KR20120133566A - 히터 스테이지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 장치에 사용되는 히터 스테이지에 관한 것으로, 원형의 금속 플레이트와, 상기 금속 플레이트의 내부에 형성되는 폴리이미드 필름 및 상기 폴리이미드 필름의 상부에 형성되는 열선을 포함하고, 상기 금속 플레이트가 원형의 몸체와, 상기 몸체의 테두리에 상방으로 돌출 형성되는 가이드 블록 및 상기 가이드 블록과 상기 몸체의 양측단부에 각각 내측으로 절곡되는 요홈부로 구성되어 웨이퍼의 전체 면적을 균일하게 가열할 수 있고, 내구성이 향상되어 생산성을 극대화할 수 있는 히터 스테이지를 제공한다.
Description
본 발명은 히터 스테이지에 관한 것으로, 특히, 반도체 공정에서 플라즈마 상태를 균일하게 유지하여 웨이퍼의 품질을 향상시키는 동시에 내구성이 향상되어 유지비를 절감할 수 있는 히터 스테이지에 관한 것이다.
최근 IT 산업의 급격한 성장에 따라 반도체 소자에 대한 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라 반도체 제조업체 사이의 경쟁도 나날이 치열해지고 있다. 특히, 각종 IT 기기의 소형화, 경박화에 따라 회로설계의 고집적화가 요구되면서 회로패턴을 얼마나 미세하고 정밀하게 구현할 수 있는지가 관건이 되고 있다.
일반적으로 반도체는 웨이퍼의 식각, 증착, 세정 등의 공정을 통해 제조되며, 이러한 공정의 대부분은 플라즈마 장치에 의해 이루어진다. 구체적으로, 플라즈마 장치는 밀폐된 챔버와, 챔버 내에 설치되어 웨이퍼가 안착되는 스테이지 및 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 장치 등으로 구성되어 웨이퍼의 가공면에 이온, 라디칼, 원자, 분자 등의 활성 가스를 분사함으로써 웨이퍼를 플라즈마 처리하게 된다.
이 경우, 스테이지의 상부에는 웨이퍼가 안착될 수 있도록 가이드 블록이 형성되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 스테이지(10)는 가이드 블록(12)이 몸체(11)의 양측단부에 부분적으로 형성되어 웨이퍼의 플라즈마 처리가 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 즉, 가이드 블록(12)이 몸체(11)의 테두리 전체가 아닌 일부 영역에만 형성될 경우 로봇 암 등이 삽입될 수 있는 공간이 넓어져 웨이퍼의 적재 및 반출이 용이해지기는 하나 플라즈마가 개방된 부분을 통해 빠르게 배출되기 때문에 플라즈마 상태가 매우 짧은 시간 유지될 수 밖에 없으며, 이에 따라 가이드 블록(12)이 형성된 부분과 형성되지 않은 부분 사이에 플라즈마의 균일성이 깨져 증착률, 세정률이 저하되는 것이다.
한편, 스테이지(10)의 하부에는 플라즈마 처리 효율을 높이기 위해 히터(20)가 구비된다. 그러나 종래에는 스테이지(10)는 금속으로, 히터(20)는 세라믹으로 제작되어 온도의 급상승시 히터(20)가 파손되는 문제점이 있었다. 즉, 스테이지(10)와 히터(20)를 열팽창계수가 다른 이종 소재로 구성하여 서로 접합함으로써 온도가 상승할 경우 스테이지(10)가 히터(20)보다 더 팽창하게 되어 히터(20)에 크랙이 발생하게 되는 것이다. 따라서 종래기술에 의할 경우 히터(20)를 주기적으로 교체해 주어야 하고, 이에 따라 시간, 인력, 비용이 소요되는 것은 물론 생산율이 저하되어 막대한 손해를 야기하게 된다.
뿐만 아니라, 스테이지(10)에는 가열 온도를 측정하기 위한 써모커플(thermocouple)이 설치되는데, 종래에는 이러한 써모커플이 플라즈마의 영향을 받아 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 반도체 제조 공정에서 챔버 내에 형성되는 플라즈마 상태의 균일성을 향상시킬 수 있는 히터 스테이지를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 열충격에 의한 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 히터 스테이지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼 가열 온도 측정을 위한 써모커플을 안정적으로 운용할 수 있는 히터 스테이지를 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 원형의 금속 플레이트와, 상기 금속 플레이트의 내부에 형성되는 폴리이미드 필름 및 상기 폴리이미드 필름의 상부에 형성되는 열선을 포함하여 구성되는 히터 스테이지를 제공한다.
이 경우, 상기 금속 플레이트는 원형의 몸체와, 상기 몸체의 테두리에 상방으로 돌출 형성되어 웨이퍼가 안착되는 가이드 블록 및 상기 가이드 블록과 상기 몸체의 양측단부에 각각 내측으로 절곡되어 ㄷ자 형상의 웨이퍼 이송로드가 삽입되는 한 쌍의 요홈부를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 금속 플레이트는 알루미늄인 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 금속 플레이트의 외주면에는 니켈이 코팅되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 열선은 상기 금속 플레이트의 동심원상에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 히터 스테이지는 상기 폴리이미드 필름의 상부에 설치되는 써모커플을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼가 안착되는 가이드 블록의 일부만이 개방되도록 구성하여 플라즈마의 균일도를 향상시킴으로써 웨이퍼의 품질을 극대화할 수 있다.
또한, 금속과 세라믹의 이중 구조를 금속만의 단일 구조로 구성함으로써 열충격에 의한 파손을 방지할 수 있으며, 이에 따라 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
아울러, 폴리이미드 필름을 이용하여 써모커플에 작용하는 플라즈마의 영향을 차단함으로써 가열 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 스테이지의 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 수직 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 내부 구조를 도시한 수평 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 수직 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 내부 구조를 도시한 수평 단면도.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 수직 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지의 내부 구조를 도시한 수평 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히터 스테이지(100)는 금속 플레이트(110)와, 폴리이미드(polyimide) 필름(120) 및 열선(130)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 금속 플레이트(110)는 상기 열선(130)에서 발생되는 열을 웨이퍼(도면 미도시)에 전도시키기 위한 구성으로 상기 웨이퍼와 동일하게 원형으로 제작된다.
이 경우, 상기 금속 플레이트(110)는 몸체(111), 가이드 블록(112) 및 요홈부(113)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 몸체(111)는 원형으로 구성되고, 상기 가이드 블록(112)은 상기 몸체(111)의 원주 방향을 따라 상방으로 돌출 형성되며, 상기 요홈부(113)는 상기 몸체(111)의 양측단부에 내측으로 절곡 형성된다. 즉, 본 발명에서는 상기 몸체(111)의 테두리 대부분을 상기 가이드 블록(112)으로 구성하고, 상기 몸체(111)의 양측 최소 부분만을 상기 요홈부(113)로 구성하여 플라즈마의 배출량을 최소화한 것에 기술적 특징이 있다.
상기 금속 플레이트(110)를 상술한 바와 같이 구성하면 상기 웨이퍼와 상기 몸체(111) 사이로 유입된 플라즈마의 배출구가 협소해져 플라즈마 상태를 일정 시간 유지할 수 있으며, 이에 따라 상기 웨이퍼의 하부면 전 영역에 걸쳐 균일한 플라즈마 처리가 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼를 상기 가이드 블록(112)에 안착시키거나 반출할 때에는 상기 요홈부(113)에 삽입될 수 있도록 ㄷ자 형태로 구성된 웨이퍼 이송로드(도면 미도시)를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 상기 금속 플레이트(110)의 소재는 특별히 제한되지 않으나 가볍고, 전도성이 우수한 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 금속 플레이트(110)의 외주면을 니켈(Ni)로 코팅하여 고온 산화로 인한 부식을 방지하도록 한다.
계속하여, 상기 폴리이미드 필름(120)은 써모커플(140)의 안정적인 운용을 위한 구성으로 상기 금속 플레이트(110)의 내부에 형성된다. 즉, 상기 금속 플레이트(110)의 내부에는 상기 열선(130)에 의해 발생된 열의 온도를 측정하기 위해 상기 써모커플(140)이 설치되는데, 상기 써모커플(140)이 플라즈마에 영향을 받을 경우 정확한 온도 측정이 어려울 수 있다. 따라서 본 발명에서는 전기화학적으로 내구성이 우수한 폴리이미드 필름을 이용하여 상기 써모커플(140)을 보호함으로써 정확한 온도 측정이 가능하도록 한 것이다.
마지막으로, 상기 열선(130)은 열을 발생시켜 상기 금속 플레이트(110)를 통해 상기 웨이퍼를 가열하기 위한 구성으로 상기 폴리이미드 필름(120) 위에 형성된다. 이 경우, 상기 열선(130)은 전도성 물질로 구성되어 상기 폴리이미드 필름(120)의 표면에 일정한 두께로 코팅된다. 본 발명에서 상기 열선(130)의 코팅 방식으로는 도금, 소결 등 공지된 방법을 모두 사용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 열선(130)의 배열은 상기 웨이퍼의 전체 면적을 고르게 가열할 수 있도록 동심원 형태로 구성되나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 패턴으로 구성할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 상기 열선(130)과 상기 써모커플(140)의 끝부분은 상기 금속 플레이트(110)의 중앙에 형성된 관통공(114)을 통해 인출되어 챔버 외부의 제어부(도면 미도시)와 연결된다. 이에 따라, 작업자는 상기 제어부를 조절하여 상기 열선(130)의 발열량을 제어함으로써 상기 웨이퍼를 일정한 온도로 가열할 수 있으며, 가열중에 상기 써모커플(140)을 이용하여 온도를 측정한 후 공정에 필요한 온도로 재설정할 수도 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 히터 스테이지 110 : 금속 플레이트
111 : 몸체 112 : 가이드 블록
113 : 요홈부 114 : 관통공
120 : 폴리이미드 필름 130 : 열선
140 : 써모커플
111 : 몸체 112 : 가이드 블록
113 : 요홈부 114 : 관통공
120 : 폴리이미드 필름 130 : 열선
140 : 써모커플
Claims (6)
- 원형의 금속 플레이트와;
상기 금속 플레이트의 내부에 형성되는 폴리이미드 필름; 및
상기 폴리이미드 필름의 상부에 형성되는 열선;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 스테이지. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 플레이트는,
원형의 몸체와;
상기 몸체의 테두리에 상방으로 돌출 형성되어 웨이퍼가 안착되는 가이드 블록; 및
상기 가이드 블록과 상기 몸체의 양측단부에 각각 내측으로 절곡되어 ㄷ자 형상의 웨이퍼 이송로드가 삽입되는 한 쌍의 요홈부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 스테이지. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 플레이트는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 히터 스테이지. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 플레이트의 외주면에는 니켈이 코팅되는 것을 특징으로 하는 히터 스테이지. - 제 1 항에 있어서,
상기 열선은 상기 금속 플레이트의 동심원상에 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 스테이지. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터 스테이지는 상기 폴리이미드 필름의 상부에 설치되는 써모커플을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 스테이지.
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KR1020110052276A KR20120133566A (ko) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | 히터 스테이지 |
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Family Applications (1)
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KR1020110052276A KR20120133566A (ko) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | 히터 스테이지 |
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KR (1) | KR20120133566A (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180078881A (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
-
2011
- 2011-05-31 KR KR1020110052276A patent/KR20120133566A/ko not_active Application Discontinuation
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KR20180078881A (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
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