KR20040009691A

KR20040009691A - 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040009691A
Application number: KR1020020043708A
Authority: KR
Inventors: 정상곤
Original assignee: 주식회사 래디언테크
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-01-31

Abstract

본 발명은 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법에 관한 것으로,

본 발명에서는 메인실린더와 평행된 위치로 보조실린더를 설치하고, 메인실린더와 보조실린더의 각 피스톤축을 작동매개체에 의해 수평연결한 웨이퍼 분리장치를 구비하여 정전척으로 역전압 인가시 이와동시에 보조실린더를 구동하여 웨이퍼를 1차 상승시키고 이후 메인실린더에 의해 웨이퍼를 2차 상승시켜 정전척에서 웨이퍼의 탈착이 이루어지는 분리방법을 구현하므로서 식각장비의 챔버상황에 적합하게 웨이퍼의 탈착시기 및 그 지속시간을 조정할 수 있어 최적의 탈착조건을 제공하게 된다.

Description

반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법{LIFTING MACHINE AND METHOD OF WAFER}

본 발명은 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전척에서 웨이퍼를 탈착함에 있어 이송핀을 1,2차 단계에 걸쳐 상승작동시켜 웨이퍼 탈착을 위한 최적의 탈착조건을 부여하므로서 웨이퍼의 표면에 축적된 전하를 효과적으로 제거할 수 있음은 물론 이에따른 웨이퍼 및 이송핀의 손상또한 방지할 수 있도록 한 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서는 반도체 웨이퍼 위에 존재하는 불필요한 산화막을 제거하기 위해 식각장비에서 웨이퍼식각을 행하고 있다.

이러한 식각장비는 도 1에 도시된 바와같이 반응챔버내에 정전기를 발생하며 웨이퍼(70)를 지지하는 정전척(50)과, 이 정전척(50)을 지지하는 하부전극(40)과, 웨이퍼(70)가 반응챔버에 들어오고 나갈때 웨이퍼 반송용 ARM이 이동되도록 웨이퍼(70)와 정전척(50) 사이에 공간을 만들어주는 기능을 하는 이송핀(60)과, 상기 이송핀(60)을 상,하로 이동시키기 위한 구동체인 실린더(20)로 이루어지는 웨이퍼 분리장치(10)가 설치되어 있다.

이와같이 정전척을 이용하는 식각장비는 웨이퍼가 식각될 때 수천볼트 이상의 정전전력으로 웨이퍼를 정전척이 밀착하게 되고, 밀착된 정전척과 웨이퍼 사이로 He가스를 흘려 웨이퍼의 뒷면을 냉각하는 방식이 최근에 널리 이용되고 있고, 특히 고밀도 플라즈마 식각장비인 경우 정전척의 재질로 세라믹을 적용하여 강한 정전력에 의해 쉽게 웨이퍼를 정전척에 밀착시키는 효과를 얻고 있다.

이때, 종래 웨이퍼 분리장치의 이송핀은 도체로서, 식각공정을 완료한 후 곧바로 웨이퍼를 탈착하여도 정전력(웨이퍼상에 축적된 전하)이 도체 이송핀을 통해 접지된 지역으로 방전되어 쉽게 정전척에서 분리되지만,

위와같이 도체 이송핀을 사용할 경우 웨이퍼상으로 축적된 전하가 일시적으로 핀이 접촉되는 영역으로 쏠림에 따라 칩의 회로구조가 파괴되어 소자에 치명적인 손상을 입히게 되는 문제점이 있고, 이러한 문제점은 특히 고밀도 플라즈마 식각장비에서 심각하게 나타나고 있다.

이에따라, 상기 문제점을 해결하기 위해 부도체 이송핀을 적용하게 되는데, 이때에는 결과적으로 웨이퍼상에 축적된 전하가 빠져나가는 통로가 막히게 됨에 따라, 이를 해결하고자 상,하 위상분할 챔버에서 상부와 하부의 전극을 분리하여 공급하는 전극구조의 챔버에서 부도체 이송핀이 웨이퍼를 들어올리는 순간 하부전극을 통해 정전척에 역전압을 가하여 축적된 전하를 상쇄시키고 있다.

또한, 기존의 분리장치에서는 이송핀을 도체로 적용할 경우 공정이 완료된 후 이송핀을 상승시켜 웨이퍼를 분리하게 되지만, 이송핀을 부도체로 적용할 경우에는 챔버내부로 불활성 가스인 Ar 또는 N2를 공급하면서 챔버내부압력을 100mTorr이상으로 유지한 상태에서 웨이퍼를 상승시켜야함에 따라, 부도체 이송핀을 적용할 경우에는 공정조건에 따라 웨이퍼 상승시간을 조정해야 한다.

하지만, 종래 분리장치는 위와같이 부도체 이송핀을 적용하는 공정의 조건에 따라 웨이퍼 상승시간을 조정함에 있어, 도체 이송핀의 경우에는 공정이 완료된 상태에서 웨이퍼를 들어올리게 됨에 따라 상승시간조정에 문제점이 없으나, 부도체 이송핀을 사용할 경우에는 공정의 완료이전에 웨이퍼를 소정의 간격과 지속시간을 갖도록 들어올려야하므로, 기존과 같이 단수개의 구동 메커니즘을 통해 웨이퍼의 상승시간을 조정하기에 상당한 어려움을 갖는 것이며,

이에따라 정확한 웨이퍼 탈착시간을 설정하지 못할 경우, 웨이퍼가 불규칙하게 튀어오르거나 웨이퍼 또는 이송핀이 손상되는 문제점이 발생되고 있다.

이에, 본 발명은 전술한 종래 분리장치 및 이 장치에 의한 분리방법이 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,

본 발명의 목적은 이송핀을 1,2차 단계에 걸쳐 상승작동되게하여 웨이퍼 탈착을 위한 최적의 탈착조건을 부여하므로서 웨이퍼의 표면에 축적된 전하를 효과적으로 제거할 수 있도록함과 동시에 웨이퍼 및 이송핀의 손상또한 방지할 수 있는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 반도체 식각장치에 적용된 웨이퍼 분리장치의 구성도이이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치의 작용상태도이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 분리장치를 이용한 웨이퍼 분리방법의 순서도이다.

<도면주요부위에 대한 부호의 설명>

1 : 웨이퍼 분리장치2 : 메인실린더

3 : 보조실린더4 : 하부전극

5 : 정전턱6 : 이송핀

7 : 웨이퍼8 : 작동매개체

21,31 : 피스톤축61 : 이송핀설치봉

81 : 작동봉82 : 연결편

821 : 연결공s1 : 역전압인가단계

s2: 웨이퍼 1차 상승단계s3 : 웨이퍼 2차 상승단계

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

웨이퍼를 지지하는 정전척과, 이 정전척을 지지하는 하부전극과, 이송핀설치봉의 끝단에 설치되어 웨이퍼를 정전척에서 탈착시키는 이송핀과, 이송핀 설치봉에 피스톤축이 연결되어 상기 이송핀을 상,하로 이동시키는 메인실린더로 이루어지는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치에 있어서,

메인실린더와 평행된 위치로 보조실린더가 설치되며, 이 보조실린더의 피스톤축과 이송핀설치봉이 작동매개체에 의해 수평연결됨을 특징으로 하는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치를 구비하므로서 달성되며,

이와같이 이송핀설치봉과 보조실린더의 피스톤축을 연결형성하므로서 메인실린더와 보조실린더의 선택적인 구동에 따라 이송핀은 1,2차에 걸쳐 상승작동된다.

또한, 상기의 분리장치를 통해, 반응챔버내의 식각공정 완료시 정전척의 전원을 차단함과 동시에 웨이퍼상에 축적된 전하를 제거하기 위해 역전압을 인가하는 단계와;

역전압의 인가와 동시에 보조실린더를 구동하여 이송핀에 의해 소정의 간격으로 웨이퍼를 1차상승시키는 단계와;

공정조건의 완료된 후 메인실린더를 구동하여 이송핀에 의해 웨이퍼를 2차 상승시켜 정전척에서 웨이퍼를 탈착시키는 단계;로 이루어지는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리방법을 구비하므로서 구현된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치의 작용상태도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명의 웨이퍼 분리장치(1)는 메인실린더(2)와 평행된 위치로 보조실린더(3)를 추가형성하되, 메인실린더(2)의 피스톤축(21)이 내경으로 삽입연결되는 이송핀설치봉(61)과 보조실린더(3)의 피스톤축(31)을 작동매개체(8)에 의해 수평연결한 것에 특징적인 구성이 있다.

여기서, 작동매개체(8)는 도 2에서와 같이 보조실린더(3)의 피스톤축(31) 이 수직된 구조로서 연결되도록 하부 일측벽에 연결편(82)이 형성되며 이송핀설치봉(61)을 내경으로 수용하게 되는 작동봉(81)으로 구성된다.

이때, 상기 연결편(82)으로 보조실린더(3)의 피스톤축(31)을 연결하는 수단은 연결편(82)으로 연결공(821)을 형성하고, 피스톤축(31)으로는 나사산을 형성하여 도 2와 같은 나사결합구조에 의한 결합방식을 적용함이 바람직하며, 작동봉(81)과 이 작동봉(81)의 내경으로 수용되는 이송핀설치봉(61)은 상호 간섭되지 않도록 일정간격을 갖게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 분리장치(1)는 도 3에서와 같이 부도체 이송핀(6)이 끝단에 고정되는 이송핀설치봉(61)이 작동매개체(8)에 의해 보조실린더(3)의 피스톤축(31)과 수평연결됨에 따라 보조실린더(3)의 피스톤축(31)의 전개,삽입작동에 의해 이송핀설치봉(61)을 상,하로 작동시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 보조실린더(3) 피스톤축(31)의 작동범위는 메인실린더(2)가 갖는 작동범위에 영향을 주지 않는 완충구조를 취하게 되며, 보조실린더(3)를 작동시간을 제어하기 위한 제어기(도면에 미도시됨.)를 별도로 설치하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 분리장치를 이용한 웨이퍼 분리방법의순서도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명에서 제공되는 웨이퍼 분리방법은 정전척(5)으로 역전압을 인가하는 단계(s1)와, 웨이퍼(7)를 1차 상승시키는 단계(s2)와, 웨이퍼(7)를 2차 상승시켜 정전척(5)에서 웨이퍼(7)를 탈착시키는 단계(s3)로 이루어진다.

이때, 역전압인가단계(s1)는 본 발명의 분리장치에 부도체 이송핀을 적용한 상태에서 행하여지게 되는 단계이며, 식각반응챔버(도면에 미도시됨.)내에서 식각공정이 완료되어 공정용 가스가 차단되고 하부전극(4)이 오프된 후, 불활성가스인 Ar 또는 N2 등이 흐르는 상황에서 정전척(5)의 전원이 차단됨과 동시에 정전기, 즉 웨이퍼(7)상에 축적된 전하를 제거하기 위한 역전압을 인가할때, 부도체 이송핀의 사용에 따른 주어진 작업조건이나 정해진 조건을 설정하게 된다.

또한, 웨이퍼 1차 상승단계(s2)에서는 보조실린더(3)를 작동시켜 작동매개체(8)에 의해 연결된 이송핀설치봉을 상승시키므로서 이송핀(6)에 의해 웨이퍼(7)를 1차 상승시키게 된다.

이때, 보조실린더(3)를 작동시키는 신호는 반드시 정전척(5)에 역전압이 인가됨과 동시에 이루어지도록함이 바람직하고, 보조실린더(3)의 작동지속시간은 전술한 제어기에서 조절하게 되며, 웨이퍼의 1차 상승시 챔버내부압력을 100-150 mTorr으로 유지하게 된다.

마지막으로, 웨이퍼 2차 상승단계(s3)에서는 공정이 완료된 후 메인실린더(2)를 작동시켜 피스톤축의 전개에 의해 이송핀(6)이 설치된 이송핀설치봉(61)을 재차 상승시키므로서 정전척(5)에서 웨이퍼(7)를 탈착하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 분리장치에 부도체 이송핀을 적용할 경우 상이해지는 식각장비의 챔버상황에 적합하게 웨이퍼의 탈착시기 및 그 지속시간을 조정할 수 있으므로 최적의 탈착조건을 제공하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치 및 방법은 이송핀을 1,2차 단계에 걸쳐 상승작동하게 구성함으로서, 특히 부도체 이송핀을 적용하게 되는 고밀도 플라즈마 식각장비에서 각 웨이퍼별 공정이 완료된 후 웨이퍼를 정전척에서 탈착할 때 웨이퍼의 상승시간조절이 용이하여 웨이퍼의 표면에 축적된 전하를 효과적으로 제거할 수 있음은 물론 웨이퍼가 불규칙하게 튀어오르는 현상과 웨이퍼 또는 이송핀이 파손되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이며,

나아가, 원활한 작업을 행할 수 있어 생산효율의 증대효과와 함께 장비의 내구성또한 향상시킨 효과를 갖는 것이다.

이상에서, 본 발명에 따른 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능한 것이다.

Claims

웨이퍼를 지지하는 정전척과, 이 정전척을 지지하는 하부전극과, 이송핀설치봉의 끝단에 설치되어 웨이퍼를 정전척에서 탈착시키는 부도체 이송핀과, 이송핀 설치봉에 피스톤축이 연결되어 상기 이송핀을 상,하로 이동시키는 메인실린더로 이루어지는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치에 있어서,

상기 메인실린더와 평행된 위치로 보조실린더가 설치되며, 이 보조실린더의 피스톤축과 이송핀설치봉이 작동매개체에 의해 수평연결됨을 특징으로 하는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치.
제 1항에 있어서, 작동매개체는 보조실린더의 피스톤축이 수직된 구조로서 연결되도록 하부 일측벽에 연결편이 형성되며 이송핀설치봉을 내경으로 수용하게 되는 작동봉으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리장치.
반응챔버내의 식각공정 완료시 정전척의 전원을 차단함과 동시에 웨이퍼상에 축적된 전하를 제거하기 위해 역전압을 인가하는 단계와;

역전압의 인가와 동시에 보조실린더를 구동하여 이송핀에 의해 웨이퍼를 소정의 간격으로 1차상승시키는 단계와;

공정조건의 완료된 후 메인실린더를 구동하여 이송핀에 의해 웨이퍼를 2차상승시켜 정전척에서 웨이퍼를 탈착시키는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 식각장비에 적용되는 웨이퍼 분리방법.