KR20050120854A - 반도체 제조장치 - Google Patents

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KR20050120854A
KR20050120854A KR1020040045958A KR20040045958A KR20050120854A KR 20050120854 A KR20050120854 A KR 20050120854A KR 1020040045958 A KR1020040045958 A KR 1020040045958A KR 20040045958 A KR20040045958 A KR 20040045958A KR 20050120854 A KR20050120854 A KR 20050120854A
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 생산비를 절감할 수 있는 반도체 제조장치에 대하여 개시한다. 그의 장치는 웨이퍼 상에 박막을 증착 또는 식각하는 반도체 제조장치에 있어서; 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 상부에 형성되고, 상기 웨이퍼 상에 반응가스를 분사하는 샤워 헤드; 상기 챔버의 하부에 형성되고, 상기 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼를 안착 또는 분리시키기 위해 상기 웨이퍼 척의 외곽에서 승하강하는 상기 페데스탈 벨로즈; 및 상기 웨이퍼 척에 인접하는 면에서 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 복수개의 손가락 모양의 돌기를 구비하고, 상기 샤워 헤드에서 분사되는 반응가스로부터 웨이퍼의 가장자리를 보호하기 위해 상기 웨이퍼의 가장자리에서 적어도 상기 샤워 헤드에 대향하는 상기 웨이퍼 척의 외주면보다 돌출되도록 형성된 에지링을 포함하여 이루어진다.

Description

반도체 제조장치{Apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 상세하게는 웨이퍼 상에 박막을 증착공정 또는 식각공정 시 반응가스로부터 웨이퍼 척을 보호하는 에지링(edge ring)을 구비하는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 기술은 크게 웨이퍼 상에 가공막을 형성하는 증착(deposition)공정과, 상기 증착공정으로 형성된 가공막 상에 피가공막을 형성하여 사진 공정 및 식각 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 증착 공정 및 식각 공정이 이루어지는 반도체 제조장치는 상기 웨이퍼 상에 균일한 가공막을 증착하거나 식각하기 위해 상기 웨이퍼를 안정적인 상태로 유지하는 웨이퍼 척을 필수적으로 구비한다. 이때, 상기 웨이퍼 척은 상기 증착 공정 또는 식각공정 중에 움직이거나 오정렬되는 것을 방지하기 위해 상기 웨이퍼의 외주면에서 메카니컬 클램프를 사용하여 상기 웨이퍼를 직접 잡는 기계척과, 상기 웨이퍼의 후면에서 진공으로 상기 웨이퍼를 잡는 진공척과, 상기 웨이퍼를 정전기 인력 (electrostatic attraction forces)으로 잡는 정전척등 다양한 종류가 있다.
그리고, 상기 반도체 제조장치는 상기 웨이퍼 척 상에서 상기 웨이퍼 가장자리를 덮어 상기 반응가스로부터 상기 웨이퍼의 가장자리를 보호하는 에지링을 구비한다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 반도체 제조장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성단면도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 에지링(150)의 후면과 웨이퍼 척(130)을 나타내는 구조 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 제조장치는, 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 챔버(100)와, 상기 챔버(100)의 상부에 형성되고, 상기 웨이퍼(110) 상에 반응가스를 분사하는 샤워 헤드(120)와, 상기 챔버(100)의 하부에 형성되고, 상기 웨이퍼(110)를 안착시키는 웨이퍼 척(130)과, 상기 웨이퍼 척(130)에 상기 웨이퍼(110)를 안착 또는 분리시키기 위해 상기 웨이퍼 척(130)의 외곽에서 승하강 운동하는 상기 페데스탈 벨로즈(pedestal bellows, 140)와, 상기 웨이퍼 척(130)에 인접하는 면에서 상기 웨이퍼(110)의 가장자리를 지지하는 복수개의 손가락 모양의 돌기(finger, 152)를 구비하는 에지링(150)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 챔버(100)는 도시되지는 않았지만, 진공배관으로 연결된 진공펌프의 펌핑에 의해 소정의 압력을 갖도록 제어된다. 또한, 상기 샤워 헤드(120)를 통해 상기 챔버(100) 내부로 반응가스가 일정량 유입된다.
그리고, 상기 에지링(150)은 상기 웨이퍼(110)의 가장자리에 분사되는 반응 가스로부터 상기 웨이퍼(110)의 가장자리를 보호하고, 상기 웨이퍼(110)의 중심부와 외곽에서 증착 또는 식각되는 비율을 동일 또는 유사한 조건으로 만들기 위한 부분이다. 여기서, 상기 에지링(150)은 상기 웨이퍼 척(130)과 인접하는 하면에서 상기 웨이퍼(110)를 잡기 위한 복수개의 손가락 모양의 돌기(152)와, 상기 에지링(150)이 상기 웨이퍼 척(130)에 위치될 때, 상기 손가락 모양의 돌기(152)의 주위에서 상기 에지링(150)과 상기 웨이퍼 척(130)을 정렬하는 정렬핀(align pin, 154)을 포함하여 이루어진다. 예컨대, 상기 에지링(150)의 내경은 약 195.05mm이고, 외경은 약 257.15mm정도이고, 상기 에지링(150)의 두께는 약 6.35mm정도이고, 상기 웨이퍼 척(130)의 외곽에서 상기 웨이퍼(110)의 가장자리로 갈수록 점점 얇아지는 구조를 갖는다.
이때, 상기 웨이퍼(110)는 상기 챔버(100) 외부의 로봇암에 의해 상기 에지링(150)의 하면에 형성된 복수개의 손가락 모양의 돌기(152)에 걸쳐지도록 삽입될 수 있다.
상기 페데스탈 벨로즈(140)는 상기 웨이퍼(110)를 상기 웨이퍼 척(130)으로부터 분리 또는 안착시키기 위해 상기 에지링(150)의 가장자리에 걸쳐지는 클램프(clamp, 142)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 페데스탈 벨로즈(140)가 상승하면 상기 에지링(150)을 상승시키고, 상기 에지링(150)에 형성된 복수개의 손가락 모양의 돌기(152)가 상기 웨이퍼(110)를 수직 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼(110)를 잡는 상기 웨이퍼 척(130)은 상기 웨이퍼(110)의 후면 중심부에서 진공을 만들기 위한 다수개의 동심원으로 형성된 진공 라인(132)과, 상기 진공 라인(132)의 외곽 또는 상기 웨이퍼(110)의 외주면을 따라 불활성 기체 또는 비 반응가스를 유동시키는 가스 유동 라인(134)과, 상기 가스 유동 라인(134)의 외곽에서 상기 에지링(150)의 손가락 모양의 돌기(152)가 삽입되도록 형성된 돌기 홀(136)과, 상기 에지링(150)의 정렬 핀이 삽입되도록 형성된 핀 홀(137)과, 상기 페데스탈 벨로즈(140)에 형성된 클램프를 삽입시키기 위한 클램프 홀(138)을 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 웨이퍼 척(130)은 도 1에서와 같이, 상기 에지링(150)과 동일한 외경을 갖도록 형성되고, 상기 웨이퍼(110)가 상기 웨이퍼 척(130)에 위치될 경우, 상기 웨이퍼 척(130)과 상기 에지링(150)사이에 미세 공극(도시하지 않음)이 형성된다.
따라서, 종래 기술에 따른 반도체 제조장치는 상기 에지링(150)의 손가락 모양의 돌기(152)를 이용하여 상기 에지링(150)에 상기 웨이퍼(110)를 위치시킬 수 있고, 상기 에지링(150)의 하강에 의해 상기 웨이퍼(110)를 웨이퍼 척(130)에 위치시킬 수 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 반도체 제조장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술에 따른 반도체 제조장치는 상기 에지링(150)과 상기 웨이퍼 척(130)의 외경이 동일 또는 유사하여 상기 에지링(150)과 웨이퍼 척(130)사이의 미세공극을 통하여 반응가스가 유입되어 상기 에지링(150)과 웨이퍼 척(130) 사이의 미세공극 또는 상기 웨이퍼 척(130)의 돌기 홀(132) 에 박막이 형성되고, 상기 박막에 의해 상기 에지링(150)이 상기 척 상에서 불완전하게 위치되어 쉽게 파손되기 때문에 생산비가 증가하는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 에지링의 파손을 방지하여 생산비를 절감할 수 있는 반도체 제조설비의 건식식각장치을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태(aspect)에 따라, 반도체 제조장치는, 웨이퍼 상에 박막을 증착 또는 식각하는 반도체 제조장치에 있어서; 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 상부에 형성되고, 상기 웨이퍼 상에 반응가스를 분사하는 샤워 헤드; 상기 챔버의 하부에 형성되고, 상기 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼를 안착 또는 분리시키기 위해 상기 웨이퍼 척의 외곽에서 승하강 운동하는 상기 페데스탈 벨로즈; 및 상기 웨이퍼 척에 인접하는 면에서 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 복수개의 손가락 모양의 돌기를 구비하고, 상기 샤워 헤드에서 분사되는 반응가스로부터 웨이퍼의 가장자리를 보호하기 위해 상기 웨이퍼의 가장자리에서 적어도 상기 샤워 헤드에 대향하는 상기 웨이퍼 척의 외주면보다 돌출되도록 형성된 에지링을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조장치를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성 단면도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 에지링(250)의 후면과 웨이퍼 척(230)을 나타내는 구조 사시도이다.
도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는, 진공배관으로 연결되는 진공펌프의 펌핑에 의해 소정의 압력을 갖고 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 챔버(200)와, 상기 챔버(200)의 상부에 형성되고, 상기 웨이퍼(210) 상에 반응가스를 분사하는 샤워 헤드(220)와, 상기 챔버(200)의 하부에 형성되고, 상기 웨이퍼(210)를 안착시키는 웨이퍼 척(230)과, 상기 웨이퍼 척(230)에 상기 웨이퍼(210)를 안착 또는 분리시키기 위해 상기 웨이퍼 척(230)의 외곽에서 승하강하는 상기 페데스탈 벨로즈(240)와, 상기 웨이퍼 척(230)에 인접하는 면에서 상기 웨이퍼(210)의 가장자리를 지지하는 복수개의 손가락 모양의 돌기(252)를 구비하고, 상기 샤워 헤드(220)에서 분사되는 반응가스로부터 웨이퍼(210)의 가장자리를 보호하기 위해 상기 웨이퍼(210)의 가장자리에서 적어도 상기 샤워 헤드(220)에 대향하는 상기 웨이퍼 척(230)의 외주면보다 돌출되도록 형성된 에지링(250)을 포함하여 구성된다.
도시하지는 않았지만, 불활성 기체 또는 반응가스로 충만되는 상기 챔버(200)의 상기 샤워 헤드(220)의 상부와, 상기 웨이퍼 척(230)하부에서 각각 서로 다른 위상의 고전압(예컨대, 약 수십 MHz의 RF(Radio Frequency)를 갖는 수 만볼트 전압 내지 수 백만볼트 전압)을 전원공급장치로부터 인가 받아 상기 불활성 기체 또는 반응가스를 이온과 전자가 분리된 플라즈마 상태로 만들기 위한 상부전극 및 하부전극을 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 에지링(250)은 상기 웨이퍼 척(230)에 안착되는 상기 웨이퍼(210)의 외주면에 반응가스에 의한 박막이 형성되는 것을 방지하기 위한 것으로, 반응 가스로부터 상기 웨이퍼(210)의 가장자리를 보호하고, 상기 웨이퍼(210)의 중심부와 외곽에서 박막의 증착 또는 식각되는 비율을 동일 또는 유사한 조건으로 만든다. 예컨대, 상기 에지링(250)은 세라믹 또는 탄소화합물 재질로 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 에지링(250)의 외경은 상기 웨이퍼 척(230)의 외경보다 크기 때문에 상기 웨이퍼 척(230)의 외곽을 둘러싸고 상기 페데스탈 벨로즈(240)에 일부 오버랩되도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 에지링(250)의 내경은 약 195.05mm이고, 외경은 약 254.15mm정도이고, 상기 에지링(250)의 두께는 약 6.35mm정도이고, 상기 웨이퍼 척(230)의 외곽에서 상기 웨이퍼(210)의 가장자리로 갈수록 점점 얇아지는 구조를 갖는다.
또한, 상기 에지링(250)은 상기 웨이퍼 척(230)과 인접하는 하면에서 상기 웨이퍼(210)를 잡기 위한 복수개의 손가락 모양의 돌기(252)와, 상기 손가락 모양의 돌기(252)에 의해 지지되는 상기 웨이퍼(210)를 승하강시키는 상기 페데스탈 벨로즈(240)에 형성되는 클램프(242) 또는 정렬 핀(도시하지 않음)을 삽입하는 정렬홀(154)을 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 웨이퍼(210)는 상기 챔버(200) 외부의 로봇암에 의해 상기 에지링(250)의 하면에 형성된 복수개의 손가락 모양의 돌기(252)를 통해 걸쳐지도록 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 웨이퍼(210)의 가장자리를 보호하는 에지링(250)을 상기 웨이퍼 척(230)에 비해 외경이 크도록 형성하고, 상기 에지링(250)이 상기 웨이퍼 척(230)의 외곽에 형성된 페데스탈 벨로즈(240)에 직접 지지되거나, 상기 에지링(250)이 상기 페데스탈 벨로즈(240)에 형성된 클램프(242)에 지지되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 페데스탈 벨로즈(240)는 상기 웨이퍼(210)를 상기 웨이퍼 척(230)으로부터 분리 또는 안착시키기 위해 상기 에지링(250)의 가장자리에 걸쳐지는 "ㄱ"자 모양의 클램프(242) 또는 돌기 모양의 정렬 핀(도시하지 않음)을 구비하여 이루어진다. 여기서, 상기 페데스탈 벨로즈(240)가 상승되면 상기 에지링(250)을 상승시키고, 상기 에지링(250)에 형성된 복수개의 손가락 모양의 돌기(252)가 상기 웨이퍼(210)를 수직 상승시킬 수 있다. 이때, 상기 에지링(250)의 정렬홀(254)에 상기 클램프(242) 또는 상기 정렬 핀이 삽입되어 상기 에지링(250)을 정렬 또는 고정시켜 상승시킬 수 있다. 또한, 상기 에지링(250)이 하강하면 상기 웨이퍼 척(130)에 형성된 클램프 홀(138) 속으로 상기 클램프(242)가 삽입되고, 상기 에지링(250)의 손가락 모양의 돌기(252)가 상기 웨이퍼 척(230)의 형성된 돌기 홀(236)에 삽입되어 상기 에지링(250)이 상기 웨이퍼 척(230)에 정렬될 수 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 척(230)은 상기 웨이퍼(210)의 후면 중심부에서 진공을 만들기 위한 다수개의 동심원으로 형성된 진공 라인(232)과, 상기 진공 라인(232)의 외곽 또는 상기 웨이퍼(210)의 외주면을 따라 불활성 기체 또는 비 반응가스를 유동시키는 가스 유동 라인(234)과, 상기 가스 유동 라인(234)의 외곽에서 상기 에지링(250)의 손가락 모양의 돌기(252)가 삽입되도록 형성된 돌기 홀(236)과, 상기 페데스탈 벨로즈(240)에 형성된 클램프(242)를 삽입시키기 위한 클램프 홀(238)을 포함하여 이루어진다. 도시하지 않았지만, 상기 에지링(250)이 상기 패대스탈 벨로즈(240)에 오버랩되도록 형성되고, 상기 페데스탈 벨로즈(240)에 상기 에지링(250)을 정렬하기 위한 상기 정렬 핀(도시하지 않음)이 형성될 경우, 상기 웨이퍼 척(230)의 상기 클램프 홀(238)이 형성되지 않아도 무방하다.
여기서, 상기 웨이퍼 척(230) 상에 위치되는 상기 에지링(250) 사이에 미세공극이 형성될 수 있지만, 상기 에지링(250)이 상기 웨이퍼 척(230)의 외곽을 커버링하여 상기 반응가스가 상기 미세공극으로 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문에 상기 페데스탈 벨로즈(240)의 승하강에 의해 상기 웨이퍼 척(230)에 상기 에지링(250)이 안전하게 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 웨이퍼(210)가 안착되는 웨이퍼 척(230)의 외곽이 커버링되도록 에지링(250)을 형성하고, 상기 웨이퍼 척(230)과 상기 에지링(250) 사이의 미세공극에 박막의 형성을 방지하여 에지링(250)의 파손을 방지할 수 있기 때문에 생산비를 절감할 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 반도체 제조장치는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척의 외곽이 커버링되도록 에지링을 형성하고, 상기 웨이퍼 척과 상기 에지링 사이의 미세공극에 박막의 형성을 방지하여 에지링의 파손을 방지할 수 있기 때문에 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성단면도.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 에지링의 후면과 웨이퍼 척을 나타내는 구조 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성 단면도.
도 5 및 도 6은 각각 도 4의 에지링의 후면과 웨이퍼 척을 나타내는 구조 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
200 : 챔버 210 : 웨이퍼
220 : 샤워 헤드 230 : 웨이퍼 척
232 : 진공 라인 234 : 가스 유동 라인
236 : 돌기 홀 238 : 클램프 홀
240 : 페데스탈 벨로즈 250 : 에지링
252 : 손가락 모양의 돌기 254 : 정렬 홀

Claims (6)

  1. 웨이퍼 상에 박막을 증착 또는 식각하는 반도체 제조장치에 있어서;
    외부로부터 독립된 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 상부에 형성되고, 상기 웨이퍼 상에 반응가스를 분사하는 샤워 헤드;
    상기 챔버의 하부에 형성되고, 상기 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼를 안착 또는 분리시키기 위해 상기 웨이퍼 척의 외곽에서 승하강하는 상기 페데스탈 벨로즈; 및
    상기 웨이퍼 척에 인접하는 면에서 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 복수개의 손가락 모양의 돌기를 구비하고, 상기 샤워 헤드에서 분사되는 반응가스로부터 웨이퍼의 가장자리를 보호하기 위해 상기 웨이퍼의 가장자리에서 적어도 상기 샤워 헤드에 대향하는 상기 웨이퍼 척의 외주면보다 돌출되도록 형성된 에지링을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지링은 세라믹 또는 탄소화합물 재질이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지링의 내경은 195.05mm이고, 외경은 264.15mm이고, 두께는 6.35mm임을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지링은 상기 페데스탈 벨로즈에 오버랩되도록 형성됨을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈 벨로즈는 상기 에지링의 가장자리에 걸쳐지는 "ㄱ"자 모양의 클램프 또는 돌기 모양의 정렬 핀을 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  6. 제 1 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 에지링은 상기 웨이퍼 척과 인접하는 하면에서 상기 웨이퍼를 잡기 위한 복수개의 손가락 모양의 돌기와, 상기 클램프 또는 정렬 핀을 삽입하는 정렬홀을 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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