KR20070017255A - 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판이 흡ㆍ탈착되는 척(chcuck), 상기 척의 상면 중앙부에 설치되어 상기 반도체 기판를 승강시키는 리프트 핀(lift pin), 상기 척을 지지하는 실플레이트(seal plate), 및 상기 척의 가장자리에 설치되어 상기 반도체 기판의 유동을 제한하는 가이드링(guide ring)을 포함하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 포함한다. 상기 가이드링은 상기 첨 및 상기 실플레이트 주위를 감싸도록 형성되어 반도체 기판의 뒷면이 플라즈마로 인해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
실플레이트, 가이드링, 플라즈마 장치, 반도체 기판 고정 장치

Description

플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치{Apparatus for fixing semiconductor substrates of plasma apparatus}
도 1은 종래 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 반도체 기판이 안착된 플라즈마 장치에 있어, 종래 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 내부 단면도이다.
도 3은 종래 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치에 의해 반도체 기판 에지(edge) 부분에 발생한 버블(bubble)을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 버블을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 반도체 기판 고정 장치를 포함하는 플라즈마 장치를 나타낸 도면이다 .
도 6은 본 발명의 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 반도체 기판이 안착된 플라즈마 장치에 있어 본 발명의 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 내부 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 반도체 기판 고정 장치의 내부 단면도이다.
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 장치에 관한 것이다.
플라즈마 장치는 반도체 소자를 제조함에 있어, 반도체 기판상에 박막을 증착하거나 식각하기 위해 사용된다, 구체적으로 플라즈마 장치는 챔버 내에서 RF 코일들에 의해 발생된 플라즈마와 반도체 기판 고정 장치에 안착되어 있는 반도체 기판이 반응하여 반도체 기판에 식각 공정, 증착 공정 등을 수행한다. 상기 반도체 기판 고정 장치는 반도체 기판 전면에 플라즈마 반응이 일어날 수 있도록 반도체 기판 전면에 대해 일정한 환경 조건을 조성해주어야 하며, 반도체 기판이 떨어지지 않도록 해야 한다.
도 1은 종래 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치(10)는 반도체 기판이 흡, 탈착되는 척(chuck: 12), 반도체 기판를 승하강시키는 핀(20), 척을 받치는 실플레이트(seal plate: 16), 및 반도체 기판이 떨어지지 않도록 척을 둘러싸는 링 구조의 가이드링(guide ring: 18)을 포함한다. 척(12)은 실플레이트(16)에 스크류(20)로 고정하여 움직이지 않게 한다.
도 2는 반도체 기판이 안착된 플라즈마 장치에 있어, 도 1의 Ⅰ 방향 내부 단면도이다. 도 2를 참조하면, 반도체 기판(22)이 핀(14) 상에 놓여있다. 반도체 기판(22)이 핀(14)을 이탈하여 떨어지는 것을 방지하기 위해 척(12) 주위를 가이드 링(18)이 둘러싸고 있다. 가이드링(18)의 내부는 단차가 형성된 "ㄱ"모양으로 이루어져 있다. 상기 단차의 수평 부분은 고정부(20)와 접촉하여 가이드링(18)을 지지한다. 또한, 상기 단차의 수직 부분은 척(12)의 높이로 형성되어 척(12)의 옆면을 둘러싼다. 따라서 실플레이트(16)와 가이드링(18) 사이에 틈이 생긴다. 상기 틈으로 챔버 내에 있는 플라즈마(ⓟ)들이 침투하여 반도체 기판뒷면, 특히 에지(edge) 부분을 손상시킨다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 플라즈마(ⓟ)의 침투로 인해 반도체 기판 뒷면의 에지(edge) 부분에 발생한 버블(bubble)을 확인할 수 있다. 반도체 기판(22)에 원하지 않는 플라즈마 반응으로 인해 발생된 버블은 반도체 소자 제조에 치면적인 오류를 발생시킨다. 따라서 반도체 소자의 신뢰도 및 수율을 떨어뜨리는 문제를 야기한다.
본 발명의 목적은 플라즈마로 인한 반도체 기판 뒷면의 손상을 방지하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 기판이 흡ㆍ탈착되는 척, 상기 척의 상면 중앙부에 설치되어 상기 반도체 기판를 승강시키는 리프트 핀, 상기 척을 지지하는 실플레이트, 및 상기 척의 가장자리에 설치되어 상기 반도체 기판의 유동을 제한하는 가이드링을 포함한다. 상기 가이드링은 상기 척 및 상기 실플레이트를 둘러싸도록 넓은 두께를 갖는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한 다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
도 5는 본 발명의 반도체 기판 고정 장치를 포함하는 플라즈마 장치를 나타낸 도면이다 .
도 5를 참조하면, 플라즈마 장치(50)는 가스 공급 유닛(54)으로부터 공급된 가스에 RF를 발생기(52)에 의해 발생된 RF를 인가하여 플라즈마를 유도한다. 플라즈마 장치(50)는 반도체 기판(150) 상의 물질막을 식각하는 데 사용되거나 또는 반도체 기판(150) 상에 물질막을 증착하는 데 사용될 수도 있다. 플라즈마 유도는 플라즈마 공급 유닛(56)에서 이루어지며, 유도된 플라즈마는 반응 챔버(58)내부로 공급된다. 반응 챔버(58) 내부로 공급된 플라즈마는 반도체 기판(150)과 반응하여 원하는 반도체 소자 제조 공정을 수행한다. 플라즈마 장치(50)는 플라즈마의 반응 속도를 조절하기 위해 반응 챔버(58) 내부의 공기량을 조절하는 진공 배기 모듈(60)를 포함한다. 또한, 플라즈마 장치(50)는 반응 챔버(58)의 하단에 반도체 기판(150)를 장착할 수 있는 반도체 기판 고정 장치(100)를 구비한다. 반도체 기판(150)을 정전기력으로 흡착하여 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있 고, 또한 반도체 기판(150)를 클램프(clamp)로 고정시키는 클램프 타입일 수도 있다. 반도체 기판 고정 장치(100)는 반도체 기판(150)의 유동을 방지하고, 반도체 기판(150) 전면에 대해 동일한 조건으로 플라즈마 반응이 일어나도록 한다. 반도체 기판 고정 장치(100)는 반도체 기판 고정 장치 구동 모듈(62)에 의해 지지된다. 반도체 기판 구동 모듈(62)은 반응 챔버(58) 내부로 이송된 반도체 기판(150)이 반도체 기판 고정 장치(100)에 안착되어 바람직한 플라즈마 공정이 수행될 수 있도록, 반도체 기판 고정 장치(100)를 조절한다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치를 나타낸 도면이고, 도 7은 반도체 기판이 안착된 도 6의 Ⅱ 방향 내부 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치(100)는 반도체 기판이 흡, 탈착되는 척(105), 척(105) 상면 중앙에 장착되고, 반도체 기판(150)을 승강시키는 리프트 핀(110), 척(105)을 지지하는 실플레이트(115), 및 반도체 기판(150)이 척(105)을 이탈하더라도 떨어지는 것을 방지하는 가이드링(120)을 포함한다.
도 7은 웨이퍼 고정 장치(100)의 내부를 상세히 설명하기 위한 내부 단면도이다. 도 7을 참조하면, 가이드링(120)은 척(105)을 실플레이트(115)에 고정하기 위한 고정부(125)에 의해 지지된다. 고정부(125)는 스크류 및 상기 스크류를 수용하기 위한 수용부를 포함한다. 바람직하게 상기 수용부는 척(105)의 일부 영역이 소정의 높이로 돌출되고 상기 스크류가 상기 돌출영역 내부로 삽입되는 제 1 수용부 및 실플레이트(115)에 장착된 제 2 수용부를 포함한다. 따라서 상기 스크류는 상기 제 1 수용부 및 제 2 수용부와 연속적으로 나사결합을 하여 척(105)을 실플레이트(115)에 고정한다. 고정부(125)는 상기 스크류 외에도 통상적으로 고정하기 위해 사용되는 장치들을 사용할 수 있다. 고정부(125)는 가이드링(120)을 지지할 수 있을 정도의 개수로 웨이퍼 척 하단부(107)에 장착된다. 또한, 플라즈마가 침투되는 것을 방지하기 위해 가이드링(125)과 척(105) 사이 공간은 적은 것이 바람직하다. 따라서 고정부(125)의 높이는 낮은 것이 바람직하다. 척(105)은 반도체 기판을 안착하는 척(105)의 상부(106) 지름보다 고정부(125)를 포함하는 척(105)의 하부(107) 지름이 더 큰 것이 바람직하다.
가이드링(120)은 반도체 기판(150)이 척(105)으로부터 이탈을 방지하기 위해 반도체 기판(150) 주위를 둘러싸는 링 구조를 갖는다. 반도체 기판(150)의 에지 부분이 중앙 부분과 동일한 조건에서 플라즈마 반응을 일으키기 위해 가이드링(120)의 내부에서 외부로 그 높이가 점점 높아지는 경사부를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 가이드링(120)은 고정부(125), 특히 상기 제 1 수용부에 의해 보다 단단히 고정되기 위해 상기 제 1 수용부와 접촉하는 상기 가이드링 영역에 상기 제 1 수용부가 일부 삽입될 수 있는 깊이로 홈이 형성되는 것이 바람직하다. 반도체 기판(150)의 이탈을 방지하기 위해서 가이드링(120)은 척(105)보다 더 높이 형성되어야 한다. 가이드링(120)은 척(105) 및 실플레이트(115)의 높이를 포함하는 높이로 형성된다. 가이드링(120)이 실플레이트(115) 주위를 둘러싸기 위함이다. 따라서 가이드링(120)과 실플레이트(115) 사이로 플라즈마가 침투하는 것을 방지한다. 가이드링(120) 내부는 단차를 형성한다.
상기 단차의 수평 부분(120a)은 고정부(125)와 접촉하여 가이드링(120)이 지지되도록 한다. 상기 단차의 수직 부분(120b)은 실플레이트(115)를 감쌀 정도의 길이로 형성된다. 따라서 가이드링(120)과 실플레이트(115) 사이로 플라즈마가 침투되는 것을 방지한다. 반도체 기판(150)이 척(105)으로부터 이탈된 경우 가이드링(120)과의 충격을 완화하기 위하여 가이드링(120)은 세라믹 재질로 된 것이 바람직하다.
웨이퍼 고정 장치(100)는 가이드링(120)이 척(105) 및 실플레이트(115) 주위를 둘러쌈으로써 가이드링(120)과 실플레이트(115) 사이로 플라즈마가 침투되는 것을 방지한다. 따라서 웨이퍼(150) 뒷면이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지한다.
도 8은 플라즈마 장치에 있어, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 기판 고정 장치의 내부 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 가이드링(121)은 제 1 단차부(122), 및 제 2 단차부(124)를 포함한다. 제 1 단차부(122)는 고정부(125) 및 척의 하단부(107)을 수용하기 위해 형성된 것이다. 제 1 단차부(122)의 수평 부분(122a)은 고정부(125)와 접촉하여 가이드링(121)이 지지되도록 한다. 제 1 단차부(122)의 수직 부분(122b)은 고정부(125) 및 척의 하단부(107)를 모두 수용하기 위한 길이로 형성된다. 척(105)의 하단부(107)의 두께가 두꺼운 경우, 제 2 단차부(122)는 고정부(125)와 척의 하단부를 수용하는 2 단계의 단차로 나눌 수 있다. 제 2 단차부(124)는 실플레이트(115)를 수용하는 부분이다. 제 2 단차부(124)의 수평 부분(124a)은 척의 하단부(107)와 접하지 않는 실플레이트(115) 길이 이상으로 형성되고, 제 2 단차부(124)의 수직 부분(124b)은 실플레이트(115)의 높이를 덮을 정도로 형성된다.
가이드링(121)이 제 1 단차부(122) 및 제 2 단차부(124)를 포함하여 실플레이트(115) 및 척(105)과 가이드링(121) 사이의 틈을 줄임으로써 웨이퍼 고정 장치(100)에 플라즈마 침투를 억제할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 웨이퍼 고정 장치에 포함되는 가이드링은 척 및 실플레이트 주위를 감쌀 수 있는 두께로 형성된다. 따라서 가이드링이 척만을 감싸고 실플레이트 상부에 형성됨으로써 가이드링과 실플레이트 사이의 틈으로 플라즈마가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 가이드링과 실플레이트 사이로 침투된 플라즈마는 반도체 기판의 뒷면, 특히 뒷면의 에지부분과 반응하여 반도체 소자에 치명적인 오류를 발생시킨다. 그러므로 본 발명의 웨이퍼 고정 장치는 웨이퍼 고정 장치의 측면으로 플라즈마 침투를 봉쇄하여 반도체 소자의 신뢰도, 생산성을 증진시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (7)

  1. 반도체 기판이 흡ㆍ탈착되는 척(chuck),
    상기 척의 상면 중앙부에 설치되어 상기 반도체 기판를 승강시키는 리프트 핀(lift pin),
    상기 척을 지지하는 실플레이트(seal plate), 및
    상기 척의 가장자리에 설치되어 상기 반도체 기판의 유동을 제한하는 가이드링(guide ring)을 포함하고,
    상기 가이드링은 상기 척 및 상기 실플레이트 주위를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 척은 상기 실플레이트에 고정하기 위한 고정부를 포함하고,
    상기 고정부가 상기 가이드링을 지지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정부는 스크류,
    상기 척에 돌출되고 내부는 상기 스크류와 나사결합 하도록 홈이 형성된 제 1 수용부, 및
    상기 제 1 수용부와 동일한 위치의 상기 실플레이트에 상기 척과 나사결합된 스크류가 나사결합 되도록 형성된 제 2 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 수용부가 상기 가이드링을 지지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 가이드링은 상기 제 1 수용부에 의해 지지 됨으로써 고정되도록, 제 1 수용부와 접촉하는 상기 가이드링 영역에 소정의 깊이로 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드링은 상기 고정부와 상기 척을 수용하는 제 1 단차부, 및
    상기 실플레이트를 수용하는 제 2 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드링은 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치의 반도체 기판 고정 장치.
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