KR20040006934A - 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 공정 챔버의 내부에서 웨이퍼 안착을 위해 구비하는 패디스틀의 저면과 면밀착하는 연결부재의 밀착면으로 다수의 그루브를 형성하는 동시에 냉각 가스 공급 구멍과 배출 구멍 및 온도 감지 구멍이 형성되는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 있어서, 상기 연결부재의 상기 패디스틀과 밀착되는 상부면에 형성한 그루브에는 메탈 시일 부재가 삽입되는 구성으로 구비하여 공정 수행에 따른 고온 및 급격한 온도의 변화에도 변형됨 없이 원형이 유지되게 하면서 견고한 실링성이 유지되도록 하고, 특히 패디스틀(10)의 교체나 챔버의 웨잇 클리닝 직후의 리크 체크에도 안전한 실링이 유지되게 함으로써 안정된 공정 수행 및 제품의 품질이 향상되도록 하는 특징이 있다.

Description

웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치{Sealing apparatus of pedestal for chucking wafer}

본 발명은 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패디스틀과 이 패디스틀을 지지하는 연결부재간으로 열변형에 강한 메탈 시일 부재가 삽입되게 함으로써 강력한 실링성 유지로 리크가 방지되면서 반영구적인사용으로 유지 관리가 용이토록 하는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치가 하프 미크론 단위로 고집적화 됨에 따라 높은 에스팩트 비(aspect ratio)에 대응하는 배선기술이 요구된다. 이러한 배선기술에는 일반적으로 단차 피복성(段差被覆性)이 우수한 CVD(Chemical Vapor Deposition)가 적용된다.

수직형 CVD 장치에 의한 소위 브랭킷 텅스텐 증착(Blanket W Deposition)은 WF6와 SiH4의 환원을 이용하여 종자층(seedlayer)인 W(텅스텐)의 핵을 형성한 후, 수소(H)환원에 의해 텅스텐(W)을 성장시키는 열적 CVD 방법이 적용된다. 텅스텐에 의한 콘택트 형성에 있어서의 문제가 되는 접합 리크(leak)는 핵 형성 시 프로세스 조건에 크게 좌우된다. 특히 텅스텐 성장 시 웨이퍼의 기판의 온도 및 가스의 분포는 텅스텐층의 평탄도를 좌우하며, 특히 웨이퍼 에지 부분에 대한 텅스텐의 품위를 좌우한다.

한편 공정이 수행되는 챔버의 내부에서 웨이퍼가 안치되는 부분을 패디스틀이라고 하며, 이러한 패디스틀은 웨이퍼를 척킹하는 구성에 따라서 기계식과 진공압식 및 정전식으로 나누어진다.

도 1은 일반적인 패디스틀의 측면 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 패디스틀(1)의 상부면으로는 원형 및 방사형의 그루브(1a)가 형성되고, 이 그루브(1a)의 바닥에는 복수의 냉각 가스 공급 구멍(1b)과 배출 구멍(1c) 및 온도 감지 구멍(1d) 등이 형성되어 있다.

이같은 패디스틀(1)의 하단부는 설비에 구비되는 연결부재(2)와 분리가 가능하게 조립되는 바 연결부재(2)는 패디스틀(1)과 대향하는 상부면으로 도 2에서와 같이 패디스틀(1)에 형성시킨 냉각 가스 공급 구멍(1b)과 배출 구멍(1c) 및 온도 감지 구멍(1d)에 연통되도록 냉각 가스 공급 구멍(2b)과 배출 구멍(2c) 및 온도 감지 구멍(2d)이 형성되도록 한다.

특히 연결부재(2)에는 각 냉각 가스 공급 구멍(2b)과 배출 구멍(2c) 및 온도 감지 구멍(2d)을 감싸는 형상으로 그루브(2a)를 형성하되 연결부재(2)에서의 그루브(2a)는 특히 배출 구멍(2c)만을 감싸는 구성과 함께 냉각 가스 공급 구멍(2b)과 배출 구멍(2c) 및 온도 감지 구멍(2d)를 모두 감싸는 구성 및 그보다 더 큰 직경으로 감싸도록 겹겹의 형상으로 그루브(2a)를 형성한다.

각 그루브(2a)에는 통상 탄성을 갖는 O링(3)을 삽입하여 패디스틀(1)과의 긴밀한 면접촉에 의해서 실링이 이루어지도록 하고 있다.

하지만 패디스틀(1)은 주기적으로 교체되기도 하고, 챔버의 웨잇 세정을 수행하기도 하면서 이러한 작업이 완료되면 반드시 챔버의 리크 체크를 하게 되는데 이때 패디스틀(1)과 연결부재(2)간 실링 부위에서 잦은 리크가 발생되는 문제가 있다.

이와같은 리크는 챔버의 온도가 공정 수행 중에는 약 400℃ 이상으로 상승하면서 온도의 변화가 심하므로 O링(3)에 심한 스트레스가 가해지게 되고, 따라서 O링(3)의 변형이나 손상이 초래되면서 발생되므로 공정 및 제품 불량을 야기시키는 보다 심각한 문제가 있게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 온도의 급격한 변화에도 변형되지 않도록 하면서 패디스틀의 교체나 챔버의 웨잇 클리닝 시에도 손상되지 않게 함으로써 긴밀한 실링이 안정적으로 유지되도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 안정된 공정 수행이 제공되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 요부를 절개한 측면도,

도 2는 도 1의 연결부재를 확대 도시한 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 요부 구성을 도시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 패디스틀 11, 22 : 냉각 가스 공급 구멍

12, 23 : 배출 구멍 13, 24 : 온도 감지 구멍

20 : 연결부재 30 : 메탈 시일 부재

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공정 챔버의 내부에서 웨이퍼 안착을 위해 구비하는 패디스틀의 저면과 면밀착하는 연결부재의 밀착면으로 다수의 그루브를 형성하는 동시에 냉각 가스 공급 구멍과 배출 구멍 및 온도 감지 구멍이 형성되는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 있어서, 상기 연결부재의 상기 패디스틀과 밀착되는 상부면에 형성한 그루브에는 메탈 시일 부재가 삽입되는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 패디스틀과 면밀착하는 연결부재의 밀착면으로는 복수의 그루브가 형성되고, 이와 함께 각 그루브의 사이에 냉각 가스 공급 구멍과 배출 구멍 및 온도 감지 구멍이 형성되도록 하는 구성은 종전과 동일하다.

따라서 본 발명의 종전과 동일한 구성에는 동일 부호를 사용하기로 한다.

즉 도 3에서 보는바와 같이 본 발명은 종래의 구성과 대부분이 동일하다.

패디스틀(10)은 공정이 수행되는 챔버의 내부에서 웨이퍼가 안착되는 구성이다. 즉 웨이퍼는 챔버의 내부에 로딩되어 패디스틀(10)에 안착된 상태에서 공정을 수행하게 되는 것이다. 이때의 패디스틀(10)은 웨이퍼를 기계적 또는 진공압 또는 정전기력에 의해서 유동되지 않게 척킹한다.

패디스틀(10)의 하단부를 통해서는 상부면으로 안착되는 웨이퍼의 냉각을 위해 냉각 가스가 유입 및 배출되도록 한다. 이를 위해 패디스틀(10)의 하단면에는 냉각 가스 공급 구멍(11)과 배출 구멍(12) 및 온도 감지 구멍(13)이 각각 형성되도록 한다.

패디스틀(10)의 하단면으로 결합되는 연결부재(20)는 조립 및 분리가 가능하게 구비되는 패디스틀(10)과는 달리 설비에 견고하게 고정되는 구성이다.

이러한 연결부재(20)에는 상부면에 다수의 그루브(21)가 형성되고, 패디스틀(10)의 하단면에 형성한 냉각 가스 공급 구멍(11)과 배출 구멍(12) 및 온도 감지 구멍(13)과 동일 수직선상에는 냉각 가스 공급 구멍(22)과 배출 구멍(23) 및 온도 감지 구멍(24)이 각각 형성된다.

이때 배출 구멍(23)과 동심원상으로 그 외측으로는 제1 그루브(21a)가, 그리고 냉각 가스 공급 구멍(22)과 배출 구멍(23) 및 온도 감지 구멍(24)을 모두 포함하는 크기로 제2 그루브(21b)가, 또한 제2 그루브(21b)의 외측으로 보다 큰 직경으로 제3 그루브(21c)가 각각 중첩되게 형성되도록 한다.

복수로 형성되는 각 그루브(21)에는 고온 및 온도 변화에 강한 재질로서 메탈 시일 부재(30)가 삽입되도록 하는데 본 발명의 가장 두드러진 특징이 있다.

메탈 시일 부재(30)는 그루브(21)의 요입 깊이 보다는 두께가 보다 두껍게 형성되도록 하여 연결부재(20)를 패디스틀(10)에 결합 시 패디스틀(10)의 하단면에는 우선 메탈 시일 부재(30)가 긴밀하게 접촉하면서 기밀이 유지되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 본 발명은 전술한 바와 같이 웨이퍼를 안착시키는 패디스틀(10)의 하단면이 결합되는 연결부재(20)의 상단면으로 형성되는 복수의 그루브(21)에 열변형에 강한 재질로서 메탈 시일 부재(30)가 구비되도록 하는 것이다.

이렇게 메탈 시일 부재(30)를 패디스틀(10)과 연결부재(20)의 사이로 삽입시키게 되면 메탈 시일 부재(30)가 패디스틀(10)의 하단면과 긴밀하게 밀착되면서 견고한 실링이 되도록 한다.

한편 고온의 공정에서나 고온과 저온을 오가는 공정 수행에 의한 챔버에서의 급격한 온도 변화에도 본 발명의 메탈 시일 부재(30)는 열변형에 강력하게 대응하면서 전혀 변형이나 손상이 없도록 한다.

또한 패디스틀(10)을 교체하고 나서나 챔버를 웨잇 세정하고 나서의 리크 체크 시 패디스틀(10)과 연결부재(20)간 밀착력을 더욱 견고하게 유지시킬 수가 있도록 함으로써 실링성이 향상되도록 하는 동시에 주기적 또는 비주기적인 교체의 번거로움이 없이 반영구적인 사용이 가능케하여 보다 손쉬운 유지 관리가 되도록 한다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 단순히 패디스틀(10)과 이 패디스틀(10)을 지지하는 연결부재(20)의 사이로 열변형에 강력하면서 실링성이 좋은 메탈 시일 부재(30)를 삽입함으로써 공정 수행에 따른 고온 및 급격한 온도의 변화에도 변형됨 없이 원형을 유지하면서 견고한 실링성이 유지되도록 하고, 특히 패디스틀(10)의 교체나 챔버의 웨잇 클리닝 직후의 리크 체크에도 안전한 실링이 유지되게 함으로써 안정된 공정 수행 및 제품의 품질을 향상시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 공정 챔버의 내부에서 웨이퍼 안착을 위해 구비하는 패디스틀의 저면과 면밀착하는 연결부재의 밀착면으로 다수의 그루브를 형성하는 동시에 냉각 가스 공급 구멍과 배출 구멍 및 온도 감지 구멍이 형성되는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치에 있어서,

   상기 연결부재의 상기 패디스틀과 밀착되는 상부면에 형성한 그루브에는 메탈 시일 부재가 삽입되는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 시일 부재는 실링용 가스켓으로 이루어지는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 시일 부재는 고온에 강한 재질로서 이루어지는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 시일 부재는 온도 변화에 강한 재질로 이루어지는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈 시일 부재는 상기 연결부재의 그루브의 깊이보다 두꺼운 두께를 갖는 웨이퍼 척킹용 패디스틀의 실링장치.