KR20010074368A - 반도체 제조 장치의 웨이퍼 척 - Google Patents

Abstract

웨이퍼의 휨(bowing)을 펴줄 수 있는 반도체 장치의 웨이퍼 척에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은 웨이퍼가 놓이는 원형의 척 본체와, 상기 척 본체의 내부에서 하부에는 상하 이동수단이 형성되고 상기 상하 이동수단의 일단에는 진공홀이 형성되어 척 본체의 표면에 노출되는 웨이퍼 흡착수단과, 상기 웨이퍼 흡착수단의 하부와 연통되고 상기 척 본체 내부에 구성된 진공라인과, 상기 진공라인의 일단에서 진공압력을 조정하는 전자식 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 웨이퍼 척을 제공한다.

Description

반도체 제조 장치의 웨이퍼 척{Wafer chuck for semiconductor fabricating apparatus}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공을 이용하는 웨이퍼 척에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조공정이 점차 복잡해지면서, 디자인 룰(Design rule)의 감소할 뿐만 아니라, 웨이퍼에 적층하는 박막의 층수도 점차 증가하고 있다. 이때, 다층 금속배선층을 형성하는데 발생하는 문제점중의 하나가 웨이퍼 휨(wafer bowing) 현상이다. 이러한 웨이퍼 휨 현상은 다층 금속배선층이 웨이퍼에 적층됨에 따라 웨이퍼가 평탄한 상태를 유지하지 않고 일정한 방향으로 휘어지는 현상을 가리킨다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척을 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 척의 평면도로서 척 본체(10)의 상부에는 웨이퍼 받침대(14) 및 진공홀(12)이 일정간격으로 이격된 상태로 형성되어 있다. 따라서, 상기 척 본체(10)의 상부 표면에 놓인 웨이퍼는 웨이퍼 받침대(14)에 의해 받쳐진 상태로 진공홀(12)의 흡인력에 의해 웨이퍼 척에 부착된 채 고정된다.

도 2를 참조하면, 진공홀(12)과 연결된 진공 라인(16)의 형상을 설명하기 위해 도시한 도면으로 척 본체(10)의 내부에는 진공 라인(16)이 각각 형성되어 상기 진공홀(12)과 서로 연결된다.

도 3을 참조하면, 휨(bowing) 현상이 발생한 웨이퍼(18)가 상술한 웨이퍼 척 위에 놓인 형상을 나타낸 단면도로서, 웨이퍼 휨의 정도(ΔB)가 120㎛을 초과할 경우, 척 본체(10) 표면과 웨이퍼(18) 배면(backside)과의 사이에 들뜸이 발생하여진공의 누설이 발생(B)된다. 그러므로 웨이퍼(18)가 척 본체(10)의 표면에 부착되어 고정되지 않거나, 혹은 고정된 상태가 불안정하여 공정중에 많은 문제를 야기한다.

따라서 웨이퍼 휨 현상이 발생하면, 노광설비를 비롯한 여러 공정에 사용되는 장비의 웨이퍼 척에서 진공으로 웨이퍼를 고정하지 못한다. 따라서, 가공중인 웨이퍼를 폐기 처분하거나, 평탄도를 개선하기 위해 웨이퍼에 산화막을 추가로 형성하여 웨이퍼 척으로 웨이퍼를 잡는 임시적인 방법이 사용되었다. 그러나 산화막을 추가로 웨이퍼에 형성하는 것은 많은 비용을 발생시키고, 추가된 막질을 다시 제거해야 하는 부담이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가공중인 웨이퍼에 휨 현상이 발생하더라도 이를 처리할 수 있는 반도체 장치의 웨이퍼 척을 제공하는데 있다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척을 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척을 설명하기 위해 도시한 개략적인 도면들이다.

도 8내지 도 10은 본 발명에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척이 작동되는 원리를 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 척 본체, 102: 고정 웨이퍼 흡착수단,

102': 상하 이동 웨이퍼 흡착수단, 104: 웨이퍼 받침대,

106: 벨로우즈, 106': 스프링,

108: 진공라인, 112: 진공 밸브,

118: 웨이퍼.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 놓이는 원형의 척 본체와, 상기 척 본체의 내부에서 하부에는 상하 이동수단이 형성되고 상기 상하 이동수단의 일단에는 진공홀이 형성되어 척 본체의 표면에 노출되는 웨이퍼 흡착수단과, 상기 웨이퍼 흡착수단의 하부와 연통되고 상기 척 본체 내부에 구성된 진공라인과, 상기 진공라인의 일단에서 진공압력을 조정하는 전자식 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 웨이퍼 척을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 웨이퍼 흡착수단의 상하 이동수단은 척 본체내에 설치된 스프링 또는 벨로우즈인 것이 적합하고, 상기 웨이퍼 흡착수단의 진공홀에 작용하는 진공압력은 웨이퍼의 휨(bowing)을 펴줄 수 있는 정도의 진공압력인 것이 적합하다.

본 발명에 따르면, 고집적화 된 반도체 소자를 제조함에 있어서, 웨이퍼에 약간의 휨이 발생하더라도 이를 장비의 성능을 개조하여 처리함으로써 제조비용을 줄이면서 장비의 능력을 극대화시킬 수 있는 반도체 장치의 웨이퍼 척을 구현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

당 명세서에서 말하는 웨이퍼 척은 가장 넓은 의미로 사용하고 있으며 도면에 도시된 것과 같은 특정형상만을 한정하는 것이 아니다.

본 발명은 필수의 특징사항을 이탈하지 않고 다른 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 아래의 바람직한 실시예에 있어서는 진공라인 및 웨이퍼 받침대의 형상이 구체적으로 도시되지 않았지만, 이는 상황에 따라서 여러가지 다른 형상으로 변형이 가능하다. 또한, 웨이퍼 흡착수단의 상하이동을 벨로우즈 또는 스프링만을 사용하여 구현하였으나 이는 다른 방식으로 치환하여 적용할 수 있다. 따라서, 아래의 바람직한 실시예에서 기재한 내용은 예시적인 것이며 한정하는 의미로 해석되어서는 안된다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척을 설명하기 위해 도시한 개략적인 도면들이다.

도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼 척의 평면도이고, 도 5는 상기 웨이퍼 척의 A-A' 단면에 휨이 발생한 웨이퍼가 놓였을 때의 단면도이다. 참고로 웨이퍼 받침대(104)의 형상은 다른 방식으로 얼마든지 변형이 가능하기 때문에 도 5 이하에서는 이를 도시하지 않았다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 척 본체(100) 위에는 웨이퍼 받침대(104) 및 웨이퍼 흡착수단(102, 102')이 각각 구성되어 있다. 도면에서 참조부호 102'는 상하 이동수단이 하부에 형성된 진공홀을 갖는 웨이퍼 흡착수단이고, 102는 도3에 도시된 12와 같은 형상의 고정된 진공홀이 형성된 웨이퍼 흡착수단을 가리킨다.

도면에서 참조부호 112는 진공밸브로서 진공배관(108) 내의 압력을 전자식으로 제어하는 밸브를 가리킨다. 도 4에서 고정식 웨이퍼 흡착수단(102)과 상하이동식 웨이퍼 흡착수단(102')을 병행하여 사용하였으나, 도면에서 상하이동식 웨이퍼 흡착수단(102')의 위치 및 개수는 당업자의 수준내에서 얼마든지 변형이 가능함은 당연하다.

먼저, 본 발명에서는 상하로 이동이 가능한 형태의 웨이퍼 흡착수단(102')이 추가로 구성되어 있다. 따라서 휨이 발생한 웨이퍼(118)가 척 본체(100) 위에 놓여질 경우, 진공라인(108)에 의해 발생되는 진공압력에 의한 힘에 의해 진공라인(108)과 연결된 웨이퍼 흡착수단(102')이 위쪽으로 이동하여 웨이퍼(118)의 배면을 흡착(도5의 B')하게 된다. 그러므로 웨이퍼(118)에 휨이 발생하더라도 종래와 같이 폐기 처분하거나, 산화막을 추가로 적층하지 않고도 웨이퍼(118)를 웨이퍼 척에 부착시켜 고정시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은 웨이퍼 척에서 웨이퍼 흡착수단이 상하 이동수단에 의해 상하로 이동되는 원리를 설명하기 위해 도시한 개략적인 단면도들이다.

도 6을 참조하면, 척 본체(100) 내부에 구성된 진공배관(108)의 일단에는 진공홀을 구비하는 웨이퍼 흡착수단(102')이 구성되고 웨이퍼 흡착수단(102')의 하부는 상하 이동수단, 예컨대 벨로우즈(106)가 형성되어 있다. 따라서, 척 본체(100) 상부에 휨이 발생한 웨이퍼가 놓여지는 경우, 벨로우즈(106)의 주름의 펴짐에 의해 웨이퍼 흡착수단(102')이 위로 이동하여 웨이퍼의 배면과 흡착되고, 다시 진공배관(108) 내의 진공압력에 의해 수축하여 휨이 발생한 웨이퍼를 평탄하게 펴줄 수 있다.

도 7을 참조하면, 도 6에서는 상하 이동수단을 벨로우즈에 의해 구현하였으나 본 도면에서는 이를 변형하여 스프링(106')을 이용하여 웨이퍼 흡착수단(102')이 위로 올라가 웨이퍼 배면을 흡착하고 다시 스프링(106')의 탄성에 의해 다시 아래로 내려오도록 할 수 있다. 따라서 휨이 발생한 웨이퍼라도 평탄하게 펴진 상태로 척 본체(100) 위에 고정된다.

도 8내지 도 10은 본 발명에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척이 작동되는 원리를 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 휨(bowing)이 발생한 웨이퍼(118)가 본 발명에 의한 반도체 장치의 웨이퍼 척의 척 본체(100) 위에 올려진다(도8). 고정식이 아닌 상하이동식으로 설계된 진공홀을 포함하는 웨이퍼 흡착수단(102')이 위로 올라와서 웨이퍼(118)의 배면에 흡착된다(도9). 상기 웨이퍼 흡착수단(102')의 위로올라오는 힘은 진공라인의 진공압력에 의해 구동된다.

웨이퍼(118)를 흡착한 웨이퍼 흡착수단(102')은 스프링의 탄성 또는 벨로우즈의 복원력에 의해 다시 제위치로 돌아오게 되며, 이때 웨이퍼도 펴진다. 계속해서 나머지 웨이퍼 흡착수단(102')들이 웨이퍼(118)의 배면을 일정진공 압력, 즉 웨이퍼 휨을 펴주는 정도의 압력으로 웨이퍼를 흡착함으로써 웨이퍼(118)의 평탄도를 개선하면서 노광등의 단위공정을 진행할 수 있는 상태로 돌입한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면 상하 이동식 웨이퍼 흡착수단을 갖는 웨이퍼 척을 구현함으로써, 첫째 다층 금속배선이 주로 사용되는 고집적화된 반도체 소자에 적합한 웨이퍼 척을 실현할 수 있다. 둘째, 약간의 웨이퍼 휨이 발생하더라도 위를 폐기 처분하거나, 추가로 산화막을 형성하지 않고도 공정을 진행할 수 있어서 제조비용의 절감을 달성할 수 있다. 셋째, 웨이퍼를 평탄하게 펴준 후, 단위공정을 진행하기 때문에 처리되는 반도체 소자의 신뢰도를 개선할 수 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼가 놓이는 원형의 척 본체;

   상기 척 본체의 내부에서 하부에는 상하 이동수단이 형성되고 상기 상하 이동수단의 일단에는 진공홀이 형성되어 척 본체의 표면에 노출되는 웨이퍼 흡착수단;

   상기 웨이퍼 흡착수단의 하부와 연통되고 상기 척 본체 내부에 구성된 진공라인; 및

   상기 진공라인의 일단에서 진공압력을 조정하는 전자식 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 웨이퍼 척.
2. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 흡착수단의 상하 이동수단은 본체내에 설치된 스프링 또는 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 웨이퍼 척.
3. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 흡착수단에 작용하는 진공압력은 웨이퍼의 휨(bowing)을 펴줄 수 있는 정도의 진공압력인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 웨이퍼 척.