KR20090002920A - 웨이퍼 증착장비의 클램프 링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 과정에서 클램프 링이 웨이퍼와 맞닿는 부위를 최소화시킴으로써 스티킹 현상을 방지할 수 있고, 클램프 링을 가벼운 재질로 형성시킴으로써 접촉에 의한 파티클 발생을 최소화할 수 있도록 한 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 공정챔버 내의 히터 상에 웨이퍼를 눌러 고정할 수 있도록 몸체프레임 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내벽 하부에는 단턱부 및 웨이퍼의 외측을 감싸게 되는 내측벽이 형성되며, 상기 단턱부와 내측벽이 접하는 부분에는 관통공의 중심축을 기준으로 일정각도 이격되게 복수의 패드가 하방으로 돌출형성된 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 있어서, 상기 클램프 링의 내측벽과 웨이퍼 상면 가장자리의 맞닿는 부위를 최소화하여 스티킹 현상을 방지할 수 있도록, 인접된 패드와 패드 사이에 형성된 내측벽을 웨이퍼의 가장자리로부터 0.3 ~ 1.5mm 이격시켜 형성한 것을 특징으로 한다.
박막증착, 클램프 링, 스티킹 현상, 스퍼터링, PVD

Description

웨이퍼 증착장비의 클램프 링{Clamp Ring For Wafer Deposition Apparatus}
본 발명은 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 과정에서 클램프 링이 웨이퍼와 맞닿는 부위를 최소화시킴으로써 스티킹 현상을 방지할 수 있고, 클램프 링을 가벼운 재질로 형성시킴으로써 접촉에 의한 파티클 발생을 최소화할 수 있도록 한 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 관한 것이다.
반도체 소자에 박막을 형성하는 방법의 하나로서 스퍼터링(sputtering)을 이용한 물리 기상 증착법(Phsical Vapor Deposition; PVD)이 이용되고 있다. 구체적으로 살펴보면, 진공상태에서 고에너지 상태의 캐리어원자(주로 Ar)를 증착하고자 하는 물질로 이루어진 타겟(target)에 충돌시킨다. 이때, 타겟을 구성하고 있는 성분입자가 튀어나오게 되어 이들이 웨이퍼 상에 증착된다.
한편, PVD 장치에서 안정적인 증착이 이루어지게 하기 위해서는 웨이퍼를 고정시켜야 한다. 이 경우 클램프 링(Clamp Ring)이 사용된다.
도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 증착장비의 구성을 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 2의 (a)(b)는 종래 클램프 링의 구성을 보여주는 정 단면도 및 저면도 이며, 도 3은 종래 클램프 링의 결합구조를 보여주는 부분단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 반도체 웨이퍼 증착장비는 공정챔버(10)와, 웨이퍼(W)가 상면에 얹혀지며 상하방향으로 승강하는 히터(20)와, 배선재료가 되는 알루미늄 타겟(30)과, 스퍼터링되는 알루미늄이 공정챔버(10)의 내벽에 증착되지 않도록 차단하는 쉴드(50)와, 웨이퍼(W)를 지지 고정하기 위한 클램프 링(60)으로 구성되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 종래의 클램프 링(60)은 몸체프레임(61)의 중앙에 관통공(63)이 형성되어 있고, 상기 관통공(63)의 내벽 하부에는 소정넓이(L)만큼 단턱부(65)가 형성되어 있으며, 상기 단턱부(65)의 일측면에는 하측방향으로 내측벽(65a)이 돌출형성되고, 상기 단턱부(65)와 내측벽(65a)이 접하는 부분에는 관통공(63)의 중심축을 중심으로 소정각도 이격되게 6개의 패드(67)가 하방으로 돌출형성되어 있다.
이 경우 상기 클램프 링(60)의 단턱부(65)에 형성된 6개의 패드(67)는 공정진행시 웨이퍼(W)의 상면 가장자리를 자중으로 눌러 고정하게 된다.
또한, 상기 단턱부(65)는 웨이퍼(W) 에지 필름 증착의 쉐도우(shadow) 역할을 하게 된다.
또한, 상기 클램프 링(60)의 저면에는 원기둥 형상의 고정부재(69)가 형성되어 있다. 이 경우 쇼울더 스크류(70)를 이용하여 클램프 링(60)의 고정부재(69)에 체결시킴으로써 쉴드(50)에 클램프 링(60)을 고정 결합시키게 된다.
그러나 필름 증착 과정에서 웨이퍼(W)의 상면 가장자리와 클램프 링(60)의 내측벽(65a)이 근접하는 부위에 스티킹(Sticking: 들러붙음) 현상이 발생하여 웨이퍼(W)의 손상 및 파티클(Particle)을 유발하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 클램프 링(60)의 반복적인 세정 작업 및 사용에 의해 고정부재(69)의 기울기가 변형되는 경우에는 쉴드(50)에 클램프 링(60)이 결합되는 위치 및 기울기가 변하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 공정챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 과정에서 클램프 링이 웨이퍼와 맞닿는 부위를 최소화시킴으로써 스티킹 현상을 방지할 수 있고, 클램프 링을 가벼운 재질로 형성시킴으로써 접촉에 의한 파티클 발생을 최소화할 수 있도록 한 웨이퍼 증착장비의 클램프 링을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 증착장비의 클램프 링은,
웨이퍼 상에 박막을 증착하는 공정챔버 내의 히터 상에 웨이퍼를 눌러 고정할 수 있도록 몸체프레임 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내벽 하부에는 단턱부 및 웨이퍼의 외측을 감싸게 되는 내측벽이 형성되며, 상기 단턱부와 내측벽이 접하는 부분에는 관통공의 중심축을 기준으로 일정각도 이격되게 복수의 패드가 하방으로 돌출형성된 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 있어서,
상기 클램프 링의 내측벽과 웨이퍼 상면 가장자리의 맞닿는 부위를 최소화하여 스티킹 현상을 방지할 수 있도록, 인접된 패드와 패드 사이에 형성된 내측벽을 웨이퍼의 가장자리로부터 0.3~1.5mm 이격시켜 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클램프 링이 공정챔버 내의 쉴드에 쇼울더 스크류에 의해 체결고 정될 수 있도록 클램프 링의 저면 평탄부에 탭홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클램프 링은 웨이퍼와 맞닿는 패드 부분의 접촉하중을 줄일 수 있도록 가벼운 티타늄 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 증착장비의 클램프 링은, 공정챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 과정에서 클램프 링이 웨이퍼와 맞닿는 부위를 최소화시킴으로써 스티킹 현상을 방지할 수 있고, 클램프 링을 가벼운 재질로 형성시킴으로써 접촉에 의한 파티클 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래 구성과 동일기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 동일한 부호 및 명칭을 부여하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 증착장비의 클램프 링을 보여주는 저면도 및 요부 확대도이고, 도 5는 도 4의 B-B 선 단면도이며, 도 6은 도 5의 'C' 부분 확대도 및 클램프 링이 쉴드에 결합되는 구조를 보여주는 구성도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 클램프 링(100)은 웨이퍼(W) 상에 박막을 증착하는 공정챔버(10) 내의 히터(20) 상에 웨이퍼(W)를 눌러 고정할 수 있도 록 몸체프레임(101) 중앙에 관통공(103)이 형성되고, 상기 관통공(103)의 내벽 하부에는 단턱부(105) 및 웨이퍼(W)의 외측을 감싸게 되는 내측벽(105a)이 형성되며, 그 단턱부(105)에는 관통공(103)의 중심축을 기준으로 일정각도 이격되게 복수의 패드(107)가 하방으로 돌출형성된 구성은 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성 부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 증착장비의 클램프 링(100)은 상기 단턱부(105)의 내측벽(105a)과 웨이퍼(W)의 가장자리의 맞닿는 부분을 최소화시킴으로써 발생할 수 있는 스티킹 현상을 최소화시킬 수 있도록 패드(107)와 패드(107) 사이에 형성된 내측벽(105a)의 내경(d)이 안 측으로 더 크게 형성된다.
다시 말하면, 인접된 패드(107)와 패드(107) 사이에 형성된 내측벽(105a)은 종래에 비해 (t)만큼 안측으로 더 깊게 형성된다.
일례로, 인접된 패드(107)와 패드(107) 사이에 형성된 상기 내측벽(105a)의 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 0.3 ~ 1.5mm 이격되게 형성된다.
이 경우 상기 최소 이격거리인 0.3mm는 클램프 링(100)의 내측벽(105a)과 웨이퍼(W)의 가장자리가 근접하게 위치될 경우 스티킹 현상을 방지할 수 있는 최소 간격이며, 최대 이격거리는 상기 최소 이격거리에서 1.2mm 정도 더 확장시킬 수 있도록 공차범위를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클램프 링(100)은 웨이퍼(W)와 맞닿는 패드(107) 부분의 접촉하중을 줄일 수 있도록 가벼운 금속재질로 형성된다. 이 경우 상기 클램프 링(100)은 티타늄(Ti) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 클램프 링(100)의 저면 평탄부(110)에는 소정깊이의 탭홀(113)이 형성된다.
상기 탭홀(113)에는 쇼울더 스크류(120)가 체결되면서 클램프 링(100)이 쉴드(50)에 고정결합된다.
상기와 같이 클램프 링(100)의 저면에 형성된 탭홀(113)에 쇼울더 스크류(120)를 직접 체결하는 구조로 구성됨으로써, 상기 클램프 링(100)을 쉴드(50)에 결합하는 과정에서 기울기가 변형되는 경우를 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 클램프 링(100)에서 쉐도우 역할을 하는 단턱부(105)의 간격을 스티킹 현상을 고려하면서 줄이게 되면 웨이퍼(W) 에치 측의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같은 구성의 본 발명에 따른 웨이퍼 증착장비의 클램프 링은, 공정챔버 내(10)에서 웨이퍼(W) 상에 박막을 증착하는 과정에서 클램프 링(100)의 패드(107)와 패드(107) 사이의 내측벽(105a) 내경(d)을 확장시켜 클램프 링(100)과 웨이퍼(W)가 맞닿는 부위를 최소화시킴으로써 스티킹 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 클램프 링(100)이 가벼운 티타늄 재질로 형성되어 웨이퍼(W)의 상면 가장자리를 누르는 패드(107)의 접촉하중을 줄이게 됨으로써, 파티클의 발생을 최소화시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으 나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 증착장비의 구성을 보여주는 개략적인 구성도,
도 2의 (a)(b)는 종래 클램프 링의 구성을 보여주는 정 단면도 및 저면도,
도 3은 종래 클램프 링의 결합구조를 보여주는 부분단면도,
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 증착장비의 클램프 링을 보여주는 저면도 및 요부 확대도,
도 5는 도 4의 B-B 선 단면도,
도 6은 도 5의 'C' 부분 확대도 및 클램프 링이 쉴드에 결합되는 구조를 보여주는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 공정챔버 20 : 히터
30 : 알루미늄 타겟 50 : 쉴드
100 : 클램프 링 101 : 몸체프레임
103 : 관통공 105 : 단턱부
105a : 내측벽 107 : 패드
110 : 평탄부 113 : 탭홀
120 : 쇼울더 스크류

Claims (3)

  1. 웨이퍼 상에 박막을 증착하는 공정챔버 내의 히터 상에 웨이퍼를 눌러 고정할 수 있도록 몸체프레임 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내벽 하부에는 단턱부 및 웨이퍼의 외측을 감싸게 되는 내측벽이 형성되며, 상기 단턱부와 내측벽이 접하는 부분에는 관통공의 중심축을 기준으로 일정각도 이격되게 복수의 패드가 하방으로 돌출형성된 웨이퍼 증착장비의 클램프 링에 있어서,
    상기 클램프 링의 내측벽과 웨이퍼 상면 가장자리의 맞닿는 부위를 최소화하여 스티킹 현상을 방지할 수 있도록, 인접된 패드와 패드 사이에 형성된 내측벽을 웨이퍼의 가장자리로부터 0.3 ~ 1.5mm 이격시켜 형성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착장비의 클램프 링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 클램프 링이 공정챔버 내의 쉴드에 쇼울더 스크류에 의해 체결고정될 수 있도록 클램프 링의 저면 평탄부에 탭홀이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착장비의 클램프 링.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 클램프 링은 웨이퍼와 맞닿는 패드 부분의 접촉하중을 줄일 수 있도록 가벼운 티타늄 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 증착장비의 클램프 링.
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