KR20010017702A - Apparatus for controlling the temperature of a wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 처리 공정 중 웨이퍼의 표면온도를 균일하게 제어할 수 있는 웨이퍼 온도 조절장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing system, and more particularly, to a wafer temperature control device capable of uniformly controlling the surface temperature of a wafer during a semiconductor processing process.
반도체 소자 또는 반도체 칩 등은 일반적으로 실리콘으로 형성되는 웨이퍼를 반도체 장비를 이용하여 처리함으로써 제조된다. 웨이퍼는 통상적으로 리소그래피, 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체 공정을 거쳐 반도체 소자 또는 반도체 칩으로 제조된다.BACKGROUND OF THE INVENTION A semiconductor device or a semiconductor chip is generally manufactured by processing a wafer formed of silicon using semiconductor equipment. Wafers are typically manufactured into semiconductor devices or semiconductor chips through a series of semiconductor processes such as lithography, chemical or physical vapor deposition, and plasma etching.
이렇게 제조되는 반도체 소자 또는 반도체 칩의 품질은 웨이퍼의 품질 또는 웨이퍼가 처리되는 방식 등과 같은 변수에 의해 달라질 수 있다. 반도체 소자의 제조에 있어서 중요한 변수들 중의 하나는 웨이퍼 표면의 온도이다. 즉, 웨이퍼의 표면온도가 다르게 형성될 경우 웨이퍼 표면의 식각률 등이 다르게 나타나기 때문에 웨이퍼 표면의 온도를 균일하게 제어할수록 보다 고품질의 반도체 소자가 제조될 수 있다.The quality of the semiconductor device or semiconductor chip thus manufactured may vary depending on variables such as the quality of the wafer or the way the wafer is processed. One of the important variables in the fabrication of semiconductor devices is the temperature of the wafer surface. That is, when the surface temperature of the wafer is formed differently, the etching rate of the surface of the wafer is different, so that the higher the temperature of the wafer surface is uniformly controlled, the higher quality the semiconductor device can be manufactured.
통상적으로, 웨이퍼의 표면온도 조절은 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 지지대의 온도를 조절함에 의해 수행되는데, 종래에는 칠러(chiller)나 열교환기 등에 의해 만들어진 일정한 온도의 유체를 전극에 순환시키고, 웨이퍼 지지대를 상기 전극에 밀착 배치시키므로써 웨이퍼 지지대의 온도를 조절하였다.Typically, surface temperature control of the wafer is performed by adjusting the temperature of the wafer support on which the wafer is mounted. Conventionally, a fluid of a constant temperature made by a chiller, a heat exchanger, or the like is circulated to the electrode, and the wafer support is rotated. The temperature of the wafer support was controlled by placing it in close contact with the electrode.
도1에는 이러한 온도 조절 방식을 채용한 종래 반도체 처리 시스템이 도시되어 있다.1 shows a conventional semiconductor processing system employing such a temperature control scheme.
도1에 도시된 바와 같이, 종래 반도체 처리 시스템에서는 칠러(40)와 전극(30) 사이에 유체 순환도관(50)을 설치하고, 칠러(40)에 의해 만들어진 소정 온도의 유체를 상기 유체 순환도관(50)을 통해 순환시키므로써 전극(30)의 온도를 제어한다.As shown in FIG. 1, in the conventional semiconductor processing system, a fluid circulation conduit 50 is provided between the chiller 40 and the electrode 30, and the fluid of the predetermined temperature produced by the chiller 40 is transferred to the fluid circulation conduit. The temperature of the electrode 30 is controlled by circulating through 50.
상기 전극(30)의 상부에는 웨이퍼 지지대(20)가 장착되어 상기 전극(30)과 열교환을 수행하며, 상기 웨이퍼 지지대(20)의 상부에는 웨이퍼(10)가 안착되어 상기 웨이퍼 지지대(20)와 열교환을 수행한다. 효율적인 열교환을 위하여, 상기 웨이퍼(10)와 웨이퍼 지지대(20) 사이에는 헬륨 가스가 공급된다.The wafer support 20 is mounted on the electrode 30 to exchange heat with the electrode 30, and the wafer 10 is seated on the wafer support 20 so that the wafer support 20 is connected to the wafer support 20. Perform heat exchange. For efficient heat exchange, helium gas is supplied between the wafer 10 and the wafer support 20.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래 반도체 처리 시스템에서는 반도체 처리 공정이 진행되는 중에 웨이퍼(10) 표면의 온도가 불균일하게 형성되어도 이를 조절할 수 없다는 문제가 있다. 웨이퍼(10)의 표면온도가 불균일하게 나타나는 이유는 플라즈마의 불균일한 분포, 웨이퍼 지지대(20)의 주변부(edge)와 다른 부품들과의 접촉에 의한 주변부구역의 열 변화, 헬륨가스의 불균일한 분포 및 전극 표면온도의 불균일성 등과 관련이 있으며, 대부분의 경우 웨이퍼(10) 중심부의 실제온도와 주변부의 실제온도는 다르게 나타난다.However, in the conventional semiconductor processing system having such a configuration, there is a problem in that even if the temperature of the surface of the wafer 10 is unevenly formed during the semiconductor processing process, it cannot be controlled. The nonuniform surface temperature of the wafer 10 may be due to uneven distribution of plasma, thermal changes in the peripheral area due to contact of the edge of the wafer support 20 with other components, and uneven distribution of helium gas. And the nonuniformity of the electrode surface temperature, and in most cases, the actual temperature of the center portion of the wafer 10 and the actual temperature of the peripheral portion are different.
특히, 플라즈마 방전 방식을 채용하는 반도체 공정에서는 높은 에너지를 갖는 이온 반응에 의해 웨이퍼(10)의 온도가 급상승하게 되는데, 웨이퍼(10)의 중심부에 플라즈마 가공을 수행할 경우에는 중심부의 온도가 상승하고, 웨이퍼의 주변부의 온도는 중심부의 온도에 비해 떨어지게 된다. 이러한 중심부와 주변부의 온도차이로 인하여 상기 웨이퍼(10)의 주변부는 반도체 칩의 제조에 적합치 못하게 되어 버려지게 되는데, 이는 웨이퍼가 대구경화되고 반도체 칩이 소형화되고 있는 현재의 추세에 비추어 볼 때 불필요한 웨이퍼의 낭비를 초래할 수 있다.In particular, in the semiconductor process employing the plasma discharge method, the temperature of the wafer 10 is rapidly increased by an ion reaction having a high energy. When plasma processing is performed in the center of the wafer 10, the temperature of the center is increased. The temperature of the periphery of the wafer is lower than that of the center. Due to the temperature difference between the center and the periphery, the periphery of the wafer 10 becomes unsuitable for the manufacture of the semiconductor chip, which is unnecessary in view of the current trend of the large diameter of the wafer and the miniaturization of the semiconductor chip. Can cause waste.
또한, 웨이퍼(10)의 표면에 온도차이가 발생할 경우에는 중심부와 주변부 사이의 임계치수(critical dimension) 차이가 발생함은 물론 식각률(etch rate)의 차이가 발생함으로써 제품의 품질에 악영향을 미치게 된다.In addition, when a temperature difference occurs on the surface of the wafer 10, a critical dimension difference between the center portion and the peripheral portion may occur, as well as a difference in the etch rate, which adversely affects the product quality. .
상기 문제점들을 극복하기 위하여 반도체 처리 공정 중에 웨이퍼의 중심부와 주변구역의 온도를 검출하고 상기 구역들의 온도를 균일하게 조절하는 다양한 장치들이 개발되었다. 이러한 장치들의 일 예가 미합중국 특허 제 5,740,016호에 개시되어 있다. 도2는 상기 미합중국 특허에 개시된 웨이퍼 온도 조절장치를 나타낸다.In order to overcome the above problems, various apparatuses have been developed to detect the temperature of the center and peripheral zones of the wafer and to uniformly control the temperature of the zones during the semiconductor processing process. One example of such devices is disclosed in US Pat. No. 5,740,016. 2 shows a wafer temperature controller disclosed in the above-mentioned US patent.
도2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 특허에 개시된 반도체 처리 시스템(100)은 챔버(130) 및 상기 챔버(130) 내에 배치되는 전극(110)을 구비한다. 상기 전극(110)의 상부에는 웨이퍼(120)가 안착되어 있으며, 상기 전극(110)의 저면에는 절연층(160)이 제공된다. 또한, 상기 절연층(160)의 저면에는 다수개의 열전 소자(140)가 장착된다.As shown in FIG. 2, the semiconductor processing system 100 disclosed in the patent includes a chamber 130 and an electrode 110 disposed in the chamber 130. The wafer 120 is seated on the electrode 110, and an insulating layer 160 is provided on the bottom of the electrode 110. In addition, a plurality of thermoelectric elements 140 are mounted on the bottom surface of the insulating layer 160.
상기 열전 소자(140)들은 원형 루프의 형상을 갖고 있으며, 상기 전극(110)의 중심부로부터 외각 주변부까지 소정 간격을 두고 배치된다. 상기 열전 소자(140)들은 열흡수판(heat sink; 170)과 접촉되어 있으며, 다수개의 전선(142, 144)들에 의해 전류공급장치(180)에 연결된다. 또한, 상기 챔버(100)의 외부에는 상기 웨이퍼(120)의 표면온도를 검출하기 위한 센서(190)가 설치된다. 상기 센서(190)와 상기 전류공급장치(180)는 컨트롤러(195)에 의해 작동을 제어 받는다.The thermoelectric elements 140 have a circular loop shape and are disposed at predetermined intervals from the center of the electrode 110 to the outer periphery. The thermoelectric elements 140 are in contact with a heat sink 170 and are connected to the current supply device 180 by a plurality of wires 142 and 144. In addition, a sensor 190 for detecting the surface temperature of the wafer 120 is installed outside the chamber 100. The sensor 190 and the current supply device 180 is controlled to be operated by the controller 195.
반도체 처리 공정이 진행되는 동안, 상기 센서(190)는 상기 웨이퍼(120)의 표면온도를 검출하여 컨트롤러(195)에 전송하며, 상기 컨트롤러(195)는 전송된 온도 데이터에 근거하여 소정의 전류가 상기 열전소자(140)들에 인가될 수 있도록 전류공급장치(180)를 작동시킨다. 이때, 웨이퍼(120)의 주변부의 온도가 중심부의 온도 보다 낮을 경우에는 웨이퍼(120)의 주변부 측에 배치된 열전소자(140)의 온도를 상승시키며, 그 반대일 경우에는 중심부 측에 배치된 열전소자(140)의 온도를 상승시키는 방식으로 웨이퍼(120)의 표면 온도를 균일하게 유지시킨다.During the semiconductor processing process, the sensor 190 detects the surface temperature of the wafer 120 and transmits it to the controller 195. The controller 195 generates a predetermined current based on the transmitted temperature data. The current supply device 180 is operated to be applied to the thermoelectric elements 140. At this time, when the temperature of the peripheral portion of the wafer 120 is lower than the temperature of the central portion, the temperature of the thermoelectric element 140 disposed on the peripheral portion side of the wafer 120 is increased. The surface temperature of the wafer 120 is maintained uniformly by increasing the temperature of the device 140.
그러나, 상기 반도체 처리 시스템(100)은 열전소자(140)를 이용하여 웨이퍼(120)의 표면온도를 조절하도록 되어 있기 때문에 열전소자(140)를 장착시키는 공정이 별도로 필요하게될 뿐만 아니라, 상기 열전소자(140)에 전류를 공급하기 위한 전류 공급 장치를 별도로 마련해야만 한다.However, since the semiconductor processing system 100 is configured to adjust the surface temperature of the wafer 120 using the thermoelectric element 140, a process of mounting the thermoelectric element 140 is not only necessary, but also the thermoelectric. A current supply device for supplying current to the device 140 must be separately provided.
아울러, 상기 시스템(100)에서는 웨이퍼(120)의 표면온도를 검출하는 수단으로서 열감지형 적외선 센서(190)를 사용하는데, 플라즈마 에칭 공정에서는 상기 챔버(130) 내의 온도가 고온상태를 유지하기 때문에 상기 웨이퍼(120)의 표면온도가 상기 센서(190)에 정확하게 검출될 수 없다는 문제가 있다.In addition, the system 100 uses a heat-sensitive infrared sensor 190 as a means for detecting the surface temperature of the wafer 120. In the plasma etching process, since the temperature in the chamber 130 maintains a high temperature state, There is a problem that the surface temperature of the wafer 120 cannot be accurately detected by the sensor 190.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점들을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 처리공정 중에 웨이퍼의 주변부 구역과 중심구역에서 발생하는 온도 불균형 현상을 해소하고, 웨이퍼의 표면온도를 균일하게 제어할 수 있는 웨이퍼 온도 조절장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the problems of the prior art, and an object of the present invention is to eliminate temperature imbalances occurring in the peripheral and central regions of the wafer during semiconductor processing, and to uniformly control the surface temperature of the wafer. It is to provide a wafer temperature control device capable of doing so.
도1은 종래 웨이퍼 온도조절장치를 구비한 반도체 처리 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a semiconductor processing system having a conventional wafer temperature control apparatus.
도2는 다른 종래 웨이퍼 온도 조절장치를 구비한 반도체 처리 시스템을 보여주는 도면이다.2 illustrates a semiconductor processing system with another conventional wafer temperature control device.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 온도 조절장치를 구비한 반도체 처리 시스템을 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor processing system having a wafer temperature controller according to an embodiment of the present invention.
도4는 전극 내에 유체 순환도관들이 배치된 상태를 보여주기 위한 도면이다.4 is a view showing a state in which the fluid circulation conduits are arranged in the electrode.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
200 : 반도체 처리 시스템 210 : 웨이퍼200: semiconductor processing system 210: wafer
240 : 웨이퍼 지지대 250 : 전극240: wafer support 250: electrode
270 : 제1 항온 유지장치 271 : 제1 열교환기270: the first constant temperature holding device 271: the first heat exchanger
272 : 제1 유체 순환도관 280 : 컨트롤러272: first fluid circulation conduit 280: controller
290 : 제2 항온 유지장치 291 : 제2 열교환기290: second constant temperature holding device 291: second heat exchanger
292 : 제2 유체 순환도관292: second fluid circulation conduit
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 지지대의 저면과 접촉하는 전극의 중심부 온도를 제어하기 위한 제1 수단, 상기 전극의 주변부 온도를 제어하기 위한 제2 수단, 및 상기 제1 및 제2 수단에 작동신호를 인가하기 위한 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 조절장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first means for controlling the central temperature of the electrode in contact with the bottom surface of the wafer support on which the wafer is seated, a second means for controlling the peripheral temperature of the electrode, and the first means It provides a wafer temperature control device comprising a controller for applying an operation signal to the first and second means.
상기 제1 수단은 상기 전극의 내측 중심부 상부에 원형 패턴으로 형성되어 있는 제1 유체 순환도관 및 상기 제1 유체 순환도관에 연결되며, 상기 컨트롤러로부터 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제1 유체 순환도관으로 소정 온도를 갖는 유체를 순환시키는 제1 열교환기를 포함한다.The first means is connected to the first fluid circulation conduit and the first fluid circulation conduit formed in a circular pattern on the inner central portion of the electrode, and to the first fluid circulation conduit as an electrical signal is applied from the controller. And a first heat exchanger for circulating a fluid having a predetermined temperature.
상기 제2 수단은 상기 전극의 내측 주변부 상부에 원형 패턴으로 형성되어 있는 제2 유체 순환도관 및 상기 제2 유체 순환도관에 연결되며, 상기 컨트롤러로부터 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2 유체 순환도관으로 소정 온도를 갖는 유체를 순환시키는 제2 열교환기를 포함한다.The second means is connected to the second fluid circulation conduit and the second fluid circulation conduit formed in a circular pattern on the inner periphery of the electrode, and to the second fluid circulation conduit as an electrical signal is applied from the controller. And a second heat exchanger for circulating a fluid having a predetermined temperature.
본 발명에 의하면, 온도 조절장치는 웨이퍼의 주변부와 중심부의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있어서, 양질의 반도체 소자 생산이 가능함은 물론, 웨이퍼의 주변부도 반도체 소자 생산에 이용될 수 있기 때문에 반도체 소자 생산에 소요되는 제조비용을 감축시킬 수 있다.According to the present invention, the temperature control device can maintain the temperature at the periphery and the center of the wafer uniformly, which enables the production of high-quality semiconductor devices, as well as the production of semiconductor devices since the periphery of the wafer can be used for the production of semiconductor devices. It can reduce manufacturing cost.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 온도 조절장치를 구비한 반도체 처리 시스템(200)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(210)는 웨이퍼 지지대(240)상에 안착되며, 상기 웨이퍼 지지대(240)는 전극(250)의 상면에 설치되어 상기 전극(250)과 열교환을 수행한다.3 shows a semiconductor processing system 200 with a wafer temperature control device in accordance with one embodiment of the present invention. As shown, the wafer 210 is seated on the wafer support 240, and the wafer support 240 is installed on the upper surface of the electrode 250 to perform heat exchange with the electrode 250.
일반적으로 상기 웨이퍼 지지대(240)는 열전도율을 향상시킬 수 있는 재료, 예컨대 알루미늄 등과 같은 재료로 제조된다. 상기 웨이퍼 지지대(240)는 2단으로 형성되는데, 상기 웨이퍼 지지대(240)의 상단(242)에는 웨이퍼(210)가 안착되어 상기 상단(242)과 열교환을 수행한다. 상기 웨이퍼 지지대(240)의 하단(244)은 상기 상단(242) 보다 다소 크게 형성되고, 나사(245) 등과 같은 고정수단에 의해 상기 전극(250)의 상면에 고정적으로 결합되므로써 상기 전극(250)으로부터 효율적으로 열을 전달받을 수 있게 되어 있다.In general, the wafer support 240 is made of a material capable of improving thermal conductivity, such as aluminum. The wafer support 240 is formed in two stages. The wafer 210 is seated on the top 242 of the wafer support 240 to perform heat exchange with the top 242. The lower end 244 of the wafer support 240 is formed somewhat larger than the upper end 242, and is fixedly coupled to the upper surface of the electrode 250 by fixing means such as a screw 245. It is possible to receive heat efficiently from.
또한, 상기 웨이퍼(210)의 저면으로 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있도록, 상기 웨이퍼 지지대(240)의 상단(242)과 상기 웨이퍼(210)의 저면 사이에는 헬륨가스가 공급된다. 헬륨가스는 상기 전극(250)에 형성된 제1 관통홀(285) 및 상기 웨이퍼 지지대(240)에 형성된 제2 관통홀(286)을 통해 상기 웨이퍼(210)의 저면으로 공급된다.In addition, helium gas is supplied between the top 242 of the wafer support 240 and the bottom of the wafer 210 so that heat transfer to the bottom of the wafer 210 can be effectively performed. Helium gas is supplied to the bottom surface of the wafer 210 through the first through hole 285 formed in the electrode 250 and the second through hole 286 formed in the wafer support 240.
본 발명에 따른 웨이퍼 온도 조절장치는 상기 전극(250)의 중심부 온도를 제어하기 위한 제1 항온 유지장치(270) 및 상기 전극(250)의 주변부 온도를 제어하기 위한 제2 항온 유지장치(290)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 항온 유지장치(270, 290)는 컨트롤러(280)에 연결되어 그 작동을 제어받는다.The wafer temperature controller according to the present invention includes a first constant temperature holding device 270 for controlling the central temperature of the electrode 250 and a second constant temperature holding device 290 for controlling the temperature of the peripheral portion of the electrode 250. It includes. The first and second constant temperature maintaining devices 270 and 290 are connected to the controller 280 and controlled to operate.
도4에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 항온 유지장치(270)는 상기 전극(250)의 내측 중심부 상부에 원형 패턴으로 형성되어 있는 제1 유체 순환도관(272) 및 상기 제1 유체 순환도관(272)에 연결되어 있는 제1 열교환기(271)를 구비한다. 상기 제1 열교환기(271)는 상기 컨트롤러(280)로부터 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제1 유체 순환도관(271)으로 소정 온도를 갖는 유체를 순환시킨다.As shown in detail in FIG. 4, the first constant temperature maintaining device 270 has a first fluid circulation conduit 272 and the first fluid circulation formed in a circular pattern on an inner central portion of the electrode 250. And a first heat exchanger 271 connected to the conduit 272. The first heat exchanger 271 circulates a fluid having a predetermined temperature to the first fluid circulation conduit 271 as an electrical signal is applied from the controller 280.
또한, 상기 제2 항온 유지장치(290)는 상기 전극(250)의 내측 주변부 상부에 원형 패턴으로 형성되어 있는 제2 유체 순환도관(292) 및 상기 제2 유체 순환도관(292)에 연결되는 제2 열교환기(291)를 구비한다. 상기 제1 열교환기(271)와 마찬가지로, 상기 제2 열교환기(291)도 상기 컨트롤러(280)로부터 전기신호가 인가됨에 따라 상기 제2 유체 순환도관(292)으로 소정 온도를 갖는 유체를 순환시킨다.In addition, the second constant temperature maintaining device 290 is connected to the second fluid circulation conduit 292 and the second fluid circulation conduit 292 formed in a circular pattern on the inner peripheral portion of the electrode 250; 2 heat exchanger 291 is provided. Like the first heat exchanger 271, the second heat exchanger 291 also circulates a fluid having a predetermined temperature to the second fluid circulation conduit 292 as an electrical signal is applied from the controller 280. .
한편, 상기 웨이퍼(210)의 중심부와 주변부의 온도차는 계측공정 과정에서 파악된 웨이퍼 상의 침전물 및 웨이퍼 표면의 식각률을 토대로 상기 컨트롤러(280)에 프리셋된다. 상기 컨트롤러(280)는 상기 프리셋된 데이터에 근거하여 반도체 처리 공정이 진행되는 동안 상기 제1 및 제2 열교환기(271, 291)로부터 공급되는 유체의 온도를 선택적으로 제어하므로써 웨이퍼 표면의 온도 불균형 현상을 보상한다.On the other hand, the temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the wafer 210 is preset in the controller 280 based on the sedimentation on the wafer and the etch rate of the wafer surface determined in the measurement process. The controller 280 selectively controls the temperature of the fluid supplied from the first and second heat exchangers 271 and 291 during the semiconductor processing process based on the preset data, thereby causing a temperature imbalance on the wafer surface. To compensate.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 조절장치를 구비한 반도체 처리 시스템(200)은 다음과 같이 작동한다.The semiconductor processing system 200 equipped with the wafer temperature control apparatus according to the present invention having the above configuration operates as follows.
먼저, 반도체 처리 공정이 개시되면, 컨트롤러(280)가 제1 및 제2 열교환기 (271, 291)에 작동개시 신호를 인가한다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 열교환기(271, 291)는 각각 상기 제1 및 제2 유체 순환도관(272, 292)을 통해 소정 온도를 갖는 유체를 순환시키며, 상기 유체의 순환에 의해 전극(250)이 소정온도로 가열되게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 유체 순환도관(272, 292)이 상기 전극(250)의 내측 상부 주변부 및 중심부에 별도로 배치되어 있기 때문에 상기 전극(250)의 주변부와 중심부의 온도를 동일하게 제어하는 것은 물론 상기 전극(250)의 주변부와 중심부의 온도를 상이하게 제어하는 것도 가능해진다.First, when a semiconductor processing process is started, the controller 280 applies an operation start signal to the first and second heat exchangers 271 and 291. Accordingly, the first and second heat exchangers 271 and 291 circulate a fluid having a predetermined temperature through the first and second fluid circulation conduits 272 and 292, respectively, and the electrode is circulated by the circulation of the fluid. 250 is heated to a predetermined temperature. In this case, since the first and second fluid circulation conduits 272 and 292 are separately disposed at the inner upper periphery and the center of the electrode 250, the temperature of the periphery and the center of the electrode 250 is controlled to be the same. Of course, it is possible to control the temperature of the peripheral portion and the central portion of the electrode 250 differently.
상기 전극(250)에서 발생된 열은 상기 전극(250)의 상면에 결합되어 있는 웨이퍼 지지대(240)를 통해 웨이퍼(210)의 저면에 전달되므로써 웨이퍼(210)가 소정의 온도를 갖게 된다.The heat generated by the electrode 250 is transferred to the bottom surface of the wafer 210 through the wafer support 240 coupled to the top surface of the electrode 250, so that the wafer 210 has a predetermined temperature.
이때, 상기 제1 및 제2 관통홀(285, 286)을 통해 웨이퍼(210)의 저면과 상기 웨이퍼 지지대(240)의 상단(242) 사이로 헬륨가스가 공급되는데, 상기 헬륨가스는 상기 웨이퍼(210)의 저면과 상기 웨이퍼 지지대(240)의 상단(242) 사이에 형성될 수 있는 간극을 충전하는 역할을 수행하므로써, 열손실을 방지하고 열전달 효율을 향상시키게 된다.At this time, helium gas is supplied between the bottom surface of the wafer 210 and the upper end 242 of the wafer supporter 240 through the first and second through holes 285 and 286, wherein the helium gas is the wafer 210. By filling the gap that can be formed between the bottom surface of the) and the top 242 of the wafer support 240, it prevents heat loss and improves the heat transfer efficiency.
상기 공정이 진행되는 중에, 상기 컨트롤러(280)는 상기 제1 및 제2 열교환기(271, 291)에 서로 다른 전기신호를 공급하여 상기 제1 및 제2 열교환기(271, 291)로부터 공급되는 유체의 온도를 각각 제어한다.During the process, the controller 280 supplies different electrical signals to the first and second heat exchangers 271 and 291 and is supplied from the first and second heat exchangers 271 and 291. Control the temperature of the fluid, respectively.
이는, 상기 웨이퍼(210) 표면온도의 불균형 현상을 보상하기 위한 작업으로서, 웨이퍼 지지대(240)와 주변 부품들과의 접촉에 의해 웨이퍼 지지대(240) 주변부에서 열손실 또는 열상승이 발생하는 것을 보상하고, 또한, 플라즈마의 불균일성 또는 집중성으로 인하여 웨이퍼(210) 주변부와 중심부의 온도가 다르게 형성되는 것을 보상하기 위한 것이다.This is to compensate for the unbalance of the surface temperature of the wafer 210, and compensates for heat loss or heat rise in the periphery of the wafer support 240 due to contact between the wafer support 240 and peripheral components. In addition, the temperature of the peripheral portion and the central portion of the wafer 210 is different due to the nonuniformity or concentration of the plasma.
상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 열교환기(271, 291)에 대한 전기신호의 공급은 컨트롤러(280)에 프리셋(pre-set)된 알고리즘에 따라 수행된다. 즉, 상기 웨이퍼(210) 표면의 온도차는 계측 공정 과정에서 웨이퍼(210)에 형성된 침전물(deposition) 또는 웨이퍼(210) 표면의 식각률의 차이 등을 분석하여 파악하게 되며, 분석된 데이터에 근거하여 웨이퍼(210)의 주변부와 중심부의 온도 추이를 컨트롤러(280)에 소정의 알고리즘으로 입력하게 된다.As described above, the supply of electrical signals to the first and second heat exchangers 271 and 291 is performed according to an algorithm preset to the controller 280. That is, the temperature difference of the surface of the wafer 210 may be determined by analyzing a deposition formed on the wafer 210 or a difference in the etching rate of the surface of the wafer 210 during a measurement process, and based on the analyzed data. Temperature transitions of the periphery and central portion of 210 are input to the controller 280 by a predetermined algorithm.
그리고, 상기 컨트롤러(280)는 반도체 처리 공정이 진행되는 동안 온도의 불균일 현상이 발생되는 웨이퍼(210)의 주변부 또는 중심부를 상기 제1 및 제2 항온장치(270, 290)를 이용하여 선택적으로 가열 또는 냉각시키므로써 웨이퍼(210)의 표면에서 발생하는 온도의 불균형 현상을 보상하게 되는 것이다.In addition, the controller 280 selectively heats the peripheral portion or the central portion of the wafer 210 where the temperature nonuniformity occurs during the semiconductor processing process by using the first and second thermostats 270 and 290. Or by cooling to compensate for the imbalance of the temperature occurring on the surface of the wafer (210).
상기와 같은 과정을 통해, 상기 웨이퍼(210)가 균일한 온도를 유지하는 가운데 화학 증착, 물리적 증착 또는 플라즈마 에칭 등과 같은 반도체 공정이 진행되며, 이에 따라 양질의 반도체 소자가 생산될 수 있음은 물론 웨이퍼(210)의 주변부도 버려지지 않고 반도체 소자 생산에 사용될 수 있게 된다.Through the above process, a semiconductor process such as chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or plasma etching is performed while the wafer 210 maintains a uniform temperature, and accordingly, a high quality semiconductor device can be produced. The periphery of 210 can also be used for semiconductor device production without being discarded.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 조절장치는 웨이퍼의 주변부와 중심부의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 양질의 반도체 소자 생산이 가능함은 물론, 웨이퍼의 주변부도 반도체 소자 생산에 이용될 수 있기 때문에 반도체 소자 생산에 소요되는 제조비용을 감축시킬 수 있다.As described above, the wafer temperature control device according to the present invention can maintain the temperature of the periphery and the center of the wafer uniformly. Therefore, not only the production of high-quality semiconductor devices is possible, but also the peripheral portion of the wafer can be used for the production of semiconductor devices, thereby reducing the manufacturing cost required for the production of semiconductor devices.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 조절장치는 그 구성이 단순하므로 제조비용이 절감될 수 있으며, 상기 웨이퍼의 주변부와 중심부의 온도를 필요에 따라 상이하게 제어할 수도 있다는 추가의 장점을 갖는다.In addition, the wafer temperature control device according to the present invention has a further advantage that the manufacturing cost can be reduced because the configuration is simple, and the temperature of the periphery and the center of the wafer may be differently controlled as necessary.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 개량이나 변형이 가능하고, 이러한 개량이나 변형 또한 본 발명에 속한다는 것은 당업자라면 인지할 수 있을 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such improvements or modifications also belong to the present invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990033360A KR20010017702A (en) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | Apparatus for controlling the temperature of a wafer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019990033360A KR20010017702A (en) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | Apparatus for controlling the temperature of a wafer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20010017702A true KR20010017702A (en) | 2001-03-05 |
Family
ID=19607109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019990033360A KR20010017702A (en) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | Apparatus for controlling the temperature of a wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20010017702A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100610266B1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-08-08 | 주식회사 좋은기술 | Wafer having thermal circuit and its power supplier |
| KR100788269B1 (en) * | 2006-08-28 | 2007-12-27 | 주식회사 에프에스티 | Refrigerating device |
-
1999
- 1999-08-13 KR KR1019990033360A patent/KR20010017702A/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| KR100610266B1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-08-08 | 주식회사 좋은기술 | Wafer having thermal circuit and its power supplier |
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