KR20070022554A - 접속 단자 장착부를 갖는 반도체 제조용 정전척 - Google Patents

Abstract

반도체 제조용 정전척은 반도체 기판이 안착되는 몸체와 상기 몸체로 DC 전원을 공급하여 정전력을 발생시키는 DC 전원 공급부와 상기 몸체로 RF 전력을 공급하는 RF 발생기와 상기 몸체와 상기 반도체 기판 사이의 바이어스 전압을 조절하는 바이어스 제어 유닛이 내장되는 하우징 및 상기 하우징에 형성되어 상기 바이어스 제어 유닛의 복수개의 접속단자가 장착되고, 상기 접속단자의 장착 위치를 인도하는 단자장착부를 포함한다. 접속단자의 장착 위치를 가변할 수 있도록 하여 보다 견고한 접속이 가능하고 접속 단자에서의 접속 불량을 방지할 수 있다.

반도체, 정전척, 바이어스, 하우징, 결합단자

Description

접속 단자 장착부를 갖는 반도체 제조용 정전척{electrostatic chuck semiconductor fabrication having mounter of connecting terminal}

도 1은 반도체 제조용 정전척의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 정전척의 바이어스 제어 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이다.

도 3은 단자장착부에 장착되는 접속단자를 나타낸 단면도이다.

** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **

110 : 몸체

120 : DC 전원 공급부

130 : RF 발생기

140 : 바이어스 제어 유닛

200 : 하우징

230 : 단자장착부

본 발명은 반도체 제조용 정전척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이어 스 제어 유닛의 접속단자를 장착시키는 단자 장착부를 갖는 반도체 제조용 정전척에 관한 것이다.

정전척(electrostatic chuck)은 컴퓨터용 플로터의 작업 용지를 붙잡거나, 반도체 제조 공정에서 반도체 기판을 붙잡는 등 다양한 작업 소자(work piece)를 제 위치에 고정시키는 용도에 사용된다. 비록 정전척은 그 형태는 다를 수 있지만, 척 내의 전극에 전압을 인가하여 전극과 작업 소자에 각각 서로 다른 극성을 지니도록 함으로써 이로 인한 정전기적 인력으로 작업 소자를 척 상에 밀착되도록 하는 원리에 기초하고 있다.

반도체 제조 공정에 있어서, 정전척은 공정이 진행되는 동안 반도체 기판을 제 위치에 고정하기 위해 사용된다. 정전척 내부의 전극에 접지 기준에 대한 일정 수준의 전압이 인가되면, 반도체 기판과 정전척 사이에 정전력이 발생하여 반도체 기판이 고정된다.

또한, 공정 챔버 내부에 설치되는 정전척에는 일반적으로 플라즈마의 발생을 위한 RF(radio frequency) 발생기가 연결된다. 즉, 마주보는 평행판 사이에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 CCP(capacitively coupled plasma) 방식의 플라즈마 소오스에 있어서, 정전척은 플라즈마 발생을 위해 RF 전력이 공급되는 하부전극으로 작용하고, 상기 정전척에 대향하여 상부전극이 배치되며, 일반적으로 상기 상부전극은 접지된다.

공정 챔버 내부에 반응가스를 공급하고 정전척에 RF 전력이 인가하면 플라즈마가 형성된다. 생성된 플라즈마를 이용하여 반도체 기판상에 건식 식각(dry etching) 공정, 화학기상증착(chemical vapor deposition) 공정, 스퍼터링 공정 등의 플라즈마를 이용한 반도체 소자의 제조 공정이 진행된다.

플라즈마의 생성으로 인해 반도체 기판에 걸리는 전압과 정전척의 전극에 걸리는 전압에는 차이가 발생한다. 즉 반도체 기판에는 플라즈마로 인해 자가-바이어스(self-bias)가 걸리고, 정전척의 전극은 DC 전원 공급기에 의해 바이어스가 걸린다. 이러한 전압의 차이로 인해 반도체 기판의 배면(정전척과 맞닿는 면)에는 서로 반대의 극성을 가진 전하가 축적된다.

전극과 반도체 기판의 전압의 차이가 일정 수준 이상이 되면 반도체 기판에서 전극으로의 방전이 일어나게 된다. 이 경우 전극에서 파티클이 발생하여 공정 챔버 내부를 오염시킬 수 있고, 일정 이상의 차이가 벌어지면 반도체 기판에 손상을 줄 수 있다.

상기와 같은 방전으로 인한 오염과 반도체 기판이 손상되는 것을 막기 위해 다양한 방안이 제안되고 있다.

대한민국 특허공개공보 제10-2005-0056751호는 정전척에 마련되는 리프트 핀의 도전성을 증가시켜 신속한 방전을 도모한 반도체 제조 장치를 개시하고 있다. 그러나 동 문헌에 의하면 리프트 핀이 플라즈마와 반응하는 등 리프트 핀으로 인해 공정 챔버 내부가 오염되는 문제가 있다.

미국특허 제5,737,177호에서는 DC 바이어스 전압을 능동적으로 조절하기 위한 바이어스 제어 유닛을 구비한 정전척을 개시하고 있다. 동 문헌에 의하면 정전척에 가변의 DC 전원을 공급할 수 있는 바이어스 제어 유닛을 장착하고 반도체 기 판과 정전척 사이의 전압 차이를 감지하여 이에 따른 바이어스 전압을 상기 바이어스 제어 유닛을 통해 공급한다.

그런데 상기 바이어스 제어 유닛은 복수개의 접속 단자가 마련되어 타 장치의 결합 단자와 연결된다. 복수개의 접속 단자의 위치는 고정되어 있어 접속 불량이 빈번하게 발생하고 있다.

즉 접속 단자와 결합되는 결합 단자는 일반적으로 위치가 고정되어 있고, 이에 대응하는 접속 단자의 위치도 고정되어 있어 양자의 위치가 정확히 일치하지 않으면 정확한 결합이 이루어지지 않는다. 또한, 접속 단자는 복수개로 이루어지는바 이들을 한꺼번에 정확한 위치에서 접속시키기도 용이하지 않고, 작업자의 실수가 유발될 수 있다.

바이어스 제어 유닛의 접속이 불량하게 되면 반도체 기판과 정전척 간의 적절한 바이어스 전압이 조절되지 못해 스티킹(sticking) 등의 현상으로 인한 반도체 기판의 손상이나 공정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위해 복수의 접속단자의 장착 위치를 가변할 수 있는 반도체 제조용 정전척을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 반도체 제조용 정전척은 반도체 기판이 안착되는 몸체와 상기 몸체로 DC 전원을 공급하여 정전력을 발생시 키는 DC 전원 공급부와 상기 몸체로 RF 전력을 공급하는 RF 발생기와 상기 몸체와 상기 반도체 기판 사이의 바이어스 전압을 조절하는 바이어스 제어 유닛이 내장되는 하우징 및 상기 하우징에 형성되어 상기 바이어스 제어 유닛의 복수개의 접속단자가 장착되고, 상기 접속단자의 장착 위치를 인도하는 단자장착부를 포함한다.

바람직하게는 상기 단자장착부는 상기 하우징의 일측에 형성되는 장공일 수 있다.

본 발명에 의하면 단자장착부를 통해 복수개의 접속단자의 장착 위치를 인도함으로써 접속단자의 위치를 쉽게 옮길 수 있고, 이에 따라 접속단자의 접속을 용이하게 하여 접속 불량을 방지한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 반도체 제조용 정전척의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 정전척(100)은 몸체(110)와 몸체(110)의 상부에 형성되어 반도체 기판(W)이 안착되는 안착부(108)와 안착부(108)의 내부에 마련되는 전극(104)을 포함한다. 일반적으로 몸체(110)는 알루미늄과 같은 전도성 재질로 형성되나, 안착부(108)는 세라믹과 같은 절연재질로 형성된다.

반도체 기판(W)은 안착부(108)에 안착되고, 안착부(108)의 내부에 마련되는 전극(104)에는 DC 전원 공급부(120)가 연결된다. DC 전원 공급부(120)는 DC 전원 공급기(122)와 RF 필터(124)를 포함한다. DC 전원 공급기(122)는 RF 필터(124)를 통해 전극(104)에 연결되어, 전극(104)에 DC 전압을 공급함으로써 정전력으로 반도체 기판(W)을 안착부(108)에 밀착시킨다.

반도체 제조 공정이 진행되는 공정 챔버(미도시) 내에서 플라즈마를 형성하기 위해, RF 전력이 RF 발생기(130)를 통해 몸체(110)에 공급된다. 도면에는 도시하지 않았지만 일반적으로 RF 발생기(130)는 RF 발생기(130)의 임피던스와 공정 챔버 사이의 임피던스를 정합시키는 정합부(matching network)를 통해 몸체(110)에 연결된다.

몸체(110)와 반도체 기판(W)과의 바이어스 전압을 조절하기 위한 바이어스 제어 유닛(140)은 가변 DC 전원 공급기(144), RF 필터(146) 및 바이어스 제어부(142)를 포함한다. 가변 DC 전원 공급기(144)에 의해 공급되는 바이어스 전압은 RF 필터(146)를 통해 몸체(110)에 공급된다.

가변 DC 전원 공급기(144)에 의해 발생되는 바이어스 전압의 크기는 바이어스 제어부(142)에 의해 제어된다. 바이어스 제어부(142)는 몸체(110)와 반도체 기판(W) 사이의 전압 차이에 따라 바이어스 전압을 제어한다. 몸체(110)와 반도체 기판(W) 간의 전압 차이는 일반적으로 몸체(110)에 걸리는 피크(peak-to-peak) 전압을 측정하여 알 수 있으며, 이를 위해 몸체(110)와 RF 발생기(130) 사이의 연결 부위에는 RF 센서(미도시)가 마련될 수 있다.

RF 센서를 이용하여, 바이어스 제어부(142)는 반도체 제조 공정이 진행되는 동안 반도체 기판(W)에 축적되는 양극의 전압을 보상하기 위한 음극의 바이어스 전압에 대한 제어 신호를 생성하고, 이를 통해 가변 DC 전원 공급기(144)를 제어하여 바이어스 전압을 몸체(110)에 공급한다.

바이어스 제어 유닛(140)은 하우징(도 2의 200) 내부에 마련되어 다수의 접속단자(도 2의 210a, 210b)를 통해 몸체(110)나 RF 발생기(130) 측에 연결되며, 또한 접지와 연결된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 정전척의 바이어스 제어 유닛의 하우징을 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 하우징(200)의 내부에는 바이어스 제어 유닛(140)이 장착된다. 바이어스 제어 유닛(140)이 접지와 연결되거나 몸체(110) 등과 연결하기 위해 다수의 접속단자(210a, 210b)가 마련된다. 도면에는 2개의 접속단자를 나타내었으나, 이에 한하지 않고 접속단자의 수는 바이어스 제어 유닛(140)의 구조에 따라 3개 또는 그 이상이 될 수 있으며, 그 형상도 다양하게 변형될 수 있다.

하우징(200)에는 접속단자(210a, 210b)를 하우징(200)에 고정시켜 외부의 단자와 연결시키기 위한 단자장착부(230)가 마련된다. 단자장착부(230)는 접속단자(210a, 210b)가 삽입되고, 그 장착 위치를 인도할 수 있는 장공의 형태로 형성된다. 즉 단자장착부(230)를 따라 접속단자(210a, 210b)를 이동시켜 그 위치를 조정할 수 있게 한다.

도 3은 단자장착부에 장착되는 접속단자를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 결합단자(미도시)가 결합하는 접속단자(210a)의 전면(211)은 하우징(200)의 외부로 돌출하며, 돌출된 전면(211)과 하우징(200) 사이에는 가이드(215)가 마련된다.

가이드(215)의 외경은 단자장착부(230)의 직경보다 커서, 접속단자(210a)의 돌출된 전면(211)이 하우징(200) 내부로 더이상 진입하지 못하도록 한다.

가이드(215)에는 볼트(214)가 삽입되는 관통홀(218)이 형성되고, 관통홀(218)에 대응하여 하우징(200)에는 체결홀(202)이 형성된다. 볼트(214)는 관통홀(218)을 관통하여, 체결홀(202)의 반대측에서 너트(216)에 의해 체결된다. 이로써 접속단자(210a)는 하우징(200)에 고정된다.

하우징(200)에 형성되는 체결홀(202)은 단자장착부(230)의 외주부를 따라서 형성된 장공일 수 있다. 즉, 접속단자(210a, 210b)의 위치를 변경할 필요가 있으면, 너트(216)를 풀고, 접속단자(210a, 210b)를 단자장착부(230)를 따라 원하는 위치로 이동시킨다. 이때 관통홀(216)에 삽입된 볼트(214)도 체결홀(202)을 따라 이동한다. 원하는 위치에 도달한 경우 볼트(214)에 너트(216)를 체결하여 접속단자(210a, 210b)를 하우징(200)에 고정시킨다.

본 발명에 의하면 접속단자(210a, 210b)의 위치를 단자장착부(230)를 따라 바꿀 수 있다. 즉 접속단자(210a, 210b)가 타 장치와 접속시키기 곤란한 위치에 있는 경우이거나 접속단자와 결합되는 결합단자의 위치와 어긋나 있는 경우 보다 정확한 위치로 옮길 수 있다. 따라서 보다 견고한 접속이 가능하고 접속 단자에서의 접속 불량을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 접속단자를 하우징을 고정시키기 위해 가이드 및 이에 연결되는 볼트와 너트를 설명하였으나, 이는 다양하게 변형이 가능하다. 볼트와 너트가 아닌 나사를 이용할 수 있고, 기타 접착제를 이용하여 결합할 수 있다. 또한, 가이드는 하우징의 내부에 마련될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 서술의 목적으로 사용된 것일 뿐 어떠한 제한을 가지는 것은 아니며, 이와 같은 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 구성 요소 또는 그 일부분들의 등가물을 배제하고자 하는 것이 아니며, 청구된 발명의 범주 안에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 접속단자의 장착 위치를 가변할 수 있다. 따라서, 보다 견고한 접속이 가능하고 접속 단자에서의 접속 불량을 방지할 수 있다. 이에 따라 반도체 제조 공정이 진행되는 도중 정전척에서의 에러나 반도체 기판의 파손을 방지할 수 있고 결과적으로 반도체 공정의 신뢰성이 향상된다.

Claims (2)

1. 반도체 기판이 안착되는 몸체;

   상기 몸체로 DC 전원을 공급하여 정전력을 발생시키는 DC 전원 공급부;

   상기 몸체로 RF 전력을 공급하는 RF 발생기;

   상기 몸체와 상기 반도체 기판 사이의 바이어스 전압을 조절하는 바이어스 제어 유닛이 내장되는 하우징; 및

   상기 하우징에 형성되어 상기 바이어스 제어 유닛의 복수개의 접속단자가 장착되고, 상기 접속단자의 장착 위치를 인도하는 단자장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 정전척.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단자장착부는 상기 하우징의 일측에 형성되는 장공인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 정전척.

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