KR20050029804A

KR20050029804A - 하부전극 밸런스 확인기능을 갖는 반도체 제조 설비

Info

Publication number: KR20050029804A
Application number: KR1020030066014A
Authority: KR
Inventors: 김종현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2005-03-29

Abstract

하부전극 밸런싱 확인기능이 구비된 반도체 제조설비는 공정챔버의 하측에 설치되며 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 척이 마련된 하부전극과, 하부전극을 상승 또는 하강시키는 승·하강유닛과, 하부전극의 수평상태를 공정진행하기 전에 자동 체크하는 수평감지기를 포함한다.

Description

하부전극 밸런스 확인기능을 갖는 반도체 제조 설비{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT HAVING BALANCE SENSING APPARATUS FOR LOWER ELECTRODE}

본 발명은 반도체 제조설비의 하부전극 밸런스 확인 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 하부전극이 공정챔버의 내부로 상승하기 전에 그 수평상태를 자동으로 체크할 수 있도록 하는 반도체 제조설비의 하부전극 밸런스 확인장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 장치를 제조하기 위한 웨이퍼는 세정, 확산, 포토레지스트코팅, 노광, 현상, 식각 및 이온주입등과 같은 공정을 반복하여 거치게 되며, 이들 과정별로 해당 공정을 수행하기 위한 설비가 사용된다.

이러한 공정 중 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 있으며, 습식식각은 소자의 최소 선폭이 수백 내지 수십 마이크로대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나 VLSI, ULSI소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 따라서, 현재 일반적으로 건식 식각을 사용하고 있으며, 건식시각설비 중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 공정설비는 공정챔버에서 가스와 고주파 파워 등 각종 요소를 이용하여 공정을 진행할 때 외부와 완전히 차단된 초고진공을 요구하고 있다.

이러한 식각설비의 구성을 살펴보면 공정챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 고주파의 전력을 인가시킬 수 있도록 상부전극 및 하부전극이 구비된다. 상기 하부전극은 그 상면에 반도체 기판을 안착시킬 수 있는 척이 마련되고, 승하강구동수단에 의해 업·다운 동작이 가능하게 설치되어 상기 상부전극과의 거리 조절이 가능하게 설치된다. 즉 공정 진행시에는 상승하여 상기 상부전극과의 거리가 예컨대 27㎜이며, 기판을 반송할 때에는 하강하여 상기 상부전극과의 거리가 예컨대 172㎜를 이룬다. 한편, 상기 하부전극의 에지부에는 공정가스를 공정챔버의 외부로 균일하게 배기될 수 있도록 기판주위의 가스 흐름을 일정하게 유지시키는 장치인 배플플레이트가 설치된다. 이때 상기 배플플레이트는 상기 하부전극과 결합되어 상기 하부전극의 승하강 동작을 할 때 함께 승·하강하게 된다.

그런데, 상기 배플플레이트와 공정챔버를 구성하는 챔버월이 이루는 간극이 미소(예컨대 1㎜)하여 상기 하부전극이 틀어짐이 발생하게 되면 상기 배플플레이트가 챔버월에 부딪혀 파티클이 발생되고 부품이 파손되거나 공정에러가 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소시키기 위하여 종래에는 예비 정비 주기를 이용하여 상기 하부전극의 틀어짐 정도를 체크하였다. 그 방법으로는 상기 하부전극의 상면 다수개소 측에 점성의 재질을 올려놓고 상기 하부전극을 상승시켜 상기 점성의 재질의 상단이 상기 상부전극의 하단부에 눌려지도록 하여 각 부의 눌려짐 정도를 체크하는 방법에 의하고 있다.

그러나, 이와 같은 방법은 단순히 예비 정비 주기에만 실시되며 실제 공정이 진행되는 상태에서는 확인할 수 없다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 실제 공정이 진행되는 동안 하부전극의 틀어짐을 실시간으로 체크하고 그 결과를 작업자에게 알리는 반도체 제조설비의 하부전극 밸런스 확인 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공정챔버의 하측에 설치되며 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 척이 마련된 하부전극과, 상기 하부전극을 상승 또는 하강시키는 승·하강유닛과, 상기 하부전극의 수평상태를 체크하는 수평감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 하부전극 밸런스 확인장치를 제공한한다.

상기 승·하강유닛은 구동모터와, 상기 구동모터의 동력을 전달하는 동력전달기와, 상기 동력전달기의 동력을 전달받아 소정의 방향으로 회전하는 리드스크루와, 상기 리드스크루의 하측을 회전가능하게 고정하는 고정플레이트와, 상기 리드스크루의 회전동작에 따라 그 외주면을 따라 승·하강되는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트의 상측에 설치되며 그 상단이 상기 하부전극의 하단과 연결된 이송대를 포함함이 바람직하다.

상기 수평감지기는 상기 이송플레이트에 설치되며 상기 이송플레이트와의 거리를 측정하는 적어도 2개의 거리측정기와, 상기 거리측정기로부터 측정된 거리값을 비교 판단하는 비교기를 포함함이 바람직하다.

상기 거리측정기는 이송플레이트의 측면에 설치하며, 상기 거리측정기를 통해 측정된 값을 나타내는 표시기를 추가로 포함하며, 상기 비교기로부터 판단된 결과가 이상상태인 경우 그 이상상태를 알리는 알람발생기를 추가로 포함함이 바람직하다.

상기 공정챔버에서는 건식식각공정을 진행함이 바람직하다. 다음은 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 하부전극 밸런스 확인기능을 갖는 반도체 제조설비의 구성 및 작용에 대해서 좀더 상세히 설명한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 제조설비(1)는 크게 공정챔버(10), 상부전극(30), 하부전극(50), 승하강유닛(70), 수평감지기(90)로 구성된다.

상기 공정챔버(10)는 실제 공정을 수행하는 공정수행부(11)와 상기 하부전극(50)을 하강시켜 기판(W)이 이송될 위치를 제공하는 기판이송부(13)의 공간을 마련하도록 2층의 구조를 갖는 챔버월(15)에 의한다. 상기 챔버월(15)의 하측에는 기판(W)이 드나드는 통로를 형성하는 개구(15a)가 마련되고, 상기 개구(15a)를 개폐하는 도어(17)가 설치되며 챔버월(11c)의 하부에는 진공펌프(19)를 연결하는 배기관(15b)이 마련되어 공정챔버(10) 내부를 진공분위기로 만들도록 구성된다.

상기 상부전극(30)은 상기 챔버월(15)의 상측에 설치되며 플라즈마를 형성시키기 위한 전력 인가시 그라운드(ground) 역할을 수행하고, 그 중앙부에 홀이 형성되어 공정챔버(11)내에서 식각 공정에 필요한 반응가스등을 공급하기 위한 인입구(31)가 마련된다. 상기 인입구(31)를 통해 가스공급원(33)으로부터 가스가 공급된다.

상기 하부전극(50)은 상기 공정챔버(10)의 내부에 설치되며 그 상면에 기판(W)을 안착시킬 수 있는 척(51)이 마련되고, 그 척(51)의 에지부에는 배플플레이트(53)가 설치된다. 상기 배플플레이트(53)는 상기 하부전극(50)이 상승하여 공정수행부(11)로 이동할 경우 상기 챔버월(15)의 내벽과 거의 밀접된 상태의 크기를 갖는 환형의 링형태를 갖는 것으로서, 다수개의 관통홀(53a)이 형성되어 공정가스를 공정챔버(10)의 외부로 균일하게 배기될 수 있도록 하고, 기판(W)주위의 가스 흐름을 일정하게 유지시킨다.

상기 승하강유닛(70)은 상기 하부전극(50)을 공정수행부(11), 기판이송부(13)의 위치로 이동시키는 기능을 수행하는 것으로, 구동모터(71)와, 상기 구동모터(71)의 동력을 전달하는 동력전달기(73)와, 상기 동력전달기(73)의 동력을 전달받아 소정의 방향으로 회전하는 리드스크루(75)와, 상기 리드스크루(75)의 하측을 회전가능하게 고정하는 고정플레이트(77)와, 상기 리드스크루(75)의 회전동작에 따라 그 외주면을 따라 승·하강되는 이송플레이트(78)와, 상기 이송플레이트(78)의 상측에 설치되며 그 상단이 상기 하부전극(50)의 하단과 연결된 이송대(79)를 포함한다.

상기 동력절달기(73)는 상기 구동모터(71)의 모터축(71a)에 연결된 구동풀리(73a)와, 상기 리드스크루(75)의 일단에 설치된 종동풀리(73b)와, 상기 구동풀리(73a) 및 종동풀리(73b)에 외감된 벨트(73c)로 구성된다.

상기 리드스크루(75)는 그 상하단이 고정되어 상기 동력전달기(73)로부터 전달되는 동력을 전달받아 소정의 정해진 위치에서 회전되도록 설치되며 그 하단은 고정플레이트(77)에 의해 회전가능하게 지지된다.

상기 이송플레이트(78)는 상기 리드스크루(75)와 나합되어 상기 리드스크루(75)의 회전방향에 따라 승하강되며, 상기 이송플레이트(78)의 상측에 상기 이송대(79)가 설치되며 상기 이송대(79)의 상단은 상기 하부전극(50)의 하단에 연결된다.

한편, 상기와 같이 승하강유닛(70)에 의해 하부전극(50)이 이동되는 구조를 제공함에 있어 공정챔버(10)의 기밀 유지를 위하여 상기 하부전극(50)과 공정챔버(10)의 바닥부에는 신축 가능한 벨로우즈(81)가 설치된다.

상기 수평감지기(90)는 이송플레이트(78)에 설치되며 상기 이송플레이트(78)와의 거리를 측정하는 적어도 2개의 거리측정기(91)와, 상기 거리측정기(91)로부터 측정된 거리값을 비교 판단하는 비교기(93)를 포함한다.

한편, 거리측정기(91)를 통해 측정된 값을 디스플레이하는 표시기(95)를 추가로 구성하며, 상기 비교기(93)로부터 판단된 결과가 이상상태인 경우 그 이상상태를 알리는 알람발생기(97)를 추가로 구성함이 바람직하다. 상기 비교기(93)는 공정챔버(10)를 제어하는 주제어기(100)와 연결되어 하부전극(50)의 수평상태가 틀어진 상태가 감지되면 상기 설비가동부(진공펌프(19), 가스공급원(14), 도어(16)등)의 동작을 멈추도록 한다.

상기 거리측정기(91)는 디지털방식에 의해 자동으로 체크가 가능한 것으로 그 측정된 데이터는 표시기(95)에 의해 각각의 위치에서 측정된 거리값이 표시되도록 하여 작업가 쉽게 눈으로 확인할 수 있도록 함이 바람직하다.

다음은 상술한 바와 같은 구성에 의해 반도체제조설비(1)의 하부전극 밸런스를 확인하는 동작에 대해서 설명한다.

먼저, 기판(W)을 이송시킬 경우 하부전극(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 공정챔버(10)의 기판이송부(13)에 위치하여 하강상태를 이룬다. 이때, 도어(16)는 개방된 상태를 유지하여 도시되지 않은 반송암이 기판(W)을 집어서 척(51)의 상부에 올려놓거나 또는 척(51)의 상부에 올려진 기판을 집어내도록 한다.

한편, 척(51)의 상면에 기판(W)을 안착시킨 상태에서 공정을 실시하고자 할 경우 도 2에 도시된 바와 같이 하부전극(50)은 상승되어 공정수행부(11)에 위치한다. 이때, 상기 하부전극(50)과 챔버월(15)의 바닥부에 설치된 벨로우즈(81)는 늘어나게 된다.

다음 상기 하부전극(50)의 상승동작에 대하여 설명한다.

먼저, 구동모터(71)가 구동되면 상기 구동모터(71)의 모터축(71a)에 연결된 구동풀리(73a)가 회전하고, 상기 구동풀리(73a)와 벨트(73c)로 연결된 종동풀리(73b)가 회전한다. 그러면, 상기 종동풀리(73b)에 연결된 리드스크루(75)가 함께 회전한다. 이때, 상기 리드스크루(75)에 나합된 이송플레이트(78)가 상승하여 이송대(79)가 함께 상승한다. 따라서, 이송대(79)의 상단과 그 저면이 연결된 하부전극(50)이 상승하고 소기의 위치에 도달하면 구동모터(71)의 동작이 멈추어 하부전극(50)이 소정의 공정을 수행하기 위한 위치가 된다. 이때, 상기 척(51)의 외주면에 설치된 배플플레이트(53)는 상기 챔버월(53)의 내벽과 거의 밀접된 상태를 유지한다.

상술한 바와 같은 동작은 처리될 기판 1매마다 각각 반복적으로 실시된다.

한편, 상기와 같이 하부전극(50)이 승하강되는 동안 본 발명에 의한 수평감지기(90)는 하부전극(50)의 수평상태를 수시로 체크하여 상승된 상태를 이룰 경우 상기 배플플레이트(53)가 챔버월(15)의 내벽과 부딪히는 문제점을 해소시키게 된다.

그에 대해서 설명하면 수평감지기(90)는 하부전극(50)이 하강된 상태에서 동작한다. 즉, 도 1의 상태와 같이 하부전극(50)이 공정챔버(10)의 기판이송부(13)에 위치하면 이송플레이트(78)에 설치된 거리측정기(91)는 상기 고정플레이트(77)와의 거리를 측정한다. 그 측정된 결과치는 표시기(95)를 통하여 표시되고, 비교기(93)를 통하여 각각의 거리측정기(91)로부터 전달된 값이 비교 분석된다. 이때 각각의 위치에서 측정된 거리값이 동일하지 못하고 그 차이가 소정의 오차범위를 넘는다고 분석되면, 그 이상상태에 대한 신호는 공정설비를 제어하는 주제어기(100)로 전달된다. 그러면, 주제어기(100)는 진공펌프(19), 가스공급유닛(30)등의 공정설비 주요 구동부로 가동정지신호를 출력하여 공정이 진행되는 것을 멈추도록 한다. 한편, 이와 같이 이상상태가 발생하게 되면 알람발생기(97)가 함께 동작되어 작업자에게 알림으로써 보다 신속한 후속조치가 이루어지도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 소정의 공정을 진행하는 동안 하부전극의 수평유지상태를 수시로 체크하여 이상상태 여부를 보다 빠르게 판단함으로써 공정에러 발생률을 줄이는 이점이 있다.

또한, 수평상태 확인을 위하여 작업자가 직접 작업해야 하는 번거로움이 해소된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 반도체 제조설비의 구성을 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 하부전극이 상승된 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 반도체 제조 설비 10 : 공정챔버

15 : 챔버월 30 : 상부전극

50 : 하부전극 51 : 척

53 : 배플플레이트 70 : 승하강유닛

71 : 구동모터 73 : 동력전달기

75 : 리드스크루 77 : 고정플레이트

78 : 이송플레이트 79 : 이송대

90 : 수평감지기 91 : 거리측정기

93 : 비교기 95 : 표시기

97 : 알람발생기 100 : 주제어기

Claims

공정챔버의 하측에 설치되며 그 상면에 웨이퍼가 안착되는 척이 마련된 하부전극;

상기 하부전극을 상승 또는 하강시키는 승·하강유닛;

상기 하부전극의 수평상태를 공정진행을 하기 전에 자동 체크하는 수평감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 1항에 있어서, 상기 승·하강유닛은 구동모터와, 상기 구동모터의 동력을 전달하는 동력전달기와, 상기 동력전달기의 동력을 전달받아 소정의 방향으로 회전하는 리드스크루와, 상기 리드스크루의 하측을 회전가능하게 고정하는 고정플레이트와, 상기 리드스크루의 회전동작에 따라 그 외주면을 따라 승·하강되는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트의 상측에 설치되며 그 상단이 상기 하부전극의 하단과 연결된 이송대를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 2항에 있어서, 상기 수평감지기는 상기 이송플레이트에 설치되며 상기 이송플레이트와의 거리를 측정하는 적어도 2개의 거리측정기와, 상기 거리측정기로부터 측정된 거리값을 비교 판단하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 3항에 있어서, 상기 거리측정기를 통해 측정된 값을 디스플레이하는 표시기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 3항에 있어서, 상기 비교기로부터 판단된 결과가 이상상태인 경우 그 이상상태를 알리는 알람발생기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 3항에 있어서, 상기 거리측정기는 상기 이송플레이트의 측면에 설치된 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.
제 1항에 있어서, 상기 공정은 건식식각공정인 것을 특징으로 하는 하부전극 밸런스 확인기능이 구비된 반도체 제조설비.