KR20060022950A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

핑거 타입의 클램프 링이 웨이퍼를 고정 시, 진공 챔버의 압력에 영향을 주지 않으면서도 웨이퍼를 파손 없이 고정할 수 있는 반도체 제조 장치가 제공된다. 반도체 제조 장치는 제 1 진공 펌프와, 제 1 진공 펌프에 의해 진공되며, 웨이퍼 받침대, 웨이퍼 받침대 아래에 위치하고 클램프 링을 지지하는 리프트 실린더, 리프트 실린더 하부를 지지하면서 상승 및 하강 동작하는 리프트 벨로우즈를 포함하는 공정 챔버 및 리프트 벨로우즈의 상승 및 하강 동작을 조정하기 위한 제 2 진공 펌프를 포함한다.
건식 식각, 클램프 링, 플라즈마 챔버

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 식각용 반도체 제조 장치의 개략적 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 반도체 제조 장치 102; 공정 챔버
104: 클램프 링 106: 웨이퍼 받침대
108: 리프트 실린더 110: 리프트 벨로우즈
112: 로드록 챔버 118: 터보 펌프
120, 122: 드라이 펌프 136: 고진공 펌프 라인
134: 저진공 펌프 라인 132: 튜브 라인
124: 벨로우즈 바이어스 매뉴얼 밸브
126: 벨로우즈 바이어스 밸브
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 진공 챔버의 압력에 영향을 주지 않으면서도 웨이퍼를 파손 없이 고정할 수 있는 반도체 제조 장치에 관한 것 이다.
일반적으로 건식 식각 장치, 가령 고주파 파워 소스에 의한 플라즈마 방전을 이용하는 플라즈마 식각 장치는, 반도체 웨이퍼에 미세 패턴을 형성하는 데 필수적인 장비로서, 공정 챔버 내부를 특정한 진공압력 상태로 만든 다음, 공정 챔버 내에 반응 가스들을 주입하고, 고주파 파워 소스에 의한 플라즈마 방전에 의해 반응 가스들로부터 발생되는 활성 래디칼인 반응종과 웨이퍼 상에 코팅된 막질 간의 화학 반응 및 충돌을 이용하여 웨이퍼 상에 코팅된 막질의 일부를 식각함으로써 웨이퍼에 원하는 미세 패턴을 형성하는 장비이다.
그런데 미세 패턴 형성 시, 플라즈마의 화학반응 및 이온들과 전자들의 에너지에 의하여 발생된 열에 의하여 웨이퍼가 가열되기 때문에, 웨이퍼 상의 포토레지스트가 타는 현상이 발생한다. 따라서 웨이퍼의 온도 상승을 억제하기 위해, 웨이퍼 받침대를 냉각시키거나 웨이퍼의 배면을 냉각시켜야 한다.
특히, 웨이퍼의 배면을 냉각시키기 위해서는 웨이퍼 받침대의 상부 표면에 절연 필름을 코팅하고 절연 필름에서 발생되는 정전 인력에 의하여 웨이퍼를 웨이퍼 받침대의 상부 표면과 근접시킨 다음, 헬륨 가스, 아르곤 가스 또는 질소 가스 등의 가스를 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스통로를 통해 웨이퍼의 배면과 웨이퍼 받침대 상부의 절연필름 사이의 공간에 공급한다.
한편, 웨이퍼 냉각 시에는, 웨이퍼 받침대 내부를 관통하는 가스 통로를 통해 공급되는 가스에 의해 웨이퍼가 웨이퍼 받침대에서 흔들리지 않도록 고정시키는 클램프 링(clamp ring)이 사용된다. 이러한 클램프 링에는 웨이퍼 에지(edge)의 전 면을 잡아주는 링 타입(ring type)과 웨이퍼 에지의 일부를 잡아주는 핑거 타입(finger type)이 있다.
이와 같이 클램프 링을 이용하여 웨이퍼를 고정시켜주는 구조는 미합중국의 AMT사에 의해 제조되는 P5000설비를 통해 알 수 있다.
여기서, 클램프 링은 리프트 실린더에 장착되어 있으며 리프트 실린더를 상하로 동작시키는 리프트 벨로우즈에 의해 동작된다. 또한 리프트 벨로우즈는 공정 챔버에 사용되는 저진공 펌프용 펌프 라인에서 분기되어 리프트 벨로우즈에 연결되는 튜브 라인을 통해 저진공 펌프의 압력을 받는데, 이러한 압력에 의해 리프트 벨로우즈의 상하 동작이 구동된다. 여기서 전술한 튜브 라인에 별도로 공급되는 질소 가스의 양을 조절하여 튜브 라인의 압력을 제어할 수 있는데, 이를 통해 클램프 링이 웨이퍼를 적절한 힘으로 고정시킬 수 있도록 제어할 수 있다.
그런데, 핑거 타입의 클램프 링을 사용하는 설비에서는 반도체 웨이퍼가 링 타입의 클램프 링을 사용하는 설비에서보다 더 많은 압력을 받기 때문에 클램프 링이 웨이퍼에 큰 압력을 주지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해서는 튜브 라인에 별도로 공급되는 질소 가스의 양을 증가시켜야 하지만, 튜브 라인에 별도로 공급되는 질소 가스의 양을 증가시키면, 공정 챔버의 진공을 만드는 드라이 펌프 라인의 압력이 영향을 받게 되고, 그 결과 공정 챔버의 압력도 영향을 받기 때문에, 웨이퍼의 품질을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 진공 챔버의 압력에 영향을 주지 않 으면서도 웨이퍼를 파손 없이 고정할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 제 1 진공 펌프와, 제 1 진공 펌프에 의해 진공되며, 웨이퍼 받침대, 웨이퍼 받침대 아래에 위치하고 클램프 링을 지지하는 리프트 실린더, 리프트 실린더 하부를 지지하면서 상승 및 하강 동작하는 리프트 벨로우즈를 포함하는 공정 챔버 및 리프트 벨로우즈의 상승 및 하강 동작을 조정하기 위한 제 2 진공 펌프를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전 체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 식각용 반도체 제조 장치(100)의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 식각용 반도체 제조 장치(100)는 공정 챔버(102), 로드록 챔버(112), 드라이 펌프(120, 122), 터보 펌프(118), 펌프 라인(134, 136), 튜브 라인(132, 138) 및 밸브(114, 116, 128, 124, 126, 130)를 포함한다.
공정 챔버(102)는 반도체 제조 공정이 실질적으로 진행되는 챔버로서, 웨이퍼가 놓이는 웨이퍼 받침대(106), 상하로 동작되어 리프트 실린더(108)를 상하로 동작시키는 리프트 벨로우즈(110), 리프트 실린더(108) 상에 장착되어 리프트 벨로우즈(110)의 하강 동작시 웨이퍼의 에지 부분을 파지해 주는 클램프 링(104)을 포함한다.
웨이퍼 받침대(106)는 웨이퍼가 놓이는 곳으로서, 그 내부에는 웨이퍼의 배면을 냉각시킬 수 있는 냉각 물질, 가령 헬륨 가스, 아르곤 가스 또는 질소 가스 등이 유통될 수 있도록 통로(미도시)가 형성되어 있다.
클램프 링(104)은 웨이퍼 받침대(106)에 놓인 웨이퍼의 배면 냉각시 웨이퍼가 흔들리지 않도록 고정하는 수단으로서, 에지의 전면(全面)을 잡아주는 링 타입과 웨이퍼 에지의 일부를 잡아주는 핑거 타입이 있는데, 본 발명의 일 실시예에서 는 핑거 타입의 클램프 링 사용 장비에 적용되는 것이 보다 바람직하다.
리프트 벨로우즈(110)는 상하로 움직이는 구조로 되어 있다. 이로써, 리프트 실린더(108) 및 클램프 링(104)의 상하 운동이 가능하고, 특히 리프트 벨로우즈(110)의 하강 시, 클램프 링(104)이 웨이퍼 받침대(106) 상에 놓여지는 웨이퍼를 고정할 수 있게 된다.
로드록 챔버(112)는 공정 챔버(102)의 진공도에 근접한 진공도를 유지하는 챔버로, 대기 상태인 외부로부터 고진공 상태인 공정 챔버(102)로 웨이퍼를 직접 유입하는 경우 발생되는 압력차로 인해 외부의 파티클이 공정 챔버(102)로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.
참고로, 로드록 챔버(112)는 100 내지 500mTorr 정도의 압력이 유지되고 공정 챔버(102)는 10mTorr 이하의 고진공이 유지된다.
이와 같은 구조의 건식 식각용 반도체 제조 장치의 공정 챔버(102) 및 로드록 챔버(112)의 세부 구조는 미합중국의 AMT사에 의해 제조되는 P5000설비를 통해 알 수 있으므로, 이에 대한 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
터보 펌프(118)는 공정 챔버(102) 내부를 고진공 상태로 만들기 위한 고진공 펌프로서, 소정의 펌프 라인(미도시)을 통해 공정 챔버(102)에 연결되고, 전술한 소정의 펌프 라인 상에는 공정 챔버의 고진공 상태를 제어하기 위한 다수의 밸브, 가령, 스로틀 밸브(114), 터보 게이트 밸브(116) 등이 설치된다.
드라이 펌프(120, 122)는 저진공 펌프로서 튜브 라인(136, 134)을 통해 각각 공정 챔버(102)의 고정을 위한 터보 펌프(118)와 로드록 챔버(122)에 연결된다.
특히, 로드록 챔버(122)의 진공 형성을 위해 사용되는 드라이 펌프(122)는, 로드록 챔버(112)와 드라이 펌프(122)를 연결하는 펌프 라인(134)에서 분기되는 튜브 라인(132)을 통해 리프트 벨로우즈(110)에 연결된다. 이로써 드라이 펌프(122)의 압력이 리프트 벨로우즈(108)에 전달되고, 전달된 압력에 의해 리프트 벨로우즈(110)가 하강 동작하게 된다. 이러한 동작은 튜브 라인(132) 상에 설치된 벨로우즈 바이어스 밸브(126)를 오픈함으로써 수행된다.
여기서 리프트 벨로우즈(110)는, 종래 기술에서와 같이 공정 챔버에 사용되는 드라이 펌프(120)를 이용하는 것이 아니라 로드록 챔버(112)에 사용되는 드라이 펌프(122)를 사용하기 때문에 공정 챔버(102) 내의 압력에 영향을 미치지 않으면서 상승/하강 동작을 할 수 있다.
한편, 튜브 라인(132)에는 질소 가스가 공급된다. 튜브 라인(132)에 공급되는 질소 가스는 터보 펌프(118)를 세정하기 위한 튜브 라인(138)에서 분기된 튜브 라인(125)을 통해 공급될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며 질소 이외의 가스를 별도의 튜브 라인에 의해 공급하도록 하는 등의 방법이 이용될 수도 있다.
튜브 라인(132)에 공급되는 질소 가스는 튜브 라인(125) 상에 설치된 벨로우즈 바이어스 매뉴얼 밸브(124)에 의해 양이 조절되어 튜브 라인(132)에 공급될 수 있는데, 질소 가스가 튜브 라인(132)에 공급되는 양이 많을수록 리프트 벨로우즈(110)에 전달되는 드라이 펌프(122)의 압력이 낮아지기 때문에 리프트 벨로우즈(110)의 하강 동작의 정도를 제어할 수 있다. 따라서 클램프 링(104)이 웨이퍼를 고정하기 위해 누르는 힘을 조정할 수 있어, 결국 클램프 링(104)에 의해 웨이퍼가 파손되는 것을 막을 수 있다.
참고로, 질소 가스는 소정의 튜브 라인(127, 129)과 밸브(128, 130)를 통해 드라이 펌프(120, 122) 전단에 공급되어 드라이 펌프(120, 122) 내에 쌓여 있는 이물질이 공정 챔버(120) 및 로드록 챔버(112)로 역류되는 것을 방지하는 데에도 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치에서 클램프 링(104)을 동작시키는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 웨이퍼가 로드록 챔버(112)를 통해 공정 챔버(102) 내의 웨이퍼 받침대(106)에 이동되면, 벨로우즈 바이어스 밸브(126)를 개방하여 리프트 벨로우즈(110)를 하강시킨다. 이때, 저진공 펌프(112)의 압력이 리프트 벨로우즈(110)에 그대로 전달되기 때문에 리프트 벨로우즈(110)의 하강 압력이 커지게 되고, 이에 따라 클램프 링(104)이 웨이퍼를 파손할 위험이 있다.
따라서, 벨로우즈 바이어스 매뉴얼 밸브(124)를 조절하여 튜브 라인(132)에 적정량의 질소 가스를 공급한다. 이와 같이 튜브 라인(132)에 공급된 질소 가스로 인해 벨로우즈(110)에 미치는 저진공 펌프(112)의 압력은 줄어들게 된다. 이로써, 리프트 벨로우즈(110)를 하강시키는 압력이 낮아지게 되고, 그 결과 공정 챔버(102) 내의 핑거형 클램프 링(104)이 웨이퍼를 누르는 힘도 줄어들게 된다.
요컨대, 벨로우즈 바이어스 매뉴얼 밸브(124)를 이용하여 튜브 라인(132)에 유입되는 질소 가스의 양을 조절하여 핑거형 클램프 링(104)이 웨이퍼를 누르는 힘도 조절 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)에서는 종래기술에서와 달리 공정 챔버(102)에 사용되는 저진공 펌프(120)를 이용하여 리프트 벨로우즈(110)의 동작을 구동하는 것이 아니라 로드록 챔버(112)에 사용되는 저진공 펌프(122)를 이용하기 때문에, 공정 챔버(102)의 압력에 영향을 미치지 않고도 클램프 링(104)의 동작을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 있어서는 로드록 챔버(112)의 진공에 이용되는 저진공 펌프(122)를 사용하여 리프트 벨로우즈(110)를 작동하도록 하였으나, 상기 리프트 벨로우즈(110)를 동작시키기 위한 별도의 진공펌프가 구비되더라도 무방한 것은 당연하다. 또한 본 발명이 핑거형 클램프 링 장비가 아닌 에지형 클램프 링 장비 등에 적용 가능함은 당업자에 있어 자명할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 집적 반도체 제조 장치(100)를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 의하면 로드록 챔버에 사용되는 저진공 펌프를 이용하기 때문에, 공정 챔버의 압력에 영향을 미치지 않고도 클램프 링의 동작을 제어할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 의하면 핑거형 클램프 링을 사용하는 설비에서 웨이퍼가 파손되는 것을 줄일 수 있다.

Claims (3)

  1. 제 1 진공 펌프;
    상기 제 1 진공 펌프에 의해 진공되며, 웨이퍼 받침대, 상기 웨이퍼 받침대 아래에 위치하고 클램프 링을 지지하는 리프트 실린더 및 상기 리프트 실린더 하부를 지지하면서 상승 및 하강 동작하는 리프트 벨로우즈를 포함하는 공정 챔버; 및
    상기 리프트 벨로우즈의 상승 및 하강 동작을 조정하기 위한 제 2 진공 펌프를 포함하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 진공 펌프는 상기 공정 챔버와 연결된 로드락 챔버의 진공에 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 클램프 링은 핑거형 클램프 링인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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