KR200205176Y1

KR200205176Y1 - 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척

Info

Publication number: KR200205176Y1
Application number: KR2019980019828U
Authority: KR
Inventors: 문종원
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2001-02-01
Also published as: KR20000008206U

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척에 관한 것으로, 종래의 정전척은 표면이 단일 유전체에 의해 코팅되어 있으므로 인해 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부의 공정 차이가 발생하여 웨이퍼의 식각 공정을 균일한 상태로 진행할 수가 없음에 따른 웨이퍼의 식각 성능이 떨어지게 되고, 웨이퍼에 손상이 발생하는 마이크로 로딩 이펙트 현상이 발생하게 되며, 정전척을 효율적으로 사용할 수 없음에 따른 사용 수명이 저하되는 등의 많은 문제점이 있었던 바, 본 고안은 플레이트 상면의 엣지부 및 센터부에 표면을 분할함에 따라 유전 상수의 차이에 의해 웨이퍼의 센터부와 엣지부에서 식각 공정시 발생되는 차이를 보상하기 위해 각각 다른 유전체가 코팅되므로써 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부 간의 공정 특성 차이가 발생되는 것을 정전척에 의해 방지할 수 있어서 균일한 상태로 웨이퍼의 식각 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 식각장비에서 식각 공정을 진행시 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부 간의 공정 특성 차이가 발생되는 것을 정전척에 의해 최소화할 수 있도록 한 것이다.

일반적인 반도체의 웨이퍼 처리공정에 의하면, 900。C 내지 1200。C의 온도로 제어되는 확산로(Diffusion Furnace)의 석영관(Quartz Carrier) 속에서, 연마된 웨이퍼 표면에 산화막을 형성시킨 후, 사진 식각(Photo Engraving)을 위한 액체 상태의 감광제(Photo Resist)를 도포하게 된다.

상기와 같은 사진 식각 공정을 진행하기 위한 반도체 웨이퍼 식각장비는 이온화된 고온의 플라즈마를 이용하여, 선택적인 부식 형태(Etch Pattern)를 형성하기 위한 목적으로 도포된 포토 레지스트(Photo Resist)를 기화(氣化), 회화(灰化)하므로써 제거하도록 된 장치이다.

한편, 종래의 웨이퍼 식각장비에 설치되는 챔버(도시는 생략함)의 내부에는 식각 공정을 진행시 웨이퍼(도시는 생략함)를 정전기력에 흡착하기 위한 정전척(Electro Static Chuck)이 설치되는데, 정전척은 흡착 방식에 따라 크게 바이폴라(Bipolar), 유니폴라(Unipolar), 다격형 타입으로 나뉘어진다.

상기 바이폴라 타입으로 된 정전척(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 된 플레이트(12) 상면의 안착홈(13)에 구리로 된 전극부(도체)(14)가 부착되어 산화 알루미늄(Al₂O₃)과 산화 티타늄(TiO₂)이 혼합된 유전체(15)가 코팅된 형태로 제작되고, 상기 유니폴라 타입으로 된 정전척(21)은 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 된 플레이트(22)의 상면에 순차적으로 폴리이미드(Polyimide)로 된 유전체(25) → 접착제 → 구리로 된 전극부(24) → 접착제 → 폴리이미드 유전체(25)의 형태로 구성되어 제작된다.

따라서, 상기 바이폴라 타입 및 유니폴라 타입 정전척이 웨이퍼를 흡착할 때에는 전극부(14)(24)에 DC 전압을 인가하면 전극부(14)(24)와 웨이퍼 사이에 전위차가 발생하게 되며, 이 전위차에 따라 유전체(15)(25)에는 유전 분극 현상이 일어나고 전극위와 차이나는 부호가 표면에 여기됨에 따라 웨이퍼 간에 정전기력이 발생하여 웨이퍼를 흡착하게 되는 데, 이때 흡착 방식이 도 1과 같은 바이폴라나 다극형일 경우에는 별도의 제전 시퀀스가 대부분 필요없고, 도 2와 같은 유니폴라 방식일 경우에는 식각 공정을 진행한 후 별도의 제전 시퀀스가 반드시 필요하다.

그러나, 이와 같은 종래의 정전척은 표면이 유전 상수가 동일한 단일 유전체(15)(25)에 의해 코팅되어 있으므로 인해 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부의 공정 차이를 보상할 수가 없어서 웨이퍼의 식각 공정을 균일한 상태로 진행할 수가 없음에 따른 웨이퍼의 식각 성능이 떨어지게 되고, 웨이퍼에 손상이 발생하는 마이크로 로딩 이펙트(Micro Loading Effect) 현상이 발생하게 되며, 정전척을 효율적으로 사용할 수 없음에 따른 사용 수명이 저하되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 식각장비에서 식각 공정을 진행시 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부 간의 공정 특성 차이가 발생되는 것을 정전척에 의해 최소화할 수 있도록 하여 균일한 상태로 웨이퍼의 식각 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 식각장비에 설치되는 바이폴라 타입 정전척을 나타낸 종단면도

도 2는 종래의 웨이퍼 식각장비에 설치되는 유니폴라 타입 정전척을 나타낸 종단면도

도 3은 본 고안을 나타낸 종단면도

도 4는 도 3의 평면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 정전척 2; 플레이트

2E; 엣지부 2C; 센터부

3,4; 유전체

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 플레이트 상면의 엣지부 및 센터부에 표면을 분할함에 따라 유전 상수의 차이에 의해 웨이퍼의 센터부와 엣지부에서 식각 공정시 발생되는 차이를 보상하기 위해 각각 다른 유전체가 코팅된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척이 제공되므로써 달성된다.

여기서, 상기 플레이트 상면의 엣지부에는 폴리이미드로 된 유전체가 코팅되고, 플레이트 상면의 센터부에는 산화 알루미늄과 산화 티타늄이 혼합된 유전체가 코팅된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트 상면의 엣지부에는 산화 알루미늄과 산화 티타늄이 혼합된 유전체가 코팅되고, 플레이트 상면의 센터부에는 폴리이미드로 된 유전체가 코팅된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안을 나타낸 종단면도이고, 도 4는 도 3의 평면도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 고안을 설명한다.

본 고안은 웨이퍼 식각장비에 설치되는 정전척(1)의 알루미늄으로 된 플레이트(2) 상면의 엣지부(2E) 및 센터부(2C)에 표면을 분할함에 따라 유전 상수의 차이에 의해 웨이퍼의 센터부와 엣지부에서 식각 공정시 발생되는 차이를 보상하기 위해 각각 다른 유전체(3)(4)가 코팅된다.

이때, 플레이트(2) 상면의 엣지부(2E)에는 폴리이미드로 된 유전체(3)가 코팅되고, 상기 플레이트(2) 상면의 센터부(2C)에는 산화 알루미늄(Al₂O₃)과 산화 티타늄(TiO₂)이 혼합된 유전체(4)가 코팅되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 식각장비에 설치되는 정전척(1)의 알루미늄으로 된 플레이트(2)상면의 엣지부(2E)에는 폴리이미드로 된 유전체(3)가 코팅되고, 상기 플레이트(2) 상면의 센터부(2C)에는 산화 알루미늄(Al₂O₃)과 산화 티타늄(TiO₂)이 혼합된 유전체(4)가 코팅되어 있으므로 식각 공정의 진행시 웨이퍼의 센터부와 엣지부에서 발생되는 차이를 상기 유전체(3)(4)가 갖는 유전 상수의 차이에 의해서 효율적으로 보상할 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 정전척(1)을 설계시에는, 첫째 웨이퍼의 흡착력은 전압이 높고 비유전율이 높은 유전체를 사용하며 극간격이 좁을수록 크지만, 에칭 공정중에는 챔버의 압력과 온도 및 Back He의 압력도 흡착력의 변수가 되므로 단순하게 고려해서는 않되며, 둘째 유전체는 고전압에 의해 절연이 파괴될 수도 있고 온도에 따라 비유전율이 변하므로 이를 고려해야 하고, 셋째 흡착력을 증가시키기 위해서는 인가 전압을 증가시키는 방법도 있지만, 유전체의 절연 파괴 한계를 고려해야 하므로 절연 강도가 큰 유전체를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 본 고안에서는 유전 상수가 차이나는 유전체를 사용하기 때문에 전원부(5)를 통해 적절한 DC 전압을 인가할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

한편, 본 고안의 다른 실시예로서, 정전척(1)의 플레이트(2) 상면의 엣지부(2E)에는 산화 알루미늄(Al₂O₃)과 산화 티타늄(TiO₂)이 혼합된 유전체(4)를 코팅시키고, 플레이트(2) 상면의 센터부(2C)에는 폴리이미드로 된 유전체(3)를 코팅시킬 수도 있으며, 또한 센터부와 엣지부가 아닌 구조를 변경하여 필요에 따라 여러 부분으로 분할하여 코팅시킬 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 고안은 웨이퍼 식각장비에서 식각 공정을 진행시 웨이퍼의 대구경화와 고집적화에 따른 웨이퍼 내에서의 센터부와 엣지부 간의 공정 특성 차이가 발생되는 것을 정전척에 의해 최소화할 수 있으므로써 식각 공정의 안정화를 이룰수 있고, 균일한 상태로 웨이퍼의 식각 성능을 증대시킬 수 있으며, 웨이퍼에 손상이 발생하는 마이크로 로딩 이펙트 현상을 억제시킬 수 있고, 정전척의 효율적인 사용에 의한 사용 수명을 연장시킬 수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 고안이다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

플레이트 상면의 엣지부 및 센터부에 표면을 분할함에 따라 유전 상수의 차이에 의해 웨이퍼의 센터부와 엣지부에서 식각 공정시 발생되는 차이를 보상하기 위해 각각 다른 유전체가 코팅된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척.
제 1 항에 있어서, 상기 플레이트 상면의 엣지부에는 폴리이미드로 된 유전체가 코팅되고, 플레이트 상면의 센터부에는 산화 알루미늄과 산화 티타늄이 혼합된 유전체가 코팅된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척.
제 1 항에 있어서, 상기 플레이트 상면의 엣지부에는 산화 알루미늄과 산화 티타늄이 혼합된 유전체가 코팅되고, 플레이트 상면의 센터부에는 폴리이미드로 된 유전체가 코팅된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 정전척.