KR20080072242A

KR20080072242A - 정전척 및 이를 이용한 반도체 제조 장치

Info

Publication number: KR20080072242A
Application number: KR1020070010733A
Authority: KR
Inventors: 정순빈
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-06

Abstract

정전척 및 이를 이용한 반도체 제조 장치가 제공된다. 정전척은 기판을 지지하는 척 플레이트, 척 플레이트 하부에 형성된 척 바디, 척 플레이트 및 척 바디를 관통하는 헬륨 공급 유로, 헬륨 공급 유로에 헬륨을 공급시키는 하나의 헬륨 유입구, 헬륨 공급 유로를 통과한 헬륨이 배출되는 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구를 포함한다.

헬륨 공급 유로, 샤워 헤드 타입, 정전척

Description

정전척 및 이를 이용한 반도체 제조 장치{Electrostatic chuck ＆ Apparatus for manufacturing semiconductor device using the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 부분 확대 단면도이다.

도 3은 도 2의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110: 챔버 120: 정전척

121: 척 플레이트 122: 척 바디

131: 헬륨 유입구 133: 버퍼층

135: 헬륨 공급 유로 137: 헬륨 배출구

본 발명은 헬륨 공급 유로를 통해 헬륨 가스를 공급하는 정전척 및 이를 이용하는 반도체 소자 제조 장치에 관한 것이다.

반도체 소자란, 기판 상면에 수차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝 등의 처리 공정을 통해 구현되는 고밀도 집적 회로(LSI: Large Scale Integratio)로 서, 이러한 박막의 증착 및 패터닝 등의 공정은 통상 밀폐된 반응 용기인 챔버의 내부에서 진행된다.

척(chuck)은 반도체 제조 과정에 있어 이온 주입, 식각 및 CVD 등의 공정에 필수적으로 사용되는 장비로, 공정 진행 중인 기판 등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 척은 오랜 시간에 걸쳐 크게 변화 발전되어 왔는데, 특히 근래에는 기판을 균일한 힘에 의해 파지할 수 있도록 하고, 기판 표면 전체의 노출을 가능하게 하며, 기판의 온도 제어 기능을 향상시키는 등의 많은 장점을 갖는 정전척이 거의 모든 반도체 제조 설비에 적용되어 사용되고 있다.

전술한 챔버 내에서 진행되는 반도체 제조 공정에 있어서 기판의 온도 제어는 완성 소자의 특성 즉, 반도체 소자의 균일도(uniformity), 선폭(critical), 프로파일(profile) 및 재현성(repeatability) 등에 중요한 영향을 미치게 된다.

따라서, 정전척은 가공 공정 중에 발생되는 고온 반응에 의헤 기판이 손상되는 것을 방지하기 위해 헬륨 가스를 통해 웨이퍼를 냉각시킨다. 그러나 정전척의 중심에서부터 가장자리로 갈수록 헬륨 가스의 배출의 효율이 떨어질 수 있는바, 헬륨 가스의 균일한 공급을 위한 기술이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 헬륨 가스를 정전척의 에지 부분에서도 균일하게 공급할 수 있는 정전척 및 이를 이용하는 반도체 소자 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 기판을 지지하는 척 플레이트, 척 플레이트 하부에 형성된 척 바디, 척 플레이트 및 척 바디를 관통하는 헬륨 공급 유로, 헬륨 공급 유로에 헬륨을 공급시키는 하나의 헬륨 유입구, 헬륨 공급 유로를 통과한 헬륨이 배출되는 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치의 단면도이고, 도 2는 도1의 부분 확대 단면도이다. 도 3은 도 2의 평면도이다. 도 3의 평면도를 I-I'로 절단하면 도 2의 단면도를 볼 수 있다.

척(120)은 공정 진행 중인 기판등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있는 기능을 수행하는 것이다. 척(120)에는 낱장으로 공급되는 기판을 중심부에서 진공을 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck) 및 직류 전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 기판과의 정전 상호 작용으로 이를 고정하는 정전척(electrostatic chuck)등이 있다. 기판을 고정하는 것으로 메커니컬 클램프(mechanical clamp)도 사용될 수 있으나 메커니컬 클램프의 경우 클램프 부근에서 미세입자가 발생될 수 있어서 최근에는 정전척(120)이 가장 많이 사용되고 있으므로, 이하에서는 정전척(120)을 사용한 경우를 예로 들어 설명 한다.

정전척(120)은 기판이 얹혀지는 원판형의 척 플레이트(121), 척 플레이트(121) 하부에 형성된 척 바디(122), 척 플레이트(121) 및 척 바디(122)를 관통하는 헬륨 공급 유로(135), 헬륨 공급 유로(135)에 헬륨을 공급시키는 하나의 헬륨 유입구(131) 및 헬륨 공급 유로를 통과한 헬륨이 배출되는 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구(137)를 포함한다.

척 플레이트(121)는 상기 척 바디(122)의 상부면을 포함하는 상층부로, 통상은 척 바디(122)와 일체로 형성되지만 분리/결합 가능한 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 척 플레이트(121)는 공정 진행 중 파지되는 기판과 직접 접촉된다. 따라서, 척 바디(122)와 일체로 형성되는 경우 척 플레이트(121)는 개념적으로 구분 지어 질 수밖에 없으므로, 본 발명의 명세서에 있어 척 플레이트(121)라 함은 상부 절연층까지 또는 상부 절연층의 소정 부위까지 등과 같이 명확히 특정된 구획을 의미하는 것은 아니다. 척 플레이트(121)는 세라믹일 수 있다.

척 바디(122)는 도시하지는 않았지만 기저층, 하부 절연층, 전극층 및 상부 절연층 등으로 구성된 적층 구조를 가질 수 있다. 척 바디(122)는 세라믹 또는 알루미늄(Al) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않음은 물론이다.

헬륨 가스는 헬륨 유입구(131)를 통해 유입되고 헬륨 공급 유로(133)를 통해 분기되고, 버퍼층(135)을 통해 헬륨 가스를 혼화 저장함으로써, 샤워 헤드 타입으로 형성된 헬륨 배출구(137)를 통해 기판을 냉각시키도록 배출된다.

헬륨 유입구(131)는 척 바디(122)의 하부에 형성되고 헬륨을 정전척(120)에 공급한다. 헬륨 유입구(131)는 하나인 것이 바람직한데, 헬륨 유입구가 두개 이상인 것에 비하여 공정이 단순할 수 있기 때문이다. 중앙부와 에지부(edge) 등 두개 이상의 헬륨 유입구를 두지 않고 단일의 헬륨 유입구(131)를 통해 헬륨 가스를 공급하면서도 기판의 에지부에까지 균일한 헬륨가스를 공급하는 방법에 대해서는 후술한다.

헬륨 배출구(137)는 도 3에 예시된 바와 같은 샤워 헤드 타입(shower head type)의 구조를 형성할 수 있다. 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구(137)는 헬륨 가스를 기판의 중앙부 뿐만 아니라 에지부까지 균일하게 배출할 수 있도록 한다.

헬륨 유입구(131)를 통해 유입된 헬륨 가스가 헬륨 배출구(137)를 통해 기판으로 배출될때까지, 헬륨 공급 유로(133)를 통과하게 된다. 헬륨 공급 유로(133)는 척 플레이트(121) 및 척 바디(122)를 관통하게 되며, 도 1 및 도 2 에 예시된 바와 같이 정전척(120)의 중앙부에서 시작하여 점차적으로 분기된 구조일 수 있다. 헬륨 공급 유로(133)는 제1 헬륨 공급 유로층(133a), 제2 헬륨 공급 유로층(133b) 등과 같이 순차적으로 여러 차례 분기 될 수 있으나, 이러한 분기 횟수는 반도체 소자의 제조 공정의 특성 및 기판의 크기등에 따라 상황에 따라 결정될 수 있다. 헬륨 공급 유로(133)가 분기됨으로써, 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구(137)가 형성될 수 있다.

헬륨 공급 유로(133)가 분기되는 공간에 버퍼층(135)이 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 헬륨 공급 유로층(133a)이 제2 헬륨 공급 유로층(133b)으로 분기되는 공간에 제1 버퍼층(135a)이 형성될 수 있다. 헬륨 공급 유로가 순차적으로 여러 차례 분기 되는 경우, 버퍼층(135)도 그에 따라 형성될 수 있다. 버퍼층(135)은 헬륨 공급 유로(133) 안에서 헬륨 가스가 혼화, 저장되는 일정 공간으로, 버퍼층(135)을 통과한 헬륨 가스는 기판에 보다 균일하게 배출될 수 있다.

도면에 도시되지 않았으나, 헬륨 가스가 통과하는 헬륨 유입구(131), 헬륨 공급 유로(133), 헬륨 배출구(137) 등에는 헬륨 가스가 새지 않도록 실링 부재를 형성할 수 있다.

헬륨 배출구(137) 및 헬륨 공급 유로(133), 버퍼층(135)의 규격은 아킹(arcing) 현상이 발생되지 않을 정도의 범위 내에서 선택적으로 조절 가능하다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 또한, 본 발명의 특징이 몇 개의 실시예들중 단지 하나와 관련하여 설명되었지만, 이러한 특징은 다른 실시예들의 하나 이상의 특징들과 결합될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 하나의 헬륨 유입부만으로 구성되어 보다 단순한 구조를 가진 정전척 및 반도체 소자 제조 장치를 제공한다. 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구와 분기되는 구조의 헬륨 공급 유로 장치 및 버퍼층 등에 의해 균일한 헬륨 가스의 공급이 가능하다.

Claims

기판을 지지하는 척 플레이트;

상기 척 플레이트 하부에 형성된 척 바디;

상기 척 플레이트 및 상기 척 바디를 관통하는 헬륨 공급 유로;

상기 헬륨 공급 유로에 헬륨을 공급하는 하나의 헬륨 유입구;

상기 헬륨 공급 유로를 통과한 헬륨이 배출되는 샤워 헤드 타입의 헬륨 배출구를 포함하는 정전척.
제1 항에 있어서,

상기 헬륨 공급 유로는 상기 헬륨이 혼화 저장될 수 있는 버퍼층을 더 포함하는 정전척.
제1 항에 있어서,

상기 헬륨 유입구는 상기 정전척의 중앙부에 위치하는 정전척.
제1 항에 있어서,

상기 척 플레이트와 상기 척 바디는 일체형인 정전척.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 따른 정전척이 구비된 반도체 소자 제 조 장치.