KR20070101948A - 반도체 디바이스 제조설비 - Google Patents

반도체 디바이스 제조설비 Download PDF

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KR20070101948A KR1020060033431A KR20060033431A KR20070101948A KR 20070101948 A KR20070101948 A KR 20070101948A KR 1020060033431 A KR1020060033431 A KR 1020060033431A KR 20060033431 A KR20060033431 A KR 20060033431A KR 20070101948 A KR20070101948 A KR 20070101948A
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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 제조설비의 정전척 보호 플레이트에 관한 것이다. 본 발명에서는, 정전척 표면의 오염을 방지하기 위한 목적으로 정전척 상부에 구비되는 정전척 보호 플레이트를 구현함에 있어서, 상기 정전척 보호 플레이트의 하부면에 돌출부를 형성함을 특징으로 한다. 그리고, 상기 돌출부가 정전척의 리프트 핀 홀에 위치하도록 함으로써, 정전척으로부터 정전척 보호 플레이트가 슬라이딩되는 것을 방지할 수 있게 된다.
반도체, 정전척, 리프트핀, 정전척 보호 플레이트, 리프트 핀 홀

Description

반도체 디바이스 제조설비{semiconductor device manufacturing apparatus}
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 정전척 보호 플레이트를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트가 적용되는 통상의 반도체 디바이스 제조설비를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트의 하부 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트의 사시 구조를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트의 단면 구조를 나타낸다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 프로세스 챔버 102: 상부전극
104: 하부전극 106: 척 조립체
108: 가스 링 110: 공정가스 주입구
112: 세정가스 주입구 114: 게이트 밸브
116: 터보 펌프 118: 리프트 핀
120: 리프트 핀 홀 200: 정전척 보호 플레이트
202: 돌출부
본 발명은 반도체 디바이스 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 디바이스 제조설비의 정전척 보호 플레이트에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 절연막 또는 도전막등의 여러 물질막을 증착한 뒤, 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 된다. 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 단위 공정은, 크게 반도체 내부로 3B족(예컨대, B) 또는 5B(예컨대, P 또는 As)족의 불순물 이온을 주입하는 불순물 이온주입 공정, 반도체 기판 상에 물질막을 형성하는 박막 증착(deposition)공정, 상기 물질막을 소정의 패턴으로 형성하는 식각 공정, 그리고 웨이퍼 상부에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 없애는 평탄화(CMP:Chemical Mechanical Polishing) 공정을 비롯하여 웨이퍼 및 프로세스 챔버 내부의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정등과 같은 여러 단위 공정들로 구분할 수 있다.
반도체 디바이스는 상기와 같은 여러 단위 공정들을 반복 실시함으로써 제조하게 되는데, 이러한 각각의 단위 공정은 해당 프로세스 챔버 내부에서 진행된다. 따라서, 상기 프로세스 챔버에는 외부의 각종 오염원으로부터 공정이 진행되는 웨이퍼를 보호하기 위하여 고청정도의 환경을 형성하고, 그러한 고청정도의 환경을 지속적으로 유지시키기 위한 각종 클리닝 장치가 설치된다. 그리고, 상기 프로세스 챔버 내부로 각종 공정가스를 공급하기 위한 공정가스 주입구를 비롯하여 공정이 진행될 웨이퍼가 놓여지는 정전척 및 상기 정전척 상부에 로딩된 웨이퍼를 상승/하강시키는 리프팅 장치가 구비되어 있다.
하기 도 1a 및 도 1b에는 종래 기술에 따른 정전척 보호 플레이트가 도시되어 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 식각 공정 또는 박막 증착공정등의 단위 공정 진행시 웨이퍼(도시되지 않음)가 로딩되는 정전척(10)이 도시되어 있다. 그리고, 상기 정전척(10)의 사이드 영역에는 안착된 웨이퍼를 상승/하강시키는 리프트 핀(12)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 정전척(10) 상부에는 RF 클리닝 공정시 상기 정전척(10) 표면을 보호하기 위한 정전척 보호 플레이트(14)가 구비되어 있다.
따라서, 프로세스 챔버 내부에 대한 RF 클리닝 공정을 실시하고자 하는 경우에는, 단위 공정이 완료된 웨이퍼를 정전척(10)으로부터 언로딩한다. 그리고 나서, 도 1a에 도시된 것과 같이, 리프트 핀(12)을 상승시켜 정전척(10) 상부에 정전척 보호 플레이트(14)가 위치하도록 한다. 이어서, 도 1b에 도시된 것과 같이, 상기 리프트 핀(12)을 하강시켜 정전척 보호 플레이트(14)가 정전척(10) 표면에 안착되도록 한다. 그리고 나서, 프로세스 챔버 내부에 대한 RF 클리닝 공정을 진행한다.
그러나, 상기한 바와 같이, 리프트 핀(12)을 상승 및 하강시켜 정전척 보호 플레이트(14)를 정전척(10) 상부에 안착시킬 경우, 정전척 보호 플레이트(14)가 슬라이딩되어 정전척(10)이 완전히 덮여지지 못하는 경우가 발생한다. 그리고, 정전척 보호 플레이트(14)가 정전척(10) 상부에 안정적으로 안착된 경우라 하더라도 RF 클리닝 공정을 진행하는 과정에서 프로세스 챔버 안/밖에서 발생하는 미세한 진동에 의해 정전척(10)으로부터 정전척 보호 플레이트(14)가 슬라이딩되는 경우가 발생한다. 이처럼 정전척 보호 플레이트(14)가 슬라이딩되어 정전척(10)이 노출되면 RF 클리닝 공정시 정전척(10) 표면이 파티클에 의해 오염되는 문제점이 있다. 또한, 슬라이딩된 정전척 보호 플레이트(14)를 재배치시키기 위하여 설비 가동을 중단시켜야 하므로 설비 가동률이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 정전척 상부에 안착된 정전척 보호 플레이트가 슬라이딩되는 문제점을 해소할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, RF 클리닝 공정시 정전척 표면이 파티클에 의해 오염되는 문제점을 해소할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 설비 가동률 저하를 방지할 수 있는 반도체 디바이스 제조설비를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조설비는, 밀폐된 분위기의 프로세스 챔버; 상기 프로세스 챔버 상측 영역에 형성되어 있으며, 고주파 파워가 인가되는 돔 형상의 상부전극; 상기 프로세스 챔버 내부로 투입되는 웨이퍼를 상기 상부전극에 대향하도록 흡착 고정시키는 정전척; 상기 정전척 상부에 흡착 고정된 웨이퍼를 상승 및 하강시키는 리프트 핀; 상기 정전척 하부에 형성되어 있으며, 상기 상부전극에 대응하는 고주파 파워가 인가되는 하부전극을 포함하는 척 조립체; 상기 프로세스 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 공정가스 주입구; 상기 프로세스 챔버 내부를 세정하기 위한 세정가스가 공급되는 세정가스 주입구; 상기 프로세스 챔버에 대한 클리닝 공정시, 상기 정전척의 리프트 핀 홀에 돌출부가 삽입됨으로써 정전척 상부에 안착되어지는 정전척 보호 플레이트; 및 상기 프로세스 챔버 내부를 일정 압력으로 유지시키기 위한 터보 펌프를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 돌출부는 리프트 핀의 개수와 동일한 개수로 형성하거나, 리프트 핀의 개수에 비해 보다 작은 개수로 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트가 적용되는 통상의 반도체 디바이스 제조설비로서, PECVD 공정에 적용되는 노벨러스(Novellus)사의 고밀도 플라즈마 CVD 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 고밀도 플라즈마 CVD 장치에는 밀폐된 분위기의 프로세싱 공간인 프로세스 챔버(100)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 프로세스 챔버(100)의 상측 영역에는 고주파 파워가 인가되는 돔(dome) 형상의 상부전극(102)이 구비되어 있다. 그리고, 상기 상부전극(102) 하측 영역에는 프로세스 챔버(100) 내부로 투입되는 웨이퍼(도시되지 않음)를 상기 상부전극(102)에 대향하도록 흡착 고정시키는 정전척(104)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 정전척(104) 하부에는 상기 상부전극(102)에 대응하는 고주파 파워가 인가되는 하부전극을 포함하는 척 조립체(106)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 정전척(104) 상부에 흡착 고정된 웨이퍼는 리프트 핀(도시되지 않음)에 의해 상승/하강하게 된다.
그리고, 상기 상부전극(102)의 말단지점에는 가스 링(108)이 형성되어 있다. 상기 가스 링(108)은 상부전극(102) 및 하부전극(104) 사이에 플라즈마 형성을 위한 공정가스를 공급하기 위한 공정가스공급장치로서, 균일한 간격으로 배치된 복수개의 공정가스 주입구(110)가 형성되어 있다. 그리고, 프로세스 챔버(100)의 상부에는 프로세스 챔버(100) 내부로 세정가스를 공급하기 위한 세정가스 주입구(112)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 공정가스 주입구(110)를 통해 프로세스 챔버(100) 내부로 공정가스를 주입하여 반도체 기판 상부에 원하는 박막을 증착시킨다. 그리고 나서, 상기 세정가스 주입구(112)를 통해 세정가스를 주기적으로 공급함으로써, 프로세스 챔버(100) 내부를 세정하게 된다.
또한, 상기 프로세스 챔버(100)의 외측에는 게이트 밸브(114)를 통해 터보 펌프(116)가 연결되어 있다. 상기 프로세스 챔버(100)는 박막 증착공정이 진행되는 외부와 차단된 공간이다. 따라서, 이러한 프로세스 챔버(100) 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공 장치로서, 터보 펌프(116)가 사용되고 있다. 예컨대, 프로세스 챔버(100) 내부로 박막 증착을 위한 공정가스가 투입되면, 프로세스 챔버(100)의 내부의 압력은 일시적으로 상승된다. 따라서, 상기 터보 펌프(116)를 이용하여 상승된 압력을 공정 조건으로 유지시키게 된다. 그리고, 상기 터보 펌프(116)에 의한 펌핑 작용으로 인하여 프로세스 챔버(100) 내부는 공정시 요구되는 압력을 유지하게 됨과 아울러 프로세스 챔버(100) 내부의 미반응 가스 및 공정이 진행되는 동안 발생된 반응부산물 또한 외부로 배출되어진다.
따라서, 상기와 같은 CVD 장치를 이용하여 반도체 기판 상부에 원하는 박막을 증착함에 있어서, 예컨대 SiH4, NH3, O2등의 공정가스가 사용될 수 있다. 그리고, 상기와 같은 SiH4, NH3, O2등의 공정가스를 이용한 박막 증착공정시, 공정가스가 주입되는 공정가스 주입구(110)를 포함한 프로세스 챔버(100)의 내부 설비가 오염된다. 따라서, 박막 증착공정이 완료된 웨이퍼를 프로세스 챔버(100) 외부로 인출한 뒤, RF 클리닝 공정을 실시하여 프로세스 챔버(100) 내부의 미반응 가스 및 공정이 진행되는 동안 발생된 반응부산물등의 오염물질을 제거하게 된다.
한편, 상기와 같은 RF 클리닝 공정시 상기 정전척(104)의 표면이 오염되는 것을 방지하기 위하여, 통상적으로 정전척(104) 상부에 정전척 보호 플레이트(도시 되지 않음)를 구비한다. 이러한 정전척 보호 플레이트는 정전척(104)으로부터 웨이퍼를 언로딩한 뒤, 리프트 핀에 의해 정전척(104) 상부에 안착되어진다. 그러면, 하기 도면들을 참조하여, 상기 정전척 보호 플레이트의 구조를 살펴보기로 하자.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 정전척 보호 플레이트(200)의 하부 구조 및 사시 구조를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 정전척 보호 플레이트(200) 하부에는 정전척(104)으로부터의 슬라이딩을 방지하기 위한 세 개의 돌출부(202)가 형성되어 있다. 일반적으로, 웨이퍼가 로딩되는 정전척의 사이드 영역에는 웨이퍼를 상승/하강시키기 위한 리프트 핀이 형성되어 있는데, 이러한 리프트 핀은 정전척의 사이드 영역에 수직으로 형성되어 있는 리프트 핀 홀을 따라 상승/하강하게 된다. 그리고, 상기 리프트 핀(118)이 완전히 하강하게 되면, 상기 리프트 핀 홀 상부에 약간의 여유 공간이 남게된다. 따라서, 이러한 여유 공간에 상기 정전척 보호 플레이트의 돌출부가 위치하도록 함으로써, 정전척으로부터 정전척 보호 플레이트가 슬라이딩되는 문제점을 해소할 수 있게 된다. 그리고, 도 3 및 도 4에는 세 개의 돌출부(202)가 형성되어 있는 정전척 보호 플레이트(200)를 도시되어 있으나, 이러한 돌출부(202)의 개수는 리프트 핀의 개수와 동일하게 형성하거나, 리프트 핀의 개수에 비해 보다 작은 개수로도 형성할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에는 상기 도 3에 도시되어 있는 정전척 보호 플레이트(200)의 A-A`방향에 따른 단면 구조 및 정전척(104) 상부에 상기 정전척 보호 플레이트(200)가 안착되는 과정이 도시되어 있다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 식각 공정 또는 박막 증착공정등의 단위 공정 진행시 웨이퍼(도시되지 않음)가 로딩되는 정전척(104)이 도시되어 있다. 그리고, 상기 정전척(104)의 사이드 영역에는 안착된 웨이퍼를 상승/하강시키기 위한 리프트 핀(118)이 형성되어 있다.
따라서, 프로세스 챔버 내부에 대한 RF 클리닝 공정을 실시하고자 하는 경우에는, 단위 공정이 완료된 웨이퍼를 정전척(104)으로부터 언로딩한다. 그리고 나서, 리프트 핀 홀(120)을 따라 리프트 핀(118)을 상승시켜 정전척(104) 상부에 정전척 보호 플레이트(200)가 위치하도록 한다.
이어서, 도 5b를 참조하면, 상기 리프트 핀(114)을 하강시켜 상기 정전척 보호 플레이트(200)가 정전척(104) 상부에 안착되도록 한다. 이때, 상기 리프트 핀(118)은 정전척(104)의 사이드 영역에 수직으로 형성되어 있는 리프트 핀 홀(120)을 따라 상승/하강하게 된다. 따라서, 상기 리프트 핀(118)이 완전히 하강하게 되면, 상기 리프트 핀 홀(120) 상부에 약간의 여유 공간(참조부호 B)이 남게된다. 따라서, 본 발명에서는 정전척 보호 플레이트(200) 하부에 형성되어 있는 돌출부(202)가 이러한 여유 공간(B)에 위치하도록 한다. 그 결과, RF 클리닝 공정을 진행하는 과정에서 프로세스 챔버 안/밖에서 진동이 발생하더라도 상기 정전척 보호 플레이트(200)의 돌출부(202)가 리프트 핀 홀(120)의 상부 여유 공간(B)에 걸리게 됨으로써, 정전척(104)으로부터 상기 정전척 보호 플레이트(200)가 슬라이딩되었던 종래의 문제점을 해소할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 정전척 표면의 오염을 방지하기 위해 정전척 상부에 구비되는 정전척 보호 플레이트의 하부면에 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부가 정전척의 리프트 핀 홀에 위치하도록 한다. 그 결과, 정전척으로부터 정전척 보호 플레이트가 슬라이딩되는 것을 방지하여, RF 클리닝 공정시 정전척 표면이 파티클에 의해 오염되는 문제점을 해소할 수 있으며, 설비 가동률이 저하되는 문제점 또한 해소할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 반도체 디바이스 제조설비에 있어서:
    밀폐된 분위기의 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 상측 영역에 형성되어 있으며, 고주파 파워가 인가되는 돔 형상의 상부전극;
    상기 프로세스 챔버 내부로 투입되는 웨이퍼를 상기 상부전극에 대향하도록 흡착 고정시키는 정전척;
    상기 정전척 상부에 흡착 고정된 웨이퍼를 상승 및 하강시키는 리프트 핀;
    상기 정전척 하부에 형성되어 있으며, 상기 상부전극에 대응하는 고주파 파워가 인가되는 하부전극을 포함하는 척 조립체;
    상기 프로세스 챔버 내부로 공정가스를 공급하는 공정가스 주입구;
    상기 프로세스 챔버 내부를 세정하기 위한 세정가스가 공급되는 세정가스 주입구;
    상기 프로세스 챔버에 대한 클리닝 공정시, 상기 정전척의 리프트 핀 홀에 돌출부가 삽입됨으로써 정전척 상부에 안착되어지는 정전척 보호 플레이트; 및
    상기 프로세스 챔버 내부를 일정 압력으로 유지시키기 위한 터보 펌프를 포함함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부는 리프트 핀의 개수와 동일한 개수로 형성하거나, 리프트 핀의 개수에 비해 보다 작은 개수로 형성함을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 정전척 보호 플레이트 하부에 하나 또는 복수개로 형성되어 있음을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 클리닝 공정은 RF 클리닝 공정임을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101454072B1 (ko) * 2011-07-14 2014-10-27 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 불순물도입층 형성장치 및 정전척 보호방법

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