KR20000064544A - 반도체 웨이퍼를 장착 및 보호하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼를 장착 및 보호하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20000064544A
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요제프 마투니
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칼 하인쯔 호르닝어
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Abstract

본 발명에 따라, 아티클을 장착 및 보호하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 베이스, 상기 베이스에 배치되어, 외부 영역과 내부 영역을 정의하는 벽, 상기 외부 영역에 적어도 하나의 주입구, 상기 내부 영역에 적어도 하나의 주입구 및 주변 압력과 비교하여 과도한 압력을 외부 영역내에서 발생시키기 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 장치는 소위 "버노울리 효과(Bernoulli effect)"를 통한 장착이 가능하지 않은 작은 주변 압력(<30 torr)에서도 사용될 수 있는 장착 설비를 제공한다. 특히, 진공 처리 동안에 실리콘 웨이퍼의 배면이 접촉될 필요가 없게 하는 장착 설비가 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼를 장착 및 보호하기 위한 장치 및 방법
반도체 부품 또는 집적 반도체 제품을 제조하기 위한 처리 과정에서, 반도체 웨이퍼는 양 사이드 상에서 웨이퍼가 코팅되는 증착 처리에 처해지기 쉽다. 웨이퍼의 배면상에 여러개의 상이한 층을 형성하는 것은 바람직하지 않으며, 다른 처리의 손상을 야기할 수 있기 때문에, 배면 에칭 단계는 전체 제조 공정 동안 수행된다. 이것은 일반적으로, 정면이 전체 표면에 대해 래커링되어, 웨이퍼의 배면 상의 해당 층이 습식 또는 건식의 CDE 공정(Chemical Downstream Etch process, microwave plasma or RF plasma)으로 제거되는 사건이 발생된다. 이후, 웨이퍼 정면 상부의 래커 층은 재차 제거되어야 한다.
그러나, 웨이퍼의 래커링 및 래커 제거에 대한 두개의 부가적인 단계는 체류 시간(transit time)을 증가시킬 뿐만 아니라, 상당한 화학 약품의 소모를 야기한다. 게다가, 이러한 부가적인 단계는 래커링 트랙, 래커 층 제거 탱크 및 O2스트립퍼와 같은 추가의 시스템 기능을 요구한다.
웨이퍼의 배면 상에서의 층 제거를 위해, 추가적으로 소위 "스핀 에칭기"가 사용되는 가능성이 존재하며, 이것은 정면 보호 없이 처리되지만, 반면에 습식 화학적 염기를 다룬다. 이러한 처리의 경우에, 대부분의 부분에 구조체가 제공된 웨이퍼는 회전 에어 쿠션상에서 자신의 축 둘레에서 빠르게 회전되며, 구조화된 상 측 면이 아래를 향하는 반면에, 습식 화학적 에칭 용해제는 웨이퍼의 배면 상부를 흐른다. 웨이퍼의 빠른 회전은 화학 약품이 웨이퍼의 배면 에지에 대해 외부로 분출되는 상황을 야기하며, 이에 따라, 구조화된 웨이퍼의 정면을 손상시킬 수 없다.
그러나, 질화물 층을 제거하는 경우, 이것은 화학제 및 물의 많은 소모와 낮은 쓰루풋과 그에 따른 높은 제조 경비를 의미한다. 습식 화학적 에칭 용해제의 선택도의 결여로 인해, 질화물 층 및 산화물 층 사이의 "스핀 에칭기" 공정은 커다란 웨이퍼(8" 웨이퍼) 경우의 특정 처리에 대해서는 더욱 적합하지 않다.
상기한 문제점에 입각하여, 대개의 경우 배면 에칭이 상술한 방법 중 하나에 따라 시작된다.
종래의 처리에 대한 상술한 문제점을 피하기 위한 한 방법은, 정면에 어떠한 래커 코팅도 없는 웨이퍼의 플라즈마 지원 배면 에치에 대한 방법으로 독일 공개 번호 195 02 777 A1에서 기술되며, 이러한 방법은 정면의 래커 없고 상술된 습식 에칭의 문제점이 없는 매면 에칭을 허용한다.
독일 공개 번호 195 02 777 A1호의 명세서에 개시된 방법에 따라, 웨이퍼의 정면상에 래커링한 웨이퍼의 정면 보호는 더이상 앞서와 같이 발생하지 않으며, 주입 가스에 의해 발생한다. 이러한 경우 반응 가스에 대한 웨이퍼 정면의 진공의 밀봉은 미세한 갭을 갖는 (도 6의) 격판(50)에 의해 수행되며, 이것(갭)은 간접 교대(abutment, 58)를 통해 웨이퍼 정면(55)에 접촉하지 않고, 조정되는 웨이퍼 에지(53)에 인접하여 규정된 방식으로 설정될 수 있다. 이러한 갭(52)을 통해 주입 가스가 흐르며, 상기 가스는 격판(50)과 웨이퍼 정면 사이의 공간 내에 수용되어, 반응 공간으로 약간 잉여 압력이 향하고 이러한 경우의 반응이 웨이퍼의 정면에 구멍을 내는 것을 방지한다.
그러나, 독일 공개 번호 195 02 777 A1호의 명세서에 따른 방법은, 에칭 가스가 상기 웨이퍼 정지 위치(resting position)에 직접 도달하지 않기 때문에 제거되어야 하는 웨이퍼의 배면 상의 층이 웨이퍼가 정지하는 위치(56)에서는 나머지 위치와 동일한 속도로 제거되지 않는다는 단점을 가진다. 그럼에도 불구하고, 정지 위치를 에치되는 층으로부터 분리하기 위하여. 상대적으로 긴 오버 에칭(>50%)이 필요하다. 이것은 제거되어야 하는 층의 아래에 놓여 있는 에칭 정지 층이 충분한 두께(예를 들어 6"웨이퍼에 경우 50nm)이고 에칭 가스에 대한 선택도가 충분한 경우 어떠한 문제점도 제공하지 않는다.
그러나, 일반적으로 실리콘 산화물로 이루어진 에칭 정지층이 단지 8nm 두께라면, 에칭 가스에 대한 양호한 선택도가 주어진 경우에도, 정지 지점의 위치를 제거하기에 충분히 긴 오버 에칭은 더 이상 가능하지 않다. 더욱이, 독일 공개 번호 195 02 777 A1호의 명세서에서 개시된 방법의 경우, 웨이퍼 상부층 상의 과도한 압력의 결과로서 실리콘 웨이퍼가 굽혀지고, 이에 따라, 많은 에지 부분에서 넓어진 갭이 존재하게 되고 이에 의해 에칭 가스가 웨이퍼의 상측 면에 대한 에칭을 촉진시키게 된다는 문제점이 증가한다.
게다가, 독일 공개 번호 195 02 777 A1호의 명세서에서 개시된 발명의 다른 실시예에 따르면, 실리콘 웨이퍼가 자신의 측면 에지에서 장착되어 실리콘 웨이퍼의 상측 면에 미치는 과도한 압력이 실리콘 웨이퍼의 미끄러짐을 야기한다. 이것은 유사하게 반응성 에칭 가스가 웨이퍼의 정면에 대한 에칭을 촉진시키는 상황을 야기한다.
이에 따라, 상술한 종래 기술의 문제점을 방지하기 위한 설비를 장착하는 요구가 있게 된다. 특히, 소위 "버노울리 효과(Bernoulli effect)"를 사용하는 어떠한 장착도 가능하지 않은 작은 주변 압력(<30 torr)에서도 사용될 수 있는 장착 설에 대한 요구가 있게 된다. 특히 진공 처리 도중 실리콘 웨이퍼의 배면 접촉이 더 이상 요구되지 않는 경우의 장착 설비에 대한 요구가 존재한다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1 뿐만 아니라 청구항 14 및 청구항 15에 의해 달성된다. 본 발명의 유용한 실시예, 수정 및 본 발명의 특징은 종속항, 상세한 설명 및 첨부 도면에 유래한다.
본 발명에 따라, 아티클을 장착 및 보호하기 위한 장치는,
베이스, 상기 베이스에 배치되어 외부 영역과 내부 영역을 정의하는 벽, 상기 외부 영역으로의 적어도 하나의 주입구, 상기 내부 영역으로의 적어도 하나의 주입구 및 (상기 주입구를 통해) 주변 압력과 비교하여 외부 영역에 과도한 압력을 발생하기 위한 수단을 포함한다.
유사하게 본 발명에 따라, 아티클을 장착 및 보호하기 위한 방법은, 주변 압력과 비교하여 과도한 압력이 아티클 표면의 외부 영역에 대해 보호 가스를 사용하여 발생되는 단계, 주변 압력과 비교하여 감소된 압력이 아티클의 표면의 내부 영역에 대해 발생되는 단계를 포함하며, 상기 보호 가스의 일부는 상기 아티클 표면의 에지에 대해 유도된다.
아티클이 자신의 측면 에지에서 고정된다면, 아티클 표면의 내부 영역에 대해 감소된 압력이 발생된다는 것은 필수적인 것이 아니다. 이러한 경우, 아티클 표면의 내부 영역은 아티클 표면의 외부 영역보다 낮은 과도한 압력 또는 주변 압력에 의해 처리된다. 그러나, 정상적으로, 이러한 경우 감소된 압력도 역시 아티클 표면의 내부 영역에 대해 설정될 수 있다.
아티클 표면의 외부 영역에 대해 장치의 외부 영역에서 발생한 과도한 압력은 가압 가스로부터 표면을 보호하는 반면에, 아티클 표면의 내부 영역에 대해 장치의 내부 영역에서 발생된 감소된 압력 또는 측방향 장착은 상기 장치에 아티클을 유지한다. 이러한 결과로서, 진공(< 30 torr) 처리 동안 반도체 웨이퍼의 배면에 더이상 접촉할 필요가 없으며, 이러한 경우의 에칭 처리에서는 긴 오버 에칭이 더이상 요구되지 않고 이에 따라 매우 엄격한 요구, 예를 들어 극도로 얇은 정지 층의 경우의 요구를 수반하는 처리조차도 수행될 수 있다는 것이 가능하다. 한편 동시에, 반도체 웨이퍼의 이미 구조화된 정면이 상기 가압 에칭 가스로부터 보호된다.
반도체 웨이퍼의 정면을 래커링하는 것은 더이상 요구되지 않으며, 이에 의해 종래의 방법에서의 보호성 래커링, O2플라즈마 래커 제거 및 반도체 웨이퍼의 정면의 습식 화학적 후세정(after-cleaning)과 같은 여러 처리 단계는 더이상 필요하지 않다. 이것은 증가된 쓰루풋, 뿐만 아니라 요구된 화학제 및 제조 비용의 상당한 감소를 야기한다.
게다가, "스핀 에칭기"의 경우에 요구되는 반도체 웨이퍼의 힘든 회전이 필요없게 된다.
반도체 웨이퍼 표면의 내부 영역에 대한 감소된 압력은 전체 내부 영역에 대해 반도체 웨이퍼를 지탱하는 방식으로 동작한다. 이의 결과로서, 반도체 웨이퍼의 기계적인 로딩이 효과적으로 감소되며, 이에 의해, 반도체 웨이퍼의 버클링이 회피된다. 아티클의 측방향 장착의 경우에도, 아티클 표면의 내부 영역상에 낮은 압력의 로딩은 반도체 웨이퍼의 기계적 로딩에서의 현저한 감소를 야기시킨다.
바람직하게, 베이스는 평평한 커버 플레이트로서 설계된다. 유사하게, 베이스가 디스크 형으로 설계되는 것도 바람직하다.
본 발명의 바람직한 수정에 따라, 베이스 및 벽은 일체형으로, 바람직하게는 알루미늄으로 설계된다.
표면의 기밀성을 보장하기 위해, 장치의 외부 영역이 장치의 내부 영역을 완전히 둘러싸는 것도 바람직하다.
유사하게, 외부 벽의 말단에 스페이서, 바람직하게는 포인트 스페이서, 특히 주변에 균일하게 분포된 사파이어 구형체가 제공되는 것도 바람직하다(예를 들어 6개의 유니트). 이러한 스페이서는 반도체 웨이퍼의 정면상의 예민한 부분이 장착 장치에 표면 형태로 접속되는 것을 방지할 뿐만 아니라 마찰력에 기인한 장치에 관련된 반도체 웨이퍼의 측방향 이동이 방지된다.
게다가, 돌출부가 외부 벽에 제공되는 것도 바람직하며, 상기 돌출부는 에칭 챔버 내에서 웨이퍼 이송 메카니즘을 위한 간접 교대로서 동작할 수 있다.
아티클이 유지되는 강도가 완전히 비접촉 방식으로 유지된다면, 과도한 압력을 증진시키기 위한 하나의 주입구를 각각 가지는 다수의 섹터로 상기 외부 영역이 분할되는 것도 바람직하다. 이것은, 각각의 섹터가 스스로 공간내에 아티클을 유지하기 때문에, 아티클의 미끄러짐을 방지한다. 자동적으로 자기 조정된 방식으로 설정된 공간은 설정된 보호 가스의 흐름 및 (압력 차이로 설정되는) 순수 상향의 힘에 의해 계속하여 영향을 받는다.
게다가, 외부 영역내에 과도한 압력을 발생시키기 위한 수단은 상기 외부 영역으로의 주입구에 바람직하게 직접 접속된 가스 저장기를 가진다.
더욱이, 상기 주입구는 상기 장치의 사용중에 상기 주입구를 따른 압력 강하가 외부 영역의 압력과 주변 압력의 사이의 압력 차 보다 크게 되도록 하는 방식으로 치수설정된다. 이것은 섹터와 주변 사이의 상대적으로 큰 압력 차의 변동이 가스 저장기와 섹터 사이의 상대적으로 작은 압력차를 유발하는 상황을 야기한다. 그러나, 이에 따라 또한 이러한 압력 차이에 정확하게 비례하는 가스 흐름은 일정하며, 즉 가스 저장기는 소정 개수의 섹터에 대한 일정한 가스 흐름을 가지는 소오스와 같은 방식으로 동작한다. 바람직하게, 주입구를 따른 압력 강하는 외부 영역의 압력과 주변 압력 사이의 압력 차 보다 2배 이상 특히 10배 이상 크다,
장치에 대해 아티클의 측방향 이동을 방지하기 위해, 측면 스페이서가 외부 격벽 또는 돌출부에 제공되는 것도 바람직하다.
게다가, 질소, 산소, 희가스 또는 이들의 혼합물이 보호 가스로서 사용되는 것도 바람직하다. 처리 가스가 여기되지 않는다면, 에칭을 위해 사용되는 처리 가스가 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 기술들은 도면을 참조한 아래와 같은 상세한 설명을 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.
본 발명은 아티클, 특히 반도체 웨이퍼를 장착하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 실시예에 대한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 대한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 대한 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 장치에 의해 실리콘 웨이퍼가 잡혀 유지되는 과정에 대한 상태를 개략적으로 도시한다.
도 6은 종래 기술에 따른 배면 에칭 방법에 대한 상태를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(10)의 실시예에 대한 개략적인 단면도를 도시한다. 본 발명에 따른 장치(10)는 두개의 환형의 벽(12,13)으로부터 뻗어 있는 디스크형 커버 플레이트(11)(베이스)를 포함한다. 이러한 벽(12,13)은 환형의 외부 영역(14) 및 원형의 내부 영역(15)을 한정한다. 이러한 경우, 상기 내부 벽(13)은 대략적으로 외부 벽(12)의 2배가 되도록 설계된다. 두개의 개구부(주입구)(16,17)가 상기 커버 플레이트(11)에 제공된다(도 4 참조). 이러한 경우, 상기 개구부(16)는 커버 플레이트(11)의 외측으로부터 상기 환형의 외부 영역(14)으로 연장되며, 상기 개구부(17)는 커버 플레이트(11)의 외측으로부터 원형의 내부 영역(15)으로 연장된다. 돌출부(18)는 벽(12)의 외측에 제공되며, 상기 돌출부는 간접 교대로 동작한다.
실리콘 웨이퍼(20)가 커버 플레이트(11)에 평행하게 벽(12,13)의 말단에 배치된다. 이러한 결과로서, 외부 갭(21)이 상기 외부 벽과 실리콘 웨이퍼(20)의 정면 사이에 형성되며, 내부 갭(23)은 상기 내부 벽(13)과 실리콘 웨이퍼의 정면 사이에 형성된다. 이러한 경우, 내부 갭(23)은 대락적으로 외부 갭(21)의 두배 정도 높다. 에칭 처리 동안 장치에 대한 실리콘 웨이퍼의 이동을 방지하고, 한정된 갭(21)을 설정하기 위해, 외벽(12) 말단에 6개의 사파이어 구형체가 제공되며, 이것(구형체)은 주변에 균일하게 분포되고 상기 외부 갭(21)에 도달하여 포인트 방식으로 실리콘 웨이퍼(20)의 표면에 접촉한다.
게다가, 도 1은 실리콘 웨이퍼(20)가 본 발명에 따른 장치(10)에 의해 안내되는 이송 메카니즘(30)을 도시한다.
에칭 공정 동안, 플라즈마에 의해 여기된 에칭 가스의 반응성 입자는 실리콘 웨이퍼(20)의 배면까지 아래로부터 전달된다. 상기 입자들은 (도시되지 않은) 에칭 챔버 벽의 개구부를 통해 에칭 산물과 함께 제거된다. 에칭 가스가 실리콘 웨이퍼의 표면에 도달하는 상황을 방지하기 위해, 실리콘 웨이퍼의 정면은 비에칭 가스에 의해 보호된다. 예를 들어 질소, 산호, 아르곤뿐만 아니라 비여기성 에칭 가스 (CF4또는 NF3)를 사용하는 것도 가능하다.
반응성 가스에 대해 외부 갭(21)을 밀봉하기 위해, 이것은 이러한 갭(21)의 주변에서의 필수적인 보호 가스의 과도한 압력을 가지기에 충분하다. 과도한 압력을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 전체 정면상에 수행하는 것이 필수적인 것은 아니다. 이에 따라, 보호성 가스는 장치(10)의 환형의 외부 영역으로의 개구부(16)를 통해 안내되며, 과도한 압력이 그곳에서 발생된다. 이에 따라 보호 가스를 위한 (도 4의) 가스 주입 시스템(44)은 본 발명에서 상기 주입구(16)를 통해 에칭 챔버내의 주변 압력과 비교하여 외부 영역(14)내에 과도한 압력을 생성하기 위한 수단을 형성한다.
내부 벽(13)은 이러한 외부 영역(14)을 실리콘 웨이퍼(20)를 통해 내부 영역(15)과 분리하여, 결과적으로는 낮은 압력이 여기에 설정되도록 한다. 이것은 보호 가스를 커버 플레이트(11)의 개구부(17)를 통해 제거하므로서 발생한다. 따라서 본 발명에서는 보호 가스를 제거하기 위해 사용된 (도 4의) 진공 펌프(45)는 상기 주입구(17)를 통해 주변 압력과 비교하여 내부 영역(15) 내에 감소된 압력을 발생시키기 위한 수단을 형성한다.
내부 벽(13)이 실리콘 웨이퍼(20)로부터 다소 넓은 공간을 소유하기 때문에, 내부 벽(13)에 의한 실리콘 웨이퍼의 접촉은 배제된다. 그러나, 상기 내부 벽(13)이 외부 벽(13) 보다 넓기 때문에, 펌핑된 내부 영역(15)으로의 보호 가스의 흐름은 제한된다. 외부 벽은 2mm의 폭을 가진다면, 내부 벽(13)은 대략 3mm로 설정되며, 0.1mm 정도 뒤로 물러나면, 4mm의 폭을 갖는다. 외부 벽(12)에 0.1mm의 외부 갭(21)을 설정한 경우, 내부 벽(13)은 0.2mm의 내부 갭(22)을 가지며, 대략적으로 동일한 양의 보호 가스가 두 갭을 통해 흐른다.
이러한 환경하에서, 밀봉을 위해 요구된 과도한 압력은 외부 영역(14)의 아래에 실리콘 웨이퍼(20)의 전체 표면에 관해 적절하게 작은 힘만을 실리콘 웨이퍼(20)의 정면상의 작은 환형의 표면에 생성한다. 특정 형상의 상호 관계 및 외부 영역에서의 2 torr의 과도한 압력(P2)을 사용하여, 이것은 대략적으로 100g의 하향 로딩이다. 대략적으로 54g 웨이퍼 무게가 추가로 부가된다. 장치(10)의 내부 영역이 비워지도록 제공된 경우, 에칭 챔버내의 400mtorr의 작업 압력은 이러한 힘을 보상하기에 충분하다. 800mtorr의 챔버의 종래 작업 압력은 대략 150g 정도로 상향으로 실리콘 웨이퍼(20)를 가압한다. 한편, 또한 내부 영역(15)의 조절된 펌핑에 의해 작업 압력(P1) 외부에 의존한 방식으로 실리콘 웨이퍼(20)가 더이상 전혀 로딩되지 않도록 그 내부의 압력(P3)을 설정하는 것도 가능하다. 반경이 커질수록 두께 및 실리콘 웨이퍼(20)의 기계적 안정성이 비례적으로 더이상 증가되지 않게 하는 앞으로의 추세에 따라, 이것은 더 중요하게 된다. 실리콘 웨이퍼를 장착하기 위한 어떠한 부가적인 힘도 없는, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예의 경우, 반도체 웨이퍼에 대한 순수 상방향 힘이 존재하는 방식으로 내부 영역(15)의 압력(P3)을 설정하는 것이 필요하다. 이러한 경우 외부 갭(21)의 사파이어 구형체는 한정된 공간 예를 들어 0.01mm에 실리콘 웨이퍼(20)를 붙잡는다.
미약한 순수 상방향 힘을 사용하여, 외부 갭(21)의 사파이어는 제거될 수 있다면, 실리콘 웨이퍼는 커다란 외부 갭(21)이 대향하여 설정되는 한 위치에서 외부 벽(12)에 접촉한다. 이러한 환경에서, 보호 가스의 대부분의 양은 거기에서 빠져나가며, 즉, 실리콘 웨이퍼(20)가 약간 기울려 위치하거나 불규칙하게 진동한다. 이것은 외부 영역(14)을 다수개(예를 들어 6개)의 동일하게 커다란 섹터로 분할하므로써 방지될 수 있으며; 이러한 경우 각각은 각기 개별적으로 동일하게 큰 보호 가스의 흐름을 수용한다. 이것은 각각의 섹터를 각기 공간에 붙잡아 유지하며, 상기 웨이퍼는 더이상 미끄러지지 않고 일측에서 상향으로 접경하지 않는다. 자동적으로 자기-조정된 방식으로 설정된 공간은 설정된 보호 가스 흐름 및 설정될 수 있는 순수 상향 힘에 의해 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고, 웨이퍼가 전체적으로 접촉없이 존재하기 때문에, 모든 종류의 측방향 한정이 존재하지 않으면 그것은 측방향으로 흐른다.
이에 따라, 도 2는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 대한 개략적인 단면도를 도시한다. 도 2에 있어서도, 도 1에 이미 도시된 엘리먼트들은 도 1에서 사용된 부호에 의해 식별된다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예 이외에, 도 2에 따른 실시예의 경우, 스페이서(25)는 돌출부(18)에 제공된다. 게다가, 이러한 실시예에 있어서, 외부 갭의 사파이어 구형체는 제거된다. 동시에, 장치의 외부 영역(14)은 (도시되지 않은) 6 개의 챔버로 주변 방향으로 분할되며; 이러한 경우, 6 개 챔버 각각은 (도 4의) 자신의 커버 플레이트(11)내의 개구부(16)를 소유한다. 전체적으로 자유롭게 이동하는 실리콘 웨이퍼(20)가 장치에 관련하여 이동하더라도, 챔버를 통해, 장치(10)의 전체 주변부에 대하여 거의 동일한 과도한 압력을 생성하는 것도 가능하다. 장치(10)에 관련하여 실리콘 웨이퍼(20)의 지나치게 큰 측방향 이동을 방지하기 위하여, 측방향 이동을 제한하는 스페이서(25)가 제공된다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예에 대한 개략적인 단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 것과 유사하게, 이러한 장치의 경우에서도 역시 외부 영역(14)은 (도시되지 않은) 다수개의 섹터(챔버)로 분할되며 각각은 자기 자신의 주입구(42)를 갖는다.
스페이서(예를 들어 사파이어 구형체) 또는 직접적인 장착부(31)의 도움 없이, 아티클(20)이 전체 주변부에 대해 일정한 거리로 유지되도록 하기 위해, 실질적으로 동일한 압력이 외부 영역(14)의 모든 섹터내에 보급되어야 하고 또한 갭(21)을 통해 실질적으로 동일한 안정적인 가스 흐름이 아티클의 에지에 대해 흘러야 한다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시예의 경우에서 설명된 것과 같이, 도 3의 실시예는 모든 섹터가 주입구(16)를 소유하고 상기 주입구를 통해 각각 동일한 가스 흐름이 유입된다는 점에서 달성된다. 이러한 경우, 가스 흐름은, 예를 들어 가스 조절 시스템에 의해 각각의 섹터에 대해 서로 개별적으로 일정하게 유지된다. 그러나, 각각의 경우, 이것은 상당한 제조 경비를 야기하며; 실시예에 의하여, 6개 또는 그 이상의 섹터를 사용하면, 상기 경비는 플라즈마 에칭 또는 증착 시스템의 가스 조절을 위한 경비를 초과할 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예는 이러한 조절 문제를 간단하고 훌륭한 방식으로 해결하였다. 이것을 위해, 장치(10)의 공동내에는 가스 저장기(40)가 장착되며, 상기 가스 저장기는 주입구(41)를 통해 보호 가스를 제공하고 특히 주변 압력과 비교하여 일정한 과도한 압력이 유지되는 방식으로 제공한다. 이러한 가스 저장기(40)로부터, 주입구(42)(예를 들어 길이 50mm, 단면적 1mm2의 구멍, 작은 파이프)는 각각의 개별적인 섹터로 유도된다. 상기 주입구(42)는 가스 흐름에 대해 의도적으로 높은 저항을 설정하는 방식으로 그들의 형상에 따라 선택된다. 그럼에도 불구하고 개별적인 섹터에 대해 충분히 큰 가스 흐름을 보장하기 위해, 가스 저장기의 압력(P4)은 적절하게 높은 레벨로 설정되어야 한다. 그러나 이에 따라, 가스 저장기 및 각각의 섹터(P4-P2) 사이의 압력 차이는 공간(또는 정면의 개별적인 보호)에 대해 요구되는 주변 압력(P2-P1)과 개별적인 섹터 사이의 압력 차이와 비교하여 커지게 된다. 그러나, 이것은 섹터와 주변 사이의 압력 차이의 비교적 큰 변동은 가스 저장기와 섹터(P4-P2) 사이에 단지 비교적 작은 압력 차만을 유발한다는 것을 의미한다. 그러나, 이에 따라 특히 이러한 압력 차에 비례하는 가스 흐름이 일정하게 유지되며; 즉 가스 저장기는 임의의 수의 섹터에 대해 일정한 가스 흐름을 가지는 방식으로 동작한다는 것이다. 이러한 목적으로 하고 내부 영역(15)과 주변(P1 -P3) 사이의 조절된 일정한 압력 차를 사용하여, 외부 벽(12)과 아티클(20) 사이의 모든 주변에서 일정한 자기 조정된 외부 갭(21)이 설정된다. 압력(P1,P2, P3)은 가스 저장기(40)내의 압력(P4)과 비교하여 작기 때문에, 주입구(42)의 형상이 주어지면, 갭(21)의 크기는 본질적으로 가스 저장기(40)내의 압력(P4)에 의해서만 설정된다. 200mm 실리콘 웨이퍼의 배면 에칭 공정의 경우, 다음의 압력 값은 일반적으로 상승하며: P1= 1torr, P2= 3torr, P3= 0.4torr, P4= 40torr 이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 대한 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 3에 있어서, 도 1에 이미 도시된 엘리먼트는 도 1에서 사용된 부호를 사용하여 식별된다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예 이와에, 도 4에 따른 실시예의 경우, 스프링(32)을 통해 외부 벽(12)에 접속된 리테이닝 핀(31)이 제공된다. 상기 리테이닝 핀(31)은 이동 메카니즘(35)에 의해 실리콘 웨이퍼(20)의 에지와의 교대(abutment)에 이르게 된다. 에칭 처리 동안, 리테이닝 핀(31)은 실리콘 웨이퍼(20)의 에지와 맞물리게 되어, 실리콘 웨이퍼(20) 상에 부가적인 리테이닝 힘을 가한다. 이에 따라, 장치의 내부 영역(15)에, 자체만으로 실리콘 웨이퍼(20)를 지탱하기에 충분하지 않은 압력(P3)이 설정되는 것이 가능해 진다. 유사하게, 압력(P3)이 매우 작게 선택된다면, 리테이닝 핀(31)은 실리콘 웨이퍼(20)가 외부 벽(12)에 접촉하는 상황을 방지한다. 유사한 방식으로, 내부 영역(15)의 압력(P3)은 실리콘 웨이퍼(20)의 버클링이 방지되는 방식으로 설정될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 장치(10)에 의해 실리콘 웨이퍼(20)가 붙잡혀 유지되는 과정을 개략적으로 도시한다.
실리콘 웨이퍼(20)는 웨이퍼 운용 시스템(wafer handling system : 도시되지 않음)에 의해 에칭 챔버내로 유입되며, 이송 메카니즘(30)상에 위치된다. 이러한 경우, 실리콘 웨이퍼는 적어도 3개의 핀에 의해 지탱된다(도 5a). 이송 메카니즘(30)의 일부가 돌출부(18)와의 교대에 이를 때까지, 이송 메카니즘(30)은 장치(10)의 방향으로 실리콘 웨이퍼(20)를 들어 올린다. 이러한 과정 동안 보호 가스는 장치(10)의 외부 영역(14) 내부로 유입되도록 허용되며, 보호 가스는 장치(10)의 내부 영역(15)으로부터 펌핑된다.
이송 메카니즘(30)이 장치(10)와의 교대에 위치될 때, 이동 메카니즘(35)은 리테이닝 핀(31)을 실리콘 웨이퍼(20)의 에지와 맞물리도록 하고 이에 의해, 실리콘 웨이퍼(20)는 장치(10)에 의해 붙잡혀 유지된다(도 5c). 이송 메카니즘(30)의 핀들이 철회되고, 이에 의해 실리콘 웨이퍼의 배면은 완전히 구속에서 벗어난다. 이것은 도 4에 도시된 상황을 일으킨다.
본 발명에 따른 장치의 결과로서, 웨이퍼의 정면을 래커링하지 않고, 실리콘 웨이퍼의 배면 에칭을 가능하게 한다. 그러나, 웨이퍼의 배면이 에칭 동안 접촉되지 않기 때문에, 긴 오버 에칭은 더이상 필요하지 않다. 이의 결과로서, 매우 엄중한 요구, 예를 들어 극도로 얇은 정지층의 요구를 수반하는 처리조차 수행될 수 있다.
물론, 본 발명에 따른 장치는 또한 배면 에칭 이외의 다른 처리를 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 또한 웨이퍼의 정면 및 웨이퍼의 배면 접촉을 방지하는 것이 바람직한 진공 이송 시스템에서도 사용될 수 있다. 도 2 또는 도 3에 도시된 장치가 어떠한 이동 부분도 포함하지 않기 때문에, 도 2 또는 도 3에 도시된 실증적인 실시예는 이것에 매우 적합하다. 상술한 작업 압력(p1) 대신에, 주변 압력이 운용 영역내에서 나타나며, 상기 주변 압력은 적어도 웨이퍼의 무게를 보상하여야 하며, 예를 들어 8" 웨이퍼의 경우에는 140mtorr 보다 커야 한다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되고, 다양한 형태의 변화 및 변형이 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와같은 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어진다는 것이 당업자에게 이해된다.

Claims (18)

  1. 아티클을 장착 및 보호하기 위한 장치(10)에 있어서,
    베이스(11), 상기 베이스(11)에 배치되어 외부 영역(14)과 내부 영역(15)을 한정하는 벽(12,13), 상기 외부 영역(14)으로의 적어도 하나의 주입구(16; 42), 상기 내부 영역(15)으로의 적어도 하나의 주입구(17) 및 주변 압력과 비교하여 상기 외부 영역(14)에 과도한 압력을 발생시키는 수단(44)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 주변 압력과 비교하여 상기 내부 영역(15)에 감소된 압력을 발생시키는 수단(45)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베이스(11)는 평평한 커버 플레이트로서 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(11)는 디스크 형으로 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(11) 및 상기 벽(12,13)은 통합된 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 영역(14)은 상기 내부 영역(15)을 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 사파이어 구형체의 스페이서가 상기 외부 벽(12)의 말단에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 돌출부(18)가 상기 외부 벽(12)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 영역(14)은 각기 하나의 주입구(42)를 가지는 다수개의 섹터로 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 외부 영역(14)에 과도한 영역을 발생시키기 위한 수단(44)은 상기 외부 영역(14)으로의 주입구(42)에 직접 접속된 가스 저장기(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 주입구(42)는 상기 주입구(42)를 따른 압력 강하가 외부 영역(14)의 과도한 압력과 주변 압력 사이의 압력 차이 보다 크게 되도록 치수 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 측면 스페이서(25)가 상기 외부 벽(12) 또는 돌출부(18)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 아티클의 추가적인 장착을 위한 장착부(31)가 상기 외부 벽(12)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 아티클을 장착 및 보호하기 위한 방법에 있어서,
    주변 압력과 비교하여 상기 아티클 표면의 외부 영역에 대해 과도한 압력이 보호 가스를 사용하여 발생되며,
    주변 압력과 비교하여 아티클 표면의 내부 영역에 대해 감소된 압력이 발생되며, 상기 보호 가스의 일부는 상기 아티클 표면의 에지에 대해 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 아티클을 장착 및 보호하기 위한 방법에 있어서,
    상기 아티클은 자신의 측면 에지에서 유지되며,
    주변 압력과 비교하여 상기 아티클 표면의 외부 영역에 대해 과도한 압력이 보호 가스를 사용하여 발생되며, 상기 보호 가스의 일부는 상기 아티클 표면의 에지에 대해 유도되며,
    상기 아티클 표면의 외부 영역에 대한 압력 보다 낮은 압력이 상기 아티클 표면의 내부 영역에 대해 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 따른 방법에 있어서, 질소, 산소, 희가스 또는 그들의 혼합물이 상기 보호 가스로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아티클 표면의 외부 영역은 사파이어 구형체의 스페이서와 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 아티클의 적어도 한 표면을 에칭하기 위한 방법에 있어서,
    상기 아티클이 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
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