KR20040103728A - 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비는 공정챔버; 공정챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 척; 척의 외주면에 설치되어 웨이퍼의 얼라인을 가이드함과 아울러 공정가스의 포커싱을 가이드하는 에지링; 및 에지링의 적어도 2개소에 설치되어 상기 에지링을 척에 고정시키는 고정유닛을 포함한다. 이에 의하여, 상기 척과 에지링이 접촉되어 마모되는 것을 방지하고, 척과 에지링의 접촉에 의한 아킹 및 파티클이 유발되는 것이 방지되므로 공정의 수율이 향상되는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비{IMPROVED WAFER SUPPORT STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURE EQUIPMENT}

본 발명은 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 척의 외주면에 설치되는 에지링이 얼라인 불량됨에 따라, 척이 식각되는 것을 방지하는 에지링을 구비하는 반도체 제조설비에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서 집적 회로를 구성하는 단위 소자들은 반도체 웨이퍼상에 사진, 확산, 식각, 증착 등의 공정이 반복적으로 이루어져 반도체 장치로 제작된다.

이러한 공정 중 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 나뉘어지며, 습식식각은 소자의 초소선폭이 수백 내지 수십 마이크로대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나 VLSI,ULSI 소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다.

따라서, 현재 일반적으로 건식식각을 사용하고 있으며, 건식식각설비 중 가스와 고주파 파워 등으로 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 플라즈마 건식식각공정이 사용된다.

상술한 바와 같은 건식식각공정이 진행되는 공정챔버는 그 내부에 웨이퍼가 안착되는 척과 상기 척의 외주부에 설치되는 에지링 그리고, 상기 에지링의 외주부에 설치되어 공정가스를 주입하는 인젝션 링이 설치된다.

또한, 상기 척에 안착된 웨이퍼의 에지부를 커버하도록 설치되어 웨이퍼의 상면 에지부를 커버함과 아울러, 상기 웨이퍼의 에지부 및 배면등 불필요한 부분이 식각되는 것을 방지하는 클램프 링이 설치되고, 상기 클램프 링을 업다운시키는 구동장치가 설치된다.

이때, 상기 에지링은 소정의 단을 형성하여 척에 안착되는 웨이퍼의 얼라인을 가이드하고, 웨이퍼의 이탈을 방지할 뿐만 아니라, 상부전극과 하부전극인 척에 인가되는 전원에 의해 발생된 플라즈마 상태의 이온이 웨이퍼로 분사되도록 포커싱한다.

이와 같은 구성에 의해, 웨이퍼가 공정챔버에 인입되어 에지링의 가이드에 의해 척에 안착되면 클램프 링은 구동장치에 의해 하강하여 웨이퍼의 에지부에 안착되고, 인젝션 링을 통해 주입된 공정가스는 상ㆍ하부전극에 인가된 전원에 의해 플라즈마 상태의 이온으로 웨이퍼에 분사되어 건식식각공정이 진행된다.

그런데, 이러한 종래의 건식식각설비는 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 척(1)의 에지부에 에지링(3)을 설치할 때, 에지링(3)의 센터(Ｉ')와 척(1)의 센터(Ｉ)가 정확하게 얼라인되지 못하는 문제점이 발생한다.

즉, 척(1)과 상기 척(1)의 외주면에 설치되는 에지링(3) 사이에는 소정간격의 갭을 형성한다. 그런데, 상기 에지링(3)의 일측으로 치우쳐지게 설치되면, 척(1)의 일측에는 척(1)과 에지링(3) 사이의 갭(A)이 거의 없고, 타측은 척(1)과 에지링(3) 사이의 갭(A')이 커짐에 따라, 전류가 흐르는 척(1)과 에지링(3)이 접촉하여 에지링(3)에도 전류가 흐르므로 아킹이 발생한다.

또한, 상기 에지링(3)이 한쪽으로 치우쳐 그 갭(A')이 커짐에 따라, 공정가스 등의 공정부산물이 보다 쉽게 갭에 축적되는 문제점이 발생한다.

그리고, 상기 척(1)에 안착된 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지하기 위해 웨이퍼의 배면으로 저온의 헬륨가스가 공급되거나, 공정의 원활한 진행을 위해 웨이퍼의 배면에 질소를 불어주어 파티클을 제거할 때 웨이퍼의 에지링이 공급되는 가스의 압력에 의해 진동이 발생하여 에지링(3)이 유동된다.

이에 따라, 상기 척(1)과 에지링(3)이 접촉하므로 마찰에 의해 척(1)이나 에지링(3)이 마모되는 문제점이 발생한다.

그리고, 상기 척(1)과 에지링(3)이 마모됨에 따라 파티클이 유발되는 문제점을 발생시킨다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 척의 외주면에 설치되는 에지링을 정확하게 위치정렬하고 소정의 위치에서 고정시켜 척과 에지링의 마찰을 방지하여 파티클이 발생하는 것을 방지하는 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비를 제공하는 것이다.

도 1a 및 1b는 종래의 에지링이 척의 외주면에 설치된 정면도 및 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 에지링이 설치된 일실시예로서의 건식식각설비를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 C 표시부를 확대도시한 부분확대도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 척 11 : 홀

13 : 체결나사 15 : 고정유닛

19 : 헬륨공급관 20 : 에지링

21 : 관통홀 30 : 인젝션 링

31 : 인젝션 관통홀 32 : 가스주입홀

35 : 가스주입관 40 : 클램프 링

41 : 클램프 홀 42 : 업다운로드

43 : 클램프 핀 44 : 가이드 링

45 : 실린더 47 : 구동장치

50 : 상부전극 51 : 전원

60 : 슬릿도어 100 : 공정챔버

W : 웨이퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 척; 상기 척의 외주면에 설치되어 웨이퍼의 얼라인을 가이드함과 아울러 공정가스의 포커싱을 가이드하는 에지링; 및 상기 에지링의 적어도 2개소에 설치되어 상기 에지링을 척에 고정시키는 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 고정유닛은 상기 에지링을 상하로 관통하는 관통홀;과 상기 관통홀을 통하여 상기 척에 나사 결합되는 체결나사로 된 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 체결나사는 접시머리나사이고, 상기 관통홀은 상기 접시머리나사와 대응된 형상으로 된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 에지링이 설치된 일실시예로서의 건식식각설비를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 C 표시부를 확대도시한 부분확대도로써, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건식식각설비의 공정챔버(100)는 일측에 웨이퍼(W)가 입출되는 슬릿도어(60)가 마련되고, 그 내부에 웨이퍼(W)가 안착되는 척(10)이 설치되며, 상기 척(10)의 외주면에는 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하는 에지링(20)이 설치된다.

여기서, 상기 척(10)의 내부에는 웨이퍼(W)를 일정한 온도로 유지하기 위해 이를 냉각시켜주는 헬륨이 공급되는 헬륨공급관(19)이 설치되고, 상기 척(10)은 소정의 단을 갖도록 형성되며, 상기 에지링(20)은 상기 척(10)의 에지부에 형성된 소정의 단에 안착되도록 설치된다.

그리고, 상기 공정챔버(100)의 상부에 설치된 상부전극(50)과 하부전극이 되는 척(10)은 전원(51)으로부터 전류가 인가된다.

또한, 상기 척(10)과 에지링(20)에는 이들을 고정하는 고정유닛(15)이 설치된다.

이때, 상기 척(10)에 형성된 소정의 단 즉, 에지링(20)이 안착되는 척(10)의 에지부에는 상기 척(10)을 분리할 때, 이를 원활하게 분리하기 위한 다수개의 홀(11)이 형성된다.

즉, 작업자는 상기 척(10)에 형성된 홀(11)에 도시되지 않은 가이드바를 끼우고, 상기 가이드바를 잡고 척(10)을 분리하도록 하는 것이다.

이에 따라, 상기 고정유닛(15)은 상기 에지링(20)의 가장자리에 상하방향으로 체결나사(13)가 에지링(20)을 관통하도록 관통홀(21)을 형성하고, 상기 체결나사(13)는 관통홀(21)에 삽입되도록 설치되어 상기 척(10)에 형성된 홀(11)에 끼워지도록 구성된다.

이때, 상기 체결나사(13)는 에지링(20)의 외부로 돌출되지 않도록 접시머리나사로 되는 것이 바람직하므로, 상기 관통홀(21)은 접시머리나사에 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 에지링(20)의 외주면에는 인젝션 링(30)이 설치되는데, 상기 인젝션 링(30)은 그 내부에서 가스가 순환하도록 링 형상의 인젝션 관통홀(31)이 형성되고, 상기 인젝션 관통홀(31)의 일측 하단에는 오링(36)에 의해 실링되는 가스주입구(35)가 연결되며, 상단에는 다수개의 가스주입홀(32)이 형성된다.

즉, 상기 인젝션 링(30)의 일측 하단에 설치된 가스주입구(35)에서 주입된 가스는 인젝션 관통홀(31)을 따라 인젝션 링(30)의 내부를 순환하면서 상기 인젝션 관통홀(31)과 연통되게 설치된 다수개의 가스주입홀(32)을 통해 공정챔버(100) 내부로 주입된다.

상기 인젝션 링(30)의 외주면에는 상단에 클램프 핀(43)이 마련된 다수개의 업다운로드(42)가 설치되고, 상기 업다운로드(42)는 구동장치(47)에 의해서 승하강 하도록 구성된다.

상기 구동장치(47)는 상기 업다운 로드(42)의 하단에 설치된 가이드 링(44)과, 상기 가이드 링(44)의 하단에 설치되는 에어실린더(45)로 구성된다.

한편, 상기 인젝션 링(30)의 상부에는 척(10)에 안착된 웨이퍼(W)의 에지부의 상면을 커버하고, 웨이퍼(W)를 커버하는 타측에 클램프 홀(41)이 형성되어 상기 업다운로드(42)의 클램프 핀(43)이 끼워지는 클램프 링(40)이 설치된다.

다음은, 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 건식식각설비의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 공정챔버(100) 내부의 세정이나 부품교체 등을 위해 분리되었던 부품들을 조립한다.

즉, 공정챔버(100)의 내부에 척(10)을 고정시키고, 그 외주면에 상기 척(10)을 지지하는 에지링(20)을 설치한다.

여기서, 상기 에지링(20)은 에지링(20)을 상하로 관통하는 관통홀(21) 및 척(10)에 형성된 홀(11)에 끼워지는 체결나사(13)를 끼워 고정하는 고정유닛(15)에 의해 척(10)과 에지링(20)이 고정되도록 설치된다.

다음, 상기 에지링(20)의 외주면에 인젝션 링(30)을 설치한다.

여기서, 상기 인젝션 링(30)의 가스주입홀(32)과 가스주입관(35)이 연통되게설치하고, 실링부재로서 오링(36)을 설치한다.

다음, 상기 인젝션 링(30)의 외주부에는 그 하단에 가이드 링(44)이 설치된 업다운로드(42)가 설치되고, 상기 업다운로드(42)의 상단에 설치된 클램프 핀(43)은 상기 척(10)과, 에지링(20) 그리고, 인젝션 링(30)의 상면을 커버하는 클램프 링(40)의 에지부에 형성된 클램프 홀(41)에 끼워진다.

따라서, 상기 공정챔버(100)의 슬릿도어(60)를 통해 웨이퍼(W)가 반입되어 척(10)에 안착되면 실린더(45)의 구동에 의해 가이드 링(44)에 연결된 업다운 로드(42)가 하강함에 따라, 상기 업다운 로드(42)의 상단에 구비된 클램프 핀(43)은 클램프 링(40)의 에지부에 형성된 클램프 홀(41)에 끼워지므로, 클램프 링(40)이 하강하여 척(10)에 안착된 웨이퍼(W)의 에지부를 커버한다.

다음, 인젝션 링(30)의 인젝션 관통홀(31)과 연통되게 설치된 가스주입관(35)을 통해 주입된 가스는 인젝션 링(30)의 인젝션 관통홀(31)을 따라 인젝션 링(31)의 내부를 순환함과 아울러, 상기 인젝션 관통홀(31)과 연통되도록 인젝션 링(30)의 상부에 형성된 가스주입홀(32)을 통해 상부로 주입되어 클램프 링(40)을 지나 공정챔버(100)의 상부로 이동한다.

이에 따라, 상기 공정챔버(100)로 공급된 가스는 상부전극(50)과 척(10)에 인가된 전원(51)에 의해 플라즈마 상태의 이온이 되어 웨이퍼(W)상의 패턴을 따라 식각공정을 진행한다.

여기서, 상기 척(10)에 내설된 헬륨공급관(19)으로부터 공급되는 헬륨은 웨이퍼(W)의 배면으로 공급되어 웨이퍼(W)를 일정한 온도로 냉각시킨다.

이때, 헬륨이 공급됨에 따라 그 압력에 의해 미세한 진동이 발생하지만, 고정유닛(15)에 의해 척(10)과 에지링(20)이 고정됨에 따라, 척(10)과 에지링(20)의 접촉이 방지된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비의 에지링은 고정유닛에 의해 척에 고정됨에 따라, 척과 에지링이 접촉되어 마모되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 척과 에지링의 접촉에 의한 아킹 및 파티클이 유발되는 것이 방지되므로 공정의 수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 공정챔버;

   상기 공정챔버의 내부에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 척;

   상기 척의 외주면에 설치되어 웨이퍼의 얼라인을 가이드함과 아울러 공정가스의 포커싱을 가이드하는 에지링; 및

   상기 에지링의 적어도 2개소에 설치되어 상기 에지링을 척에 고정시키는 고정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정유닛은 상기 에지링을 상하로 관통하는 관통홀;과

   상기 관통홀을 통하여 상기 척에 나사 결합되는 체결나사로 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 체결나사는 접시머리나사이고, 상기 관통홀은 상기 접시머리나사와 대응된 형상으로 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지구조가 개선된 반도체 제조설비.