KR20050106188A - 웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 크릭 및 깨짐을 방지할 수 있는 반도체 제조 설비 중 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치는, 웨이퍼를 척킹하고 지지하는 척과, 상기 웨이퍼를 척킹 또는 디척킹을 위해 진공상태를 조절하는 진공펌프부와, 상기 척과 상기 진공펌프부를 연결하는 진공라인과, 상기 진공라인의 진공압을 조절하는 에어밸브로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치{Wafer chucking and dechucking apparatus}
본 발명은 반도체장치 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 디척킹시 잔류하는 정전하에 의해 발생되는 웨이퍼 손상을 방지하기 위한 반도체 제조설비의 웨이퍼 척킹 장치에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 각각의 공정 공간을 이동하면서 사진, 식각, 확산, 이온주입, 금속증착 및 화학기상증착 등의 제조공정을 반복적으로 수행하여 반도체 소자로 제작되게 된다.
이와 같은 웨이퍼 가공 공정을 성공적으로 수행하기 위해서는 챔버 내부에서 웨이퍼를 척킹하여 고정하는 것과, 웨이퍼 가공 공정이 끝난 후에 웨이퍼에 손상이 가지 않도록 웨이퍼를 디척킹하는 것이 상당히 중요하다. 반도체 소자의 고집적화에 따라 디자인 룰이 작아지고, 공정 마진이 좁아지면서 웨이퍼를 척킹하여 고정시키고 디 척킹시 웨이퍼의 손상이 없도록 할 필요성이 증대되고 있다.
웨이퍼 로딩단계에서 웨이퍼를 프로세스 챔버 내부의 웨이퍼 지지대에 고정시키는 방법은 클램프(clamp)와 같은 하드웨어적인 구조물을 이용하여 고정시키는 방법, 진공을 이용하여 웨이퍼 뒷면을 흡착하여 웨이퍼를 고정시키는 방법(진공 척, vacuum chuck), 중력을 이용하여 자연스런 상태로 웨이퍼 지지대에 고정시키는 방법 및 전기적인 압전효과를 이용하여 고정시키는 방법 등이 있다. 가공 공정후 고정된 웨이퍼를 웨이퍼 지지대에서 디척킹(dechucking)하는 방법은 웨이퍼를 고정시킨 방법에 따라 여러가지 방법이 사용될 수 있다.
상술한 방법 중에서 전기적인 압전효과를 이용하여 고정시키는 방법이 최근 널리 사용되고 있다. 이 방법에서는 웨이퍼를 고정시키기 위하여 정전척(electro-static chuck)을 이용한다. 그리고, 고정된 웨이퍼를 디척킹 하는 방법은 정전척 및 리프트 수단 등을 사용한다.
이하, 종래 기술에 의한 정전척을 이용한 웨이퍼의 척킹 및 디척킹 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 정전척을 이용한 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
상기 정전척(10)은 최상단에 상부 절연막(미도시)이 있고 그 아래에 정전 전극(미도시), 하부 절연막(미도시) 및 하부 전극(미도시) 등으로 구성된다. 상기 하부전극은 챔버(미도시) 내부에서 플라즈마가 발생될 때 플라즈마의 반응속도를 조절하는 역할을 한다. 상기 정전 전극은 DC 제너레이터(미도시)에 연결되어 있고, 상기 DC 제너레이터에 의하여 양전하 또는 음전하가 정전 전극에 대전된다. 상기 정전 전극에 대전된 전하는 정전장(electrostatic field)을 형성시켜 상기 웨이퍼가 척킹 또는 디척킹될 수 있도록 기능을 수행한다. 상기 하부 절연막은 상기 정전 전극과 상기 하부 전극을 절연시키고 상기 상부 절연막은 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전 전극을 절연시킨다.
종래 기술에 의하여 웨이퍼(14)를 척킹하는 방법을 설명하면, 상기 웨이퍼(14)를 정전척(10) 위에 놓고, 전압을 상기 정전척(10) 상단 면에 위치한 상부 절연막 바로 아래 위치한 정전 전극에 인가하여 정전장(electrostatic field)을 형성한다. 즉, 외부의 DC 제너레이터(미도시)에 연결된 전극에 양전하를 인가하고 상기 웨이퍼(14) 상부 공간에 발생된 플라즈마에 의하여 상기 웨이퍼(14) 하면에는 음전하가 인가됨으로써, 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전 전극 사이에 정전장이 형성된다. 상기 정전장에 의해 클램핑 힘(clamping force)이 형성되고 상기 정전척(10)의 상부 표면과 상기 웨이퍼(14)간에 완전한 접촉을 이루며 척킹을 이루게 된다.
한편, 상기 정전척(10)의 상기 정전 전극에 인가된 전류의 일부는 상기 상부 절연막를 통하여 상기 정전척(10)상부 표면으로 이동하게 되고, 시간이 경과되면서 그 전하량은 누적이 된다. 누적된 전하는 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전척(10)간의 클램핑 힘을 증가시키게 된다. 결국, 누적된 전하는 상기 정전척(10)의 상기 정전 전극에 인가한 전압에 비해 상대적으로 큰 클램핑 힘을 형성시키는 원인을 제공한다. 이와 같이 증가된 클램핑 힘은 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전척(10)을 디척킹 할때 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전척(10)을 떨어지지 않게 한다.
상기 웨이퍼(14)가 척킹된 상태에서 상기 웨이퍼(14) 상부 공간에서 공급하던 플라즈마의 발생을 중단하고, 정전척(10)의 하부 전극 및 정전 전극에도 전원 공급을 중단시킨다. 척킹 상태에서 플라즈마와 상기 하부 전극 및 상기 정전 전극에 전원 공급을 중단하게 되면, 대전된 전하가 빠져나가서 클램핑 힘이 감소한다. 그러나 클램핑 힘이 감소하기까지는 어느 정도의 전하 배출 시간(discharging time)이 필요함으로 상기 웨이퍼(14)와 상기 정전척(10)이 떨어지지 않는 스틱킹(sticking) 현상이 생긴다.
이러한 스틱킹 상태에서 리프트 핀들(12)을 업(up)시켜 상기 웨이퍼(14)를 디척킹 한다면, 상기 웨이퍼(14)에 무리한 힘을 가하게 되어 웨이퍼에 손상을 가하기 쉽다. 즉, 웨이퍼가 깨지거나 크릭(Creak)이 생기는 문제점이 발생되게 된다. 또한, 고전압으로 인해 웨이퍼가 스트레스를 많이 받게 되어, 이의 개선을 위한 노력이 필요하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 극복할 수 있는 웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 크릭이나 깨짐을 방지 또는 최소화할 수 있는 웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치는, 웨이퍼를 척킹하고 지지하는 척과, 상기 웨이퍼를 척킹 또는 디척킹을 위해 진공상태를 조절하는 진공펌프부와, 상기 척과 상기 진공펌프부를 연결하는 진공라인과, 상기 진공라인의 진공압을 조절하는 에어밸브로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 척은 업/다운이 가능하도록 구동유닛이 구비될 수 있으며, 상기 진공라인에는 상기 척의 업/다운에 의한 라인의 변형을 방지하기 위한 벨로우즈 라인이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 장치적 구성에 따르면, 웨이터의 크릭이나 깨짐을 방지 또는 최소화하는 것이 가능해진다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다양한 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치의 개략도이다.
상기 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치는 반도체 제조 설비에 사용되는 것으로써, 척(110), 진공펌프부(118,120), 진공라인 및 에어밸브(116) 등으로 구성된다.
상기 척(110)은 웨이퍼를 척킹하고 지지하기 위한 것이다.
상기 진공펌프부(118,120)는 상기 웨이퍼를 척킹 또는 디척킹을 위해 진공상태를 조절하기 위한 것이다.
상기 진공펌프부(118,120)는 터보펌프(118)와 드라이 펌프(120)로 구성되는 데, 상기 터보펌프(118)는 상기 웨이퍼를 척킹 및 디척킹을 위한 진공도를 형성하기 위한 것이고, 상기 드라이 펌프(120)는 상기 터보펌프(118)의 진공펌핑을 조력하기 위한 것이다.
상기 진공라인은 상기 척과 상기 진공 펌프부(118,120)를 연결하며 에어의 이동 통로가 된다.
상기 에어밸브(116)는 상기 진공라인의 진공압을 조절하기 위한 것이다.
상기 척(110)은 업/다운이 가능하도록 구동유닛(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 진공라인에는 상기 척(110)의 업/다운에 의한 상기 진공라인의 변형을 방지하기 위한 벨로우즈 라인(미도시)을 더 포함될 수 있다.
상기의 장치에서는 진공펌프부(118,120)를 통하여 일정한 진공도를 유지함에 의하여 웨이퍼를 척킹하게 되고, 이러한 진공도의 진공상태를 해제함에 의하여 웨이퍼를 디척킹할 수 있게 된다.
이러한 웨이퍼의 척킹 및 디척킹 장치에 의하면 고전압에 의한 웨이퍼의 스트레스를 방지하거나 최소화할 수 있으며, 웨이퍼의 크릭이나 깨짐을 방지 또는 최소화 할 수 있게 된다,
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 스트레스를 감소할 수 있으며, 웨이퍼 디척킹 시 웨이퍼의 깨짐이나 크릭을 방지 또는 최소화하는 것이 가능해진다.
도 1은 종래 기술에 의한 정전척을 이용한 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치의 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치의 개략도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 척 116 : 에어밸브
118 : 터보펌프 120 : 드라이 펌프

Claims (4)

  1. 반도체 제조 설비 중 웨이퍼의 척킹 및 디척킹을 위한 장치에 있어서:
    웨이퍼를 척킹하고 지지하는 척과;
    상기 웨이퍼를 척킹 또는 디척킹을 위해 진공상태를 조절하는 진공펌프부와;
    상기 척과 상기 진공펌프부를 연결하는 진공라인과;
    상기 진공라인의 진공압을 조절하는 에어밸브로 구성됨을 특징으로 하는 웨이퍼 척킹 및 디척킹장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척은 업/다운이 가능하도록 구동유닛이 구비됨을 특징으로 하는 웨이퍼 척킹 및 디척킹장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진공라인에는 상기 척의 업/다운에 의한 라인의 변형을 방지하기 위한 벨로우즈 라인을 더 포함함을 특징으로 하는 특징으로 하는 웨이퍼 척킹 및 디척킹장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진공펌프부는 일정압의 진공도를 형성할 수 있는 터보펌프와 상기 터보펌프의 진공펌핑을 조력하는 드라이 펌프로 구성됨을 특징으로 하는 웨이퍼 척킹 및 디척킹 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100921996B1 (ko) * 2007-10-18 2009-10-14 주식회사 에이디피엔지니어링 기판 합착 장치

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