KR20060079341A - 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한수평 조절방법 - Google Patents

반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한수평 조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에서 반도체 웨이퍼의 식각이나 증착 등의 공정이 진행되는 공정챔버에 있어서, 상기 공정챔버의 검사를 위해 분해한 후 이를 다시 조립하는 경우에, 공정챔버 내부에 설치되는 각 부품이 정확한 위치에 배치되도록 하면서도 신속하고 정확하게 조립이 가능한 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 조절방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 수평 조절을 위한 기준이 되며 평평한 면을 가진 기준대, 상기 기준대의 평평한 상부면에 고정되도록 다수개 설치되는 고정구, 상기 각 고정구의 상부면으로 삽입되어 상기 고정구에서 상하이동이 가능하며 외측면에는 눈금이 표시된 이동구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
반도체, 웨이퍼, 화학기상증착, 식각, 플라즈마, 정전척, 캐소드

Description

반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 수평 조절방법 { Auxiliary device for calibrating level in semiconductor process chamber and calibration-method therein }
도 1은 종래 플라즈마 공정챔버의 개략적인 사시도,
도 2는 본 발명 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 수평 조절방법의 절차를 나타내는 도면이다.
♧ 도면의 주요부분에 대한 설명 ♧
1 -- 공정챔버 2 -- 상부챔버
3 -- 하부챔버 4 -- 온도조절유닛
10 -- 보조장치 11 -- 기준대
12 -- 고정구 13 -- 이동구
20 -- 웨이퍼척
본 발명은 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에서 반도체 웨이퍼의 식각이나 증착 등의 공정이 진행되는 공정챔버에 있어서, 상기 공정챔버의 검사를 위해 분해한 후 이를 다시 조립하는 경우에, 공정챔버 내부에 설치되는 각 부품이 정확한 위치에 배치되도록 하면서도 신속하고 정확하게 조립이 가능한 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 조절방법에 관한 것이다.
현대 사회에는 라디오, 컴퓨터, 텔레비젼 등의 각종 전자 제품이 매우 다양하게 사용되고 있으며, 상기 전자 제품에는 필수적으로 다이오우드, 트랜지스터, 사이리스터등의 반도체 소자가 포함된다. 위와 같이 현대 사회의 필수품인 반도체 소자는, 산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출한 것을 단결정으로 성장시키고 이를 원판 모양으로 잘라서 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하고 금속배선을 통하여 최초 설계된 회로를 구현하며 필요한 소자로 만들기 위한 패키지 공정등이 포함된 일련의 웨이퍼 가공 과정을 통하여 제조된다.
위와 같은 반도체 제조 공정 중, 일부 공정은 필요한 장치가 구비된 공정챔버내에 공정 대상 웨이퍼가 반입되어 진행된다.
가령, 화학 반응을 이용하여 웨이퍼상에 박막을 형성하는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 공정 중 높은 에너지의 전자가 중성 상태의 가스 분자와 충돌하여 가스 분자를 분해하고 이 분해된 가스 원자가 웨이퍼에 부착되도록 하는 플라즈마 화학기상증착 공정(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 또는 웨이퍼 상의 특정 영역을 물질의 화학 반응을 통해 제거해 내는 식각 공정 중 플라즈마를 이용한 건식식각 공정은, 모두 공정챔버 내에 웨이퍼가 반입되어 공정이 진행되는 예이다.
도 1은 종래 플라즈마 공정챔버의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 공정챔버(1)는 상부챔버(2)와 하부챔버(3) 및 온도조절유닛(4)으로 구성된다. 상기 하부챔버(3)는 도어가 구비되어 공정 대상 웨이퍼가 반입·반출되는 곳이고, 상기 상부챔버(2)는 웨이퍼가 웨이퍼척에 안착된 상태에서 내부로 유입된 공정가스를 플라즈마 상태로 만들어 식각공정이 진행되는 곳이며, 상기 온도조절유닛(4)은 공정 중 공정챔버(1) 내부의 온도가 과열되지 않도록조절하는 곳이다.
상기 공정챔버(1)는 오동작시에는 원인 규명과 수리를 위해 또는 정기 검사를 위해 필요에 따라 분해할 수 있으며, 이 때 상부챔버(2), 하부챔버(3), 온도조절유닛(4)으로 분리된다. 공정챔버(1)의 분해 후 재조립시에는 챔버(1)에 설치되는 각 부품이 적정 위치에서 수평을 유지하도록 해야하는데, 이는 플라즈마 형성을 위해 고주파 파워를 인가하는 부품인 캐소드 어셈블리의 경우에 특히 중요하다. 왜냐 하면, 상기 캐소드 어셈블리의 상면에는 웨이퍼가 안착되는 정전척이 설치되므로 캐소드 어셈블리의 수평 조절이 실패한 경우 정전척도 수평을 유지할 수 없게 되어, 상기 정전척에 안착되는 웨이퍼도 일정 각도로 기운 상태로 고정되고, 이로 인하여 플라즈마 공정시 공정가스가 분해된 플라즈마 입자가 웨이퍼의 표면에 도달하는 빈도수가 차이나서 웨이퍼 표면에 균일한 공정이 진행되지 못하고 불량품이 발생할 수 밖에 없기 때문이다.
위와 같이 공정챔버의 조립시 수평을 적절하게 맞추는 것이 매우 중요한 것임에도 불구하고, 종래에는 이를 전적으로 작업자 개개인의 눈대중에 의한 수작업에 의존하였으므로, 적절한 수평 조절이 이루어지지 않았을 뿐만 아니라, 또한 작업자가 누구이냐에 따라 수평 상태가 달라지는 문제가 있어, 이에 대한 개선이 시급한 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이를 해소하고자 발명된 것으로, 공정챔버의 조립시 작업자에 상관없이 누구나 일률적으로 정확하게 수평 조절을 할 수 있도록 된 보조장치와 이러한 보조장치를 사용하여 공정챔버의 수평을 조절할 수 있는 조절방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치는, 수평 조절을 위한 기준이 되며 평평한 면을 가진 기준대, 상기 기준대의 평평한 상부면에 고정되도록 다수개 설치되는 고정구, 상기 각 고정구의 상부면으로 삽입되어 상기 고정구에서 상하이동이 가능하며 외측면에는 눈금이 표시된 이동구로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 장치를 이용하는 본 발명 반도체 공정챔버의 수평 조절방법은, 내부에서 웨이퍼에 대한 반도체 공정이 진행되며 상부챔버와 하부챔버의 결합구조로 된 공정챔버에서, 상기 상부챔버와 하부챔버를 결합하여 공정챔버를 조립하는 경우 제 1항 내지 제 3항에 의한 보조장치를 이용하여 공정챔버의 수평을 조절하는 방법에 있어서; 상기 이동구가 지면을 향하도록 상기 보조장치의 상하를 역전시킨 상태에서 상기 보조장치를 상기 상부챔버에 임시로 고정하는 단계, 상기 하부챔버에 설치되는 상부면이 평평한 부품을 선택하여 상기 부품의 상부면과 상기 이동구의 끝단을 접촉시키는 단계, 상기 이동구의 외측면에 표시된 눈금을 참조하여 상기 다수의 이동구가 동일한 높이를 갖도록 조정하여 상기 상하부챔버간 간격을 일정하게 세팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 구성을 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 보조장치(10)는 기준대(11)와 고정구(12) 및 이동구(13)로 이루어진다. 상기 기준대(11)는 일정 높이의 두께를 가지고 있으며 상단과 하단은 평평한 면으로서 수평 조절시 기준면이 된다. 기준대(11)의 형상은 원 기둥이나 육면체 등 특별한 제한이 없으나, 보조장치(10)가 사용되는 공정챔버에 임시로 고정되기 때문에 고정되는 부위의 공정챔버 형상과 부합되어야 한다.
상기 기준대(11)의 상부면에는 고정구(12)와 이동구(13) 쌍이 다수개 설치된다. 여기서 고정구(12)는 기준대(11)에 접착되어 영구적으로 고정되는 부분이며, 이동구(13)는 상기 고정구(12)의 내측에 삽입되어 상하이동하는 부분이다. 상기 이동구(13)의 외측면에는 확대도면에 도시된 바와 같이, 눈금이 표시되어 있어 이를 참조로 작업자가 수평조절을 할 수 있다. 상기 고정구(12)와 이동구(13)의 형상에는 특별한 제한이 없으나 이동구(13)가 고정구(12)의 내측에서 원활하게 상하운동을 할 수 있도록 마찰을 최소화할 수 있는 원통형 형상이 바람직하다. 상기 이동구(13)와 고정구(12)는 필요에 따라 다수개 설치할 수 있으며, 공정챔버의 전영역에 걸쳐 균등한 수평 조절이 이루어질 수 있도록 상호 대칭적으로 균일하게 설치됨이 바람직하고, 공정챔버의 크기와 형상 등에 따라서 다소 차이가 있겠지만, 도 2와 같이 기준대(11)의 중심과 가장자리를 따라서 4 ~ 6 개의 고정구(12)와 이동구(13) 쌍이 배치되도록 함이 좋다. 도 2의 기준대(11)의 외주면에는 나사구멍이 구비된 체결가 형성되는데, 이는 본 보조장치(10)를 사용하여 수평 조절을 하는 경우 챔버에 고정시키기 위한 부분으로, 고정되는 챔버의 형상등에 따라 형상이나 구조가 달라질 수 있다.
위와 같은 구조로 된 수평 조절용 보조장치를 이용하여, 공정챔버의 조립시 수평을 조절하는 방법은 도 3을 참조하여 살펴본다.
본 발명의 첫번째 단계는 보조장치(10)를 공정챔버의 상부챔버(2)에 임시 고정하는 것이다. 이 때 이동구(13)가 지면을 향하도록 본 발명의 보조장치(10)의 상하를 역전시킨 상태로 고정하는데, 임시로 고정하는 것이므로 일반적인 수단을 이용한 고정이 가능하며, 가령 공정챔버가 플라즈마 공정용 챔버인 경우에는, 도 3(a)와 같이, 상부챔버(2)의 외주면에 챔버 결합용 체결부(50a)가 형성되어 있음을 감안하여 본 발명의 보조장치(10)에도 기준대(11)의 외주면에 대응되는 위치에 체결부(50b)을 형성하여 체결부재(50c)로 고정시킬 수 있다.
다음 단계로는, 하부챔버에 설치되는 각종 부품 중 수평 조절에 사용할 수 있는 부품을 선택하여 상기 부품의 상부면과 이동구의 끝단을 접촉시킨다. 여기서 수평 조절용 부품은 수평 조절을 위해 상부면이 평평해야 하므로, 통상 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼척(20)이 적당하다. 즉, 공정챔버가 플라즈마 공정용 챔버인 경우 내부에 전극을 포함하여 웨이퍼를 정전인력으로 잡아주는 정전척(ESC, Electro Static Chuck)이 구비되는데, 도 3(b)와 같이 이러한 정전척(20)을 수평 조절용 부품으로 선택하여 이를 승강하면서 이동구(13)의 끝단에 접하게 한다.
마지막 단계에서는, 도 3(c)와 같이 각 이동구(13)에 표시된 눈금을 읽어 이들이 모두 동일한 높이를 갖도록 세팅하게 된다. 여기서 이동구(13)를 세팅하는 방법은, 이동구(13)와 고정구(12)의 결합 구조에 따라 여러가지 방법이 적용될 수 있다. 가령, 고정구(12)의 내측과 이동구(13)의 외측에 나사결합 구조를 형성하여 이동구(13)를 작업자가 일방향으로 회전함에 따라 승하강시킬 수 있고, 또는 고정구(12)의 내측에서 이동구(13)가 승하강하는 홈의 수평방향으로 별도의 고정홈을 형 성하고 상기 이동구(13)에는 이에 대응되는 고정돌기를 형성함으로써 정전척(20)의 상부면이 상승하여 이동구(13)와 접하게 되면 이동구(13)가 자동적으로 원터치 방식으로 고정홈이 형성된 위치에 세팅되도록 할 수도 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한 수평 조절방법에 의하면 다음과 같은 효과를 볼 수 있다.
첫째, 보조장치을 활용하여 간단하게 수평 조절이 가능하므로, 공정챔버의 조립시간을 단축할 수 있다.
둘째, 공정챔버의 수평 조절을 정확하게 할 수 있어 상하부챔버 사이에 틈이 생기지 않고 안정적인 실링을 할 수 있다.
셋째, 위와 같이 공정시간이 단축되고 안정적인 실링이 보장되므로, 공정상 효율이 증가되고 제품의 수율이 상승된다.

Claims (4)

  1. 수평 조절을 위한 기준이 되며 평평한 면을 가진 기준대, 상기 기준대의 평평한 상부면에 고정되도록 다수개 설치되는 고정구, 상기 각 고정구의 상부면으로 삽입되어 상기 고정구에서 상하이동이 가능하며 외측면에는 눈금이 표시된 이동구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 이동구와 고정구 쌍은 상호 대칭적으로 균일하게 상기 기준대에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치.
  3. 내부에서 웨이퍼에 대한 반도체 공정이 진행되며 상부챔버와 하부챔버의 결합구조로 된 공정챔버에서, 상기 상부챔버와 하부챔버를 결합하여 공정챔버를 조립하는 경우 제 1항 내지 제 3항에 의한 보조장치를 이용하여 공정챔버의 수평을 조절하는 방법에 있어서;
    상기 이동구가 지면을 향하도록 상기 보조장치의 상하를 역전시킨 상태에서 상기 보조장치를 상기 상부챔버에 임시로 고정하는 단계,
    상기 하부챔버에 설치되는 상부면이 평평한 부품을 선택하여 상기 부품의 상 부면과 상기 이동구의 끝단을 접촉시키는 단계,
    상기 이동구의 외측면에 표시된 눈금을 참조하여 상기 다수의 이동구가 동일한 높이를 갖도록 조정하여 상기 상하부챔버간 간격을 일정하게 세팅하는 단계,
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정챔버의 수평 조절방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 공정챔버는 플라즈마에 의한 식각 또는 증착 공정용 챔버로서, 상기 하부챔버에서 상기 이동구와 접촉되는 부품은 웨이퍼를 전기적으로 고정시키는 정전척인 것을 특징으로 하는 반도체 공정챔버의 수평 조절방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180018614A (ko) * 2012-05-31 2018-02-21 램 리써치 코포레이션 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트

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