KR20090071953A - 반도체 웨이퍼의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전척을 사용하면서 불가피하게 발생되는 웨이퍼 스틱킹 현상을 방지함으로써 생산성을 향상시키도록 한 반도체 웨이퍼의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 고정방법에 관한 것으로서, 웨이퍼가 로딩되는 정전척과, 상기 정전척을 관통하여 상하 이동하면서 상기 웨이퍼를 승하강시키는 리프트 핀과, 및 상기 정전척의 하부에 설치되고 상기 리프트 핀의 내부를 선택적으로 저진공 또는 저전압 상태로 만들어 상기 리프트 핀을 상하로 이동시킬 때 진공을 통해 상기 웨이퍼를 고정하는 리프트 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

정전척, 리프트 핀, 진공, 웨이퍼

Description

반도체 웨이퍼의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 고정방법{A electrostatic of a semiconductor wafer and method sticking a wafer using the electrostatic}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 정전척에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 스틱킹(wafer sticking)을 방지하도록 한 반도체 웨이퍼의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 고정방법에 관한 것이다.

일반적으로 현대 사회에는 컴퓨터, 텔레비젼 등의 각종 전자 제품이 매우 다양하게 사용되고 있으며, 상기 전자 제품에는 필수적으로 다이오드, 트랜지스터와 같은 반도체 소자 또는 이러한 소자가 집적된 회로기판이 포함된다.

위와 같은 반도체 소자는, 산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출하여 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하여 전기적 활성 영역을 형성하는 과정, 절연막 등 필요한 막을 증착하고 상기 활성영역을 금속배선을 통하여 전기적으로 연결하는 과정, 최종 제품을 위한 패키지 공정등이 포함된 일련의 과정을 거쳐서 제조된다.

한편, 전술한 바와 같이 특정 과정이 진행되는 경우, 대상 웨이퍼는 웨이퍼 척상에 안착되어 고정되는데, 종래에는 클램프 방식으로 웨이퍼를 잡아주었으나 최근에는 전극을 이용한 척킹 방식으로 웨이퍼 다이에 영향을 미치지 않도록 하고 있다.

종래의 정전척의 경우 웨이퍼 척 및 디척(dechuck)시 정전척에 가해지는 직류전원의 극성전환이나 인가전압의 세기 등을 통해 응집된 전자들을 방전시키는 원리로 웨이퍼의 반송을 진행한다.

그러나 챔버 및 리시피 등의 다양한 형태에 대해 모두 만족스로운 결과를 기대할 수 없고, 최적의 척 및 디척 조건을 만들더라도 웨이퍼를 정전척으로부터 들어올리는 동작을 할 때 웨이퍼가 튀어올라 위치를 이탈해 정상적으로 반송을 진행할 수 없는 상태가 빈번히 발생한다.

도 1은 종래 기술의 정전척이 구비된 공정챔버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 정전척에서 웨이퍼 스틱킹이 발생하는 과정을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(1)에는 웨이퍼(W)가 안착되는 정전척(10)이 구비되며 상기 정전척(10)은 정전척전원부(11)에서 인가된 정전인력을 통하여 웨이퍼(W)를 척킹하게 된다.

상기 웨이퍼(W)의 상면으로는 고주파 전력이 인가되어 공정챔버(1)로 공급된 공정가스가 플라즈마 상태로 전환되며, 플라즈마 상태의 공정가스가 웨이퍼(W)와 반응하여 식각 또는 증착 공정등이 진행된다.

한편, 상기 정전척(10)의 하측에는 리프트부(20)가 구비되는데, 여기서 리프 트부(20)는 리프트핀(21), 리프트판(22), 리프트실린더(23)로 이루어진다. 상기 리프트핀(21)은 상기 정전척(10)을 관통하여 상하 이동하면서 상기 웨이퍼(W)를 승하강시키는 역할을 수행하며, 상기 리프트판(22)은 일종의 동력 전달용 연결부재로서 리프트핀(21)과 결합되어 있고, 상기 리프트실린더(23)는 상기 리프트판(22)을 매개로 리프트핀(21)을 상하로 구동시킨다.

그런데 상기 웨이퍼를 고정시키는 정전척의 정전력은 이를 제거하기 위해 디척(dechuck) 과정을 거치더라도 잔류 전하의 영향으로 웨이퍼 스틱킹이 발생한다.

즉, 정전척전원부(11)에서 인가된 전하들이 두꺼운 정전척(10)의 내부에 축적되어 공정이 완료된 후에도 잔존하고, 이러한 정전척(10)의 잔존 전하가 웨이퍼에 반대 극성을 갖는 전하가 집중되도록 유도하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 리프트핀(21)의 리프트시(도 2(a)) 잔류 전하에 의해 웨이퍼(W)가 척킹력을 못이겨 휘어졌다가(도 2(b)) 슬라이딩(도 2(c))되면서 웨이퍼(W)의 스틱킹 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 웨이퍼(W)에 스크래치가 생기거나 웨이퍼(W)가 파손되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 정전척을 사용하면서 불가피하게 발생되는 웨이퍼 스틱킹 현상을 방지함으로써 생산성을 향상시키도록 한 반도체 웨이퍼의 정전척 및 이를 이용한 웨이퍼 고정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척은 웨이퍼가 로딩되는 정전척과, 상기 정전척을 관통하여 상하 이동하면서 상기 웨이퍼를 승하강시키는 리프트 핀과, 및 상기 정전척의 하부에 설치되고 상기 리프트 핀의 내부를 선택적으로 저진공 또는 저전압 상태로 만들어 상기 리프트 핀을 상하로 이동시킬 때 진공을 통해 상기 웨이퍼를 고정하는 리프트 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척을 이용한 웨이퍼 고정방법은 웨이퍼를 정전척 위에 로딩하기 위해 리프트 핀을 하강시에는 저진공 상태를 유지하여 상기 웨이퍼를 잡아주어 고정하는 단계; 및 상기 정전척으로부터 웨이퍼를 언로딩하기 위해 리프트 핀을 승강할 때는 리프트 구동부에서 펌핑을 진행하여 상기 리프트 핀의 내부를 저기압 상태로 만들어 상기 웨이퍼를 진공을 통해 고정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 공정챔버 내의 정전척 위에 웨이퍼를 위치시키기 위한 리프트가 존재하게 되는데 상기 리프트의 업/다운시 웨이퍼를 고정시킴으로써 정전척에서 고질적인 문제인 웨이퍼 스틱킹 문제를 해결할 수 있다.

둘째, 스틱킹 발생시 웨이퍼의 직접적 손상외에 장비 조치시 공정 챔버가 대기에 개방되어 생산에 중대한 차질을 발생하는 문제를 해결하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)가 로딩되는 정전척(120)과, 상기 정전척(120)을 관통하여 상하 이동하면서 상기 웨이퍼(110)를 승하강시키는 리프트 핀(130)과, 상기 정전척(120)의 하부에 설치되고 상기 리프트 핀(130)의 내부를 선택적으로 저진공 또는 저전압 상태로 만들어 상기 리프트 핀(130)을 상하로 이동시킬 때 진공을 통해 상기 웨이퍼(110)를 고정하는 리프트 구동부(140)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 리프트 구동부(140)는 상기 리프트 핀(130)의 하강시에는 웨이퍼(110)가 공정을 진행하는 동안 대기하고 있고, 상기 웨이퍼(110)의 승하강을 실 시할 때 리프트 핀(130)과 웨이퍼(110)가 접촉되는 부분에 저진공 상태를 유지하여 웨이퍼(110)를 고정하는 역할을 하게 된다.

상기 리프트 구동부(140)는 진공 펌프의 역할을 하게 되는데, 상기 웨이퍼(110)를 척킹 또는 디척킹을 위해 진공상태를 조절하기 위한 것이다. 여기서, 상기 진공펌프는 터보펌프와 드라이 펌프로 구성되는 데, 상기 터보펌프는 상기 웨이퍼(110)를 척킹 및 디척킹을 위한 진공도를 형성하기 위한 것이고, 상기 드라이 펌프는 상기 터보펌프의 진공펌핑을 조력하기 위한 것이다.

상기 리프트 핀(130)의 내부는 공간이 형성되어 상기 리드트 구동부(140)와 연결되어 있어 상기 정전척(120)에 웨이퍼(110)의 승하강시 진공을 부여하여 고정하도록 한다.

상기 리프트 핀(130)은 전기적 전도성을 갖는 재질로 구성되는데, 상기 전도성을 갖는 재질은 순수한 알루미늄, 니켈, SUS 등의 금속이다. 또한, 상기 리프트 핀(130)은 전도성을 갖는 재질로 구성된 리프트 핀의 외부를 코팅할 수 있다. 다만, 코팅되는 부분은 웨이퍼와 접촉하는 상부면을 제외한 부분으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 코팅되는 재질이 전도성을 가지는 경우에는 상부면을 포함하는 리프트 핀 전체를 코팅할 수 있다.

상기 정전척(120)은 공정 중인 웨이퍼(110)를 안정적으로 잡아주는 역할과 플라즈마 공정시 웨이퍼(110)가 과열되는 것을 방지하는 두 가지 역할을 수행하는데, 전자는 전원부(도시되지 않음)에서 인가된 전압에 의해 정전 인력이 발생되는 전극(도시되지 않음)이 담당하며 후자는 헬륨과 같은 냉각가스가 이동하는 공급라 인으로 웨이퍼(110) 하면에 형성되는 냉각수단(도시되지 않음)이 담당한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척 동작을 설명하기 위한 모식도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)를 정전척(120) 위에 로딩하기 위해 리프트 핀(130)을 하강시에는 상기 웨이퍼(110)가 공정을 진행하는 동안 대기하고 있고, 저진공 상태를 유지하여 상기 웨이퍼(110)를 잡아주어 고정하고 있다.

한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 정전척(120)으로부터 웨이퍼(110)를 언로딩하기 위해 리프트 핀(130)을 승강할 때는 리프트 구동부(140)에서 펌핑(pumping)을 진행하여 상기 리프트 핀(130)의 내부를 저기압 상태로 만들어 상기 웨이퍼(110)를 진공을 통해 고정하게 된다.

따라서 본 발명에서는 정전척(120) 위에 웨이퍼(110)를 로딩 또는 언로딩하는 동안 상기 웨이퍼(110)를 승하강시키는 리프트 핀(130)의 내부를 저진공 상태 또는 저기압 상태로 만들어 웨이퍼(110)를 고정할 수 있으므로 정전척(120)에서 고질적인 문제인 웨이퍼 스틱킹을 근본적으로 해결할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술의 정전척이 구비된 공정챔버의 구성을 개략적으로 도시한 도면

도 2는 종래의 정전척에서 웨이퍼 스틱킹이 발생하는 과정을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척을 개략적으로 나타낸 구성도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼의 정전척 동작을 설명하기 위한 모식도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 웨이퍼　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 120 : 정전척

130 : 리프트 핀　　　　　　　　　　　　　　　 140 : 리프트 구동부

Claims (2)

1. 웨이퍼가 로딩되는 정전척과,

   상기 정전척을 관통하여 상하 이동하면서 상기 웨이퍼를 승하강시키는 리프트 핀과, 및

   상기 정전척의 하부에 설치되고 상기 리프트 핀의 내부를 선택적으로 저진공 또는 저전압 상태로 만들어 상기 리프트 핀을 상하로 이동시킬 때 진공을 통해 상기 웨이퍼를 고정하는 리프트 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 정전척.
2. 웨이퍼를 정전척 위에 로딩하기 위해 리프트 핀을 하강시에는 저진공 상태를 유지하여 상기 웨이퍼를 잡아주어 고정하는 단계; 및

   상기 정전척으로부터 웨이퍼를 언로딩하기 위해 리프트 핀을 승강할 때는 리프트 구동부에서 펌핑을 진행하여 상기 리프트 핀의 내부를 저기압 상태로 만들어 상기 웨이퍼를 진공을 통해 고정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 정전척을 이용한 웨이퍼 고정방법.

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