KR20040024791A - 웨이퍼의 로딩 높이를 지시하는 계측기를 구비한 고밀도플라즈마 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 로딩시 상승 높이를 알 수 있는 계측기를 구비한 HDP CVD 장치에 관하여 개시한다. 본 발명에 일 실시예에 의한 HDP CVD 장치는 공정 챔버, 공정 챔버에 웨이퍼를 로딩/언로딩(loading/unloading)하는 기판 지지대, 기판 지지대와 연결된 페데스탈(pedestal) 및 페데스탈의 상승을 멈추게 하는 프루브를 구비하고 있는데, 상기한 프루브는 페데스탈의 최고 상승 높이를 표시하는 계측기를 구비하고 있다. 그리고 상기한 프루브는 마이크로미터로 만들 수 있다. 본 발명에 의하면 로딩되는 웨이퍼 위치를 정밀하게 제어하여 정확한 공정 제어 및 안정된 공정의 수행이 가능하다.

Description

웨이퍼의 로딩 높이를 지시하는 계측기를 구비한 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치{HDP CVD device having measuring element indicating the loading height of a wafer}
본 발명은 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼의 로딩 높이를 표시하는 계측기를 구비한 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP CVD) 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)은 화학소스(Chemical source) 원료를 가스 상태로 챔버 내에 공급하여 원료의 조성 및 챔버 내부의 압력, 온도를 변화시켜 웨이퍼 표면에서 화학반응을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막을 웨이퍼 표면에 퇴적하는 기술이다. 이러한 CVD는 통상 공정 챔버 내의 압력에 따라 대기압(Atmosphere Pressure, AP) CVD와 저압(Low Pressure, LP) CVD로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PE CVD: Plasma Enhanced CVD) 등이 있다. 그리고 이러한 공정을 수행하기 위한 장치들이 개발되어 사용되고 있다.
최근에는 AP CVD의 단점을 보완한 SA(Sub Atmosphere : 200 토르(Torr) 내지 600 토르) CVD 및 PE CVD와 스퍼터 식각을 일체화시킨 HDP CVD 장치가 주력 장비로서 많이 보급되어 사용되어 지고 있다.
이 중에서 HDP CVD 장치는 기존의 증착과 스퍼터 에치백을 각각 다른 챔버에서 분리해서 진행하던 방식을 동일 챔버에서 동시에 수행할 수 있게 설계되어 있다. 증착과 스퍼터 에치백을 반복해서 수행함으로써, 메탈간의 좁은 공간도 메울 수 있어서 기존의 스핀 온 글래스(Spin On Glass, SOG)를 이용한 평탄화 공정을 대신할 수 있는 등 HDP CVD 장치는 거의 모든 유전막 CVD공정을 수행할 수 있는 기능을 구비하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 HDP CVD 장치, 보다 구체적으로는 노블레스(Novellus)사의 HDP CVD 장치에서의 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 높이를 설명하기 위하여 개략적인 구성을 보여주는 측면도로서, 여기서는 본 발명을 이해하는데 필요한 구성요소만 간략하게 나타내었다. HDP CVD 장치는 증착 및 스퍼터 에치백 공정이 진행되는 공정 챔버(130)와 부수적인 공정 수단(미도시), 상기 공정 챔버(130)에 웨이퍼를 안착시키고 웨이퍼를 클램핑(clamping)하는 수단으로서 정전기 처크(ESC, 114), 안착된 웨이퍼를 로딩(loading)/언로딩(unloading)하는 유닛(미도시) 및 상기 로딩되는 웨이퍼의 위치를 조절할 수 있는 수단인 프루브(120) 등을 구비하고 있다.
HDP CVD 장치, 예컨대 노벨러스(Novellus)사의 SPEED 설비는 공정 챔버(130)에 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 경우에, 정전기 처크(114)와 연결되어 있는 연결 피스톤(114)의 반대편 끝에 부착되어 있는 페데스탈(110)이 함께 상, 하로 동작을 하게 된다. 즉, 웨이퍼를 로딩하는 경우에는 정전기 처크(114)와 함께 페데스탈(110)도 상승하게 되고, 웨이퍼를 언로딩하는 경우에는 정전기 처크(114)와 함께 페데스탈(110)도 하강하게 된다. 챔버의 외부에 있는 고정 보조재(124)에 연결되어 있는 프루브(120)에 페데스탈(110)이 닿게 되면 웨이퍼가 놓여있는 정전기 처크(114)는 상승을 멈추게 된다. 프루브(120)는 고정용 너트(122)에 의하여 고정 보조재(124)에 부착되어 있다.
상기한 HDP CVD 장치는 고정 보조재(124)의 하부로 돌출되는 프루브(120)의 길이를 조절함으로써 정전기 처크(120)의 최고 상승 높이를 간단하게 조절할 수 있다. 돌출된 프루브(120)의 길이가 짧아지면 정전기 처크(120)는 공정 챔버(130)에서 높이 상승하게 되고, 반대로 길어지면 상승되는 정전기 처크(130)의 높이도 낮다.
공정 챔버(130)의 내부 상단에 부착되어 있는 공정 수단(미도시)과 웨이퍼와의 거리는 공정 챔버에서 진행되는 증착 및 스퍼터 에치백 공정에 많은 영향을 미친다. 즉, 웨이퍼의 상승 및 하강 위치에 따라서 퇴적되는 물질의 증착율, 증착 범위 그리고 증착량에 대한 에치량의 비를 나타내는 에치/증착비(E/D ratio) 등에 차이가 생긴다. 그러므로, 정확하고 미세한 공정의 진행을 위해서는 웨이퍼의 상승 높이를 정확하게 조절할 수 있어야 한다.
그런데, 종래 기술에 의한 HDP CVD 장치는 부착 유닛(120)의 하부로 돌출되는 프루브(120)의 길이를 정확하게 알 수 있는 수단이 구비되어 있지 않다. 즉, 돌출된 프루브(120)의 길이에 대한 정확한 데이터 없이 눈짐작으로 돌출 길이를 조절함으로써, 웨이퍼가 로딩될 때 상승하는 높이 즉 페데스탈(110)이 상승하는 높이(D)를 조절하고 있다. 이것은 웨이퍼에 대하여 정확하고 미세한 공정을 진행하는데 있어서 장애가 된다.
또한, 눈짐작으로 돌출 길이를 조절하여 웨이퍼가 너무 높게 로딩되는 경우에는 웨이퍼에 스크래치(scratch)를 유발할 수도 있다. 그리고, 좌, 우에 배치되어 있는 프루브(120)의 길이도 눈짐작으로 조절되기 때문에 양자간에 차이가 많이 생기면 로딩되는 웨이퍼도 약간의 경사가 생기게 놓인 상태에서 증착 및 스퍼터 에치백 공정이 진행되기 때문에 불량을 초래할 수도 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정확하고 미세한 공정의 진행을 가능하게 하고 웨이퍼가 지나치게 높게 로딩됨으로써 웨이퍼에 스크래치가 생기는 것을 방지할 수 있는 수단을 구비한 HDP CVD 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(high density plasma chemical vapor deposition, 이하 'HDP CVD'라 한다)를 설명하기 위하여 개략적인 구성을 보여주는 측면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 HDP CVD장치를 설명하기 위하여 개략적인 구성을 보여주는 측면도이며,
도 3은 도 2에 점선으로 표시한 계측기를 구비한 프루브를 확대해서 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110, 210 : 페데스탈(pedestal)112, 212 : 연결 피스톤
114, 214 : 정전기 처크(electro static chuck, ESC)
120, 220 : 프루브(probe)122, 222 : 고정용 너트
124, 224 : 고정 보조재130, 230 : 공정 챔버
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 HDP CVD 장치는 공정 챔버, 웨이퍼가 안착되어 상기 공정 챔버에 상기 웨이퍼와 함께 상, 하 방향으로 로딩/언로딩(loading/unloading)되는 정전기 처크(Electro Static Chuck, ESC), 정전기 처크와 연결된 페데스탈(pedestal) 및 페데스탈의 상승을 멈추게 하는 프루브(probe)를 구비하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP CVD) 장치로서, 상기한 프루브는 정전기 처크의 최고 상승 높이를 지시하는 계측기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 계측기는 마이크로미터일 수 있다.
상기한 계측기는 반응 챔버의 외벽에 부착되어 있을 수 있다.
상기한 계측기는 적어도 2개 이상이 있을 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에 나타난 각 장치의 구성 요소 및 그 형태 등은 본 발명의 이해를 위해 필요한 범위에서 간략하게 도시되어 있다. 그리고 각 구성 요소의 모양 및 형태 등도 실제와 다를 수 있다. 각 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 HDP CVD장치를 설명하기 위하여 개략적인 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 반응 챔버(230), 정전기 처크(ESC, 214), 연결 피스톤(212) 및 페데스탈(210)의 구조 및 기능은 종래 기술에 의한 HDP CVD장치와 동일하다. 따라서, 여기서는 그 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 HDP CVD장치는 정전기 처크(214) 즉 이와 연결된 페데스탈(210)의 최고 상승 높이를 지시하는 프루브(220)에는 계측기가 구비되어 있다. 이 계측기는 고정 보조재(224)의 하부로 돌출되는 프루브(220)의 길이를 나타내기 위한 것이다. 이 계측기에 표시되는 값은 고정 보조재(224)의 하부로 돌출되는 프루브(220)의 길이를 정확하게 표시하기 때문에, 돌출되는 프루브(220)의 길이를 정밀하게 조절할 수 있다.
돌출된 프루브(220)의 길이를 정확하게 알 수 있으면, 상승하는 페데스탈(210)의 높이(D)도 정밀하게 조절할 수 있다. 그러므로, 페데스탈(210)과 연결 피스톤(212)의 반대편에 연결되어 있는 정전기 처크(214)의 상승 높이를 정밀하게 조절할 수 있다. 정전기 처크(214)의 상승 높이는 그 상부에 안착되어 있는 웨이퍼의 상승 높이와 같기 때문에 결국은 웨이퍼의 상승 위치를 정밀하게 조절하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 계측기를 구비한 프루브(220)로 마이크로미터(micrometer)를 사용하였다. 상기한 마이크로미터(220)의 자세한 구조는 도 2의 점선 부분에 대한 확대도로서 도 3에 도시되어 있다. 마이크로미터(220)는 물체의 길이를 정확하게 측정할 수 있는 장치이므로, 부착 유닛(224)의 하부로 돌출되는 마이크로미터(220)의 정확한 길이를 측정하는 것이 가능하다. 상기한 마이크로미터의 모양은 도면과 달리 여러 가지 변형이 가능하다.
하지만, 계측기를 구비한 프루브(220)로서 마이크로미터 외에도 하부로 돌출되는 프루브(220)의 정확한 길이를 지시할 수 있는 것이면 어떠한 것이든 본 발명에 사용될 수 있다. 그리고 이러한 프루브(220)의 종류에 따라서 고정 보조재(224) 및 고정용 너트(222)의 구조 및 종류도 변경될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는 계측기를 구비한 프루브(220)가 도 1과 같이 고정 보조재(224)에 의하여 공정 챔버(230)의 외벽에 부착되어 있다. 하지만, 상기 프루브(220)는 공정 챔버(230)의 외벽이 아닌 다른 주변 장치에 부착되어 있을 수도 있다. 그리고 상기한 프루브(220)는 적어도 2개 이상 있는 것이 바람직하다. 프루브(220)가 2개 이상이 있는 경우에는 서로 간의 거리가 가장 멀리 떨어져 있도록 배치하는 것이 좋다.
본 발명에 의한 웨이퍼의 로딩 높이를 표시하는 계측기가 구비된 HDP CVD 장치에 의하면 웨이퍼의 로딩 높이를 정확하게 조절할 수 있으므로 정확하고 미세한 공정의 수행이 가능하다. 그리고 웨이퍼에 스크래치가 생기는 것을 방지할 수 있고 웨이퍼가 평행한 상태로 로딩되어서 공정이 수행되는 것을 가능하게 한다.

Claims (4)

  1. 공정 챔버, 웨이퍼가 안착되어 상기 공정 챔버에 상기 웨이퍼와 함께 상, 하 방향으로 로딩/언로딩(loading/unloading)되는 정전기 처크(Electro Static Chuck, ESC), 상기 정전기 처크와 연결된 페데스탈(pedestal) 및 상기 페데스탈의 상승을 멈추게 하는 프루브를 구비하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP CVD) 장치에 있어서,
    상기 프루브는 상기 정전기 처크의 최고 상승 높이를 지시하는 계측기를 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계측기를 구비한 프루브는 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 계측기를 구비한 프루브는 상기 반응 챔버의 외벽에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 계측기를 구비한 프루브는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
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