전척(2) 상면에 형성되는 냉각가스홀(7)은 웨이퍼(1)를 제거한 상태에서 정전척(2)을 위에서 바라볼 경우, 도 2에 나타낸 바와 같은 형상으로 나타나게 된다.

그리고, 식각공정 진행시, 냉각가스로는 주로 헬륨가스가 쓰이고 있다.

이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 식각장치에서의 공정 진행시에는, 냉각가스가 A라인 및 B라인으로 분기되어 유동하여, 정전척(2)의 냉각가스홀(7) 및 핀홀(3)을 통해 각각 웨이퍼(1) 하부로 공급되어 웨이퍼(1)를 공정에 알맞은 온도를 냉각시키게 된다.

즉, 플라즈마를 이용한 식각시, 챔버 내의 온도는 150∼200℃ 정도의 고온이므로 웨이퍼(1) 상면의 식각 프로파일(profile)을 원하는 형태로 얻기 위해서는 웨이퍼(1)의 온도를 낮추어 줄 필요가 있으며, 냉각가스는 이를 위해 공급된다.

또한, 식각이 완료된 후에는 웨이퍼(1)가 언로딩되기 전 상태에서, 진공라인(11)에 설치된 밸브(12)를 열어 상기 냉각가스공급라인(8)에 진공압이 걸리도록하여 냉각작용에 쓰인 냉각가스를 흡인하므로써 웨이퍼(1) 하부면에 웨이퍼(1)를 위로 밀어올리는 힘이 걸리지 않도록하여 에어실린더(6)의 동작에 의한 웨이퍼 언로딩용 핀(4)의 상승시 웨이퍼(1)가 정위치를 이탈하는 현상을 방지하게 된다.

한편, 종래에는 챔버 내에서 식각 공정이 반복적으로 진행됨에 따라 식각챔버 내에 폴리머가 퇴적되며, 이에 따라 예방정비시 세정액을 이용하여 식각챔버 내에 부착된 폴리머를 제거하게 된다.

그러나, 식각챔버의 세정시, 정전척(2)의 냉각가스홀(7) 내에 부착된 공정 부산물인 폴리머들은 좁은 냉각가스홀(7) 내에 달라붙어 있어 쉽게 제거되지 않는 단점이 있었다.

이에 따라, 폴리머에 의해 냉각가스홀(7)이 막히게 되어 냉각 가스의 흐름이 불균형을 이룰 경우, 웨이퍼(1)의 표면은 영역에 따라 냉각 상태가 달라지게 되며, 이에 따라 원하는 식각 프로파일(profile) 또한 얻을 수 없게되는 문제점이 있었다.

또한, 냉각가스홀(7)에 부착되어 있던 폴리머가 정전척(2) 표면에 묻게 될 경우, 웨이퍼(1)에 대한 척킹(Chucking)시 아크가 발생하여 정전척(2) 표면이 소손(燒損)되므로써 척킹 불량을 일으키게 되는 등 많은 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마를 이용한 웨이퍼 식각 공정 진행시, 냉각가스홀에 쌓이는 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있도록하여 냉각가스홀의 막힘 또는 냉각가스 흐름의 불균형에 의한 식각공정의 수율 저하를 방지하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술장치를 나타낸 종단면도

도 2는 도 1의 웨이퍼가 제거된 상태를 나타낸 정전척 평면도

도 3은 본 고안의 기술장치를 나타낸 종단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:웨이퍼 2:정전척

3:핀홀 4:웨이퍼 언로딩용 핀

5:핀 마운트 6:에어실린더

7:냉각가스홀 8a,8b:냉각가스공급라인

9:폴리머제거용 핀 10:핀구동용 에어실린더

11:진공라인 11a,11b:분기라인

12a,12b:라인개폐용 밸브

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 정전기적 인력을 이용하여 웨이퍼를 흡착하는 정전척과, 상기 정전척 중앙 하부에 위치하며 정전척에 형성된 핀홀을 통해 이동하는 웨이퍼 언로딩용 핀이 장착되는 핀 마운트와, 상기 핀 마운트를 승강시키는 에어실린더와, 상기 정전척의 핀홀 외측에 형성되는 복수개의 냉각가스홀 및 상기 핀홀을 통해 웨이퍼 하면으로 냉각가스를 공급하여 웨이퍼를 냉각시키는 냉각가스공급라인을 구비한 웨이퍼 식각장치에 있어서; 상기 정전척의 냉각가스홀이 직선형으로 형성되어 상기 냉각가스홀에는 냉각가스홀을 따라 이동가능한 폴리머제거용 핀이 설치되고, 상기 폴리머제거용 핀에는 폴리머제거용 핀을 승강시키는 핀구동용 에어실린더가 연결되며, 상기 냉각가스홀 및 핀홀측에는 서로 다른 압력의 냉각가스가 공급되도록 별도의 냉각가스공급라인이 각각 연결되고, 상기 각 냉각가스공급라인에 연결되는 진공라인의 각 분기라인 상에는 각각 별도의 라인개폐용 밸브가 설치됨을 특징으로 하는 반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에 퇴적된 폴리머 제거장치가 제공된다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부도면 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 기술장치를 나타낸 종단면도로서, 본 고안은 정전기적 인력을 이용하여 웨이퍼(1)를 흡착하는 정전척(2)과, 상기 정전척(2) 중앙 하부에 위치하며 정전척(2)에 형성된 핀홀(3)을 통해 이동하는 웨이퍼 언로딩용 핀(4)이 장착되는 핀 마운트(5)와, 상기 핀 마운트(5)를 승강시키는 에어실린더(6)와, 상기 정전척(2)의 핀홀(3) 외측에 형성되는 복수개의 냉각가스홀(7) 및 상기 핀홀(3)을 통해 웨이퍼(1) 하면으로 냉각가스를 공급하여 웨이퍼(1)를 냉각시키는 냉각가스공급라인(8)을 구비한 웨이퍼 식각장치에 있어서; 상기 정전척(2)의 냉각가스홀(7)이 직선형으로 형성되어 상기 냉각가스홀(7)에는 냉각가스홀(7)을 따라 이동가능한 폴리머제거용 핀(9)이 설치되고, 상기 폴리머제거용 핀(9)에는 폴리머제거용 핀(9)을 승강시키는 핀구동용 에어실린더(10)가 연결되며, 상기 냉각가스홀(7) 및 핀홀(3)측에는 서로 다른 압력의 냉각가스가 공급되도록 별도의 냉각가스공급라인(8a)(8b)이 각각 연결되고, 상기 각 냉각가스공급라인(8a)(8b)에 연결되는 진공라인(11)의 각 분기라인(11a)(11b) 상에는 각각 별도의 라인개폐용 밸브(12a)(12b)가 설치되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용은 다음과 같다.

웨이퍼(1)가 정전척(2) 위에 놓이면 정전척(2)에 전압이 인가되어 정전기적 인력에 의해 웨이퍼(1)를 흡착하고, 웨이퍼(1)의 냉각을 위해 냉각가스가 냉각가스공급라인(8a)(8b)을 통해 웨이퍼(1) 하부로 공급된다.

이와 같이하여 제반 준비가 완료되면 플라즈마를 이용한 웨이퍼 식각공정이 진행된다.

한편, 식각 공정이 끝나면 웨이퍼 언로딩용 핀(4)이 상승하여, 웨이퍼를 정전척 상면에서 이격시키게 되고, 이에 따라 웨이퍼는 반송장치에 의해 다음 공정으로 이동하게 되며, 상기한 바와 같은 웨이퍼의 로딩, 식각, 언로딩은 반복적으로 진행된다.

이와 같이 공정 진행시, 공정중에 발생한 폴리머는 챔버 내의 각부분에 쌓이게 되며, 이와 같이 쌓인 폴리머는 일정한 주기를 갖고 반복되는 예방정비시에 세정용액을 이용한 세정작업에 의해 제거된다.

즉, 냉각가스홀(7) 내에 쌓인 폴리머는, 에어실린더(10)의 구동에 따라 상승하는 폴리머제거용 핀(9)에 의해 냉각가스홀(7) 외부로 밀어내어진 상태에서, 세정용액을 이용한 세정작업에 의해 외부로 배출된다.

이 때, 언로딩용 핀(4) 및 폴리머제거용 핀(9)이 각각 냉각가스홀(7) 및 핀홀(3) 상부로 돌출된 상태를 유지한 채, 세정용액을 이용한 세정작업이 진행되도록 하므로써 냉각가스홀(7) 및 핀홀(3)로 폴리머가 다시 유입되는 현상을 방지하게 된다.

한편, 상기와 같이 정전척(2) 표면 위로 상승하는 폴리머제거용 핀(9)의 상승 높이는 돌출부위가 표면으로부터 최소한의 높이로 돌출되도록하여, 폴리머제거용 핀(9)과 언로딩용 핀(4)에 의해 정전척(2) 표면에서 이격된 웨이퍼(1)와의 간섭이 발생하지 않도록 함이 바람직하다.

즉, 보다 구체적으로 폴리머제거용 핀(9)은 정전척(2) 표면으로부터 돌출시, 0.5㎝ 이하의 높이로 돌출되도록 함이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 고안은 플라즈마를 이용한 웨이퍼 식각 공정 진행시, 냉각가스홀(7)에 쌓이는 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 냉각가스홀(7)의 막힘에 의한 냉각불량 또는 냉각가스의 흐름 불균형에 의한 냉각불량을 해소할 수 있도록 한 것이다.

이에 따라, 본 고안은 웨이퍼(1) 전면적에 걸쳐 고르게 냉각작용이 이루어지게 되므로써 원하는 식각 프로파일을 얻을 수 있게 되며, 나아가 반도체 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 정전기적 인력을 이용하여 웨이퍼를 흡착하는 정전척과, 상기 정전척 중앙 하부에 위치하며 정전척에 형성된 핀홀을 통해 이동하는 웨이퍼 언로딩용 핀이 장착되는 핀 마운트와, 상기 핀 마운트를 승강시키는 에어실린더와, 상기 정전척의 핀홀 외측에 형성되는 복수개의 냉각가스홀 및 상기 핀홀을 통해 웨이퍼 하면으로 냉각가스를 공급하여 웨이퍼를 냉각시키는 냉각가스공급라인을 구비한 웨이퍼 식각장치에 있어서;

   상기 정전척의 냉각가스홀이 직선형으로 형성되어 상기 냉각가스홀에는 냉각가스홀을 따라 이동가능한 폴리머제거용 핀이 설치되고, 상기 폴리머제거용 핀에는 폴리머제거용 핀을 승강시키는 핀구동용 에어실린더가 연결되며, 상기 냉각가스홀 및 핀홀측에는 서로 다른 압력의 냉각가스가 공급되도록 별도의 냉각가스공급라인이 각각 연결되고, 상기 각 냉각가스공급라인에 연결되는 진공라인의 각 분기라인 상에는 각각 별도의 라인개폐용 밸브가 설치됨을 특징으로 하는 반도체 식각공정용 정전척의 냉각가스홀에 퇴적된 폴리머 제거장치.