KR20040040681A - 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대 - Google Patents

반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대에 관한 것으로, 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대는 웨이퍼를 척킹하고 지지하는 정전척과; 상기 정전척을 받치는 받침대와; 상기 정전척에 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 리프트 수단을 포함하되; 상기 리프트 수단은 상기 받침대와 정전척을 관통하여 상기 웨이퍼를 리프팅하는 그리고 상기 웨이퍼에 축적(Charge)되는 전하(Electron)들이 방전되도록 알루미늄 재질로 이루어지는 리프트 핀들을 구비할 수 있다.

Description

반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대{WAFER SUPPORT OF A SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대에 관한 것이다.
반도체 소자는 웨이퍼 상에 물질막을 증착하는 공정, 증착된 물질막을 필요한 형태로 패터닝하는 공정 및 웨이퍼상의 불필요한 잔류물들을 제거하는 세정공정 등 수 많은 공정을 거쳐서 가공이 된다. 이러한 공정들을 진행하기 위해서는 웨이퍼를 챔버 내부의 웨이퍼 지지대로 로딩(loading)하여 웨이퍼를 가공한 후 외부로 언로딩(unloading) 시키는 과정을 여러 번 반복하게 된다.
이와 같은 웨이퍼 가공공정을 성공적으로 수행하기 위해서는 챔버 내부에서 웨이퍼를 척킹하여 고정하는 것과, 웨이퍼 가공공정이 끝난 후에 웨이퍼에 손상이 가지 않도록 웨이퍼를 디척킹하는 것이 상당히 중요하다. 최근에는 전기적인 압전 효과를 이용하여 고정시키는 정전척이 널리 사용되고 있다.
플라즈마 방전을 이용한 식각 장비의 경우, 정전척이 필수적인 부품으로 자리 잡고 있다. 기존의 플라즈마 식각 장비에서 사용되던 정전척은 표면에 폴리머(Polymer) 증착, Polymide Film간의 접착력 저하, 외부 영향에 의한 척킹(Chucking) 능력 저하 등의 문제점으로 인해 He Leak, Chucking Force 불량, 수명저하 등의 단점이 있었다.
이를 보완하기 위해 최근에는 세라믹 정전척(Ceramic Esc)을 도입하였다. 하지만, 세라믹 정전척은 He Leak의 안정화 및 Esc Life Time 등의 연장 효과가 있느 반면에, 강한 척킹력(Chucking Force)으로 인해 프로세스(Process) 종료 후 스틱킹(Sticking) 현상으로 웨이퍼 깨짐(W/F Broken) 및 슬라이딩(Sliding) 등의 문제가 지속적으로 발생하고 있다.
도 1에 도시된 표를 참고하면, 세라믹 정전척은 방전반응시간(Discharge Response Time)의 증가로 식각(Etch)이 종료된 "A"시점 이후에도 정전척 전압(Esc Voltage)이 그라운딩 (or 자연상쇄) 되지 못하고 "D"시점까지 장시간 잔류하고 있음을 확인할 수 있다.(즉, 정전척 전압(Esc Voltage)이 700V ?? 0V로 디척킹(Dechucking) 되는데 "A"시점에서 "D"시점까지 18초 가량 소요된다.)
이처럼, 기존의 정전척은 장시간의 플라즈마 온(Plasma On) 및 높은 알에프 파워(RF Power) 사용으로 웨이퍼에 축적(Charge)되는 전하(Electron)들에 의해 리프트 핀(Lift Pin)이 상승("B"시점)하면, "D"시점에서 스틱킹 현상이 발생되고, 웨이퍼 브로킨 및 슬라이딩이 유발된다.
다시 말해, 세라믹 정전척은 공정이 끝난 이후 상당시간이 경과해도 웨이퍼(wafer)가 척(chuck)으로부터 분리되기 어려운 현상(스틱킹(sticking) 현상)이 발생되고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼에 축적된 전하들을 효과적으로 그라운드 또는 자연 상쇄시킬 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 세라믹 정전척에서의 방전반응을 그래프로 보여주는 표;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 지지대를 구비한 반도체 제조 장치를 단순화한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
120 : 웨이퍼 지지대
122 : 정전척
124 : 받침대
130 : 리프트 수단
132 : 리프트 핀
134 : 벨로우즈
136 : 샤프트
138 : 구동부
140 : 배선
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 장치의웨이퍼 지지대는 웨이퍼를 척킹하고 지지하는 정전척과; 상기 정전척을 받치는 받침대와; 상기 정전척에 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 리프트 수단을 포함하되; 상기 리프트 수단은 상기 받침대와 정전척을 관통하여 상기 웨이퍼를 리프팅하는 그리고 상기 웨이퍼에 축적(Charge)되는 전하(Electron)들이 방전되도록 알루미늄 재질로 이루어지는 리프트 핀들을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 정전척은 세라믹 재질로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 리프트 수단은 상기 리프트 핀에 연결되는 그리고 수축 및 이완을 반복하는 벨로우즈및; 상기 벨로우즈에 설치되고, 상/하로 이동되는 샤프트와; 상기 샤프트를 상,하로 구동시킬 수 있는 구동부를 포함하며, 상기 리프트 핀과 벨로우즈에는 각각 그라운드시키기 위한 배선이 연결될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 샤프트가 상하 운동하는 과정에서 상기 벨로우즈의 상부판에 설치된 가이드 수단에 의해 가이드되므로, 샤프트가 좌우 유동되지 않는 것이고, 이로써 클램프 링의 정확한 업,다운동작을 수행할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전척을 구비한 웨이퍼 지지대를 설명하기 위하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참고하면, 반도체 제조 장치(100)는 상벽에 상부 전극(112)을 구비한 공정챔버(110) 및 그 챔버(110)내의 하단에 설치되는 웨이퍼 지지대(120)를 구비한다. 상기 챔버(110) 측벽에는 가스 주입구(114) 및 가스 배기구(116)가 형성되어 있다. 상기 상부 전극(112)은 상기 챔버 외부의 RF 제너레이터(미도시됨)에 도시되어 있으며, 상기 RF 제너레이터에 의해 상기 상부 전극으로 전원이 인가된다. 상기 반도체 제조 장치는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 가공하는 장치이며, 특히 플라즈마 에칭 장치인 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참고하면, 본 발명의 웨이퍼 지지대(120)는 정전척(122), 받침대(124), 리프트 수단(130)을 갖는다. 상기 정전척(122)은 상기 받침대(124) 상부에 설치되며, 상기 챔버(110) 외부의 DC 제너레이터에 연결되어 하부 전극 역할을 한다. 상기 정전척(122)은 세라믹으로 이루어진다. 상기 정전척(122)과 받침대(124)에는 리프트 수단(130)의 리프트 핀(132)들이 웨이퍼(W)에 접촉되거나 웨이퍼를 리프트할 때 상기 리프트 핀(132)이 움직일 수 있도록 홀이 형성되어 있다.
상기 리프트 수단(130)은 상기 정전척(122)과 받침대(124)를 관통하여 형성된 다수의 홀에서 상하 운동을 하는 다수의 리프트 핀(132)과, 상기 리프트 핀(132)과 연결되는 벨로우즈(134), 상기 벨로우즈(134)와 연결되는 샤프트(136) 그리고 이 샤프트(136)를 상하 구동시키기 위한 구동부(138)를 갖는다. 상기 구동부는 유압모터, 공압모터, 실린더 등이 사용될 수 있다.
상기 리프트 핀(132)은 상기 웨이퍼(W)와 접촉시 상기 웨이퍼에 있는 전하가 쉽게 그라운드로 이동될 수 있도록 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 리프트 핀(132)과 상기 벨로우즈(134)에는 그라운드를 위한 배선(140)이 연결되어 있다.
본 발명의 웨이퍼 지지대는 PVD, CVD, 에칭 또는 어떤 다른 처리시스템에 사용될 수 있다.
여기서 본 발명의 구조적인 특징은 웨이퍼(W)를 얻/다운시켜주는 리프트 수단(130)의 리프트 핀(132)을 전하가 쉽게 이동되도록 알루미늄으로 이루어지고, 이 리프트 핀(132)에는 그라운드를 위한 배선(140)이 연결된다는데 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 반도체 장치의 웨이퍼 지지대의 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 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명의 웨이퍼 지지대에 의하면, 웨이퍼에 축적된 전하들을 리프트 핀들을 통해 효과적으로 그라운드 또는 자연 상쇄시킴으로써, 웨이퍼에축적(Charge)된 전하(Electron)들에 의해 웨이퍼(wafer)가 척(chuck)으로부터 분리되기 어려운 현상(스틱킹(sticking) 현상)을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대에 있어서:
    웨이퍼를 척킹하고 지지하는 정전척과;
    상기 정전척을 받치는 받침대와;
    상기 정전척에 웨이퍼를 로딩/언로딩하기 위한 리프트 수단을 포함하되;
    상기 리프트 수단은 상기 받침대와 정전척을 관통하여 상기 웨이퍼를 리프팅하는 그리고 상기 웨이퍼에 축적(Charge)되는 전하(Electron)들이 방전되도록 알루미늄 재질로 이루어지는 리프트 핀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대.
  2. 제 1 항에 있어서:
    상기 정전척은 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대.
  3. 제 1 항에 있어서:
    상기 리프트 수단은
    상기 리프트 핀에 연결되는 그리고 수축 및 이완을 반복하는 벨로우즈및;
    상기 벨로우즈에 설치되고, 상/하로 이동되는 샤프트와;
    상기 샤프트를 상,하로 구동시킬 수 있는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대.
  4. 제 3 항에 있어서:
    상기 리프트 핀에는 그라운드시키기 위한 배선이 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대.
  5. 제 3 항에 있어서:
    상기 벨로우즈에는 그라운드시키기 위한 배선이 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 웨이퍼 지지대.
  6. 제 1 항에 있어서,
    반도체 제조 장비가 건식 식각 장비인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
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Citations (6)

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