KR20000014059A - Wafer treatment device and its method - Google Patents

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최성훈
박진호
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Abstract

PURPOSE: This device is to avoid the influx of byproducts to heat exchanging gas for wafer cooling. The byproducts are formed when a vacuum chamber in the plasma device is cleaned, which treats a semiconductor wafer using plasma. CONSTITUTION: This device has PG(Purge gas) which controls the first controlling valve (CV1) that cleans alien substances of the inside wall of the vacuum chamber(1). The fuzzy gas supply line, which supplies to an upper surface of a wafer prop(2) through a gas path that penetrates the inside of the prop. It also has heat transfer gas that inhibits the temperature of a wafer(4) to rise, by transmitting the heat, which occurs while treating the wafer(4) to the cooled wafer prop. A heat transmit gas supply line (6) that supplies to the back space between the upper surface of the wafer prop(2) and the wafer(4) through the gas supply line(6) that controls the second controlling valve (CV2). And it has a cooling medium circulating path to cool down the wafer prop(2).

Description

웨이퍼 처리 장치 및 그 방법Wafer processing apparatus and method

본 발명은 진공 챔버 내에서 반도체 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 장치의 진공챔버를 세정할 때 발생하는 부산물이 웨이퍼 냉각용 열교환 가스통로로 유입되는 것을 방지하는 웨이퍼 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer processing apparatus and a method for processing a semiconductor wafer in a vacuum chamber. In particular, a by-product generated when cleaning a vacuum chamber of a plasma apparatus for processing a semiconductor wafer using plasma is a heat exchange gas cylinder for wafer cooling. It relates to a wafer processing apparatus and a method for preventing the flow into the furnace.

고주파 파워 소스(Radio Frequency Power Source)에 의한 플라즈마 방전을 이용하는 플라즈마 장치, 예를 들어 건식 식각 장치인 플라즈마 식각(Plasma Etching) 장치는 반도체 웨이퍼에 미세 패턴을 형성하는 데 필수적인 장비이다.Plasma devices using plasma discharge by a radio frequency power source, for example, a plasma etching device, which is a dry etching device, are essential equipment for forming a fine pattern on a semiconductor wafer.

플라즈마 식각 장치는 챔버 내부를 특정한 진공압력 상태로 만든 다음, 챔버 내에 반응 가스들을 주입하고, 고주파 파워 소스에 의한 플라즈마 방전에 의해 반응 가스들로부터 발생되는 활성 래디칼인 반응종과 웨이퍼 상에 코팅된 막질 간의 화학 반응 및 충돌을 이용하여 웨이퍼 상에 코팅된 막질, 예를 들어 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4) 또는 알루미늄(Al)이나 크롬(Cr)등의 금속 등으로 이루어진 막질의 일부를 식각하여 웨이퍼에 원하는 미세 패턴을 형성하는 장비이다.Plasma etching apparatus makes the inside of the chamber into a specific vacuum pressure, then injects the reactant gases into the chamber, and the reactive species, which are active radicals generated from the reactant gases by the plasma discharge by the high frequency power source, and the film is coated on the wafer. The film quality coated on the wafer using chemical reactions and collisions between the films, for example, silicon oxide film (SiO 2 ), silicon nitride film (Si 3 N 4 ) or a film made of metal such as aluminum (Al) or chromium (Cr). It is a device to form a desired fine pattern on the wafer by etching a portion of the.

이러한 미세 패턴 형성시 웨이퍼는 플라즈마의 화학반응 및 이온들과 전자들의 에너지에 의하여 발생된 열에 의하여 가열되어 웨이퍼의 온도는 상승한다.During the formation of such a fine pattern, the wafer is heated by heat generated by the chemical reaction of the plasma and the energy of ions and electrons, thereby increasing the temperature of the wafer.

따라서 종래의 웨이퍼 처리 장치는 미국특허 제5,320,982호에 개시된 바와 같이 웨이퍼의 온도 상승을 억제하기 위하여, 진공챔버 내의 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 받침대에 냉각수 또는 메탄올 등과 같은 냉각 매체(Cooling Medium)를 순환시켜 웨이퍼 받침대를 냉각시켜 주고, 웨이퍼로부터 웨이퍼 받침대로 열을 효과적으로 전달시키기 위해 웨이퍼 받침대의 상부표면에 코팅된 절연필름을 마련하여 절연필름에서 발생되는 정전인력에 의하여 웨이퍼를 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 근접시키고, 다음 헬륨 가스, 아르곤 가스 또는 질소 가스 등의 열전송가스를 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 웨이퍼의 배면과 웨이퍼 받침대 상부의 절연필름 사이의 공간에 공급하여 웨이퍼를 냉각시키고 있다.Therefore, the conventional wafer processing apparatus circulates a wafer by circulating a cooling medium such as cooling water or methanol in a wafer pedestal for supporting the wafer in the vacuum chamber, as described in US Pat. No. 5,320,982. In order to cool the pedestal and to effectively transfer heat from the wafer pedestal to the wafer pedestal, a coated insulating film is provided on the upper surface of the wafer pedestal so that the wafer is brought close to the upper surface of the wafer pedestal by electrostatic force generated from the insulating film. Next, a heat transfer gas such as helium gas, argon gas or nitrogen gas is supplied to the space between the back surface of the wafer and the insulating film on the wafer pedestal through a gas passage passing through the wafer pedestal to cool the wafer.

한편, 플라즈마 장치를 사용하여 웨이퍼 상에 코팅된 막질을 식각할 때 발생되는 부산물, 예를 들어 폴리머(Polymer)는 플라즈마 장치의 진공챔버 벽 내부에 고착되며, 웨이퍼 상에 코팅된 막질의 식각시 반응 가스들 뿐만 아니라 진공챔버 벽 내부에 고착된 폴리머에도 플라즈마가 발생되어 코팅된 막질의 식각 성능을 저하시키므로, 식각 성능을 향상시키기 위하여는 웨이퍼 상에 코팅된 막질을 식각하기 전에 플라즈마 장치의 진공챔버 내벽에 고착된 폴리머들을 제거하기 위하여 메틸 알콜 등의 세정용액을 사용하여 진공챔버를 세정하여야 한다.On the other hand, by-products, for example, polymers generated when etching the coated film on the wafer using the plasma device are fixed inside the vacuum chamber wall of the plasma device, and react during etching of the coated film on the wafer. Plasma is generated in not only gases but also polymers fixed inside the vacuum chamber wall, which degrades the etching performance of the coated film. Therefore, in order to improve the etching performance, the inner wall of the vacuum chamber of the plasma apparatus before etching the coated film on the wafer. The vacuum chamber should be cleaned using a cleaning solution such as methyl alcohol in order to remove polymers stuck to it.

진공챔버의 세정시에는 열전송가스가 진공챔버 내로 유입되지 않으므로, 세정시 발생되는 세정 용액의 부산물 또는 진공챔버 벽에 고착되어 있던 폴리머들이 세정에 의해 진공챔버 벽으로부터 이탈되어 웨이퍼 받침대 내에 형성된 가스통로로 유입된다.Since the heat transfer gas does not flow into the vacuum chamber during the cleaning of the vacuum chamber, the by-products of the cleaning solution generated during the cleaning or polymers stuck to the wall of the vacuum chamber are separated from the vacuum chamber wall by the cleaning, and thus the gas passage formed in the wafer support. Flows into.

그 후, 진공챔버 내를 소정 압력으로 유지한 후 웨이퍼 처리시 발생되는 열에 의한 웨이퍼의 온도 상승을 방지하기 위해 가스통로를 통해 열전송가스가 공급되어질 때 진공챔버의 세척시 가스통로로 유입된 부산물 또는 폴리머들이 열전송가스와 함께 진공챔버 내로 유입된다.After that, the byproduct introduced into the gas passage during the cleaning of the vacuum chamber when the heat transfer gas is supplied through the gas passage to prevent the temperature rise of the wafer due to heat generated during wafer processing after maintaining the inside of the vacuum chamber at a predetermined pressure. Or polymers are introduced into the vacuum chamber together with the heat transfer gas.

따라서 종래의 웨이퍼 처리 장치에서는 웨이퍼 처리시 가스통로를 통해 열전송가스와 함께 진공챔버 내로 유입되는 세정용액의 부산물 또는 폴리머가 웨이퍼 처리를 위해 인가되는 고주파 파워 소스에 의하여 아크 방전 및 공정 불량, 예를 들어 건식식각을 하기 위한 웨이퍼 처리 장치의 경우 웨이퍼에 코팅된 막질의 패턴을 형성하기 위한 매스크(Mask)로 사용되는 포토레지스트(Photo Resist) 또는 코팅된 막질이 손상되는 공정 불량을 발생시키고, 아크 방전으로 절연필름의 손상 및 진공챔버 내의 부품들이 손상될 수 있는 문제점을 가지고 있다.Therefore, in the conventional wafer processing apparatus, by-products or polymers of the cleaning solution introduced into the vacuum chamber together with the heat transfer gas through the gas passage during wafer processing, arc discharge and process defects are caused by a high frequency power source applied for wafer processing. For example, in the case of a wafer processing apparatus for dry etching, a photoresist used as a mask for forming a film-like pattern on a wafer or a process defect in which the coated film is damaged causes an arc discharge. As a result, damage to the insulating film and components in the vacuum chamber may be damaged.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 진공챔버의 세정시 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 퍼지가스를 공급하여 진공챔버의 세정시에 발생되는 부산물 또는 폴리머가 가스통로에 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 웨이퍼 처리시 가스통로를 통해 열전송가스 만을 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 형성된 절연필름과 웨이퍼 배면 사이의 공간에 공급시켜 웨이퍼 처리시 공정불량의 발생을 방지할 수 있고, 진공챔버 내부의 부품의 손상을 방지할 수 있는 웨이퍼 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to supply the purge gas through the gas passage penetrating the inside of the wafer pedestal during the cleaning of the vacuum chamber by-products generated during the cleaning of the vacuum chamber Alternatively, the polymer may be prevented from flowing into the gas passage, and thus, during the wafer processing, only the heat transfer gas is supplied to the space between the insulating film formed on the upper surface of the wafer pedestal and the back surface of the wafer through the gas passage to process the wafer. The present invention provides a wafer processing apparatus and method capable of preventing the occurrence of damage and preventing damage to a component inside a vacuum chamber.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 처리 장치는, 진공챔버 내벽의 이물질을 세정하기 위한 진공챔버 세정시 제 1 제어밸브를 제어하여 퍼지가스를 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 공급하는 퍼지가스 공급라인, 웨이퍼 받침대를 냉각시키기 위한 냉각수단 및 웨이퍼의 처리시 발생되는 열을 냉각된 웨이퍼 받침대로 전달시켜 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스를 제 2 제어밸브를 제어하여 가스통로를 통해 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 웨이퍼의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.The wafer processing apparatus of the present invention for achieving the above object, the wafer pedestal through the gas passage passing through the inside of the wafer pedestal by controlling the first control valve when cleaning the vacuum chamber for cleaning the foreign matter on the inner wall of the vacuum chamber A second control valve for supplying a purge gas supply line to the upper surface of the substrate, cooling means for cooling the wafer stand, and a heat transfer gas for transferring heat generated during processing of the wafer to the cooled wafer stand to suppress a temperature rise of the wafer. It characterized in that it comprises a heat transfer gas supply line for controlling the supply through the gas passage to the space between the upper surface of the wafer pedestal and the back surface of the wafer.

여기에서, 웨이퍼 처리 장치 내에는 진공챔버 내의 압력을 감지하는 압력감지부를 더 구비하여, 압력감지부에 의하여 감지된 진공챔버 내의 압력이 대기압이면 제 1 제어밸브를 개방시키고, 진공챔버 내의 압력이 웨이퍼를 처리하기 위한 압력과 동일하면 제 2 제어밸브를 개방시킨다.Here, the wafer processing apparatus further includes a pressure sensing unit for sensing the pressure in the vacuum chamber, and if the pressure in the vacuum chamber sensed by the pressure sensing unit is atmospheric pressure, the first control valve is opened, and the pressure in the vacuum chamber is the wafer. If the pressure is equal to the pressure for processing the second control valve is opened.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 처리 방법은, 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 퍼지가스를 공급하면서 세정 용액으로 진공챔버 내벽에 고착된 이물질을 제거하는 진공챔버 세정단계; 진공챔버 세정단계에서 세정이 완료되면 웨이퍼를 웨이퍼 받침대 상부에 장착하고 진공챔버 내에서 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리단계; 및 웨이퍼 받침대를 냉각수단에 의해 냉각시키고, 웨이퍼 처리단계에서 발생되는 열을 냉각된 웨이퍼 받침대로 전달하여 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스를 가스통로를 통해 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 웨이퍼의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급단계로 이루어진다.The wafer processing method of the present invention for achieving the above object is a vacuum to remove the foreign matter stuck to the inner wall of the vacuum chamber with a cleaning solution while supplying a purge gas to the upper surface of the wafer pedestal through a gas passage passing through the inside of the wafer pedestal Chamber cleaning step; A wafer processing step of mounting the wafer on the wafer pedestal and processing the wafer in the vacuum chamber when the cleaning is completed in the vacuum chamber cleaning step; And a top surface of the wafer pedestal and the back surface of the wafer through the gas passage, a heat transfer gas that cools the wafer pedestal by the cooling means and transfers the heat generated in the wafer processing step to the cooled wafer pedestal to suppress the temperature rise of the wafer. It consists of a heat transfer gas supply step for supplying the space between.

퍼지가스의 압력은 대기압 보다 큰 압력을 가지며, 퍼지가스는 대기압에서 안정된 상태를 갖는 가스인 질소가스 또는 공기인 것을 특징으로 한다.The pressure of the purge gas has a pressure greater than atmospheric pressure, the purge gas is characterized in that the nitrogen gas or air which is a gas having a stable state at atmospheric pressure.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 처리 장치의 개략적 구성을 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a wafer processing apparatus of the present invention;

도 2는 본 발명의 웨이퍼 처리 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a wafer processing method of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 - 진공챔버 2 - 웨이퍼 받침대1-vacuum chamber 2-wafer holder

3 - 절연필름 4 - 웨이퍼3-insulating film 4-wafer

5 - 냉각 매체 순환통로 6 - 가스통로5-cooling medium circulation passage 6-gas passage

7 - 열전송가스 공급라인 8 - 퍼지가스 공급라인7-Heat Transfer Gas Supply Line 8-Purge Gas Supply Line

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 처리 장치의 개략적 구성을 도시한 측단면도이다.1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a wafer processing apparatus of the present invention.

도 1에 도시된 바와같이, 본 발명의 웨이퍼 처리 장치는 진공챔버(1) 내벽의 이물질 세정시 제 1 제어밸브(CV1)를 제어하여 퍼지가스(Purge Gas:PG)를 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면에 공급하는 퍼지가스 공급라인(8), 웨이퍼 받침대(2)를 냉각시키기 위한 냉각수단; 및 웨이퍼(4)의 처리시 발생되는 열을 냉각된 웨이퍼 받침대(2)로 전달시켜 웨이퍼(4)의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스(Heat Transfer Gas:HTG)를 제 2 제어밸브(CV2)를 제어하여 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급라인(7)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the wafer processing apparatus of the present invention controls the first control valve CV1 to clean the foreign substances on the inner wall of the vacuum chamber 1 to purge gas PG into the wafer pedestal 2. A purge gas supply line 8 for supplying the upper surface of the wafer pedestal 2 to the upper surface of the wafer pedestal 2 through a gas passage 6 penetrating therethrough, and cooling means for cooling the wafer pedestal 2; And a heat transfer gas (HTG) for transferring the heat generated during the processing of the wafer 4 to the cooled wafer pedestal 2 to suppress the rise of the temperature of the wafer 4, the second control valve CV2. It is composed of a heat transfer gas supply line (7) for controlling the supply through the gas passage (6) to the space between the upper surface of the wafer pedestal (2) and the back surface of the wafer (4).

웨이퍼 처리 장치에는 진공챔버(1) 내의 압력을 감지하는 압력감지부(PS)를 더 구비하여 압력감지부(PS)에 의하여 감지된 진공챔버(1) 내의 압력이 대기압이면 제1 제어밸브(CV1)를 개방시키고 제2 제어밸브(CV2)는 폐쇄시키고, 진공챔버(1) 내의 압력이 웨이퍼(4)를 처리하기 위한 압력과 동일하면 제1 제어밸브(CV1)를 폐쇄시키고 제 2 제어밸브(CV2)는 개방시킨다.The wafer processing apparatus further includes a pressure sensing unit PS for sensing the pressure in the vacuum chamber 1, and when the pressure in the vacuum chamber 1 sensed by the pressure sensing unit PS is atmospheric pressure, the first control valve CV1. ) Is opened and the second control valve CV2 is closed, and if the pressure in the vacuum chamber 1 is equal to the pressure for processing the wafer 4, the first control valve CV1 is closed and the second control valve ( CV2) opens.

도 2는 본 발명의 웨이퍼 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2에 도시한 바와같이, 본 발명의 웨이퍼 처리 방법은 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면에 퍼지가스(PG)를 공급하면서 세정용액으로 진공챔버(1) 내벽에 고착된 이물질을 제거하는 진공챔버 세정단계(S10); 진공챔버 세정단계(S10)에서 세정이 완료되면 웨이퍼(4)를 웨이퍼 받침대(2) 상부에 장착하고 진공챔버(1) 내에서 웨이퍼(4)를 처리하는 웨이퍼 처리단계(S20); 및 웨이퍼 받침대(2)를 냉각수단에 의해 냉각시키고, 웨이퍼 처리단계(S20)에서 발생되는 열을 냉각된 웨이퍼 받침대(2)로 전달하여 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스(HTG)를 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급단계(S30)로 구성된다.2 is a flowchart illustrating a wafer processing method of the present invention. As shown in FIG. 2, in the wafer processing method of the present invention, the cleaning solution is supplied to the upper surface of the wafer pedestal 2 through the gas passage 6 penetrating the inside of the wafer pedestal 2 while supplying the purge gas PG. Vacuum chamber cleaning step (S10) for removing the foreign matter stuck to the inner wall of the vacuum chamber (1); A wafer processing step (S20) of mounting the wafer 4 on the wafer pedestal 2 and processing the wafer 4 in the vacuum chamber 1 when the cleaning is completed in the vacuum chamber cleaning step (S10); And a heat transfer gas (HTG) for cooling the wafer pedestal 2 by the cooling means and transferring the heat generated in the wafer processing step S20 to the cooled wafer pedestal 2 to suppress the temperature rise of the wafer. It consists of a heat transfer gas supply step S30 for supplying the space between the upper surface of the wafer pedestal 2 and the back surface of the wafer 4 via the furnace 6.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 웨이퍼 처리 장치 및 그 방법의 동작은 다음과 같다.Operation of the wafer processing apparatus and method of the present invention according to the above configuration is as follows.

웨이퍼 처리시 진공챔버(1) 내벽의 이물질로 인한 공정불량의 발생을 방지하기 위하여 진공챔버를 개방하고, 세정 용액 등을 사용하여 진공챔버(1) 내벽의 이물질을 세정한다. 진공챔버 세정시 제1 제어밸브(CV1)를 개방시켜 대기압에서 안정된 상태를 갖는 가스인 질소가스 또는 공기의 퍼지가스(PG)를 퍼지가스 공급라인(8)으로 공급해주고 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면에 공급한다. 진공챔버(1)의 세정은 진공챔버를 개방한 상태, 즉 대기압하에서 이루어지므로 퍼지가스(PG)는 대기압 보다 큰 압력을 가지고 있어야만 퍼지가스 공급라인(8) 및 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면에 공급될 수 있다.During the wafer processing, the vacuum chamber is opened to prevent process defects caused by foreign matters on the inner wall of the vacuum chamber 1, and the foreign matters on the inner wall of the vacuum chamber 1 are cleaned using a cleaning solution or the like. When cleaning the vacuum chamber, the first control valve CV1 is opened to supply purge gas PG of nitrogen gas or air, which is a gas having a stable state at atmospheric pressure, to the purge gas supply line 8 and the inside of the wafer pedestal 2 The upper surface of the wafer pedestal 2 is supplied through the gas passage 6 therethrough. Since the cleaning of the vacuum chamber 1 is performed in the state in which the vacuum chamber is opened, that is, under atmospheric pressure, the purge gas PG must have a pressure greater than atmospheric pressure, so that the wafer pedestal through the purge gas supply line 8 and the gas passage 6 is provided. It can be supplied to the upper surface of (2).

따라서 진공챔버 세정시 발생되는 세정용액의 부산물 및 세정용액에 의해 진공챔버(1) 벽에서 이탈된 폴리머는 진공챔버 세정시 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로(6)로 유입되지 못한다.Therefore, the polymer separated from the wall of the vacuum chamber 1 by the by-products of the cleaning solution and the cleaning solution generated during the vacuum chamber cleaning cannot flow into the gas passage 6 passing through the wafer pedestal 2 during the vacuum chamber cleaning.

진공챔버 세정이 완료되면 웨이퍼 받침대(2) 상부에 웨이퍼(4)를 올려놓고, 도시되지 않은 진공펌프를 작동시켜 진공챔버(1) 내부 압력을 웨이퍼 처리시 필요한 압력으로 설정하고, 웨이퍼 받침대(2)에 고주파 파워 소스(RF) 및 직류전원(DC)을 인가한다. 고주파 파워 소스(RF)는 웨이퍼(4)를 처리하기 위하여 진공챔버(1) 내에 플라즈마를 발생시켜주며, 직류전원(DC)의 인가에 의해 웨이퍼 받침대(2) 상부 표면에 코팅된 절연필름(3)을 통해 웨이퍼(4)와 웨이퍼 받침대(2) 간에 정전인력이 발생되어 웨이퍼(4)의 손상없이 웨이퍼(4)는 절연필름(3)이 형성된 웨이퍼 받침대 위에 안전하게 놓여진다.After the vacuum chamber cleaning is completed, the wafer 4 is placed on the wafer pedestal 2, and a vacuum pump (not shown) is operated to set the pressure inside the vacuum chamber 1 to a pressure required for wafer processing, and the wafer pedestal 2 ) And a high frequency power source (RF) and a direct current power source (DC). The high frequency power source RF generates a plasma in the vacuum chamber 1 to process the wafer 4, and the insulating film 3 coated on the upper surface of the wafer pedestal 2 by the application of a direct current power source DC. Electrostatic attraction is generated between the wafer 4 and the wafer pedestal 2 through) so that the wafer 4 is safely placed on the wafer pedestal on which the insulating film 3 is formed without damaging the wafer 4.

진공챔버(1) 내에 도시되지 않은 반응가스 주입구를 통해 반응 가스들이 주입되면, 고주파 파워 소스(RF)에 의한 플라즈마 방전에 의해 반응 가스들로부터 발생된 활성 래디칼인 반응종과 웨이퍼 상에 코팅된 막질 간에 화학 반응이 발생되므로 진공챔버(1) 내부의 온도는 상승하고, 이로인해 웨이퍼(4)의 온도도 상승한다.When the reaction gases are injected through the reaction gas inlet not shown in the vacuum chamber 1, the reactive species which are active radicals generated from the reaction gases by the plasma discharge by the high frequency power source RF and the film quality coated on the wafer Since a chemical reaction occurs in the liver, the temperature inside the vacuum chamber 1 increases, thereby increasing the temperature of the wafer 4.

웨이퍼(4)의 온도 상승을 방지하기 위하여 웨이퍼 받침대(2)에 형성된 냉각 매체 순환통로(5)를 통해 냉각수 또는 메탄올 등과 같은 냉각 매체(Cooling Medium:CM)를 순환시켜 웨이퍼 받침대(2)를 냉각시키고, 웨이퍼(4)로부터 냉각된 웨이퍼 받침대(2)로 열을 효과적으로 전달시켜 주도록 제 2 제어밸브(CV2)를 개방하여 열전송가스(HTG)를 열전송가스 공급라인(7) 및 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에 공급한다.In order to prevent the temperature of the wafer 4 from rising, the cooling medium circulation path 5 formed in the wafer stand 2 is circulated through a cooling medium (CM) such as cooling water or methanol to cool the wafer stand 2. The second control valve CV2 is opened to effectively transfer heat from the wafer 4 to the cooled wafer pedestal 2 to transfer the heat transfer gas HTG to the heat transfer gas supply line 7 and the gas passage ( 6) is supplied to the space between the top surface of the wafer pedestal 2 and the back surface of the wafer 4.

도 1에 도시된 바와같이, 웨이퍼(4)의 처리를 완료하면 배출 제어밸브(EV)를 통해 열전송가스(HTG)를 외부로 배출한다.As shown in FIG. 1, when the processing of the wafer 4 is completed, the heat transfer gas HTG is discharged to the outside through the discharge control valve EV.

따라서 본 발명의 웨이퍼 처리 장치는 진공챔버 세정시 퍼지가스(PG)의 공급에 의해 진공챔버의 세정시 발생된 세정 용액의 부산물 및 폴리머가 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로로 유입되지 못하므로, 웨이퍼 처리시 웨이퍼(4)의 온도 상승을 방지하기 위하여 열전송가스(HTG)가 공급될 때 열전송가스 공급라인(7) 및 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에는 순수한 열전송가스만이 공급된다.Therefore, in the wafer processing apparatus of the present invention, by-products and polymers of the cleaning solution generated during the cleaning of the vacuum chamber by the supply of the purge gas PG during the vacuum chamber cleaning do not flow into the gas passage passing through the inside of the wafer pedestal 2. Therefore, the upper surface of the wafer pedestal 2 through the heat transfer gas supply line 7 and the gas passage 6 when the heat transfer gas (HTG) is supplied to prevent the temperature rise of the wafer 4 during wafer processing. Only the pure heat transfer gas is supplied to the space between the back of the wafer 4 and the wafer 4.

도 1에 도시된 바와같이, 웨이퍼 처리 장치에는 진공챔버(1) 내의 압력을 감지하는 압력감지부(PS)를 더 구비하여, 압력감지부(PS)에 의하여 진공챔버(1) 내의 압력을 감지하여 진공챔버(1) 내의 압력이 대기압인 경우에는 현재 공정 진행을 진공챔버 세정시로 알아 제 1 제어밸브(CV1)를 개방시키고 제 2 제어밸브(CV2)는 폐쇄시켜 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면으로 퍼지가스(PG)만을 공급시키고, 진공챔버(1) 내의 압력이 웨이퍼(4)를 처리하기 위한 압력과 동일한 경우, 즉 웨이퍼 처리시에는 제 1 제어밸브(CV1)를 폐쇄시키고 제 2 제어밸브(CV2)는 개방시켜 열전송가스(HTG)만을 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에 공급시킨다.As shown in FIG. 1, the wafer processing apparatus further includes a pressure sensing unit PS for sensing the pressure in the vacuum chamber 1, and detects the pressure in the vacuum chamber 1 by the pressure sensing unit PS. When the pressure in the vacuum chamber 1 is at atmospheric pressure, the current process proceeds at the time of cleaning the vacuum chamber, and the first control valve CV1 is opened and the second control valve CV2 is closed to close the upper portion of the wafer pedestal 2. When only the purge gas PG is supplied to the surface, and the pressure in the vacuum chamber 1 is the same as the pressure for processing the wafer 4, that is, during the wafer processing, the first control valve CV1 is closed and the second control is performed. The valve CV2 is opened to supply only the heat transfer gas HTG to the space between the upper surface of the wafer pedestal 2 and the back surface of the wafer 4 via the gas passage 6.

도 2의 본 발명의 웨이퍼 처리 방법에 도시된 바와 같이, 진공챔버 세정단계(S10)에서는 웨이퍼 받침대(2) 내부를 관통하는 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면에 퍼지가스(PG)를 계속 공급하면서 세정 용액으로 진공챔버(1) 내벽에 고착된 폴리머 등의 이물질을 제거한다. 웨이퍼 처리단계(S20)에서는 진공챔버 세정단계(S10)에서의 세정 완료 후, 웨이퍼 받침대(2)에 고주파 파워 소스(RF) 및 직류전원(DC)을 인가하고 진공챔버(1) 내부로 반응 가스를 유입하여 진공챔버(1) 내에서 웨이퍼(4)를 처리한다. 열전송가스 공급단계(S30)에서는 웨이퍼 받침대(2)에 냉각 매체 순환통로(5)를 통해 냉각 매체를 순환시켜 웨이퍼 받침대(2)를 냉각시키고, 웨이퍼 처리단계(S20)에서 발생되는 열을 웨이퍼(4)로부터 냉각된 웨이퍼 받침대(2)로 전달시켜 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스(HTG)를 가스통로(6)를 통해 웨이퍼 받침대(2)의 상부 표면과 웨이퍼(4)의 배면 사이의 공간에 공급한다.As shown in the wafer processing method of the present invention of FIG. 2, in the vacuum chamber cleaning step S10, a purge gas is formed on the upper surface of the wafer pedestal 2 through a gas passage 6 passing through the wafer pedestal 2. While PG is continuously supplied, foreign matters such as polymer stuck to the inner wall of the vacuum chamber 1 are removed with a cleaning solution. In the wafer processing step S20, after the cleaning in the vacuum chamber cleaning step S10 is completed, a high frequency power source RF and a DC power source DC are applied to the wafer pedestal 2 and the reaction gas is introduced into the vacuum chamber 1. Is introduced to process the wafer 4 in the vacuum chamber 1. In the heat transfer gas supply step S30, the cooling medium is circulated through the cooling medium circulation passage 5 to the wafer pedestal 2 to cool the wafer pedestal 2, and the heat generated in the wafer processing step S20 is wafer. The heat transfer gas (HTG) which transfers from 4 to the cooled wafer stand 2 and suppresses the temperature rise of a wafer through the gas path 6, the upper surface of the wafer stand 2, and the back surface of the wafer 4 Feed in the space between.

본 발명의 웨이퍼 처리 장치 및 그 방법은 진공챔버의 세정시 웨이퍼 받침대 내의 가스통로를 통해 퍼지가스를 공급하여 진공챔버의 세정시에 발생되는 부산물 또는 폴리머가 가스통로에 유입되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 웨이퍼 처리시 열전송가스 만이 가스통로를 통해 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 형성된 절연필름과 웨이퍼 배면 사이의 공간에 공급되므로 웨이퍼 처리시 공정불량의 발생을 방지할 수 있고 진공챔버 내부의 부품의 손상을 방지할 수 있다.The wafer processing apparatus and the method of the present invention can supply the purge gas through the gas passage in the wafer pedestal during the cleaning of the vacuum chamber to prevent the by-product or polymer generated during the cleaning of the vacuum chamber into the gas passage, Due to this, only heat transfer gas is supplied to the space between the insulating film formed on the upper surface of the wafer pedestal and the back surface of the wafer through the gas passage during wafer processing, thereby preventing the occurrence of process defects during wafer processing and damaging components inside the vacuum chamber. Can be prevented.

Claims (7)

진공챔버 내에서 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 장치에 있어서,A wafer processing apparatus for processing a wafer in a vacuum chamber, 상기 진공챔버 내벽의 이물질을 세정하기 위한 진공챔버 세정시, 제 1 제어밸브를 제어하여 퍼지가스를 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 상기 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 공급하는 퍼지가스 공급라인;A purge gas supply line configured to supply a purge gas to an upper surface of the wafer pedestal through a gas passage passing through the wafer pedestal by controlling a first control valve when cleaning the vacuum chamber to clean foreign substances on the inner wall of the vacuum chamber; 상기 웨이퍼 받침대를 냉각시키기 위한 냉각수단; 및Cooling means for cooling the wafer pedestal; And 상기 웨이퍼 처리시 발생되는 열을 냉각된 웨이퍼 받침대로 전달시켜 상기 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스를 제 2 제어밸브를 제어하여 상기 가스통로를 통해 상기 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 상기 웨이퍼의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급라인을 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.The heat transfer gas, which transfers the heat generated during the wafer processing to the cooled wafer pedestal, to suppress the temperature rise of the wafer, controls a second control valve to control the second control valve so that the top surface of the wafer pedestal and the back surface of the wafer through the gas passage. And a heat transfer gas supply line for supplying the space therebetween. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 처리 장치는 상기 진공챔버 내에 압력을 감지하는 압력감지수단을 더 구비하여, 상기 압력감지수단이 감지된 상기 진공챔버 내의 압력이 대기압이면 상기 제 1 제어밸브를 개방시키고, 상기 제 2 제어밸브는 폐쇄시키고, 상기 웨이퍼를 처리하기 위한 압력과 동일하면 상기 제 1 제어밸브를 폐쇄시키고 상기 제 2 제어밸브는 개방시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.The method of claim 1, wherein the wafer processing apparatus further comprises a pressure sensing means for sensing the pressure in the vacuum chamber, if the pressure in the vacuum chamber in which the pressure sensing means is sensed to open the first control valve And closing the second control valve and closing the first control valve and opening the second control valve if the pressure is equal to the pressure for processing the wafer. 제 1항에 있어서, 상기 퍼지가스 공급라인을 통해 공급되는 퍼지가스의 압력이 대기압 보다 큰 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.The wafer processing apparatus of claim 1, wherein the pressure of the purge gas supplied through the purge gas supply line has a pressure greater than atmospheric pressure. 제 1항 내지 제 3항에 있어서, 상기 퍼지가스가 질소가스 또는 공기인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 장치.4. The wafer processing apparatus of claim 1, wherein the purge gas is nitrogen gas or air. 진공챔버 내에서 가스통로를 가진 웨이퍼 받침대 상부에 위치한 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리 방법에 있어서,A wafer processing method for processing a wafer located above a wafer pedestal having a gas passage in a vacuum chamber, 상기 가스통로를 통해 상기 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 퍼지가스를 공급하면서 세정 용액으로 상기 진공챔버 내벽에 고착된 이물질을 제거하는 진공챔버 세정단계;A vacuum chamber cleaning step of removing foreign matters adhered to the inner wall of the vacuum chamber with a cleaning solution while supplying purge gas to the upper surface of the wafer pedestal through the gas passage; 상기 진공챔버 세정단계에서 세정이 완료되면, 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 받침대 상부에 장착하고, 상기 진공챔버 내에서 상기 웨이퍼를 처리하는 웨이퍼 처리단계; 및A wafer processing step of mounting the wafer on the wafer pedestal and processing the wafer in the vacuum chamber when the cleaning is completed in the vacuum chamber cleaning step; And 상기 웨이퍼 받침대를 냉각수단에 의해 냉각시키고, 상기 웨이퍼 처리단계에서 발생되는 열을 상기 냉각된 웨이퍼 받침대로 전달시켜 상기 웨이퍼의 온도 상승을 억제시키는 열전송가스를 상기 가스통로를 통해 상기 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 상기 웨이퍼의 배면 사이의 공간에 공급하는 열전송가스 공급단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.Cooling the wafer pedestal by means of cooling means, and transfers the heat generated in the wafer processing step to the cooled wafer pedestal to suppress the temperature rise of the wafer through the gas passage to the upper portion of the wafer pedestal And a heat transfer gas supply step for supplying a space between a surface and a back surface of the wafer. 제 5항에 있어서, 상기 퍼지가스의 압력이 대기압 보다 큰 압력을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.The wafer processing method according to claim 5, wherein the pressure of the purge gas has a pressure greater than atmospheric pressure. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 퍼지가스가 질소가스 또는 공기인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.The wafer processing method according to claim 5 or 6, wherein the purge gas is nitrogen gas or air.
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