KR20060116375A - 플라즈마 발생 장치의 리프트 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응 챔버내의 웨이퍼 파지용 정전척상에 관통되어 상, 하로 유동 가능하도록 설치되어 웨이퍼를 지지하기 위한 적어도 세 개의 리프트 핀에 관한 것으로서, 상기 리프트 핀의 정전척 상부로 돌출되는 부분은 세라믹 재질로 형성하여, 잦은 플라즈마 공정 중에도 식각이 발생하지 않으며, 이는 웨이퍼의 원활한 지지를 수행하게 되어 트랜스퍼 에러를 미연에 방지하게 되며, 결과적으로 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있다.

플라즈마, 정전척, 리프트 핀, 세라믹, 베스펠

Description

플라즈마 발생 장치의 리프트 핀{LIFT PIN FOR PLASMA DISCHARGER}

도 1은 일반 플라즈마 발생 장치의 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 리프트 핀의 부분 사시도.

본 발명은 플라즈마 발생 장치를 위한 리프트 핀에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 공정으로 인한 리프트 핀의 단부가 손상되어 웨이퍼를 수평으로 지지하지 못함으로써 발생될 수 있는 트랜스퍼 에러(transfer error)를 미연에 방지하도록 구성되는 플라즈마 장치의 리프트 핀(lift pin)에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 제조 공정 중 건식 식각 공정(dry etching process)은 일정 간격으로 이격된 상, 하 전극 수단 사이에 고주파를 인가시키고, 공정 가스를 주입시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 웨이퍼(wafer)상의 미세 패턴을 형성하는 공정이다. 건식 식각 공정을 수행하는 건식 식각 장치로는 이온 농도와 이온 에너지의 독립적인 제어가 가능할 뿐만 아니라 공정의 마진을 증가시키고 웨이퍼의 손상 을 크게 줄일 수 있는 TEL SCCM 설비를 주로 사용하고 있는 추세이다.

공정 중에 웨이퍼는 소정의 정전기력이 인가되는 정전척(ESC)상에 파지된다. 이는 공정중 웨이퍼의 이동을 방지하기 위함인다. 한편, 공정중에는 고온의 플라즈마에 의해 웨이퍼가 가열되며, 이는 웨이퍼 수율을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 따라서, 공정중에 웨이퍼를 냉각시키기 위한 냉각 수단을 구비한다. 상기 냉각 수단으로는 웨이퍼를 파지하는 정전척상에 다수의 구멍을 형성시키는데, 보통 정전척의 중앙에 4개소, 정전척의 주연부를 따라 일정 간격으로 12개소를 설치하여 고른 냉각 가스의 분사를 도모하고 있다. 상기 냉각 가스로는 He을 사용하며, 상기 정전척의 파지력은 적어도 상기 냉각 가스의 분사력보다 크도록 설정해야 웨이퍼가 냉각 과정중에 유동하지 않을 것이다.

공정이 완료되면 상기 정전척상에 파지된 웨이퍼를 유동시키기 위하여 정전기력이 제거되며, 정전척을 관통하고 있는 다수의 리프트 핀이 상부로 일정 간격 만큼 돌출되어 웨이퍼를 들어 올린다. 바람직하게도 상기 리프트 핀은 웨이퍼를 수평으로 들어올리기 위하여 적어도 3개소 이상 설치된다.

그러나 종래의 리프트 핀은 베스펠(VESPEL) 재질로 형성되어, 플라즈마 가스에 의해 상부가 식각되며, 이는 각 리프트 핀의 돌출 높이를 다르게 하고 결과적으로 웨이퍼를 기울어지도록 지지하여 트랜스퍼 에러를 유발하는 문제점이 발생하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 공정후의 원활한 웨이퍼 이송을 도모할 수 있도록 구성되는 플라즈마 발생장치의 리프트 핀을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 원활한 지지를 위하여 플라즈마에 반응하지 않는 재질로 형성되는 플라즈마 발생 장치의 리프트 핀을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원활한 웨이퍼 이송을 도모하여 결과적으로 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있도록 구성되는 플라즈마 발생 장치의 리프트 핀을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 반응 챔버내의 웨이퍼 파지용 정전척상에 관통되어 상, 하로 유동 가능하도록 설치되어 웨이퍼를 지지하기 위한 적어도 세 개의 리프트 핀에 있어서, 상기 리프트 핀의 정전척 상부로 돌출되는 부분은 세라믹 재질로 형성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일반 플라즈마 발생 장치의 구성도이다.

플라즈마 발생 장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(11)내에 하부 전극(서셉터)(30)이 설치되며, 챔버(11)의 상부에는 상부 전극 수단(20)이 설치된다. 상기 상부 전극 수단(20)은 챔버(11)의 상부면으로 구성되는 절연재(10)상에 설치될 수 있다.

상기 챔버(11)는 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄 재질로 형성된 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 미도시 되었으나 상기 챔버(11)는 접지되어 있을 것이다. 상기 챔버(11)의 저부에는 배기관(12)이 연결되고, 상기 배기관(12)의 단부에는 진공 펌프(13)를 구비하여 공정중 발생하는 배기 가스를 배기시켜, 챔버내를 약 0.1 mTorr까지 감압 분위기로 진공 흡입할 수 있게 된다.

상기 챔버(11)의 절연재(10) 중앙에는 상부 전극 수단(20)이 설치되는 바, 상기 상부 전극 수단(20)은 소정의 가스 도입 공간이 형성되는 전극 지지체(21)와, 상기 전극 지지체(21)의 저부에 설치되는 전극판(22)을 포함한다. 상기 전극 지지체(21)와 전극판(22)에는 상기 가스 도입 공간까지 다수의 가스 토출구(23)가 형성되어 있다. 상기 가스 도입 공간의 적소에는 챔버 외부로 가스 도입관(24)이 설치되며, 상기 가스 도입관(24)의 단부에는 공정 가스 공급원(25)이 설치될 것이다. 상기 공급 가스로는 플로로카본가스계열(CxFy)나 하이드로플로로카본가스계열(CpHqFr)과 같은 할로겐 원소를 함유하는 가스를 적절히 사용할 수 있으며, Ar, He, N2와 같은 분위기 가스를 첨가하여 사용하게 될 것이다.

상기 챔버(11)의 저부 중앙 적소에는 하부 전극으로써 서셉터(30)가 설치된다. 상기 서셉터(30)는 정전척(ESC; Electro-Static Chuck)(31)과, 상기 정전척(31)의 주연부를 따라 설치되는 포커스 링(32)과, 상기 포커스 링(32)의 주연부를 따라 설치되는 석영 재질의 커버링(33)을 포함한다. 상기 정전척(31)상에는 상, 하 유동 가능한 다수의 리프트 핀(40)이 관통되는데, 상기 정천척(31)상에 파지된 웨이퍼 W를 공정이 완료된 후 상부로 들어올려 소정의 웨이퍼 이재 장치에 의해 원활히 이송시키기 위하여 설치된다. 상기 리프트 핀(40)은 웨이퍼 W의 원활한 지지를 위하여 3개소 이상 설치될 수 있다. 한편, 상기 상부 전극(30)과 하부 전극 수단(30)에는 고주파 전원(14, 15)이 인가되어 높은 주파수를 각 전극에 인가함으로써 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 리프트 핀의 부분 사시도로써, 상기 정전척(31)상에 관통되는 리프트 핀(40)은 상, 하 유동함에 있어서, 정전척(31)의 상부로 돌출되는 부분(42)과 정전척 내부에서 유동하는 부분(41)으로 구분된다. 상기 정척척(31)의 상부로 돌출되는 부분(42)은 본 발명에 따라 세라믹 재질로 형성시킬 수 있다. 이는 세라믹 재질이 플라즈마와 반응하여 식각 반응이 발생하지 않기 때문에 원래의 형상을 그대로 보존할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 정전척 내부에서 유동하는 부분(41)은 기존의 베스펠(VESPEL) 재질을 사용할 수 있을 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 정전척(31)의 외부로 돌출되는 부분(42)과 돌출되지 않는 부분(41)은 요철 구조로 형성시키고 본딩등의 결합수단으로 고정시킬 수 있을 것이다. 비록 도면상에는 정전척(31)상에 돌출되는 부분(42)에 철부가, 돌출되지 않는 부분(41)에 요부가 형성된 요합구조를 가지나, 그 반대로 형성하여 요합시켜도 무방할 것이다. 예컨대, 정전척상에 돌출되는 부분과 돌출되지 않는 부분이 결합될 수 있는 여타 공지의 구조를 사용하도도 무방할 것이다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 세라믹 재질로 형성되는 리프트 핀은 잦은 플라즈마 공정 중에도 식각이 발생하지 않으며, 이는 웨이퍼의 원활한 지지를 수행하게 되어 트랜스퍼 에러를 미연에 방지하게 되며, 결과적으로 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반응 챔버내의 웨이퍼 파지용 정전척상에 관통되어 상, 하로 유동 가능하도록 설치되어 웨이퍼를 지지하기 위한 적어도 세 개의 리프트 핀에 있어서,

   상기 리프트 핀의 정전척 상부로 돌출되는 부분은 세라믹 재질로 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치의 리프트 핀.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정전척상에 돌출되지 않는 리프트 핀의 부분은 베스펠(VESPEL)재질로 형성하고, 상기 리프트 핀의 정전척상에 돌출되지 않는 베스펠 재질의 부분과 돌출되는 세라믹 재질의 부분은 이원화되어 본딩등의 수단으로 상호 고정됨을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치의 피프트 핀.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 리프트 핀의 정전척상에 돌출되지 않는 베스펠 재질의 부분과 돌출되는 세라믹 재질의 부분은 요철 구조로 결합됨을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치의 리프트 핀.

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