KR20100077627A - Electrostatic chuck assembly - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrostatic chuck assembly is provided to prevent the arcing of a lift pin by concealing the lift pin from the penetration hole of an electrostatic chuck. CONSTITUTION: An electrostatic chuck(110) has a plurality of penetration holes. A lift pin(120) is inserted into the penetration hole of the electrostatic chuck. A pin rotating part(130) rotates the lift pin at the designated angle in order to conceal the lift pin from the penetration hole of the electrostatic chuck. A pin rotating part comprises a plate, a rotary shaft, and a motor. The plate supports the lift pin. The rotary shaft rotates the plate. The motor drives the rotary shaft.

Description

정전척 어셈블리 {Electrostatic chuck assembly}Electrostatic chuck assembly

본 발명은 정전척 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼를 지지시키기 위한 정전척 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic chuck assembly, and more particularly, to an electrostatic chuck assembly for supporting a semiconductor wafer.

일반적으로 반도체 제조 공정에 있어서, 절연막 형성, 확산 공정들과 포토리소그래피(Photolithography) 공정들과 함께 식각 공정 들은 반복적으로 수행된다.In general, in a semiconductor manufacturing process, etching processes are repeatedly performed along with insulating film forming, diffusion processes, and photolithography processes.

상기한 식각 공정은 반도체 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성하기 위해 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연막의 특정 영역을 제거하기 위한 것으로, 통상 습식 식각 장치와 건식 식각 장치가 사용된다. 이들 식각 장치 중, 최근 0.13㎛ 이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는 반도체 장치에서는 RF(radio frequency) 전원을 인가하여 플라즈마 상태의 공정 가스를 사용하는 건식 식각 장치가 주로 사용되고 있다.The etching process is to remove a specific region of the insulating film formed on the semiconductor wafer in order to form a circuit pattern on the semiconductor wafer. Generally, a wet etching apparatus and a dry etching apparatus are used. Among these etching apparatuses, dry etching apparatuses that use a process gas in a plasma state by applying a radio frequency (RF) power source are mainly used in semiconductor devices that require a design rule of 0.13 μm or less.

이러한 건식 식각 장치는 반도체 웨이퍼를 가공하기 위한 공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내부로 공급되는 공정 가스를 플라즈마 상태로 형성하도록 RF 전원이 인가되는 전극, 및 상기 반도체 웨이퍼를 지지시키기 위한 정전척 어셈블리(electrostatic chuck assembly)로 이루어진다.The dry etching apparatus includes a chamber providing a space for processing a semiconductor wafer, an electrode to which RF power is applied to form a process gas supplied into the chamber in a plasma state, and an electrostatic chuck assembly for supporting the semiconductor wafer. (electrostatic chuck assembly).

여기서, 상기 정전척 어셈블리는 반도체 웨이퍼가 정전척 상에 놓여진 상태에서 상기 전극을 통해 RF 전원이 하부 전극 역할을 하는 정전척과의 사이에 인가되어 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생시킴으로써, 웨이퍼 상에 형성된 절연막에 대해 화학 반응에 의하여 식각이 이루어지도록 구성된다.Here, the electrostatic chuck assembly is applied to an insulating film formed on the wafer by applying RF power between the electrostatic chuck and the electrostatic chuck serving as a lower electrode to generate a plasma in the process chamber while the semiconductor wafer is placed on the electrostatic chuck. The etching is performed by a chemical reaction.

한편, 상기 정전척에는 그 판면에 형성된 관통구에 실린더장치로 승하강되는 통상 네 세트의 리프트 핀이 구비되는바, 상기 리프트 핀은 별도의 반송장치에 의해 웨이퍼가 챔버 내외부로 로딩 또는 언로딩될 시에 승하강되며, 건식 식각 중에는 정전척의 관통구 내측에 하강된 상태로 위치하게 된다.On the other hand, the electrostatic chuck is provided with a conventional four sets of lift pins are lowered by the cylinder device in the through hole formed in the plate surface, the lift pin is a wafer to be loaded or unloaded into and out of the chamber by a separate conveying device It is moved up and down at the time, and during the dry etching, it is positioned in the down state inside the through hole of the electrostatic chuck.

그런데, 웨이퍼가 정전척에 로딩되어 건식 식각이 이루어지는 상황에서는 리프트 핀이 정전척의 관통구 내측으로 하강 위치된 상태로 웨이퍼의 하면에 가려져 플라즈마로부터 직접적으로 노출되지 않으므로 리프트 핀의 상부에 대한 아킹(Arcing) 우려가 없으나, 만일 폴리머의 퇴적을 방지하고자 웨이퍼가 언로딩된 상태에서 챔버를 건식 식각할 경우에는 정전척의 관통구를 통해 리프트 핀의 상부가 플라즈마로부터 직접적으로 노출이 되므로 아킹이 발생할 가능성이 크게 된다.However, in a situation where the wafer is loaded on the electrostatic chuck and dry etching is performed, the lift pin is covered by the lower surface of the wafer with the lift pin lowered into the through hole of the electrostatic chuck and is not directly exposed from the plasma. There is no concern, but if dry etching the chamber while the wafer is unloaded to prevent the deposition of polymer, the upper part of the lift pin is directly exposed from the plasma through the through hole of the electrostatic chuck, so the arcing is likely to occur. do.

이러한, 리프트 핀 상부의 아킹 현상은 파티클(particle)의 형태로 웨이퍼를 오염시키거나, 웨이퍼에 전기적 손상을 일으킬 수 있는 문제가 있다.The arcing phenomenon on the upper part of the lift pins may contaminate the wafer in the form of particles or cause electrical damage to the wafer.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 리프트 핀 상부의 아킹 현상을 방지하여 웨이퍼에 대한 오염 및 손상을 방지할 수 있는 정전척 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an electrostatic chuck assembly which can prevent the arcing phenomenon on the upper part of the lift pin and prevent contamination and damage to the wafer.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 정전척 어셈블리는 다수의 관통구가 형성된 정전척; 상기 정전척의 관통구 깊이방향으로 각각 내삽 배치되며 상기 관통구를 통해 상기 정전척의 상부가 판면 내외측으로 승하강 가능하게 구비되는 리프트 핀; 및 상기 리프트 핀들을 상기 정전척의 각 관통구에 내삽된 상태로 상기 정전척의 판면에 대해 일정각 회전시켜 상기 정전척의 관통구 입구로부터 은폐시키는 핀 회전수단;을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, an electrostatic chuck assembly according to an aspect of the present invention comprises a plurality of through-hole electrostatic chuck; Lift pins interposed in the depth direction of the through hole of the electrostatic chuck, the lift pins being capable of raising and lowering the upper and lower sides of the electrostatic chuck through the through hole; And a pin rotating means for rotating the lift pins at a predetermined angle with respect to the plate surface of the electrostatic chuck while being inserted into each through hole of the electrostatic chuck to hide the lift pins from the inlet of the through hole of the electrostatic chuck.

여기서, 상기 핀 회전수단은, 상기 리프트 핀들의 하부를 연동가능하게 지지시키는 플레이트와, 상기 플레이트의 하부에 연결되어 상기 플레이트를 회전시키는 회전축과, 상기 회전축을 구동시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.Here, the pin rotation means, characterized in that it comprises a plate for supporting the lower linkage of the lift pins, a rotary shaft connected to the lower portion of the plate to rotate the plate, and a motor for driving the rotary shaft .

또한, 상기 핀 회전수단은, 상기 모터를 구동제어하여 상기 플레이트의 회전각을 조절하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pin rotation means, characterized in that further comprising a control unit for controlling the rotation angle of the plate by driving control of the motor.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 정전척 어셈블리에 의하면, 폴리머의 퇴적을 방지하고자 반도체 웨이퍼가 언로딩된 상태에서 챔버를 건식 식각할 경우에도 핀 회전수단에 의해 리프트 핀이 정전척의 판면 방향으로 일정각 회전되어 정전척의 관통구로부터 은폐됨으로써 리프트 핀 상부에 대한 아킹 발생 가능성을 배제할 수 있으며, 따라서, 리프트 핀의 승강에 따른 접촉으로 웨이퍼가 오염 및 전기적 손상을 일으킬 수 있는 문제는 차단될 수 있다.As described above, according to the electrostatic chuck assembly according to the present invention, even when dry etching the chamber while the semiconductor wafer is unloaded in order to prevent the deposition of the polymer, the lift pin by the pin rotation means a certain angle in the plate direction of the electrostatic chuck By rotating and concealing from the through hole of the electrostatic chuck, it is possible to eliminate the possibility of occurrence of arcing on the upper part of the lift pin, thus preventing the problem that the wafer may cause contamination and electrical damage due to the lifting of the lift pin.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 식각 장치에 대해 상세하게 살펴본다.Hereinafter, a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 평면도, 및 도 2는 도 1의 리프트 핀이 회전되기 이전의 A-A선 단면도이다.1 is a plan view of an electrostatic chuck assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A before the lift pin of FIG. 1 is rotated.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 식각 장치는 반도체 웨이퍼를 가공하기 위한 공간을 제공하는 챔버(미도시)와, 상기 챔버 내부로 공급되는 공정 가스를 플라즈마 상태로 형성하도록 RF 전원이 인가되는 전극(미도 시), 및 상기 반도체 웨이퍼를 지지시키기 위한 정전척 어셈블리(100)로 이루어진다.As shown in the figure, a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention to form a chamber (not shown) that provides a space for processing a semiconductor wafer, and the process gas supplied into the chamber in a plasma state An electrode (not shown) to which RF power is applied, and an electrostatic chuck assembly 100 for supporting the semiconductor wafer.

여기서, 상기 정전척 어셈블리(100)는 다수의 관통구(110a)가 형성된 정전척(110)과, 상기 정전척(110)의 관통구(110a) 깊이방향으로 각각 내삽 배치되며 상기 관통구(110a)를 통해 상기 정전척(110)의 상부가 판면 내외측으로 승하강 가능하게 구비되는 리프트 핀(120)과, 상기 리프트 핀(120)들을 상기 정전척(110)의 각 관통구(110a)에 내삽된 상태로 상기 정전척(110)의 판면에 대해 일정각 회전시켜 상기 정전척(110)의 관통구(110a) 입구로부터 은폐시키는 핀 회전수단(130)으로 구성된다. In this case, the electrostatic chuck assembly 100 includes an electrostatic chuck 110 having a plurality of through holes 110 a and interposed in the depth direction of the through holes 110 a of the electrostatic chuck 110, and the through holes 110 a. The lift pin 120 and the lift pins 120 are provided in the through holes 110a of the electrostatic chuck 110 so that an upper portion of the electrostatic chuck 110 can be lowered in and out of the plate surface through the upper surface of the electrostatic chuck 110. It consists of a pin rotating means 130 to rotate at a predetermined angle with respect to the plate surface of the electrostatic chuck 110 in a closed state from the inlet of the through-hole (110a) of the electrostatic chuck 110.

상기한 정전척(110)의 관통구(110a)는 일정간격 동일하게 이격되어 상기 정전척(110)의 판면 외측으로 리프트 핀(120) 승강시 웨이퍼 하면을 안정되게 지지시킬 수 있으며, 그 하측으로 다수의 관통구(110a)들을 함께 연통시키되 넓게 확장된 연통구(110b)가 더 구비되어 이루어진다. The through holes 110a of the electrostatic chuck 110 are equally spaced apart at a predetermined interval to stably support the lower surface of the wafer when the lift pin 120 is lifted to the outside of the plate surface of the electrostatic chuck 110. A plurality of through-holes (110a) to communicate with each other, but is further provided with a communication port (110b) wider.

아울러, 상기 핀 회전수단(130)은 상기 정전척(110)의 연통구(110b)에 배치되어 상기 리프트 핀(120)들의 하부를 연동가능하게 지지시키는 플레이트(131)와, 상기 플레이트(131)의 하부에 연결되어 상기 플레이트(131)를 회전시키는 회전축(132)과, 상기 회전축(132)을 구동시키는 모터(133)와, 상기 모터(133)를 구동제어하여 상기 플레이트(131)의 회전각을 조절하는 제어부(134)로 이루어진다.In addition, the pin rotation means 130 is disposed on the communication port 110b of the electrostatic chuck 110 and the plate 131 for supporting the lower portion of the lift pins 120 to interlock, and the plate 131 Rotation angle of the plate 131 is connected to the lower portion of the rotating shaft 132 for rotating the plate 131, the motor 133 for driving the rotating shaft 132, and the drive control of the motor 133 It consists of a control unit 134 to adjust.

한편, 상기 회전축(132)의 중심에는 미도시된 에어 또는 유압식의 구동실린더가 내삽되어 필요시 상기 플레이트(131)를 승하강시킴으로써 웨이퍼의 하면을 상 기 다수의 리프트 핀(120)들로 지지하여 웨이퍼가 별도의 반송장치(도시 생략)에 의해 챔버 내외부로 로딩 또는 언로딩될 수 있도록 구비된다. Meanwhile, an air or hydraulic drive cylinder (not shown) is inserted in the center of the rotating shaft 132 to lift and lower the plate 131 as necessary to support the bottom surface of the wafer with a plurality of lift pins 120. The wafer is provided to be loaded or unloaded into and out of the chamber by a separate transfer device (not shown).

이하, 도 3을 참조하여 상술한 본 발명 정전척 어셈블리의 작용에 대해 살펴본다.Hereinafter, the operation of the electrostatic chuck assembly described above with reference to FIG. 3 will be described.

도 3은 도 1의 리프트 핀이 회전된 후의 A-A선 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 정전척(110)에 로딩된 상태로 건식 식각이 이루어지는 상황(도 1 참조)에서는 종래와 동일하게 리프트 핀(120)이 정전척(110)의 관통구(110a) 내측으로 하강 위치되어 웨이퍼의 하면에 가려져 플라즈마로부터 직접적으로 노출되지 않게 된다.3 is a cross-sectional view taken along line AA after the lift pin of FIG. 1 is rotated. As shown in FIG. 1, dry etching is performed while the wafer is loaded on the electrostatic chuck 110 (see FIG. 1). The lift pin 120 is lowered to the inside of the through hole 110a of the electrostatic chuck 110 so that the lift pin 120 is hidden on the lower surface of the wafer so that it is not directly exposed from the plasma.

따라서, 리프트 핀(120)의 상부에 대한 아킹 우려가 없음은 물론이며, 또한, 폴리머의 퇴적을 방지하고자 웨이퍼가 언로딩된 상태에서 챔버를 건식 식각할 경우에도 정전척(120)의 관통구(110a)를 통해 리프트 핀(120)의 상부가 플라즈마로부터 직접적으로 노출이 되지 않도록 핀 회전수단(130)에 의해 리프트 핀(120)이 정전척(110)의 판면 방향으로 일정각 회전됨으로써 아킹이 발생할 가능성을 배제할 수 있다.Therefore, there is no fear of arcing on the upper part of the lift pin 120, and also, in the case of dry etching the chamber while the wafer is unloaded to prevent the deposition of the polymer, the through hole of the electrostatic chuck 120 The pin 110 rotates the lift pin 120 at an angle to the plate surface of the electrostatic chuck 110 so that the upper portion of the lift pin 120 is not directly exposed from the plasma. The possibility can be ruled out.

특히, 도 1을 참조하면, 상술한 플레이트(131)의 회전각은 제어부의 제어로 리프트 핀(120)이 상기 정전척(110)의 판면에 대해 대략 45도 정도로 회전시킨 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는바, 플레이트(131)의 회전각은 리프트 핀(120)이 관통구(110a)를 통해 플라즈마에 직접적으로 노출되지 않는 범위내에서 적절히 조절될 수 있음은 물론이다. In particular, referring to Figure 1, the rotation angle of the above-described plate 131 is shown that the lift pin 120 is rotated about 45 degrees with respect to the plate surface of the electrostatic chuck 110 under the control of the controller, but is not limited thereto. If not, the rotation angle of the plate 131 may be appropriately adjusted within the range in which the lift pin 120 is not directly exposed to the plasma through the through hole 110a.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리프트 핀 상부에 대한 아킹 현상을 근본적으로 방지할 수 있으므로 종래와 같이 리프트 핀의 승강에 따른 접촉으로 웨이퍼가 오염 및 전기적 손상을 일으킬 수 있는 문제는 차단될 수 있다.According to the present invention as described above, since the arcing phenomenon on the upper part of the lift pin can be fundamentally prevented, the problem that the wafer can cause contamination and electrical damage due to the contact of the lift pin as in the prior art can be blocked. .

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and it should be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention relates, Of course, various modifications and variations can be made within the equivalent range.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 평면도,1 is a plan view of an electrostatic chuck assembly according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 리프트 핀이 회전되기 이전의 A-A선 단면도, 및2 is a cross-sectional view taken along line A-A before the lift pin of FIG. 1 is rotated, and

도 3은 도 1의 리프트 핀이 회전된 후의 A-A선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A after the lift pin of FIG. 1 is rotated.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

100: 정전척 어셈블리 110: 정전척100: electrostatic chuck assembly 110: electrostatic chuck

110a: 관통구 110b: 연통구110a: through hole 110b: communicating port

120: 리프트 핀 130: 핀 회전수단120: lift pin 130: pin rotation means

131: 플레이트 132: 회전축131: plate 132: rotation axis

133: 모터 134: 제어부133: motor 134: control unit

Claims (3)

다수의 관통구가 형성된 정전척; An electrostatic chuck having a plurality of through holes formed therein; 상기 정전척의 관통구 깊이방향으로 각각 내삽 배치되며 상기 관통구를 통해 그 상부가 상기 정전척의 판면 내외측으로 승하강 가능하게 구비되는 리프트 핀; 및 Lift pins interposed in the through-hole depth direction of the electrostatic chuck, the upper and lower portions of the electrostatic chuck being provided to be lowered in and out of the plate surface of the electrostatic chuck; And 상기 리프트 핀들을 상기 정전척의 각 관통구에 내삽된 상태로 상기 정전척의 판면에 대해 일정각 회전시켜 상기 정전척의 관통구 입구로부터 은폐시키는 핀 회전수단; Pin rotation means for rotating the lift pins at a predetermined angle with respect to the plate surface of the electrostatic chuck while being inserted into each through hole of the electrostatic chuck and concealing it from the inlet of the through hole of the electrostatic chuck; 을 포함하는 정전척 어셈블리.Electrostatic chuck assembly comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 핀 회전수단은, The method of claim 1, wherein the pin rotation means, 상기 리프트 핀들의 하부를 연동가능하게 지지시키는 플레이트와, 상기 플레이트의 하부에 연결되어 상기 플레이트를 회전시키는 회전축과, 상기 회전축을 구동시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전척 어셈블리.And a plate for interlockingly supporting the lower portions of the lift pins, a rotating shaft connected to the lower portion of the plate to rotate the plate, and a motor for driving the rotating shaft. 제 2항에 있어서, 상기 핀 회전수단은,The method of claim 2, wherein the pin rotation means, 상기 모터를 구동제어하여 상기 플레이트의 회전각을 조절하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전척 어셈블리.Electrostatic chuck assembly further comprising a control unit for controlling the rotation angle of the plate by driving control of the motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113543434A (en) * 2020-04-16 2021-10-22 杰宜斯科技有限公司 Energizing device for substrate processing

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