KR20080072243A - 정전척 및 이를 이용한 반도체 제조 장치 - Google Patents

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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 핀홀, 핀홀 내에서 상하 이동을 하는 핀, 핀을 고정하는 핀고정판 및 핀과 동일한 재질로 핀홀 내부에 형성된 핀홀 튜브를 포함한다.
정전척, 핀, 핀홀, 핀홀 튜브

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 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 단면 사시도이다
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 챔버 120: 정전척
121: 척 플레이트 122: 척 바디
123: 핀 124: 핀홀
125: 핀홀 튜브 127: 핀고정판
본 발명은 핀과 동일 재질로 형성된 핀홀 튜브를 포함하는 정전척 및 이를 이용하는 반도체 소자 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 소자란, 웨이퍼 상면에 수차례에 걸친 박막의 증착 및 이의 패터닝 등의 처리 공정을 통해 구현되는 고밀도 집적 회로(LSI: Large Scale Integratio)로서, 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 웨이퍼 등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 고정하는 척(chuck)은 그 중심부에서 진공을 웨이퍼에 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck) 또는 직류 전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 정전 상호 작용으로 이를 고정하는 정전척(electrostatic chuck) 등이 활용되고 있다. 척은 오랜 시간에 걸쳐 크게 변화 발전되어 왔는데, 특히 근래에는 웨이퍼를 균일한 힘에 의해 파지할 수 있도록 하고, 웨이퍼 표면 전체의 노출을 가능하게 하며, 웨이퍼의 온도 제어 기능을 향상시키는 등의 많은 장점을 갖는 정전척이 거의 모든 반도체 제조 설비에 적용되어 사용되고 있다.
정전척에는 기판을 지지하기 위한 핀이 상하 이동할 수 있는 핀홀이 존재하는바, 핀의 상하이동시 핀홀이 긁혀 파티클(particle)이 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 핀의 상하이동시 파티클의 발생을 감소시킬 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 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은 기판을 지지하는 척 플레이트, 척 플레이트 하부에 형성된 척 바디, 척 플레이트 및 척 바디를 관통하는 핀홀, 핀홀 내에서 상하 이동을 하는 핀, 핀을 고정하는 핀고정판 및 핀과 동일한 재질로 핀홀 내부에 형성된 핀홀 튜브를 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 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 단면 사시도이다.
척(120)은 공정 진행 중인 웨이퍼등을 고정 파지하여 공정이 원활히 진행될 수 있는 기능을 수행하는 것이다. 척(120)에는 낱장으로 공급되는 웨이퍼를 중심부 에서 진공을 가해 고정하는 배큠척(vacuum chuck) 및 직류 전압을 인가하여 정전장을 형성하고, 이러한 정전장과 웨이퍼와의 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 설명한다.
본발명의 일 실시예에 따른 정전척(120)은 기판을 지지하는 척 플레이트(121), 척 플레이트(121) 하부에 형성된 척 바디(122), 척 플레이트(121) 및 척 바디(122)를 관통하는 핀홀(124), 핀홀(124) 내에서 상하 이동을 하는 핀(123), 핀(123)을 고정하는 핀고정판(127) 및 핀(123)과 동일한 재질로 핀홀(124) 내부에 형성된 핀홀 튜브(125), 도면에 도시되지 않았으나 핀고정판을 승강시키기 위한 구동장치인 실린더를 포함할 수 있다.
척 바디(122)는 도시하지는 않았지만 기저층, 하부 절연층, 전극층 및 상부 절연층 등으로 구성된 적층 구조를 가지며, 내부에 냉각 수단 등을 구비하게 된다.
척 바디(122)는 세라믹 또는 알루미늄(Al) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않음은 물론이다.
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 웨이퍼와 직접 접촉된다.
따라서, 척 바디(122)와 일체로 형성되는 경우 척 플레이트(121)는 개념적으로 구분지어 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.
핀(123)은 척 바디(122) 및 척 플레이트(121)을 관통하여 상하 이동을 하여, 기판을 지지하는 역할을 한다. 핀(123)의 재질은 세라믹일 수 있으나 이에 제한되지 않음은 물론이다. 핀(123)은 기판을 지지할 수 있어야하므로 적어도 3개 이상이 바람직하다.
정전척(120)의 핀홀(124)은 척 바디(122)및 척 플레이트(121)를 관통하는 홀(hole)로써, 핀(123)이 상하 이동을 공간을 제공하게 된다. 핀홀(124) 내부에는 핀홀 튜브(125)가 있다. 핀홀 튜브(125)가 핀홀(124) 내부에 형성됨으로써, 핀(123)이 상하 이동을 하는 공간은 핀홀 튜브(125)로 둘러싸게 된다. 핀홀 튜브(125)는 핀(123)과 동일한 재질이거나 동일한 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 핀(123)이 세라믹인 경우 핀홀 튜브(125)도 동일한 재질인 세라믹 일 수 있다.
핀홀 튜브(125)가 핀(123)과 동일한 재질이거나 동일한 경도를 가짐으로써, 핀(123)의 상하 이동시 핀홀 내부를 긁어서 발생할 수 있는 파티클의 발생을 감소시킬 수 있게 된다. 척 플레이트(121)은 세라믹, 척 바디(122)는 알루미늄, 핀(123)은 세라믹인 경우를 예로 든다면, 핀(123)의 상하 이동시 핀(123)과 동일한 재질이 아닌 척 바디(122)를 핀(123)이 관통하는 경우, 핀(123)이 척 바디(122)를 긁어서 파티클 형성이 용이할 수 있다. 그러나 핀(123)과 동일한 세라믹으로 형성 된 핀홀 튜브(125)를 사용하여 핀(123)의 상하 이동하는 공간을 둘러싸게 함으로써, 파티클의 발생을 감소시킬 수 있다.
정전척은 이 외 핀(123)이 고정되는 핀고정판(127) 및 핀고정판(127)을 승강시키기위한 구동장치인 실린더(미도시)를 포함할 수 있다.
정전척(120)의 작동원리를 간단히 설명한다.
기판(W)이 챔버(110) 내에 유입되면, 정전척(120)의 핀(123) 상승되어 기판을 지지한다. 핀(123)의 상면에 기판을 얹어 놓은 상태에서 핀(123)들을 하강키면 척 플레이트(121)의 상면에 기판이 놓여지고, 척 바디(122)에 볼테이지를 인가하면 정전력에 의하여 척 플레이트(121)의 상면에 기판이 고정되게 된다.
본 발명의 일 실시예에 다른 반도체 소자 제조 장치는 이상에서 설명한 정전척(120)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치는 이온 주입 장치, 식각 장치, 또는 증착 장치일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 특히 플라즈마 가스를 주입하는 반도체 소자의 제조 공정을 위한 장치 어느 것에도 응용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 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 핀과 동일 경도 또는 동일 재질로 형성된 핀홀 튜브를 포함함으로써, 핀의 이동시 발생할 수 있는 파티클의 발생을 감소시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판을 지지하는 척 플레이트;
    상기 척 플레이트 하부에 형성된 척 바디;
    상기 척 플레이트 및 상기 척 바디를 관통하는 핀홀;
    상기 핀홀 내에서 상하 이동을 하는 핀;
    상기 핀을 고정하는 핀고정판; 및
    상기 핀과 동일한 경도를 가진 물질로 상기 핀홀 내부에 형성된 핀홀 튜브를 포함하는 정전척.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 핀홀 튜브는 상기 핀과 동일한 재질인 정전척.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 핀 및 상기 핀홀 튜브는 세라믹인 정전척.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 척 플레이트는 세라믹이고 상기 척 바디는 알루미늄인 정전척.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 척 플레이트와 상기 척 바디는 일체형인 정전척.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 따른 정전척이 구비된 반도체 소자 제조 장치.
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