KR20070099960A - 반도체 식각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 식각장치에서 헬륨의 플로우에 의해 웨이퍼를 디척킹할 때 스티킹(STICKING)을 방지하는 반도체 식각장치에 관한 것이다.
반도체 식각장치에서 웨이퍼 디척킹 시 헬륨공급 압력에 의한 웨이퍼 스틱킹 현상을 방지하는 본 발명의 반도체 식각장치는, 에어의 압력에 의해 수직운동을 하는 피스톤과 내부에 상기 피스톤을 수용하고 상기 피스톤을 사이에 두고 상부압력실과 하부압력실을 갖는 실린더본체와, 상기 실린더본체의 내부에 설치된 피스톤과 결합되고 내부가 관형태로 이루어져 있으며 상기 실린더본체의 외부로 돌출되어 상,하 직선운동을 하는 샤프트와, 상기 샤프트와 일체형으로 형성되어 내부가 관형태로 이루어져 있으며 웨이퍼를 승,하강하고 디척킹 시 웨이퍼로 헬륨을 분사하기 위한 복수의 리프트핀과, 상기 복수의 리프트핀을 각각 관통하는 리프트핀홀이 형성되어 있고 상기 리프트핀이 내부에서 상,하로 움직일 수 있는 공간을 갖으며 웨이퍼로 헬륨을 공급하는 헬륨공급홀이 설치되어 있는 정전척과, 상기 헬륨공급홀에 연통되어 헬륨을 공급하는 헬륨공급관과, 상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 헬륨공급홀로 헬륨공급을 단속하는 제1 헬륨단속밸브와, 상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 리프트핀으로 헬륨공급을 단속하는 제2헬륨단속밸브를 포함함한다.
정전척 헬륨홀, 디척킹, 정전척, 헬륨분사, 리프트핀
Description
도 1은 종래의 반도체 식각장치에 설치된 헬륨 가스를 이용한 웨이퍼 배면냉각 시스템의 배관 구성도
도 2는 도 1의 정전척(12)의 사시도
도 3은 도 1의 정전척(12)의 평면도
도 4는 다른 종래의 정전척의 상세구조도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 정전척 단면구조도
도 6은 도 5의 정전척의 평면구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 챔버 12: 정전척
14: 웨이퍼 18: 메인밸브
20: UPC 22: 헬륨 가스 조절밸브
24: 수동밸브 26: 퍼지밸브
28: 펌프 라인 밸브 30: 진공 펌프
40: 실린더본체 42: 샤프트
44: 리프트핀 46: 헬륨공급홀
48: 헬륨공급관 49: 제1 헬륨단속밸브
50: 정전척 51: 제2 헬륨단속밸브
본 발명은 반도체 식각장치에 관한 것으로, 특히 반도체 식각장치에서 헬륨의 플로우에 의해 웨이퍼를 디척킹할 때 스티킹(STICKING)을 방지하는 반도체 식각장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조공정에 있어서 공정이 진행 중인 챔버 내의 웨이퍼의 온도제어가 중요한 요소이며, 상기 웨이퍼의 온도는 에칭속도(etch rate), 막의 두께(thickness) 및 균일도(uniformity)에 영향을 미치는 중요한 공정 변수이다. 그리고 웨이퍼의 온도와 에칭속도는 상호 비례하나, 상이한 웨이퍼의 균일도는 상기 온도에 반비례하는 경향을 나타낸다.
건식 식각 공정 중에는 웨이퍼의 표면온도를 조절하기 위해서는 웨이퍼와 웨이퍼를 놓는 부위인 정전척 사이에 헬륨을 공급하여 냉각시키고 있다. 헬륨을 이용한 냉각방식을 채택한 이유는 냉각효율 측면에서 헬륨가스의 특성상 열전도가 높고, 분자량이 작아 냉각효율이 높고, 또한 헬륨의 누설 시 디텍팅(leak detecting)이 용이하기 때문이다.
통상적인 냉각 시스템의 구조는 정전척의 직하부에 캐소드가 마련되어 있고, 챔버의 하부로부터 캐소드를 통하여 공급된헬륨이 정진척 하부에 있는 헬륨공급용 라인을 통해 정전척 배면의 중앙부 및 에치부로 확산된 후, 해당 부위에 있는 홀을 통해 정전척 상부쪽으로 확산되어 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼를 냉각시키게 된다. 일반적으로 공정의 진행 시 챔버 내는 고온이며 헬륨이 상기 웨이퍼를 냉각시키는 것이다. 일반적으로 공정 진행 시 챔버 내 분위기온도는 150℃ 내지 200℃ 이상일 것으로 추정하고 있으며, 공급되는 헬륨의 온도 대역은 상온에 따라 헬륨이 웨이퍼를 냉각해 주는 역할을 하게 된다.
도 1은 종래의 반도체 식각장치에 설치된 헬륨 가스를 이용한 웨이퍼 배면냉각 시스템의 배관 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 식각 장치의 정전척 시스템은 정전척(12)에 헬륨 가스를 공급하기 수단과 상기 정전척(12)의 진공 상태를 조절하기 위한 수단이 설치된다. 상기 정전척(12)에 헬륨 가스를 공급하기 위한 가스공급라인은 헬륨 가스 라인(15)과 이 헬륨 가스 라인(15)에 설치되는 수동밸브(24), 헬륨 가스 조절밸브(22), 압력 조절기(UPC: Unit Pressure Controller)(20) 그리고 메인 밸브(18) 등이 있다. 상기 정전척(12)의 진공 상태를 조절하기 위한 수단에는 펌프 라인(25)과 이 펌프 라인(25)에 연결되고 설치되는 진공 펌프(30) 및 펌프 라인 밸브(28) 및 퍼지밸브(26) 등이 있다.
이와 같은 구성의 정전척 시스템은 메인밸브(18), 헬륨가스 조절밸브(22), 수동밸브(24)가 열린 상태에서 헬륨 가스가 공급되면 UPC(20)에 의해 압력이 조절되어 헬륨가스라인(15)을 통해 챔버(10)의 정전척(12)의 가스공급홀로 인가된다. 이때 챔버(10) 내의 하부전극 및 정전척(12)에 형성된 통로를 따라 헬륨이 유동되지만 배출구가 없어 계속 유입되어 흐르지 못하고 헬륨가스 압력은 일정수준에 머물게 된다. 그리고 헬륨가스는 진공펌프(30)에 연결된 펌프라인(25) 및 퍼지밸브(26)를 통해 외부로 배출된다. 그 과정에서 분기점에서는 동적인 평형상태가 이루어지는데 공급측에서 공급되는 헬륨가스의 일부는 새롭게 헬륨가스 공급라인(15)을 통해 챔버(10)로 들어가고 일부는 펌프라인(25)으로 빠져 나가게된다. 이로 인해 챔버(10)는 헬륨이 유입되는 만큼 배출되어 펌프라인(25)을 통해 외부로 배출된다.
또한 챔버(10)에서 습식 세정공정이 수행될 때 상기 헬륨 가스 조절밸브(22), 펌프 라인 밸브(28), 퍼지밸브(26) 그리고 메인 밸브(18)는 닫힌 상태를 유지하게 된다. 그리고 챔버(10)의 부산물이 펌프라인(27)을 통해 진공펌프(30)에 의해 펌핑되어 배출된다.
도 2는 도 1의 정전척(12)의 사시도이고,
도 3은 도 1의 정전척(12)의 평면도이다.
정전척(12)은 웨이퍼(14)가 안착되는 원형판의 몸체(32)와, 상기 몸체(32)에 상,하방향으로 내설되어 로딩/언로딩 시 웨이퍼의 상부로 들어올리기 위한 다수의 핀이 통과되는 다수의 핀홀(34)과, 상기 몸체(32)의 탑재면에 형성된 헬륨개스공급홀(36)과, 상기 헬륨개스공급홀(36)에 연결되도록 상기 몸체(32)의 상면에 형성된 개스공급홈(38)으로 구성되어 있다.
도 4는 다른 종래의 정전척의 상세구조도이다.
에어의 압력에 의해 수직운동을 하는 피스톤과 내부에 상기 피스톤을 수용하고 상기 피스톤을 사이에 두고 상부압력실과 하부압력실을 갖는 실린더본체(40)와, 상기 실린더본체(40)의 내부에 설치된 피스톤과 결합되고 상기 실린더본체(40)의 외부로 돌출되어 상,하 직선운동을 하는 샤프트(42)와, 상기 샤프트(42)에 수직방향으로 연결된 리프트핀(44)과, 상기 리프트핀(44)을 관통하는 리프트핀홀이 형성되어 있고 상기 리프트핀(44)이 내부에서 상,하로 움직일 수 있는 공간을 갖으며, 웨이퍼로 헬륨을 공급하는 헬륨공급홀(46)이 설치되어 있는 정전척(50)과, 상기 헬륨공급홀(46)에 연통되어 헬륨을 공급하는 헬륨공급관(48)과, 상기 헬륨공급관(48) 상에 설치되어 상기 헬륨공급홀(46)로 헬륨공급을 차단하는 헬륨단속밸브(49)로 구성되어 있다.
실린더본체(40)에 연결된 샤프트(42)의 승강으로 인해 리프트핀(44)이 상승되면 도시하지 않은 로봇에 의해 웨이퍼가 이송되어 리프트핀(44)에 얹혀진다. 상기 리프트핀(44)에 웨이퍼가 얹혀진 후 실린더본체(40)에 연결된 샤프트(42)의 하강에 의해 리프트핀(44)이 하강되면 웨이퍼를 진공에 의해 정전척(50)에 흡착시킨다. 그런 후 공정이 시작되면 헬륨단속밸브(49)를 개방시켜 헬륨공급관(48)을 통해 공급되는 헬륨이 다수의 헬륨공급홀(46)을 통해 웨이퍼로 분사되도록 한다. 이렇게 하여 공정이 완료되면 헬륨단속밸브(49)를 차단시켜 헬륨공급관(48)을 통해 공급되는 헬륨이 다수의 헬륨공급홀(46)을 통해 웨이퍼로 분사되는 것을 차단하도록 한다. 그런 후 정전척(50)의 하부전극으로 -1000V를 공급하여 웨이퍼가 디척킹되도록 한다.
그런데 상기와 같은 종래의 정전척은 -1000V의 전압을 하부전극으로 공급하더라도 디척킹이 제대로 이루어지지 않게 되어 스틱킹(Sticking)현상이 발생되어 웨이퍼를 리프트핀으로 상승할 때 웨이퍼가 드롭되거나 브로큰이 발생하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 식각장치에서 웨이퍼 디척킹 시 헬륨공급 압력에 의한 웨이퍼 스틱킹(Sticking) 현상을 방지할 수 있는 반도체 식각장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 식각장치는, 에어의 압력에 의해 수직운동을 하는 피스톤과 내부에 상기 피스톤을 수용하고 상기 피스톤을 사이에 두고 상부압력실과 하부압력실을 갖는 실린더본체와, 상기 실린더본체의 내부에 설치된 피스톤과 결합되고 내부가 관형태로 이루어져 있으며 상기 실린더본체의 외부로 돌출되어 상,하 직선운동을 하는 샤프트와, 상기 샤프트와 일체형으로 형성되어 내부가 관형태로 이루어져 있으며 웨이퍼를 승,하강하고 디척킹 시 웨이퍼로 헬륨을 분사하기 위한 복수의 리프트핀과, 상기 복수의 리프트핀을 각각 관통하는 리프트핀홀이 형성되어 있고 상기 리프트핀이 내부에서 상,하로 움직일 수 있는 공간을 갖으며 웨이퍼로 헬륨을 공급하는 헬륨공급홀이 설치되어 있는 정전척과, 상기 헬륨공급홀에 연통되어 헬륨을 공급하는 헬륨공급관과, 상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 헬륨공급홀로 헬륨공급을 단속하는 제1 헬륨단속밸브와, 상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 리프트핀으로 헬륨공급을 단속하는 제2헬륨단속밸브를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제1 헬륨단속밸브는 공정진행 시 상기 웨이퍼로 헬륨이 공급되도록 개방됨을 특징으로 한다.
상기 제2 헬륨단속밸브는 웨이퍼 디척킹 시 리프트핀을 통해 웨이퍼로 헬륨이 분사되도록 개방함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 정전척 단면구조도이고,
도 6은 도 5의 정전척의 평면구성도이다.
에어의 압력에 의해 수직운동을 하는 피스톤과 내부에 상기 피스톤을 수용하고 상기 피스톤을 사이에 두고 상부압력실과 하부압력실을 갖는 실린더본체(40)와, 상기 실린더본체(40)의 내부에 설치된 피스톤과 결합되고 내부가 관형태로 이루어져 있으며 상기 실린더본체(40)의 외부로 돌출되어 상,하 직선운동을 하기 샤프트(42)와, 상기 샤프트(42)와 일체형으로 형성되어 내부가 관형태로 이루어져 있으 며 웨이퍼를 승,하강하고 디척킹 시 웨이퍼로 헬륨을 분사하기 위한 복수의 리프트핀(44)과, 상기 복수의 리프트핀(44)을 각각 관통하는 리프트핀홀(45)이 형성되어 있고 상기 리프트핀(44)이 내부에서 상,하로 움직일 수 있는 공간을 갖으며 웨이퍼로 헬륨을 공급하는 헬륨공급홀(46)이 설치되어 있는 정전척(50)과, 상기 헬륨공급홀(46)에 연통되어 헬륨을 공급하는 헬륨공급관(48)과, 상기 헬륨공급관(48) 상에 설치되어 상기 헬륨공급홀(46)로 헬륨공급을 단속하는 제1 헬륨단속밸브(49)와, 상기 헬륨공급관(48) 상에 설치되어 상기 리프트핀(44)으로 헬륨공급을 단속하는 제2헬륨단속밸브(51)로 구성되어 있다.
상술한 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
실린더본체(40)에 연결된 샤프트(42)의 승강으로 인해 리프트핀(44)이 상승되면 도시하지 않은 로봇에 의해 웨이퍼가 이송되어 리프트핀(44)에 얹혀진다. 상기 리프트핀(44)에 웨이퍼가 얹혀진 후 실린더본체(40)에 연결된 샤프트(42)의 하강에 의해 리프트핀(44)이 하강되면 웨이퍼를 진공에 의해 정전척(50)에 흡착시킨다. 그런 후 공정이 시작되면 제1 헬륨단속밸브(49)를 개방시켜 헬륨공급관(48)을 통해 공급되는 헬륨이 다수의 헬륨공급홀(46)을 통해 웨이퍼로 분사되도록 한다. 이때 제2 헬륨단속밸브(51)는 닫혀진 상태가 된다. 이렇게 하여 공정이 완료되면 제1 헬륨단속밸브(49)를 차단시켜 헬륨공급관(48)을 통해 공급되는 헬륨이 다수의 헬륨공급홀(46)을 통해 웨이퍼로 분사되는 것을 차단하도록 한다. 그런 후 정전척(50)의 하부전극으로 -1000V를 공급하여 웨이퍼가 디척킹되도록 한다. 이때 제2 헬륨단속밸브(51)를 개방시켜 리프트핀(44)을 통해 헬륨이 웨이퍼로 분사되도록 한다. 리프트핀(44)의 내부로 헬륨을 분사시키는 것은 웨이퍼를 디척킹할 시 스티킹이 발생하지 않도록 한다. 따라서 상기 리프트핀(44)은 웨이퍼를 들어올리는 기능외에 웨이퍼 디척킹 시 헴륨이 분사되도록 하여 스티킹이 발생되지 않도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 식각장치에서 정전척의 리프트핀을 관형태로 형성하여 디척킹 시 리프트핀을 통해 헬륨이 분사되도록 하여 스티킹을 방지할 수 있는 이점이 있다.
Claims (3)
- 반도체 식각장치에 있어서,에어의 압력에 의해 수직운동을 하는 피스톤과 내부에 상기 피스톤을 수용하고 상기 피스톤을 사이에 두고 상부압력실과 하부압력실을 갖는 실린더본체와,상기 실린더본체의 내부에 설치된 피스톤과 결합되고 내부가 관형태로 이루어져 있으며 상기 실린더본체의 외부로 돌출되어 상,하 직선운동을 하는 샤프트와,상기 샤프트와 일체형으로 형성되어 내부가 관형태로 이루어져 있으며 웨이퍼를 승,하강하고 디척킹 시 웨이퍼로 헬륨을 분사하기 위한 복수의 리프트핀과,상기 복수의 리프트핀을 각각 관통하는 리프트핀홀이 형성되어 있고 상기 리프트핀이 내부에서 상,하로 움직일 수 있는 공간을 갖으며 웨이퍼로 헬륨을 공급하는 헬륨공급홀이 설치되어 있는 정전척과,상기 헬륨공급홀에 연통되어 헬륨을 공급하는 헬륨공급관과,상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 헬륨공급홀로 헬륨공급을 단속하는 제1 헬륨단속밸브와,상기 헬륨공급관 상에 설치되어 상기 리프트핀으로 헬륨공급을 단속하는 제2헬륨단속밸브를 포함함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 헬륨단속밸브는 공정진행 시 상기 웨이퍼로 헬륨이 공급되도록 개방됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
- 제2항에 있어서,상기 제2 헬륨단속밸브는 웨이퍼 디척킹 시 리프트핀을 통해 웨이퍼로 헬륨이 분사되도록 개방함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
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2006
- 2006-04-06 KR KR1020060031416A patent/KR20070099960A/ko not_active Application Discontinuation
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