KR20060000596A - 반도체 설비용 정전 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 설비용 정전 척에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 상부면에는 웨이퍼(W)가 안치되고, 상부면 에지부에는 링형상의 포커스 링(14)이 안치되며, 내부에는 과열 방지용 쿨링 라인(15)이 구비되는 반도체 설비용 정전 척에 있어서, 상기 포커스 링(14)이 안치되는 에지부의 직하부로 상기 쿨링 라인(15)이 구비되도록 하여 공정 수행 중 상기 포커스 링(14)에 부착된 러버 시트(14a)를 통해 상기 포커스 링(14)을 냉각시켜 온도차가 최소화되게 함으로써 안정된 공정 수행과 포커스 링(14)의 사용 수명이 연장되도록 하는데 특징이 있다.

식각, 정전 척, 포커스 링, 러버 시트, 냉각

Description

반도체 설비용 정전 척{Electrostatic chuck for semiconductor equipment}

도 1은 일반적인 반도체 설비용 건식 식각 장치의 반응 챔버를 도시한 측단면도,

도 2는 종래 정전 척에의 쿨링 라인이 형성되는 구성을 도시한 요부 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 정전 척의 쿨링 라인이 형성되는 구성을 도시한 요부 확대 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 반응 챔버 11 : 정전 척

12 : 하부 전극 13 : 상부 전극

14 : 포커스 링 14a : 러버 시트

본 발명은 반도체 설비용 정전 척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포커스 링이 장착되는 에지 부위에 냉각 구조를 구비하여 포커스 링에 부착되는 러버 시트의 버닝(burnning)이 방지되도록 하는 반도체 설비용 정전 척에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조 시 미세한 패턴을 형성하기 위한 공정으로 식각 공정이 수행되며, 이러한 식각은 크게 습식식각(wet etching)과 건식식각(dry etching)으로 나누어진다.

이중 습식 식각은 공정이 비교적 간단하고 비용이 적게드는 장점이 있기는 하나 언더 컷(undercut)의 단점 때문에 주로 고집적화된 반도체 소자의 식각에는 건식 식각이 사용되고 있다.

건식 식각은 통상 반응 챔버(process chamber)라는 밀폐된 용기 내에서 이루어지게 되며, 이때의 건식 식각 장치는 반응 챔버 내에 주입되는 반응 가스를 상하부 전극 사이에 인가되는 약 600W의 고주파 전력에 의해 플라즈마화하고, 여기에서 발생되는 래디클(radical)을 웨이퍼 막질과 충돌 또는 반응시킴으로써 불필요한 부분을 선택적으로 제거되게 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식 식각 장치의 반응 챔버를 도시한 것으로서, 반응 챔버(10)의 내부에는 웨이퍼(W)가 정전기력에 의해 안착되게 하는 정전 척(11)이 구비되고, 이 정전 척(11)의 저면에는 하부 전극(12)이 구비되며, 정전 척(11)의 직상부에는 소정의 높이로 상부 전극(13)이 구비되는 구성으로 이루어진다.

이런 반응 챔버(10)에서 정전 척(11)의 상부면으로 웨이퍼(W)를 안치시킨 상태에서 정전 척(11)과 상부 전극(13)의 사이로 공정 가스를 공급하면서 상부 전극(13)과 하부 전극(12)으로 RF 파워를 인가하게 되면 정전 척(11)의 직상부에서는 플라즈마가 형성되고, 이 플라즈마가 웨이퍼(W) 표면의 막질을 식각하여 필요로 하는 패턴을 형성하게 된다.

이때 정전 척(11)의 상부면에 안치된 웨이퍼(W)의 직상부에서 형성되는 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면으로 집중해서 모아지도록 하기 위해 구비되는 것이 포커스 링(focus ring)이다.

포커스 링은 통상 도 2에서와 같이 정전 척(11)의 상부면에서 에지부를 따라 형성되고, 내경은 정전 척(11)에 안치되는 웨이퍼(W)의 외경보다는 크게 형성되도록 하고 있다. 따라서 포커스 링(14)은 웨이퍼(W)의 외경을 감싸는 형상으로 구비되면서 플라즈마에 의한 식각이 웨이퍼(W)의 전면에 걸쳐 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.

한편 웨이퍼(W)를 안착시키게 되는 정전 척(11)의 내부에는 정전 척(11)의 과열을 방지하기 위한 쿨링 라인(15)이 형성되어 있는데 반해 정전 척(11)의 에지부에 안치되는 포커스 링(14)은 정전 척(11)에 면밀착되는 저면으로 러버 시트(14a)가 부착되도록 함으로써 러버 시트(14a)를 통해 정전 척(11)의 온도가 포커스 링(14)에 전달되도록 하여 포커스 링(14)의 지나친 과열이 방지되도록 하고 있다.

특히 러버 시트(14a)는 정전 척(11)과 포커스 링(14)간 지나친 온도차를 보상하도록 하여 이들 사이에서의 파티클 생성이 예방되도록 하는 기능도 한다.

하지만 정전 척(11)의 온도를 전달하기 위해 구비되는 러버 시트(14a)는 웨 이퍼가 상당히 높은 온도를 갖게 되면서 지속적으로 열을 받게 되면 버닝이 발생되면서 바로 파티클의 원인이 되므로 심각한 공정 오류를 유발시키는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 정전 척의 포커스 링이 안치되는 러버 시트의 직하부측으로 쿨링 라인이 연장 형성되게 함으로써 러버 시트의 버닝이 방지되면서 안정된 공정 수행이 유지되도록 하는 반도체 설비용 정전 척을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부면에는 웨이퍼가 안치되고, 상부면 에지부에는 링형상의 포커스 링이 안치되며, 내부에는 과열 방지용 쿨링 라인이 구비되는 반도체 설비용 정전 척에 있어서, 상기 포커스 링이 안치되는 에지부의 직하부로 상기 쿨링 라인이 구비되도록 하여 공정 수행 중 상기 포커스 링에 부착된 러버 시트를 통해 상기 포커스 링을 냉각시켜 온도차가 최소화되도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 종전과 동일한 구성에는 상기에서 도시한 도면의 부호를 동일하게 사용한다.

즉 정전 척(11)의 상부면은 웨이퍼(W)가 안치되도록 평면의 형상으로 이루어지고, 이러한 정전 척(11) 상부면의 에지부는 소정의 높이로 하향 단차지도록 하고 있다.

단차진 에지부에는 통상 상부면에 안치된 웨이퍼(W)의 상부면 높이보다 상단부가 더 상부에 위치되도록 하는 포커스 링(14)이 안치되며, 이러한 포커스 링(14)은 실리콘 재질로 이루어지면서 정전 척(11)의 단차진 에지부에 안치되고, 이렇게 안치되는 포커스 링(14)의 저면으로는 러버 시트(14a)가 일체로 부착되도록 한다.

이때의 러버 시트(14a)는 주 성분이 실리콘으로 이루어지는 다양한 복합 성분으로 이루어지는 구성인 바 정전 척(11)의 단차진 에지부에 긴밀하게 밀착되면서 정전 척(11)으로부터 냉각시킨 온도를 포커스 링(14)에 전달하는 기능을 수행된다.

한편 정전 척(11)은 세라믹 재질로 이루어지며, 내부에는 정전 척(11)의 과열이 방지되도록 하기 위한 쿨링 라인(15)이 형성되도록 하고 있다.

이에 본 발명은 정전 척(11)에 형성되는 쿨링 라인(15)을 포커스 링(14)이 안치된 에지부로 러버 시트(14a)의 직하부에 연장 형성되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

다시 말해 정전 척(11)에는 내부로 쿨링 라인(15)이 형성되어 공정 수행 중 정전 척(11)의 과열이 방지되도록 하고 있다.

하지만 종전에는 정전 척(11)의 포커스 링(14)이 구비되는 에지부에는 쿨링 라인(15)이 형성되어 있지 않아 비록 정전 척(11)을 냉각 작용에 의해 온도가 낮게 제어되더라도 그 상측에 구비되는 웨이퍼(W)는 표면 온도가 상당히 높게 형성되므 로 이 웨이퍼(W)를 통해 고온의 열기가 전달되어 포커스 링(14)을 높은 온도가 되도록 하게 된다.

따라서 포커스 링(14)이 고온화될 때 이 포커스 링(14)의 저면에 부착되어 있는 러버 시트(14a)가 버닝될 수가 있는 바 따라서 본 발명은 도 3에서와 같이 러버 시트(14a)의 직하부로 쿨링 라인(15)을 연장 형성시켜 보다 직접적으로 러버 시트(14a)를 통해 포커스 링(14)이 냉각되게 함으로써 러버 시트(14a)의 버닝이 미연에 방지되도록 하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이렇게 본 발명은 포커스 링(14)이 안치되는 정전 척(11)의 에지부측으로도 내측으로만 구비하던 쿨링 라인(15)을 더욱 연장시켜 형성되도록 하는 것이다.

정전 척(11)의 에지부측으로 연장시켜 쿨링 라인(15)을 형성하게 되면 포커스 링(14)이 안치되는 부위를 더욱 강력하게 냉각시키게 되고, 이러한 냉기를 러버 시트(14a)를 통해서 포커스 링(14)에 전달하게 되면 포커스 링(14)의 과열을 방지할 수가 있게 된다.

또한 포커스 링(14)의 저면에 부착되는 러버 시트(14a)는 포커스 링(14)과 정전 척(11) 간 지나친 온도차를 축소하면서 포커스 링(14)에서의 부착 상태가 안정되게 유지되도록 하여 본연의 온도 전달 기능을 원활하게 수행하도록 한다.

즉 러버 시트(14a)로 쿨링 라인(15)의 영향에 의해서 정전 척(11)으로부터 더욱 냉각된 냉기가 유도되도록 하면 포커스 링(14)으로부터 러버 시트(14a)가 분 리되는 것을 방지시켜 부착 상태를 견고히 유지될 수 있도록 한다.

따라서 비록 공정 수행 중 고온의 열에 의해 포커스 링(14)이 고온으로 가열되더라도 저부에서 정전 척(11)의 쿨링 라인(15)을 통해 러버 시트(14a)의 열화를 방지시켜 더 이상 버닝이 유발되지 않도록 함으로써 안정된 공정 수행과 포커스 링(14)의 사용 수명이 더욱 연장될 수 있도록 한다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 상부면 에지부에 안치되는 포커스 링(14)의 저부로 쿨링 라인(15)이 보다 연장되어 형성되게 함으로써 에지부의 냉각 효율을 더욱 증대시켜 에지부에서의 러버 시트(14a)의 버닝이 유발되지 않도록 하는 동시에 파티클 감소와 안정된 공정 수행으로 생산성이 향상되면서 포커스 링(14)의 사용 수명을 연장시켜 경제적인 유지 관리가 되도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상부면에는 웨이퍼가 안치되고, 상부면 에지부에는 링형상의 포커스 링이 안치되며, 내부에는 과열 방지용 쿨링 라인이 구비되는 반도체 설비용 정전 척에 있어서,

   상기 포커스 링이 안치되는 에지부의 직하부로 상기 쿨링 라인이 구비되도록 하여 공정 수행 중 상기 포커스 링에 부착된 러버 시트를 통해 상기 포커스 링을 냉각시켜 온도차가 최소화되도록 하는 반도체 설비용 정전 척.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정전 척은 세라믹 재질로 이루어지는 반도체 설비용 정전 척.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 포커스 링은 실리콘 재질로 이루어지는 반도체 설비용 정전 척.

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