KR200143052Y1 - 웨이퍼 냉각시스템의 냉각 가스 누출 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 플라즈마 에칭 공정중 발생하는 고안으로 인해 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트막이 번-인(burn-in)되는 것을 방지하는 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 밀봉링(Large Lip-Seal)에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 밀봉부의 압축시 발생하는 들림 모멘트를 방지하는 웨이퍼 냉각시스템의 페데스탈(Pedestal)을 제공함에 있다.

본 고안의 효과는 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각가스 밀봉링의 몸체에 돌출링을 형성하고, 돌출링과 대응하는 요홈을 페데스탈에 형성한 후, 상호 결합하여 몸체에 발생하는 들림 모멘트를 방지하여 웨이퍼를 냉각하는 냉각 가스의 유출로 인한 공정 챔버의 오염을 방지하는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 냉각시스템의 냉각 가스 누출 방지 장치

제1도는 종래의 웨이퍼 냉각 시스템을 나타낸 분해 사시도이고,

제2도는 종래의 기술에 의한 웨이퍼 냉각 시스템의 결합 단면도이고,

제3도 (a)는 제2도의 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 밀봉링이 페데스탈에 정상적으로 셋팅된 상태를 나타낸 단면도이고,

(b)는, 제2도의 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 밀봉링이 페데스탈로부터 이탈된 상태를 나타낸 단면도이고,

제4도는 본 고안에 의한 웨이퍼 냉각 시스템의 구성을 나타낸 분해 사시도이고,

제5도는 본 고안에 의한 웨이퍼 냉각 시스템의 결합단면도이고,

제6도는 제5도의 의한 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 밀봉링이 페데스탈에 정상적으로 셋팅된 상태를 나타낸 단면도이다.

제7도는 본 고안에 의한 또다른 냉각 가스 밀봉링을 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 클램프 13 : 냉각 가스 밀봉링

12 : 웨이퍼 13a : 냉각 가스 밀봉부

13b : 냉각 가스 밀봉부 몸체 14 : 고정링

15 : 플레이트 26 : 웨이퍼 받침 패드

17 : 냉각 가스 유입, 배출공

본 고안은 플라즈마 에칭되는 웨이퍼에 발생하는 과도한 반응열의 냉각을 위한 웨이퍼 냉각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 냉각시키는 냉각 가스를 밀봉하는 냉각 가스 밀봉링이 페데스탈로부터 이탈하지 않도록 하는 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 누출 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 에칭 공정은 플라즈마 에칭 챔버를 진공압으로 만든다음 에칭용 반응 기체를 챔버 내로 주입하고 상기 플라즈마 에칭 챔버 내에 고주파 혹은 마이크로 웨이브를 인가하면, 공급된 반응기체는 활성화된 플라즈마 상태가 되고 이러한 플라즈마 상태의 반응기체와 포토레지스트로 마스킹 되지 않은 웨이퍼 부분이 반응하게 되는데 이때, 웨이퍼에는 과도한 열이 발생하고 이런 과도한 발생열은 웨이퍼 후면에 형성되어 있는 웨이퍼 냉각시스템의 냉각 가스에의해 제거된다.

이와 같은 종래의 웨이퍼 냉각 시스템을 첨부된 도면 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼 냉각 시스템의 기저부는 원형 평판의 플레이트(15)의 상면 중앙부에 페데스탈(Pedestal)(16)이 돌출되어 있고, 탄성체의 냉각 가스 밀봉링(13)이 상기 페데스탈(16)에 밀착되어 외삽되고, 고정링(14)이 냉각 가스 밀봉링(13)이 하부체인 몸체(13a)에 밀착 외삽되는 구조로 이루어져 있다.

상기 페데스탈(16)의 측면부는 역경사면으로 이루어져 있고, 상기 페데스탈(16)과 그 하부의 플레이트(15)를 수직으로 관통하는 냉각 가스 유출입공(17)이 형성되어 있다.

냉각 가스 밀봉링(13) 상부체인 밀봉부(13b)와 하부체인 몸체(13a)는 일체로 이루어지며, 밀봉부(13b)는 나팔형상으로 개구되어 있으며, 몸체(13a)의 내구경면(13d)이 상기 페데스탈(16)의 밀봉부(13b)의 외측면에 대응하여 경사져있다.

이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 에칭 장비의 웨이퍼 냉각 시스템의 작용을 첨부된 도면 제3도 (a) 및 제3도 (b)를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 플라즈마 에칭될 웨이퍼(12)가 플라즈마 식각 챔버(미도시)의 냉각가스 밀봉링(13)의 밀봉부(13b)에 놓여지면, 클램프(11)가 하방으로 이동하여 웨이퍼(12)를 클램핑하게 되며, 클램프(11)의 압축에 의해 밀봉부(13b)가 하방으로 눌리게 된다.

이후, 상기 플라즈마 에칭 챔배내에 반응 가스가 유입되고 양전극(미도시)에 고전압을 걸어수면 전계가 형성되어 상기 주입된 반응가스는 플라즈마 상태가 되어 웨이퍼(12)의 상면부에 형성된 포토레지스트 패턴 이외의 부분의 웨이퍼(12)를 에칭하게 된다.

이때, 상기 챔버내의 반응가스와 웨이퍼(12)의 반응으로 인하여 웨이퍼(12)의 상기 포토레지스트의 패턴이 번-인(burn-in)될 수 있다.

그래서, 상기 웨이퍼(12)의 온도를 낮추기 위해 냉각 가스인 헬륨가스가 웨이퍼(12)의 후면과 밀봉부(13b)에 의해 밀봉된 공간으로 페데스탈(16)의 냉각 가스 출입공을 통하여 공급되어 웨이퍼(12)가 냉각되면서 웨이퍼(12)가 적정 온도로 유지된다.

그러나 제3도 (b)에 도시된 바와 같이, 밀봉부(13b)와 웨이퍼(12)를 밀착시키도록 클램프(11)가 누르게 되면, 밀봉부(13b)와 하부체(13a) 사이의 부분에는 들림 모멘트가 발생하게 되어, 페데스탈의 테이퍼진 면으로부터 냉각 가스 밀봉링(13)의 몸체(13a)가 이탈됨으로써, 페데스탈(16)과 냉각가스 밀봉링(13) 사이의 틈과, 냉각 가스 밀봉링(13)과 고정링(14)사이의 틈이 생기게된다. 이로 인하여 냉각용 가스가 상기 틈들을 순차적으로 통과하여 상기 챔버내로 유입됨으로서 플라즈마 식각 공정의 균일성을 떨어뜨리고, 챔버가 냉각용 가스로 오염되어 챔버의 클리닝을 다시 시행해야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 냉각 가스 밀봉링이 페데스탈의 경사면을 이탈하여 냉각용 가스가 챔버내로 유출되는 것을 방지하는 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각 가스 누출 방지 장치를 제공함에 있다.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 웨이퍼 냉각 시스템의 냉각가스 밀봉링은 플레이트와, 상기 플레이트의 중심부에 돌출되고 외측면이 역경사진 페데스탈과, 상기 외측면에 대응하여 외삽되는 링 형상의 몸체와, 상기 몸체의 상면에 상기 몸체와 일체로 형성된 밀봉부로 형성된 냉각가스 밀봉링을 포함하는 웨이퍼 냉각 시스템에서, 상기 페데스탈의 외측 역경사면에 링형의 몸체 삽입 홈(26a)이 형성되어 있음을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 의한 웨이퍼 냉각 시스템을 첨부된 도면 제4도 및 제5도 (a)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이하, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.

웨이퍼 냉각 시스템의 기저부는 원형 평판의 플레이트(15)의 상면 중앙부에 페데스탈(Pedestal)(26)이 돌출되어 있고, 탄성체의 냉각 가스 밀봉링(23)이 상기 페데스탈(26)에 밀착되어 외삽되고, 고정링(14)이 냉각 가스 밀봉링(23)이 하부체인 몸체(23a)에 밀착 외삽되는 구조로 이루어져 있다.

상기 페데스탈(26)의 측면부는 역경사면으로 이루어져 있으며 측면부 역경사면에는 패데스탈(26)의 중심측으로 소정 깊이를 갖는 밀봉부 삽입홈(26a)이 형성되어 있고, 상기 페데스탈(26)과 그 하부의 플레이트(15)를 수직으로 관통하는 냉각 가스 유출입공(17)이 형성되어 있다.

상기 냉각 가스 밀봉링(23) 상부체인 밀봉부(23b)와 몸체(23a)는 일체로 이루어지며, 밀봉부(23b)는 나팔형상으로 개구되어 있고, 몸체(23a)의 내구경면(23d)은 상기 페데스탈(26)의 밀봉부(23b)의 외측면에 대응하여 경사져 있으며 상기 페데스탈(26)의 측면 역경사면의 몸체 삽입홈(26a)과 대응하여 결합되도록 몸체 (23a)에는 돌출링(23a')이 형성되어 있다.

또한, 제7도에 도시된 바와 같이 냉각 가스 밀봉링(33)의 몸체(33a) 내측면에는 일정 간격으로 돌출부(33b')가 형성되어 있으며 페데스탈(미도시)에는 돌출부(33b')와 대응되는 요홈(미도시)이 형성되어 있고, 상기 페데스탈의 요홈에 돌출부(33b')가 끼워져 결합 되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 에칭 장치의 웨이퍼 냉각 시스템의 작용을 첨부된 도면 제4도 및 제6도를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 플라즈마 에칭될 웨이퍼(12)가 플라즈마 식각 챔버(미도시)의 냉각가스 밀봉링(23)의 밀봉부(23b)에 놓여지면, 클램프(11)가 하방으로 이동하여 웨이퍼(12)를 클램핑하게 되며, 클램프(11)의 압축에 의해 밀봉부(23b)가 하방으로 눌리게 된다.

이후, 상기 플라즈마 에칭 챔버내에 반응 가스가 유입되고 양전극(미도시)에 고전압을 걸어주면 전계가 형성되어 상기 주입된 반응가스는 플라즈마 상태가 되어 웨이퍼(12)의 상면부에 형성된 포토레지스트 패턴 이외의 부분의 웨이퍼(12)를 에칭하게 된다.

웨이퍼(12)의 후면에 형성되어 있는 웨이퍼 냉각 시스템에 공급되는 헬륨가스를 밀봉하는 밀봉부(23b)가 클램프(11)와 웨이퍼(12)에 의해 눌려짐으로 인해 몸체(23a)에서 발생하는 들림 모멘트를 몸체(23a)에 형성된 돌츨링(23a')과, 돌출링(23a')과 대응하는 페데스탈(26)의 몸체 삽입홈(26a)이 상호 결합하여 페데스탈(26)에세 몸체가 이탈되지 않음으로서 냉각 가스는 챔버로 유출되지 않는다.

냉각 가스 밀봉링의 몸체에는 일정 하게 돌출부가 형성되어 있으며 페데스탈에는 돌출부와 대응되는 요홈이 형성되어 있고, 페데스탈의 요흠에 돌출부가 끼워져 결합됨으로 클램프와 웨이퍼에 의해 밀봉부가 눌려져도 페데스탈에서 몸체가 이탈되지 않는다.

Claims (5)

1. 플레이트와, 상기 플레이트의 중심부에 돌출되고 외측면이 역경사진 페데스탈과, 상기 페데스탈의 외측면에 끼워지는 냉각 가스 밀봉링의 몸체와, 상기 몸체와 일체로 형성된 밀봉부를 포함하는 웨이퍼 냉각시스템에서, 상기 페데스탈과 냉각 가스 밀봉링의 상기 몸체가 상호 결합되어 상기 페데스탈에서 상기 몸체가 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈 방지수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각시스템의 페데스탈 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 이탈방지수단은 상기 몸체의 내측에 돌출되어 있는 돌출부와 상기 돌출부와 대응하여 상기 페데스탈에 형성된 요홈인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 시스템의 페데스탈 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 돌출부는 몸체의 외주면상과 상기 몸체에 대응하는 페데스탈에 적어도 두 곳 이상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 시스템의 페데스탈 구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 돌출부들이 두 곳 이상일 때에는 인접한 돌출부들이 각 동일거리를 유지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 시스템의 페데스탈 구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 이탈 방지 결합수단은 몸체 내측면으로부터 돌출형성된 돌출링과, 상기 돌출링에 대응하는 상기 페데스탈의 외측 역경사면에 링 형상의 요홈으로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각 시스템의 페데스탈 구조.