KR20060023363A - Apparatus for manufacturing semiconductor - Google Patents

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KR20060023363A
KR20060023363A KR1020040072183A KR20040072183A KR20060023363A KR 20060023363 A KR20060023363 A KR 20060023363A KR 1020040072183 A KR1020040072183 A KR 1020040072183A KR 20040072183 A KR20040072183 A KR 20040072183A KR 20060023363 A KR20060023363 A KR 20060023363A
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wafer chuck
semiconductor manufacturing
wafer
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KR1020040072183A
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홍상균
이종수
연경진
윤대화
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 제조 설비가 제공된다. 상기 반도체 제조 설비는 공정 챔버, 공정 챔버 내부에 설치되고 웨이퍼가 위치하는 웨이퍼 척, 웨이퍼 척을 소정의 온도 이하로 냉각시키는 냉각 장치, 웨이퍼 척 내부에 가스를 분사하여 웨이퍼 척 내부의 공기를 퍼지하는 수분 발생 억제 장치를 포함한다.Semiconductor manufacturing equipment is provided. The semiconductor manufacturing equipment includes a process chamber, a wafer chuck installed inside the process chamber, a cooling device for cooling the wafer chuck below a predetermined temperature, and a gas sprayed inside the wafer chuck to purge air inside the wafer chuck. And a water generation suppression device.

PVD, 스퍼터링(sputtering), 척(chuck), 수분, 불활성 가스 PVD, sputtering, chuck, moisture, inert gas

Description

반도체 제조 설비{Apparatus for manufacturing semiconductor}Semiconductor manufacturing equipment

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비에서 제2 가스의 흐름을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a flow of a second gas in a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

100 : 공정 챔버 110 : 타겟100: process chamber 110: target

120 : 쉴드 155 : 고주파 전원 라인120: shield 155: high frequency power line

165 : 직류 전원 라인 200 : 웨이퍼 척165: DC power line 200: wafer chuck

210 : 재치부 220 : 지지부210: placing portion 220: support portion

240 : 절연 시트 245 : 도전 시트240: insulating sheet 245: conductive sheet

250 : 구멍 260 : 열전달용 가스 구멍250: hole 260: gas hole for heat transfer

300 : 공정 가스 공급 장치 330 : 제1 가스 공급 라인300: process gas supply device 330: first gas supply line

400 : 냉각 장치 430 : 냉매 공급 라인400: cooling device 430: refrigerant supply line

450 : 냉매 배출 라인 500 : 수분 발생 억제 장치450: refrigerant discharge line 500: moisture generation suppression device

510 : 제2 가스 공급부 520 : 제2 가스 유량 조절부510: second gas supply unit 520: second gas flow rate adjusting unit

530 : 제2 가스 공급 라인 540 : 제2 가스 배출 라인530: second gas supply line 540: second gas discharge line

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 박막을 효과적으로 형성시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing equipment, and more particularly, to a semiconductor manufacturing equipment capable of effectively forming a thin film on a wafer and improving productivity.

반도체 장치를 제조하기 위해서는 많은 박막을 형성해야 한다. 박막 형성 방법으로는 산화법 또는 질화법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법 등이 있다.In order to manufacture a semiconductor device, many thin films must be formed. Thin film formation methods include oxidation or nitriding, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD).

특히, PVD법은 큰 운동 에너지를 가진 이온 입자가 타겟(target) 물질과 충돌함으로써 물질을 방출시키고, 방출된 물질이 기판에 부착됨으로써 막의 증착이 이루어진다.In particular, the PVD method releases materials by colliding ion particles having a large kinetic energy with a target material, and depositing the film by attaching the released material to a substrate.

스퍼터링에 의한 PVD법은 물리적 충돌을 이용하므로, 거의 모든 물질을 타겟 재료로 사용할 수 있어 매우 다양한 박막 형성이 가능하다. 타겟 재료로 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 코발트 실리사이드(Co-silicide), 구리 실리사이드(Cu-silicide), 구리 도금을 위한 구리 씨앗층(Cu seedlayer), 탈륨(Ta)이 가능하다. 또한, 공정이 단순하여 비교적 접착성이 우수한 고품질의 박막을 손쉽게 형성시킬 수 있다. 다만, 스텝 커버리지(step coverage)가 좋지 않아 복잡한 형태의 패턴(pattern) 표면에 균일한 두께의 증착이 어렵다.Since the PVD method by sputtering uses physical collisions, almost any material can be used as a target material, and a wide variety of thin films can be formed. Target materials include aluminum (Al), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), cobalt silicide (Co-silicide), copper silicide (Cu-silicide), copper seed layer for copper plating, and thallium (Ta) Is possible. In addition, the process is simple, it is possible to easily form a high quality thin film with excellent adhesion. However, since step coverage is poor, it is difficult to deposit a uniform thickness on a complex pattern surface.

그런데, 구리(Cu)의 경우 웨이퍼가 100℃ 이상에 도달하면 구리 입자들이 서로 응집(agglomeration)되어 조악한 도금(poor plating)이나 불균일한 시드층 (seedlayer)이 형성된다. 또한, 트렌치(trench)나 비아(via)와 같은 홀에 형성된 구리 박막은 종횡비(aspect ratio)가 크게 된다. 탈륨(Ta)의 경우도 유사하다.However, in the case of copper (Cu), when the wafer reaches 100 ° C. or more, the copper particles are agglomerated with each other to form coarse plating or a non-uniform seed layer. In addition, a copper thin film formed in a hole such as a trench or via has a high aspect ratio. The same is true for thallium (Ta).

이러한 현상를 방지하기 위해서 웨이퍼 및 웨이퍼 척을 소정의 온도 이하로 냉각시킬 필요가 있다. 따라서, 별도의 냉각 라인이 웨이퍼 척 내부를 순환하여, 웨이퍼 및 웨이퍼 척을 -40 내지 -70℃ 이하로 냉각시킨다.In order to prevent this phenomenon, it is necessary to cool the wafer and the wafer chuck below a predetermined temperature. Thus, separate cooling lines circulate inside the wafer chuck to cool the wafer and the wafer chuck to -40 to -70 ° C or less.

반면, 공정 챔버 내부는 160℃ 이상의 고온이 유지된다. 이러한 온도 차이로 인해 대기 중에 노출된 웨이퍼 척 내부에는 수분(moisture)이 발생한다. 웨이퍼 척에는 냉각 라인 외에, 가스 라인, 전원 라인, TC(Temperature Couple) 라인 등이 인입되는데, 수분은 전원 라인의 쇼트(short)를 자주 발생시키는 등 웨이퍼 척의 수명을 단축시키고, 반도체 제조 설비의 잦은 고장을 일으킨다. 따라서, 웨이퍼 척 내부의 수분 발생을 억제함으로써 웨이퍼 상에 박막을 효과적으로 형성시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조 설비의 개발이 절실하다.On the other hand, a high temperature of 160 ° C or higher is maintained in the process chamber. Due to this temperature difference, moisture is generated inside the wafer chuck exposed to the atmosphere. In addition to the cooling lines, gas lines, power lines, and TC (Temperature Couple) lines are introduced into the wafer chuck. Moisture shortens the life of the wafer chuck by frequently generating shorts of the power lines. Cause a malfunction. Therefore, there is an urgent need to develop a semiconductor manufacturing facility that can effectively form a thin film on the wafer and improve productivity by suppressing moisture generation inside the wafer chuck.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 웨이퍼 상에 박막을 효과적으로 형성시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 제조 설비를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing equipment capable of effectively forming a thin film on a wafer and improving productivity.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비는 공정 챔버, 공정 챔버 내부에 설치되고 웨이퍼가 위치하는 웨이퍼 척, 웨이퍼 척을 소정의 온도 이하로 냉각시키는 냉각 장치, 웨이퍼 척 내부에 가스를 분사하여 웨이퍼 척 내부의 공기를 퍼지하는 수분 발생 억제 장치를 포함한다.A semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is a process chamber, a wafer chuck installed inside the process chamber and a cooling device for cooling the wafer chuck below a predetermined temperature, a wafer chuck And a moisture generation suppressing device for injecting gas into the inside to purge the air inside the wafer chuck.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 반도체 제조 설비(1)는 공정 챔버(100), 타겟(110), 쉴드(120), 웨이퍼 척(200), 공정 가스 공급 장치(300), 냉각 장치(400), 수분 발생 억제 장치(500)등을 포함한다.Referring to FIG. 1, the semiconductor manufacturing facility 1 includes a process chamber 100, a target 110, a shield 120, a wafer chuck 200, a process gas supply device 300, a cooling device 400, and moisture. Generation suppression apparatus 500, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비(1)는 일반적으로 사용되는 다중 챔버 반도체 제조 설비의 구리 박막 증착을 위한 공정 챔버(100)를 나타낸다. 다중 챔버 반도체 제조 설비는 VARIAN사의 MB2, MRC사의 E360, ULVAC사의 MCH4500 등이 있으나, 바람직하게는 AMT(Applied Material Technology)사의 엔듀라(ENDURA ®)를 들수 있다.The semiconductor manufacturing facility 1 according to an embodiment of the present invention represents a process chamber 100 for depositing a copper thin film of a commonly used multi-chamber semiconductor manufacturing facility. Semiconductor manufacturing equipment is a multi-chamber, but preferably the like VARIAN Inc. MB 2, MRC's E360, ULVAC Inc. MCH4500, there deulsu the endurance La (ENDURA ®)'s AMT (Applied Material Technology).

공정 챔버(100)는 PVD 공정이 이루어 지고, 원활한 공정 진행을 위해서 고온, 고진공의 상태가 요구된다. 공정 챔버(100) 내부는 160℃이상의 고온을 유지한다. 특히, 고진공 상태를 유지하기 위해 진공 펌프(도면 미도시)가 사용된다. 진공 펌프로는 작동 범위에 따라 다르나, 오일 실드 기계식 펌프(oil-sealed mechanical pump), 건식 펌프(dry pump)등이 사용된다. 바람직하게는 크라이요 펌프(cryo pump)를 통해서 10-7 내지 10-9 Torr(내부에 Ar 가스가 흐를 경우 10-3Torr)를 유지한다.The process chamber 100 is a PVD process is performed, the state of high temperature, high vacuum is required in order to proceed smoothly. The inside of the process chamber 100 maintains a high temperature of 160 ℃ or more. In particular, a vacuum pump (not shown) is used to maintain a high vacuum. Vacuum pumps vary depending on the operating range, but oil-sealed mechanical pumps and dry pumps are used. Preferably 10 −7 to 10 −9 Torr (10 −3 Torr when Ar gas flows inside) through a cryo pump.

또한, 공정 챔버(100)의 외벽에는 Ar 가스를 공급하기 위한 가스 공급구(105)가 위치한다. Ar 가스는 공정 챔버(100) 내부에서 음극에서 방출, 가속된 자유 전자와 이온화 충돌(ionization collision)하고, 아르곤 이온(Ar+)이 형성된다. 아르곤 이온(Ar+)은 자유 전자와 충돌을 반복하며 안정화된 플라즈마를 형성한다. 이 때, 타겟(110)은 웨이퍼(w)에 비해 (-)전위를 유지하므로 양전하인 Ar+이 타겟(110)에 강하게 충돌하여, 증기 상태의 타겟(110) 물질을 방출하게 된다.In addition, a gas supply port 105 for supplying Ar gas is located on an outer wall of the process chamber 100. Ar gas is ionized with the free electrons accelerated and released from the cathode in the process chamber 100, and argon ions (Ar + ) are formed. Argon ions (Ar + ) repeat the collision with free electrons to form a stabilized plasma. At this time, since the target 110 maintains a (-) potential relative to the wafer w, the positive charge Ar + collides strongly with the target 110 to emit the target 110 material in the vapor state.

타겟(110)은 공정 챔버(100)의 상부에 위치한다. 본 발명의 일 실시예에서 사용된 물질은 구리(Cu) 또는 탈륨(Ta)이고, 저온의 웨이퍼(w)가 요구되는 공정에 사용되는 다른 재료도 가능하다. 타겟(110)은 후면판(backing plate; 도면 미도시)에 의해 고정 및 지지되고, 별도의 냉각 장치(cooling system; 도면 미도시)에 의 해 일정한 온도로 냉각된다.The target 110 is located above the process chamber 100. The material used in one embodiment of the present invention is copper (Cu) or thallium (Ta), and other materials may be used in processes where low temperature wafers (w) are required. The target 110 is fixed and supported by a backing plate (not shown) and cooled to a constant temperature by a separate cooling system (not shown).

쉴드(120)는 웨이퍼(w)에서 타겟(110)에 이르는 경로 주위에 위치한다. 쉴드(120)의 형태는 PVD 증착 설비에 따라 다양하다. 쉴드(120)는 타겟(110) 물질이 공정 챔버(100) 내부에 적층되는 것을 방지하고, PVD 증착 효율을 높여준다.Shield 120 is located around the path from wafer w to target 110. The shape of the shield 120 varies with the PVD deposition facility. The shield 120 prevents the target 110 material from being deposited in the process chamber 100 and increases the PVD deposition efficiency.

웨이퍼 척(200)에는 박막이 형성될 웨이퍼(w)가 위치한다. 웨이퍼 척(200)은 기계식 척, 진공식 척, 정전식 척 등이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의상 정전식 척을 사용한다.In the wafer chuck 200, a wafer w on which a thin film is to be formed is positioned. The wafer chuck 200 includes a mechanical chuck, a vacuum chuck, an electrostatic chuck, and the like. In one embodiment of the present invention, a capacitive chuck is used for convenience of description.

웨이퍼 척(200)은 재치부(210), 지지부(220), 유지 링(도면 미도시), 포커스 링(230), 절연 시트(240), 도전 시트(245), 구멍(250)을 포함한다.The wafer chuck 200 includes a mounting portion 210, a support 220, a retaining ring (not shown), a focus ring 230, an insulating sheet 240, a conductive sheet 245, and a hole 250. .

재치부(210)는 웨이퍼 척(200)의 상부에, 지지부(220)는 하부에 위치하고, 볼트에 의해 분리될 수 있도록 구성된다. 또한, 지지부(220)의 바닥면와 공정 챔버(100)의 바닥면 사이에는 절연체(도면 미도시)가 끼워져 있어 양자가 전기적으로 분리된다.The placement unit 210 is positioned above the wafer chuck 200, and the support unit 220 is positioned below and configured to be separated by bolts. In addition, an insulator (not shown) is inserted between the bottom surface of the support part 220 and the bottom surface of the process chamber 100 so that the two are electrically separated.

재치부(210)에는 상방향으로 개구하는 다수 개의 열전달용 가스 구멍(260)이 균일한 분포로 형성된다. 또한, 열전달용 가스 구멍(260)의 하단은 재치부(210) 내에서 서로 연결된다. 예를 들어, 수평으로 연장된 통기실(265)로 연결된다.In the placement unit 210, a plurality of heat transfer gas holes 260 opening in an upward direction are formed in a uniform distribution. In addition, the lower ends of the heat transfer gas holes 260 are connected to each other in the mounting unit 210. For example, it is connected to the ventilation chamber 265 extending horizontally.

지지부(220)에는 재치부(210)를 통해서 웨이퍼(w)를 냉각하기 위한 냉매실(440)이 위치한다. 외부의 냉각 장치(400)를 통해서 공급된 냉매가 냉매실(440)을 순환하여 -50 내지 -100℃로 냉각한다. 바람직하게는 지지부(220)와 재치부(210)를 -60℃로 냉각한다.The support unit 220 has a refrigerant chamber 440 for cooling the wafer w through the mounting unit 210. The coolant supplied through the external cooling device 400 circulates through the coolant chamber 440 and cools to -50 to -100 ° C. Preferably, the support 220 and the mounting portion 210 is cooled to -60 ℃.

재치부(210)와 지지부(220)는 주로 우수한 열 전도체인 스테인리스 강(stainless steel)으로 구성된다. 하스텔로이(hastelloy®), 알루미늄(Al) 등도 사용할 수 있다. 하스텔로이(hastelloy®)는 니켈-크롬-몰리브덴-텅스텐 합금이며, 유니온 카바이드(Union Carbide)사가 생산한다. 다만, 이에 한정되지 않고 열 전달을 극대화시켜 웨이퍼(w)를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 재료라면 무엇이든 가능하다.The placement unit 210 and the support unit 220 are mainly made of stainless steel, which is an excellent heat conductor. Hastelloy ® , aluminum (Al) and the like can also be used. Hastelloy ® is a nickel-chromium-molybdenum-tungsten alloy manufactured by Union Carbide. However, the present invention is not limited thereto, and any material capable of maximizing heat transfer to effectively cool the wafer w may be used.

웨이퍼 척(200) 상에는 유지 링(retaining ring; 도면 미도시)과 포커스 링(focus ring; 230)이 위치한다. 유지 링(도면 미도시)는 웨이퍼가 웨이퍼 척(200)에 안착되도록 하고, 포커스 링(230)은 타켓 입자의 웨이퍼로 집중을 돕는다.A retaining ring (not shown) and a focus ring 230 are positioned on the wafer chuck 200. A retaining ring (not shown) allows the wafer to rest on the wafer chuck 200, and the focus ring 230 assists in concentrating the wafer onto the target particles.

절연 시트(240) 및 도전 시트(245)는 웨이퍼(w)가 웨이퍼 척(200)에 밀착할 수 있도록 하고, 재치부(210)의 상면에 위치한다. 일반적으로 절연 시트(240) 및 도전 시트(245)는 웨이퍼의 형상을 따라 원형이다. The insulating sheet 240 and the conductive sheet 245 allow the wafer w to adhere closely to the wafer chuck 200, and are positioned on the upper surface of the mounting unit 210. In general, the insulating sheet 240 and the conductive sheet 245 are circular along the shape of the wafer.

절연 시트(240)는 도전 시트(245)와 웨이퍼 사이를 절연하며, 주로 유기재료, 무기 유전체가 사용된다. 유기재료로는 폴리 이미드가 대표적이고, 무기 유전체로는 AlN, Al2O3, SiO2, TiBaO3, Si3N4 등의 세라믹 재료가 가능하다. 절연 시트(240)는 결정형, 소결체도 가능하고, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 박막 형성 방법에 의해 형성된 박막이어도 무관하다.The insulating sheet 240 insulates the conductive sheet 245 from the wafer, and mainly an organic material or an inorganic dielectric is used. As an organic material, polyimide is typical, and as an inorganic dielectric, ceramic materials such as AlN, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiBaO 3 , and Si 3 N 4 may be used. The insulating sheet 240 may be a crystalline or sintered body, and may be a thin film formed by a thin film formation method such as CVD (Chemical Vapor Deposition).

도전 시트(245)는 절연 시트(240) 내부에 위치하고, 도전성이 양호한 동과 같은 금속으로 형성된다. 도전 시트(245)는 PVD(Physical Vapor Deposition) 등의 박막 형성 방법에 의해 코팅된 도전성 박막을 사용한다. 두께는 1 내지 5 mm 가 바람직하다. 도전 시트(245)는 직류 전원 라인(165)에 의해 직류 전원(160)과 연결된다. 직류 전원(160)에서 전원이 공급되면, 웨이퍼(w)와 도전 시트(245)에 (+), (-) 전하가 생기고 이들의 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼(w)가 웨이퍼 척(200)에 부착된다.The conductive sheet 245 is located inside the insulating sheet 240 and is formed of a metal such as copper having good conductivity. The conductive sheet 245 uses a conductive thin film coated by a thin film forming method such as physical vapor deposition (PVD). The thickness is preferably 1 to 5 mm. The conductive sheet 245 is connected to the DC power supply 160 by the DC power supply line 165. When the power is supplied from the DC power supply 160, positive and negative charges are generated on the wafer w and the conductive sheet 245, and the wafer w is attached to the wafer chuck 200 by the Coulomb force. do.

구멍(250)은 웨이퍼 척(200) 내부를 관통한다. 구멍(250)을 통해서 냉매 공급 라인(430), 냉매 배출 라인(450), 제1 가스 공급 라인(330), 제2 가스 공급 라인(530), 직류 전원 라인(165), 고주파 전원 라인(155) 등이 인입된다.The hole 250 penetrates inside the wafer chuck 200. Through the hole 250, the refrigerant supply line 430, the refrigerant discharge line 450, the first gas supply line 330, the second gas supply line 530, the DC power line 165, and the high frequency power line 155. ) Is introduced.

공정 가스 공급 장치(300)는 도면에는 미도시 하였으나 공정 챔버(100) 내부에 Ar 가스를 공급하고, 다만, 반도체 제조 설비(1)에 따라 공정 가스의 공급 방식은 다를 수 있다. 전술하였듯이, 공정 챔버(100) 외벽의 가스 공급구(105)에서 공정 가스가 인입될 수 있다. Although not shown in the drawing, the process gas supply device 300 supplies Ar gas into the process chamber 100, but the process gas supply method may be different according to the semiconductor manufacturing equipment 1. As described above, the process gas may be introduced into the gas supply port 105 of the outer wall of the process chamber 100.

또한, 공정 가스 공급 장치(300)는 웨이퍼(w)의 온도 조절을 위해 웨이퍼(w)의 후면에 Ar 가스를 공급한다. 웨이퍼(w) 표면의 미시적인 요철 때문에 웨이퍼의 절연 시트(240)와 접촉하는 면은 적고, 절연 시트(240)의 열 전도율이 낮기 때문에 열 전도가 작다. 따라서, 적절한 온도 제어를 위해서 Ar 가스를 웨이퍼(w)와 절연 시트(240) 사이를 소정의 압력으로 충전하여 열전도를 확보한다.In addition, the process gas supply device 300 supplies Ar gas to the rear surface of the wafer w to adjust the temperature of the wafer w. Due to the microscopic unevenness of the surface of the wafer w, the surface contacting the insulating sheet 240 of the wafer is small, and the thermal conductivity of the insulating sheet 240 is low, so the thermal conduction is small. Therefore, for proper temperature control, Ar gas is filled between the wafer w and the insulating sheet 240 at a predetermined pressure to ensure thermal conductivity.

공정 가스 공급 장치(300)는 제1 가스 공급부(310), 제1 가스 유량 조절부(320), 제1 가스 공급 라인(330)을 포함한다. 제1 가스 유량 조절부(320)에 의해 유량이 조절되고, 제1 가스 공급 라인(330)에 의해 공급된 Ar 가스는 통기실(265), 열전달용 가스 구멍(260)을 거쳐 웨이퍼(w)와 절연 시트(240) 사이를 충전한다.The process gas supply device 300 includes a first gas supply part 310, a first gas flow rate control part 320, and a first gas supply line 330. The flow rate is controlled by the first gas flow rate controller 320, and the Ar gas supplied by the first gas supply line 330 passes through the ventilation chamber 265 and the gas hole 260 for heat transfer. And charges between the insulating sheet 240.

냉각 장치(400)는 웨이퍼 척(200) 및 웨이퍼(w)을 소정의 온도 이하로 냉각시킨다. 웨이퍼 척(200)을 바람직하게는 -60℃ 정도의 온도로 유지시킨다. 주로 냉각 라인의 형태로 웨이퍼 척(200) 내부를 위치하며, 냉매를 순환시키는 방식을 사용한다. 전술하였듯이, 냉각 장치(400)는 구리(Cu) 입자의 응집을 방지하기 위함이다. 구리 입자의 응집은 불연속적인 시드층이 만들어지고, 이는 다시 후속 전해 도금의 불연속성을 발생시킨다. 특히, 웨이퍼 상의 구조의 종횡비가 3:1을 초과할 때, 즉 트렌치 혹은 비아의 깊이가 이들의 폭보다 3배 이상이 되면, 신뢰할 수 있는 전해 도금이 이루어지지 않는다.The cooling apparatus 400 cools the wafer chuck 200 and the wafer w below a predetermined temperature. The wafer chuck 200 is preferably maintained at a temperature of about -60 ° C. It is mainly located inside the wafer chuck 200 in the form of a cooling line, and uses a method of circulating the refrigerant. As described above, the cooling device 400 is to prevent aggregation of copper (Cu) particles. Aggregation of the copper particles results in a discontinuous seed layer, which in turn causes discontinuities in subsequent electroplating. In particular, when the aspect ratio of the structures on the wafer exceeds 3: 1, that is, when the depth of the trench or via becomes more than three times their width, reliable electroplating is not achieved.

냉각 장치(400)는 냉매 공급부(410), 냉매 유량 조절부(420), 냉매 공급 라인(430), 냉매 배출 라인(450)을 포함한다. 냉매 유량 조절부(420)에 의해 유량이 조절되고 냉매 공급 라인(430)을 통해서 공급된 냉매는 웨이퍼 척(200) 내부의 냉매실(440)을 순환한 후, 냉매 배출 라인(450)을 통해서 배출된다.The cooling device 400 includes a coolant supply unit 410, a coolant flow rate control unit 420, a coolant supply line 430, and a coolant discharge line 450. The flow rate is controlled by the coolant flow rate adjusting unit 420 and the coolant supplied through the coolant supply line 430 circulates through the coolant chamber 440 inside the wafer chuck 200 and then through the coolant discharge line 450. Discharged.

냉매로는 주로 갈덴(galden®) 용액, 액화 질소, 글리콜(glycol), 글리콜-물 혼합물(glycol-water mixture), 혹은 크라이오펌프 압축기(cryopump compressor)로부터의 생성 가스(product gas) 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 갈덴 에이치 티(galden®HT) 용액을 사용한다. Refrigerants include mainly galden ® solutions, liquefied nitrogen, glycols, glycol-water mixtures, or product gases from cryopump compressors. Can be. Preferably, a galden® HT solution is used.

수분 발생 억제 장치(500)는 웨이퍼 척(200) 내부의 수분을 가스를 분사하여 제거한다. 공정 챔버(100)는 160℃ 정도의 고온이고, 웨이퍼 척(200)은 -60℃ 정도의 저온이다. 따라서, 이러한 온도 차이로 인해 대기 중에 노출된 웨이퍼 척(200) 내부에 수분(moisture)가 발생한다. 수분은 전원 라인의 쇼트(short)를 자주 발생시키는 등 웨이퍼 척의 수명을 단축시키고, 반도체 제조 설비의 잦은 고장을 일으킨다.The water generation suppression apparatus 500 sprays and removes water in the wafer chuck 200. The process chamber 100 is at a high temperature of about 160 ° C and the wafer chuck 200 is at a low temperature of about -60 ° C. Therefore, moisture is generated inside the wafer chuck 200 exposed to the air due to the temperature difference. Moisture shortens the life of the wafer chuck, causing frequent shorts in the power lines, causing frequent breakdowns in semiconductor manufacturing equipment.

본 발명의 일 실시예에서는 불활성 가스를 웨이퍼 척(200) 내부에 분사하여 수분 발생을 억제한다. 불활성 가스로는 N2, Ar, Ne 등이 가능하고, 다수 개의 불활성 가스의 혼합 가스도 가능하다. 불활성 가스를 웨이퍼 척(200) 내부를 흐르도록 하여, 공기를 계속적으로 퍼지(purge)해 낸다. 5 내지 30 psi로 PVD 공정 중에 계속적으로 공급한다. 따라서, 웨이퍼 상의 박막을 효과적으로 형성시키고, 반도체 제조 설비의 사용 기간을 연장할 수 있다. 또한, 설비 고장의 손실을 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, inert gas is injected into the wafer chuck 200 to suppress moisture generation. As the inert gas, N 2 , Ar, Ne, or the like can be used, and a mixed gas of a plurality of inert gases is also possible. Inert gas is allowed to flow inside the wafer chuck 200 to continuously purge the air. Continuous feeding at 5-30 psi during the PVD process. Therefore, the thin film on the wafer can be effectively formed and the service life of the semiconductor manufacturing equipment can be extended. In addition, productivity can be improved by preventing the loss of equipment failure.

수분 발생 억제 장치(500)는 제2 가스 공급부(510), 제2 가스 유량 조절부(520), 제2 가스 공급 라인(530), 제2 가스 배출 라인(540)을 포함한다.The water generation suppression apparatus 500 includes a second gas supply unit 510, a second gas flow rate adjusting unit 520, a second gas supply line 530, and a second gas discharge line 540.

제2 가스 유량 조절부(520)는 레귤레이터(regulator), MFC(Mass Flow Controller) 등이 가능하다. 특히, 레귤레이터는 제2 가스 공급 라인(530)의 후미에 설치되고, 스스로 조절될 수 있는 외부 안전 밸브를 포함하는 것이 바람직하다. 레귤레이터의 몸체 및 입구 여과기는 황동 또는 청동 재질이 바람직하다. 또한, 퍼지 가스는 5 내지 30psi 정도로 공정 챔버(100)으로 공급되므로, 제2 가스 유량 조절부(520)의 최대 입구 압력은 50psi 정도가 되는 것이 바람직하다.The second gas flow controller 520 may be a regulator, a mass flow controller (MFC), or the like. In particular, the regulator preferably includes an external safety valve that is installed at the rear of the second gas supply line 530 and that can be adjusted by itself. The body and inlet filter of the regulator are preferably brass or bronze. In addition, since the purge gas is supplied to the process chamber 100 at about 5 to 30 psi, the maximum inlet pressure of the second gas flow controller 520 is preferably about 50 psi.

제2 가스 공급 라인(530)은 웨이퍼 척(200)의 하부까지 이르는 것이 바람직 하다. 물론, 이에 제한되지 않고, 본 발명이 속하는 기술의 당업자의 인식 범위 내에서 변형 가능하다. 공정 챔버(100)와 웨이퍼 척(200)의 온도 차이에 의해 웨이퍼 척(200)의 구멍(250)에 수분이 발생하므로, 이 부분에 불활성 가스를 직접 공급하는 것이 바람직하다.The second gas supply line 530 preferably reaches the bottom of the wafer chuck 200. Of course, the present invention is not limited thereto and may be modified within the scope of recognition of those skilled in the art. Since moisture is generated in the hole 250 of the wafer chuck 200 due to the temperature difference between the process chamber 100 and the wafer chuck 200, it is preferable to directly supply an inert gas to this portion.

수분 발생 억제 장치(500)은 별도의 제2 가스 배출 라인(540)를 통해서 외부로 배출된다. 또한, 제2 가스의 배출을 위해 별도의 펌프(도면 미도시)를 더 구비할 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.The water generation suppression apparatus 500 is discharged to the outside through a separate second gas discharge line 540. In addition, a separate pump (not shown) may be further provided for discharging the second gas, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 설비에서 제2 가스의 흐름을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a flow of a second gas in a semiconductor manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 제2 가스 공급 라인(530)의 종단부(531)에서 불활성 가스가 분사되어 구멍(250)의 종단부까지 흐른다. 또한, 순환하여 제2 가스 배출 라인(540)를 통해서 배출된다.Referring to FIG. 2, an inert gas is injected from an end portion 531 of the second gas supply line 530 to flow to an end portion of the hole 250. In addition, it is circulated and discharged through the second gas discharge line 540.

공정 과정에서 계속적으로 제2 가스를 웨이퍼 척(200)의 구멍(250) 내부를 순환시킴으로써, 구멍(250)에 공기가 남아있지 않도록 퍼지할 수 있다.By continuously circulating the second gas in the hole 250 of the wafer chuck 200 in the process, it may be purged so that air does not remain in the hole 250.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상기한 바와 같은 반도체 제조 설비에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.  According to the semiconductor manufacturing equipment as described above, there are one or more of the following effects.

첫째, 웨이퍼 척 내부의 수분 발생을 억제하여 반도체 제조 설비의 사용 기간을 연장할 수 있다.First, the use period of the semiconductor manufacturing equipment can be extended by suppressing the generation of moisture in the wafer chuck.

둘째, 설비 고장 손실을 줄이고, 생산성을 향상시킬 수 있다.Second, it can reduce the loss of equipment failure and improve productivity.

Claims (6)

공정 챔버;Process chambers; 상기 공정 챔버 내부에 설치되고 웨이퍼가 위치하는 웨이퍼 척;A wafer chuck installed in the process chamber and in which a wafer is located; 상기 웨이퍼 척을 소정의 온도 이하로 냉각시키는 냉각 장치; 및A cooling device for cooling the wafer chuck below a predetermined temperature; And 상기 웨이퍼 척 내부에 가스를 분사하여 상기 웨이퍼 척 내부의 공기를 퍼지하는 수분 발생 억제 장치를 포함하는 반도체 제조 설비.And a moisture generation suppressing device for injecting a gas into the wafer chuck to purge the air inside the wafer chuck. 제 1항에 있어서, 상기 수분 발생 억제 장치는 웨이퍼 척 내부로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인을 포함하는 반도체 제조 설비.The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the moisture generation suppressing apparatus includes an inert gas supply line for supplying an inert gas into the wafer chuck. 제 2항에 있어서, 상기 수분 발생 억제 장치는 불활성 가스 공급 라인 상에 위치하고 불활성 가스의 유량을 조절하는 불활성 가스 유량 조절부를 더 포함하는 반도체 제조 설비.The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the moisture generation suppressing apparatus further comprises an inert gas flow rate adjusting unit positioned on an inert gas supply line and controlling a flow rate of the inert gas. 제 2항에 있어서, 상기 불활성 가스는 N2, Ar 및 Ne 중 어느 하나 이상인 반도체 제조 설비.The semiconductor manufacturing facility according to claim 2, wherein the inert gas is any one or more of N 2 , Ar, and Ne. 제 2항에 있어서, 상기 수분 발생 억제 장치는 불활성 가스를 5 내지 30psi 로 공급하는 반도체 제조 설비.The semiconductor manufacturing facility according to claim 2, wherein the moisture generation suppressing device supplies an inert gas at 5 to 30 psi. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 제조 설비는 Ta 또는 Cu를 증착하는 PVD(Physical Vapor Deposition) 증착 설비인 반도체 제조 설비.The semiconductor manufacturing facility of claim 1, wherein the semiconductor manufacturing facility is a physical vapor deposition (PVD) deposition facility for depositing Ta or Cu.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100728400B1 (en) * 2005-06-23 2007-06-13 동경 엘렉트론 주식회사 Joining construction in mounting table apparatus, processing apparatus and method for protecting discharge between electric supply wires in mounting table apparatus

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