KR19990069050A - 이에스씨（esc：electro staic chuck）장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 식각시 웨이퍼에 대전된 전하를 방전시킴에 있어서, 접지단으로 일시에 전하를 방전시키게 됨에 따라 발생되는 게이트절연막의 파괴를 방지하기 위해 정전척에 부(-)전압을 인가하여 안정되게 웨이퍼에 대전된 전하를 방전시키도록 하는데 적당한 ESC장치를 제공하기 위한 것으로서, 정전척을 이용하는 ESC장치에 있어서, 웨이퍼 홀딩을 위해 상기 정전척에 ESC전압을 인가하는 제 1 전압인가부와, 상기 ESC전압에 의해 상기 웨이퍼에 대전된 전하를 방전시키기 위한 부(-)전압을 인가하는 제 2 전압인가부와, 상기 정전척과 제 1, 제 2 전압인가부를 선택적으로 절환시키는 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이에스씨（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｔａｉｃ Ｃｈｕｃｋ）장치

본 발명은 반도체장치에 관한 것으로 특히, ESC전압 인가시 웨이퍼에 대전된 전하가 일시적으로 방전됨에 따른 게이트절연막의 파괴를 방지하는데 적당한 ESC장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장비중 웨이퍼의 홀딩은 메카니컬 클램프(Mdchanical Clamp)방식이 주로 이용되어 왔다.

그러나 근래에는 파티클(Paticle)과 공정의 단일성(uniformity)이 우수한 ESC(Electro Static Chuck)(이하, "정전척"이라 함)의 사용이 급격히 증가하고 있는 추세이다.

특히, 고밀도 플라즈마식각 및 증착을 위한 장비로써 정전척의 사용이 일반화되고 있다.

이와같이 정전척을 사용할 경우에는 웨이퍼의 배면에서 웨이퍼의 냉각을 위하여 헬륨(He)을 흘려주게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 ESC장치를 설명하기로 한다.

도 1a는 정전척에 ESC전압을 인가할 때의 ESC장치의 개략적인 구성도이다.

종래 ESC장치는 웨이퍼(11)를 지지하는 정전척(12)과, 정전척(12)에 DC전압을 인가하는 ESC전압인가부(13)와, 웨이퍼(11)의 언로딩(unloading)을 위해 정전척(12)을 통해 웨이퍼(11)의 배면으로 접근하는 4개의 핀(14)과, 그리고 웨이퍼(11)에 대전된 전하들이 방전되는 접지단(15)으로 구성된다.

이와같은 종래 ESC장치에 있어서, 먼저, 웨이퍼(11)를 식각하기 위해서는 정전척(12)에 ESC전압을 인가한다.

이때, ESC전압을 인가하게 되면 웨이퍼(11)의 표면에 전하들이 대전되게 된다.

ESC전압이 인가되고 나면, 웨이퍼(11)식각공정이 이루어지고, 원하는 식각이 완료되고 나면, 정전척(12)에 인가되는 ESC전압을 절단한다.

이와같이, 식각공정이 완료되었으면, 다음공정을 위해 웨이퍼를 언로딩(unloading)시킨다.

이때, 정전척을 통해 4개의 핀(Pin)(14)이 웨이퍼의 배면에 근접하게 되는데, 상기 정전척(12)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 원형의 평판으로 이루어지며 이러한 평판에는 일정간격을 갖고 4개의 홀(hole)이 형성되어 있다.

따라서, 4개의 홀을 통해 4개의 핀(Pin)(14)이 웨이퍼(11)의 배면으로 접근하게 된다.

한편, 도 1c는 이와같이 식각이 완료된 상태의 ESC장치의 개략적인 구성을 나타내었다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 식각공정이 완료되고 나면, 4개의 핀(14)이 웨이퍼(11)에 근접하게 되는데 4개의 핀(14)중에서 제일먼저 웨이퍼(11)의 배면에 닿는 핀이 존재하게 된다.

이때, 제일먼저 닿는 핀을 통해 상기 웨이퍼(11)의 표면에 대전된 전하들이 일시에 접촉핀을 통해 접지단(15)쪽으로 방전된다.

상기 핀은 항상 접지단과 연결되어 있는 상태를 유지하고 있다.

따라서, 핀이 상승하여 웨이퍼(11)의 배면에 닿는순간 웨이퍼(11)의 표면상에 대전된 전하들이 접지단(15)으로 방전되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래 ESC장치는 웨이퍼에 대전된 전하들을 방전시킴에 있어서, 4개의 핀중 웨이퍼에 제일먼저 맞닿는 핀을 통해 전하들이 일시에 접지단쪽으로 방전될 경우 그 충격으로 인하여 웨이퍼표면상에 형성된 게이트절연막의 파괴를 유발하여 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써 웨이퍼에 대전된 전하들이 접지단쪽으로 방전됨에 따라 발생하는 게이트절연막의 파괴를 방지하는데 적당한 ESC장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래 정전척에 ESC전압을 인가할 때의 ESC장치의 개략적인 구성도

도 1b는 일반적인 정전척의 개략적인 평면도

도 1c는 종래 식각이 완료된 상태의 ESC장치의 개략적인 구성도

도 2a는 본 발명에 따른 정전척에 ESC전압을 인가할 때의 ESC장치의 개략적인 구성도

도 2b는 본 발명의 식각이 완료된 상태의 ESC장치의 개략적인 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 웨이퍼 12 : 정전척

13 : ESD전압인가부 13a : 제 1 전압인가부

14 : 핀(Pin) 15 : 접지단

16 : 제 2 전압인가부 17 : 스위칭부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ESC장치는 정전척을 이용하는 ESC장치에 있어서, 웨이퍼 홀딩을 위해 상기 정전척에 ESC전압을 인가하는 제 1 전압인가부와, 상기 ESC전압에 의해 상기 웨이퍼에 대전된 전하를 방전시키기 위한 부(-)전압을 인가하는 제 2 전압인가부와, 상기 정전척과 제 1, 제 2 전압인가부를 선택적으로 절환시키는 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 ESC장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2a 내지 2b는 본 발명에 따른 ESC장치의 개략적인 구성도로써, 도 2a는 ESC전압을 인가하였을 경우를, 그리고 도 2b는 식각이 완료된 후 대전된 전하들을 방전시킬 경우를 나타낸 것이다.

먼저, 본 발명의 ESC장치는 도 2a에 도시한 바와같이, 웨이퍼(11)를 지지하는 정전척(12)과, 웨이퍼(11)의 식각이 완료된 후 웨이퍼(11)를 언로딩(unloading)시키기 위해 정전척(12)을 통해 웨이퍼(11)로 접근하는 4개의 핀(14)과, 상기 정전척(12)에 ESC전압을 인가하는 제 1 전압인가부(13a)와, 웨이퍼(11)에 대전된 전하를 방전시키기 위해 상기 정전척(12)에 부(-)전압을 인가하는 제 2 전압인가부(16)와, 상기 제 1, 제 2 전압인가부(13a,16)와 정전척(12)을 선택적으로 연결하는 스위칭부(17)로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 전압인가부(13a)는 전술한 바와 같이, 식각공정에 따른 웨이퍼를 고정시키기 위해 정전척(12)에 ESC전압을 인가한다.

그리고, 제 2 전압인가부(16)는 웨이퍼(11)의 식각공정이 완료된 후 웨이퍼(11)에 대전된 전하를 방전시키기 위해 정전척(12)으로 부(-)전압을 인가한다.

상기 스위칭부(17)에는 스위칭을 컨트롤하기 위한 컨트롤신호가 인가된다.

이와같은 본 발명의 ESC장치를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와같이, 웨이퍼(11)를 식각하기 위해 정전척(12)에 ESC전압을 인가한다.

인가되는 ESC전압에 의해 웨이퍼(11)와 정전척(12)사이에는 정전력이 발생하게 되고, 이러한 정전력에 의하여 웨이퍼(11)가 고정되게 된다.

이어, 웨이퍼(11)의 식각공정을 진행한다.

그리고 웨이퍼(11)의 식각공정이 완료되면 정전척(12)에 인가되는 ESC전압을 절단한다.

이때, 종래에는 웨이퍼(11)를 언로딩(unloading)시키기 위한 4개의 핀(Pin)(14)이 정전척(12)을 통해 웨이퍼(11)의 배면쪽으로 상승하는데, 본 발명에서는 상기 4개의 핀(14)을 상승시키기 이전에 컨트롤신호에 의해 상기 스위칭부(17)를 제어하여 정전척(12)의 접점을 제 2 전압인가부(16)로 절환시킨다.

따라서, 정전척(12)에는 제 2 전압인가부(16)에서 인가되는 부(-)전압이 전달되어 웨이퍼(11)에 대전된 전하를 방전시키게 된다.

이때, 상기 인가되는 부(-)전압의 범위는 -500V∼2500V범위로 조절하고, 인가되는 시간은 0.5초∼15초범위로 조절한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 ESC장치는 다음과 같은 효과가 있다.

정전척에 인가되는 ESC전압으로 인하여 웨이퍼에 대전되는 전하를 부(-)전압을 인가하여 줌으로써 안정되게 방전시키므로 게이트절연막의 파괴 등의 불량을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 정전척을 이용하는 ESC장치에 있어서,

   웨이퍼 홀딩을 위해 상기 정전척에 ESC전압을 인가하는 제 1 전압인가부와,

   상기 ESC전압에 의해 상기 웨이퍼에 대전된 전하를 방전시키기 위한 부(-)전압을 인가하는 제 2 전압인가부와,

   상기 정전척과 제 1, 제 2 전압인가부를 선택적으로 절환시키는 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이에스씨(ESC)장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭부는 상기 정전척에 ESC전압이 오프된 후 컨트롤신호에 의해 상기 부(-)전압을 정전척에 인가하는 것을 특징으로 하는 이에스씨(ESC)장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨이퍼에 대전된 전하의 방전이 완료된 후 웨이퍼의 로딩을 위해 상기 정전척을 통해 웨이퍼의 배면으로 접근하는 핀(Pin)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이에스씨(ESC)장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전척에 인가되는 부(-)전압의 범위는 -500V∼2500V범위로 조절하고, 인가되는 시간은 0.5초∼15초범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 이에스씨(ESC)장치.