KR100854500B1 - 척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비 - Google Patents

척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비 Download PDF

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Abstract

척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비가 제공된다. 상기 척 어셈블리는 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되는 기판 가이드, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되고 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함한다.

Description

척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비{Chuck assembly and high density plasma equipment having the same}
도 1은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 설비의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 고밀도 플라즈마 설비에 사용되는 척 어셈블리의 일실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 척 어셈블리를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 척 어셈블리를 이용하여 반도체 기판을 로딩하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 B 방향에서 척 어셈블리를 바라본 평면도이다.
도 8은 본 발명 척 어셈블리에 사용되는 리프트 핀의 일실시예를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예의 척 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 C 부분을 확대도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명 고밀도 플라즈마 설비를 이용하여 척의 상면과 리프트 핀의 상면 사이의 간격을 조절하면서 고밀도 플라즈마 공정을 진행한 다음, 후속 디퓨젼 공정을 진행한 후의 반도체 기판의 뒷면을 검사한 사진이다.
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히, 정전기 인력을 이용하여 반도체 기판을 홀딩하는 척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 반도체 기판 상에 절연막, 반도체 막 또는 도전막과 같은 물질막을 증착하는 공정을 포함하고, 상기 물질막은 화학 기상 증착 장비 등을 사용하여 형성한다.
한편, 반도체 소자는 집적도가 증가함에 따라서 트랜치 소자분리 공정과 같은 기술을 널리 사용하고 있는데, 상기 트랜치 소자분리 공정의 핵심 기술은 반도체 기판의 소정 영역을 식각하여 좁고 깊은 트랜치 영역을 형성하는 것과 상기 트랜치 영역을 우수한 단차 도포성을 갖는 절연막으로 채우는 것을 포함한다.
최근에, 상기 트랜치 영역과 같은 리세스(recess)된 영역을 채우는 절연막으로서 고밀도 플라즈마 산화막이 널리 사용되고 있는데, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하는 공정은 증착공정과 식각공정을 번갈아가면서 반복적으로 실시함으로써 이루어진다. 그 결과, 상기 고밀도 플라즈마 산화막은 상기 트랜치 영역을 보이드(void)없이 채워서 상기 반도체 소자간을 우수한 특성으로 절연시킨다.
통상, 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하는 고밀도 플라즈마 설비는 챔버, 상 기 챔버 내부에 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성유닛, 상기 챔버 내부로 여러종류의 가스들을 순차적으로 공급하는 가스공급라인들, 상기 챔버 내부에 설치되어 반도체 기판을 정전기 인력에 의해 홀딩하는 척, 상기 척에 형성된 핀홀들의 내부에 각각 배치되되 상기 척의 상부로 상승된 다음 상기 척의 내부로 하강되어 외부로부터 이송되는 반도체 기판을 상기 척의 상면으로 안착시키는 다수의 리프트 핀을 포함한다.
따라서, 외부로부터 이송되는 반도체 기판은 다수의 리프트 핀에 의해 상기 척의 상면으로 안착되고, 상기 챔버 내부에는 여러종류의 가스들이 순차적으로 공급됨과 아울러 플라즈마가 생성되어 증착 및 식각 공정이 번갈아가면서 반복적으로 실시된다. 이에, 상기 반도체 기판 상에는 고밀도 플라즈마 산화막이 형성된다.
한편, 상기와 같은 공정을 진행할 경우, 플라즈마는 상기 반도체 기판의 상측 뿐만 아니라 상기 척에 접촉되지 않는 상기 반도체 기판의 뒷면(Backside) 에지부 측에도 생성되어 상기 반도체 기판의 뒷면 막질에 데미지(damage)를 입히게 된다. 특히, 종래 고밀도 플라즈마 설비 내 리프트 핀의 상측 부위 곧, 리프트 핀의 승강을 위해 척에 형성된 핀홀의 부위는 척의 상면과 리프트 핀의 상면 사이에 큰 간격이 형성되어 있으므로 반도체 기판의 다른 뒷면 에지부에 비해 그 오픈되는 영역이 매우 넓기 때문에, 플라즈마는 이 리프트 핀의 상측 부위에도 생성되어 반도체 기판의 뒷면 막질에 데미지를 입히게 된다.
그 결과, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 형성공정 이후에 디퓨전 공정을 연속적으로 진행하면, 상기 반도체 기판의 데미지를 입은 부분은 막질 데미지가 가속화 되고, 결국에는 쌀 모양의 뜯김 현상 즉, 라이스 디펙(defect)을 초래하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고밀도 플라즈마 공정 진행시 플라즈마에 의한 웨이퍼 뒷면의 막질 데미지를 줄일 수 있는 척 어셈블리 및 이를 구비한 고밀도 플라즈마 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되는 기판 가이드, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되고 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리가 제공된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 기판 가이드는 상기 척을 둘러싸도록 링 형상으로 형성될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm일 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 척은 정전기 인력에 의해 그 상부에 안착되는 반도체 기판을 홀딩하는 정전척일 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 척은 내부에 정전전극이 설치된 안착 플레이트와 상기 안착 플레이트의 하부에 배치되는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있고, 상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 리프트 핀은 상기 기판 지지부의 직경과, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및, 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경이 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되고 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리가 제공된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm일 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함하되, 상기 기판 지지부의 직경과 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경은 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되되 상기 척의 상면보다 높은 위치에 위치한 제1상면과 상기 제1상면의 내측에 배치되며 상기 척의 상면보다 낮은 위치에 위치한 제2상면을 구비하여 단차지게 형성된 기판 가이드, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되되 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 설치되며 그 상면이 상기 척의 상면과 상기 기판 가이드의 제2상면 사이에 위치되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리가 제공된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 리프트 핀의 상면과 상기 척의 상면 사이의 간격은 0.2∼0.5mm일 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 플라즈마가 형성되는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되고 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되는 기판 가이드, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되고 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 고밀도 플라즈마 설비가 제공된다.
본 발명의 제5 관점에 따르면, 플라즈마가 형성되는 챔버, 상기 챔버 내부에 배치되고 상면에 반도체 기판이 안착되며 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척, 상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트, 상기 고정 플레이트에 설치되고 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀 및, 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 고밀도 플라즈마 설비가 제공된다.
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이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전 달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 설비의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고밀도 플라즈마 설비(100)는 플라즈마가 형성되어 공정이 진행되는 챔버(110)를 구비한다. 상기 챔버(110)는 그 상부가 개구된 챔버몸체(112)와, 상기 챔버몸체(112)의 상부에 결합되어 상기 챔버몸체(112)를 밀폐하는 챔버리드(120) 및, 상기 챔버몸체(112)와 상기 챔버리드(120) 사이에 개재되는 연결부재(140)를 포함한다.
상기 챔버몸체(112)의 중앙부에는 공정이 진행되는 동안 반도체 기판(90)을 홀딩하는 척 어셈블리(150)가 설치된다. 그리고, 상기 챔버몸체(112)의 가장자리부에는 상기 챔버(120) 내부의 반응 부산물이나 가스 등을 외부로 펌핑하는 진공펌핑라인(115)이 설치된다. 또한, 상기 챔버몸체(112)의 가장자리부에는 상기 챔버몸체(112) 내부로 세정가스를 공급하는 세정가스 공급라인(160)이 설치될 수 있다.
상기 챔버리드(120)는 돔(dome) 형상으로 형성되어 그 내부에 플라즈마(80)가 형성되는 플라즈마 형성공간을 제공한다. 그리고, 상기 챔버리드(120)의 외부에는 그 내부에 플라즈마 생성을 위한 코일(122)이 설치된다. 상기 코일(122)은 플라즈마(80)가 생성되도록 소정 전력을 인가하는 플라즈마 전원(124)에 연결된다. 또한, 상기 챔버리드(120)의 외부에는 챔버커버(130)가 설치된다. 상기 챔버커버(130)는 상기 챔버리드(120)의 외부에 설치된 코일(122)을 커버하여 코일(122)을 보호한다.
상기 연결부재(140)는 상기 챔버몸체(112)와 상기 챔버리드(120) 사이에 개재되어 상기 챔버몸체(112)와 상기 챔버리드(120) 사이를 연결한다. 상기 연결부재(140)는 상기 챔버몸체(112)와 상기 챔버리드(120) 사이를 절연하는 절연체일 수 있다. 그리고, 상기 연결부재(140)에는 상기 챔버몸체(112) 내부로 여러가지 공정가스를 공급하는 가스공급라인들(170,180)이 설치될 수 있다.
도 2는 도 1의 고밀도 플라즈마 설비에 사용되는 척 어셈블리의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 척 어셈블리를 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절개한 단면도이며, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 척 어셈블리를 이용하여 반도체 기판을 로딩하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 그리고, 도 6은 도 5의 A 부분을 확대도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 B 방향에서 척 어셈블리를 바라본 평면도이며, 도 8은 본 발명 척 어셈블리에 사용되는 리프트 핀의 일실시예를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 척 어셈블리(150)는 상기 챔버몸체(112) 내부에 배치되고 상면에 반도체 기판(90)이 안착되며 그 외주부 곧, 가장자리부에 다수의 핀홀(152a)이 형성된 척(151), 상기 척(151)의 외측면 곧, 외측부에 배치되는 기판 가이드(159), 상기 척(151)의 하부에 배치되는 고정 플레이트(158), 상기 고정 플레이트(158)에 고정되되 상기 핀홀들(152a)에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트(158)의 상측 방향으로 설치되는 리프트 핀(157) 및, 상기 챔버몸체(112)와 상기 고정 플레이트(158)를 관통하여 상기 척(151)의 하부에 결합되는 척 리프터(156)를 포함한다.
상기 척(151)은 정전기 인력에 의해 그 상부에 안착되는 반도체 기판(90)을 홀딩하는 정전척일 수 있다. 일실시예로, 상기 척(151)은 내부에 정전전극(153)이 설치된 원판 형상의 안착 플레이트(152)와, 상기 안착 플레이트(152)의 하부에 배치되며 상기 안착 플레이트(152)와 같이 원판 형상으로 된 쿨링 플레이트(155)를 포함한다. 상기 쿨링 플레이트(155)의 직경은 상기 안착 플레이트(152)의 직경보다 다소 클 수 있다. 이 경우, 상기 쿨링 플레이트(155)는 후술될 기판 가이드(159)에 결합될 수 있고, 상기 안착 플레이트(152)는 상기 기판 가이드(159)와 소정간격 이격될 수 있다.
또한, 상기 정전전극(153)은 상기 안착 플레이트(152)와 상기 반도체 기판(90) 사이에 정전기 인력이 생성되도록 상기 정전전극(153)에 소정 전력을 인가하는 정전전원(154)에 연결된다. 상기 안착 플레이트(152)는 상기 정전전극(153)에 소정 전력이 인가될 시 상기 반도체 기판(90)과의 사이에 정전기 인력이 생성되도록 유전체로 형성된다. 예를 들면, 안착 플레이트(152)는 Al2O3로 형성될 수 있다. 상기 쿨링 플레이트(155)는 상기 안착 플레이트(152)에 안착되는 반도체 기판(90)을 냉각시키는 역할을 하며, 열 전도성이 우수한 재질로 형성된다. 예를 들면, 상기 쿨링 플레이트(155)는 구리(Cu) 재질로 형성될 수 있다.
상기 기판 가이드(159)는 상기 척(151)을 둘러싸도록 상기 척(151)의 외측면에 배치되며, 상기 척(151)의 상면에 안착된 반도체 기판(90)이 상기 척(151)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 기판 가이드(159)는 상기 척(151) 을 둘러쌀 수 있는 형상 즉, 링 형상일 수 있다. 그리고, 상기 기판 가이드(159)는 상기 척(151)의 상면(152b)보다 조금 높은 위치에 위치한 제1상면(159a)과 상기 제1상면(159a)의 내측에 배치되며 상기 척(151)의 상면(152b)보다 조금 낮은 위치에 위치한 제2상면(159c)을 구비하여 단차지게 형성될 수도 있다. 이때, 상기 제2상면(159c)은 상기 척(151)의 상면(152b)보다 약 0.15∼0.45mm정도 낮은 위치에 형성될 수 있다.
한편, 상기 척(151)의 외주부에 형성된 핀홀들(152a)은 상기 기판 가이드(159)와 상기 척(151)의 사이에 형성될 수 있고, 상기 척(151)의 중심으로부터 동일하게 이격된 거리 즉, 동일 원주 상에 형성될 수 있다.
상기 고정 플레이트(158)는 상기 척(151)의 하부에 배치되되 상기 챔버몸체(112)에 고정된다. 상기 고정 플레이트(158)는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
상기 리프트 핀(157)은 상기 고정 플레이트(158)에 고정되어 상기 고정 플레이트(158)의 상측 방향으로 설치되며, 그 상면(157d)은 상기 척(151)의 상면(152b)에 인접한 위치 곧, 상기 척(151)의 상면(151b)에 매우 가까우면서 상기 척(151)의 상면(152b)보다 낮은 위치까지 연장형성된다. 일실시예로, 상기 리프트 핀(157)의 상면(157d)은 상기 기판 가이드(159)의 제2상면(159c) 높이와 같거나 그 높이보다 조금 낮은 위치 즉, 그 상면(157d)과 상기 척(151)의 상면(152b) 사이의 간격(H)이 약 0.2∼0.5mm 정도인 위치까지 연장형성될 수 있다.
그리고, 상기 리프트 핀(157)은 도면들에 도시된 바와 같이 다단으로 단차지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 리프트 핀(157)은 상기 반도체 기판(90)을 지지하는 기판 지지부(157b), 상기 기판 지지부(157b)의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트(158)에 고정되는 플레이트 고정부(157a) 및 상기 기판 지지부(157b)와 상기 플레이트 고정부(157a)를 연결하는 연결부(157c)로 구성될 수 있고, 이때의 직경은 상측에서 하측방향으로 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 리프트 핀(157)은 상기 기판 지지부(157b)의 직경(D2)과, 상기 기판 지지부(157b)의 하부에 배치되는 상기 연결부(157c)의 직경(D3) 및, 상기 연결부(157c)의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부(157a)의 직경(D4)이 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다.
한편, 상기 핀홀(152a)에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀(157)의 직경(D2,D3)은 상기 리프트 핀(157)의 중심이 상기 핀홀(152a)의 중심에 위치될 때, 그 외면들이 상기 핀홀(152a)의 내면들에 인접하게 위치되는 크기로 형성될 수 있다. 일실시예로, 상기 고밀도 플라즈마 설비(100)가 200mm의 반도체 기판(90) 곧, 200mm의 웨이퍼를 처리하는 설비이고, 상기 핀홀(152a)의 직경(D1)이 약 4.8mm일 때, 상기 핀홀(152a)에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀(157)의 직경(D2,D3)은 약 3.79∼4.0mm일 수 있다.
또한, 상기 고밀도 플라즈마 설비(100)가 200mm의 반도체 기판(90) 곧, 200mm의 웨이퍼를 처리하는 설비일 경우, 상기 기판 지지부(157b)의 길이(L2)는 약 16∼18mm일 수 있고, 상기 연결부(157c)의 길이(L3)는 약 48∼52mm일 수 있으며, 상기 플레이트 고정부(157a)의 길이(L4)는 약 17.5∼19.5mm일 수 있다. 즉, 상기 리프트 핀(157)의 전체 길이(L1)는 약 83.5∼87.5mm일 수 있다.
상기 척 리프터(156)는 상기 챔버몸체(112)와 상기 고정 플레이트(158)를 관통하여 상기 척(151)의 하부에 결합되고, 상기 척(151)을 하강 및 상승시키는 역할을 한다. 이 경우, 상기 리프트 핀(157)은 상기 고정 플레이트(158)에 고정되어 있으므로, 상기 척 리프터(156)에 의해 상기 척(151)이 하강되면, 상기 리프트 핀(157)의 상단부는 상기 척(151)의 상부로 돌출되어지게 된다. 반대로, 상기 척 리프터(156)에 의해 상기 척(151)이 상승되면, 상기 리프트 핀(157)의 상단부는 상기 척(151)의 상승에 의해 상기 척(151)에 형성된 핀홀(152a)의 내부로 들어가게 된다.
한편, 본 발명에 따른 척 어셈블리는 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 다른 실시예로도 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예의 척 어셈블리를 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 C 부분을 확대도시한 단면도이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 어셈블리(250)는 전술한 일실시예의 척 어셈블리(150)와 많은 부분이 동일하다. 따라서, 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예인 척 어셈블리(250)를 설명함에 있어서, 일실시예의 척 어셈블리(150)와 다른 부분을 주로 설명하기로 한다.
도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 어셈블리(250)는 상기 챔버몸체(112) 내부에 배치되고 상면(152b)에 반도체 기판(90)이 안착되며 그 외주부에 다수의 핀홀(152b)이 형성된 척(151), 상기 척(151)의 외측면에 배치되는 기판 가이드(259), 상기 척(151)의 하부에 배치되는 고정 플레이 트(158), 상기 고정 플레이트(158)에 고정되되 상기 핀홀들(152a)에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트(158)의 상측 방향으로 설치되는 리프트 핀(257) 및, 상기 챔버몸체(112)와 상기 고정 플레이트(158)를 관통하여 상기 척(151)의 하부에 결합되는 척 리프터(156)를 포함한다.
상기 기판 가이드(259)는 상기 척(151)을 둘러싸도록 상기 척(151)의 외측면에 배치되며, 상기 척(151)의 상면에 안착된 반도체 기판(90)이 상기 척(151)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 기판 가이드(259)는 상기 척(151)을 둘러쌀 수 있는 형상 즉, 링 형상일 수 있다. 그리고, 상기 기판 가이드(259)는 상기 척(151)의 상면(152b)보다 조금 높은 위치에 위치한 제1상면(259a)과 상기 제1상면(259a)의 내측에 배치되며 상기 척(151)의 상면(152b)보다 조금 낮은 위치에 위치한 제2상면(259c)을 구비하여 단차지게 형성될 수도 있다. 이때, 상기 제2상면(259c)은 상기 척(151)의 상면보다 약 0.15∼0.45mm정도 낮은 위치에 형성될 수 있다. 참조번호 259b는 상기 제1상면(259a)과 상기 제2상면(259c)을 연결하는 제1내면을 지칭한 것이고, 참조번호 259d는 상기 제2상면(259c)에 연결되는 제2내면을 지칭한 것이다.
상기 리프트 핀(257)은 상기 고정 플레이트(158)에 고정되되 상기 핀홀들(152a)에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트(158)의 상측 방향으로 설치되며, 그 상면(257d)은 상기 척(151)의 상면(152b)에 인접한 위치 곧, 상기 척(151)의 상면(152b)과 상기 기판 가이드(259)의 제2상면(259c) 사이에 위치된다. 이때, 상기 리프트 핀(257)의 상면(257d)은 그 상면(257d)과 상기 척(151)의 상면(152b) 사이 의 간격(H')이 약 0.2∼0.5mm 정도인 위치까지 연장형성될 수 있다.
또한, 상기 리프트 핀(257)은 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 다단으로 단차지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 리프트 핀(257)은 상기 반도체 기판(90)을 지지하는 기판 지지부(257b), 상기 기판 지지부(257b)의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트(158)에 고정되는 플레이트 고정부(257a) 및 상기 기판 지지부(257b)와 상기 플레이트 고정부(257a)를 연결하는 연결부(257c)로 구성될 수 있고, 이때의 직경은 상측에서 하측방향으로 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 리프트 핀은 상기 기판 지지부(257b)의 직경과, 상기 기판 지지부(257b)의 하부에 배치되는 상기 연결부(257c)의 직경 및, 상기 연결부(257c)의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부(257a)의 직경이 점차 작아지는 크기로 형성될 수 있다.
한편, 상기 리프트 핀(257)의 상기 기판 지지부(257b)는 상기 핀홀(152a)의 내부 중 상기 제1내면(259b)과 상기 척(151)의 사이에 배치될 수 있고, 상기 리프트 핀(257)의 상기 연결부(257c)는 상기 핀홀(152a)의 내부 중 상기 제2내면(259d)과 상기 척(151)의 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 이때의 상기 기판 지지부(257b)와 상기 연결부(257c)의 직경은 각각 상기 리프트 핀(257)의 중심이 상기 핀홀(152a)의 중심에 위치될 때, 그 외면들이 상기 핀홀(152a)의 내면들에 인접하게 위치되는 크기로 형성될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 설비(100)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판 이송장치(미도시) 등에 의해 외부로부터 반도체 기판(90)이 이송 되면, 척 리프터(156)는 그 지지하고 있던 척(151)을 소정거리만큼 하강시킨다. 이때, 척(151)에 마련된 각 핀홀(152a)의 내부에는 각각 리프트 핀(157)이 배치되어 있고, 또 그 리프트 핀(157)의 상면(157d)은 각각 상기 척(151)의 상면(152b)에 인접하게 위치된 상태이므로, 상기 척(151)이 하강될 때, 상기 리프트 핀(157)은 상기 척(151)의 상측으로 소정높이만큼 돌출된다.
이후, 상기 기판 이송장치는 상기 척(151)의 상측으로 소정높이만큼 돌출된 리프트 핀(157)의 상면(157d)에 상기 반도체 기판(90)을 로딩시킨다.
다음, 상기 척 리프터(156)는 그 지지하고 있던 척(151)을 소정높이만큼 상승시킨다. 따라서, 상기 척(151)의 상측으로 소정높이만큼 돌출된 리프트 핀(157)은 상기 척(151)의 상승으로 인해 상기 척(151)에 마련된 핀홀(152a)의 내부로 들어가면서 원래 설치된 위치 곧, 그 상면(157d)이 상기 척(151)의 상면(152b)에 인접하게 위치되는 위치로 복귀하게 되고, 상기 리프트 핀(157)의 상면(157d)에 로딩된 반도체 기판(90)은 상기 척(151)의 상면에 안착된 후, 상기 척(151)의 정전기 인력에 의해 상기 척(151)의 상면에 홀딩된다.
이후, 상기 반도체 기판(90)이 상기 척(151)의 상면에 홀딩되면, 상기 챔버(110) 내부에는 여러종류의 공정가스들이 순차적으로 공급됨과 아울러 플라즈마(80)가 생성되어 증착 및 식각 공정이 번갈아가면서 반복적으로 실시된다. 이에, 상기 반도체 기판(90) 상에는 고밀도 플라즈마 산화막이 형성된다.
한편, 이상과 같이 공정을 진행할 때, 상기 고밀도 플라즈마 설비(100) 내 리프트 핀(157)의 상측 부위 곧, 리프트 핀(157)의 승강을 위해 척(151)에 형성된 핀홀(152a)의 부위는 척(151)의 상면(152b)과 리프트 핀(157)의 상면(157d)이 인접하게 위치되어 그들 사이에 매우 좁은 간격(H)만이 형성된다. 따라서, 상기와 같은 공정을 진행할 경우, 상기 반도체 기판(90)의 뒷면 에지부에서 생성되는 플라즈마는 매우 적기 때문에 상기 플라즈마에 의해 상기 반도체 기판(90)의 뒷면 막질에 입혀지는 데미지는 거의 없거나 최소화된다. 그 결과, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 형성공정 이후에 디퓨전 공정을 연속적으로 진행할 경우에도, 상기 반도체 기판(90)의 뒷면에서는 쌀 모양의 뜯김 현상 즉, 라이스 디펙(defect)이 최소화되거나 전혀 발생되지 않게 된다.
도 11은 본 발명 고밀도 플라즈마 설비를 이용하여 척의 상면과 리프트 핀의 상면 사이의 간격을 조절하면서 고밀도 플라즈마 공정을 진행한 다음, 후속 디퓨젼 공정을 진행한 후의 반도체 기판의 뒷면을 검사한 사진이다.
도 11을 참조하면, 고밀도 플라즈마 설비를 이용하여 공정을 진행함에 있어서, 척의 상면과 리프트 핀의 상면 사이의 간격(H)이 약 0.2∼0.5mm일 경우, 반도체 기판의 뒷면 막질에서 라이스 디펙이 최소화되거나 전혀 발행되지 않음을 알 수 있다. 결과적으로, 척의 상면과 리프트 핀의 상면 사이의 간격이 약 0.2∼0.5mm만큼 이격된 본 발명 고밀도 플라즈마 설비를 이용하여 공정을 진행할 경우, 반도체 기판의 뒷면 막질에 입혀지는 데미지 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨 부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 고밀도 플라즈마 설비 내 리프트 핀의 상측 부위 곧, 리프트 핀의 승강을 위해 척에 형성된 핀홀의 부위는 척의 상면과 리프트 핀의 상면이 인접하게 위치되어 그들 사이에 매우 좁은 간격만이 형성되기 때문에, 반도체 기판의 뒷면 에지부에서 생성되는 플라즈마는 매우 적어지게 되어 상기 플라즈마에 의해 상기 반도체 기판의 뒷면 막질에 입혀지는 데미지는 거의 없거나 최소화되는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 상면에 반도체 기판이 안착되며, 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척;
    상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되는 기판 가이드;
    상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트에 설치되고, 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀; 및
    상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며, 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 가이드는 상기 척을 둘러싸도록 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm인 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 척은 정전기 인력에 의해 그 상부에 안착되는 반도체 기판을 홀딩하는 정전척인 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 척은 내부에 정전전극이 설치된 안착 플레이트와, 상기 안착 플레이트의 하부에 배치되는 쿨링 플레이트를 포함하고,
    상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 기판 지지부의 직경과, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및, 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경이 점차 작아지는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  7. 상면에 반도체 기판이 안착되며, 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척;
    상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트에 설치되고, 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀; 및
    상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며, 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm인 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함하되, 상기 기판 지지부의 직경과 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경은 점차 작아지는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  10. 상면에 반도체 기판이 안착되며, 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척;
    상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되되, 상기 척의 상면보다 높은 위치에 위치한 제1상면과 상기 제1상면의 내측에 배치되며 상기 척의 상면보다 낮은 위치에 위치한 제2상면을 구비하여 단차지게 형성된 기판 가이드;
    상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트에 설치되되 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 설치되며, 그 상면이 상기 척의 상면과 상기 기판 가이드의 제2상면 사이에 위치되는 다수의 리프트 핀; 및
    상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며, 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 척 어셈블리.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 리프트 핀의 상면과 상기 척의 상면 사이의 간격은 0.2∼0.5mm인 것을 특징으로 하는 척 어셈블리.
  12. 플라즈마가 형성되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되고, 상면에 반도체 기판이 안착되며, 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척;
    상기 척의 상면에 안착된 반도체 기판이 상기 척으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 척을 둘러싸게 상기 척의 외측부에 배치되는 기판 가이드;
    상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트에 설치되고, 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀; 및
    상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며, 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 고밀도 플라즈마 설비.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기판 가이드는 상기 척을 둘러싸도록 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm인 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 척은 정전기 인력에 의해 그 상부에 안착되는 반도체 기판을 홀딩하는 정전척인 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 척은 내부에 정전전극이 설치된 안착 플레이트와, 상기 안착 플레이트의 하부에 배치되는 쿨링 플레이트를 포함하고,
    상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 기판 지지부의 직경과, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및, 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경이 점차 작아지는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  18. 플라즈마가 형성되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되고, 상면에 반도체 기판이 안착되며, 가장자리부에 다수의 핀홀이 형성된 척;
    상기 척의 하부에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 고정 플레이트에 설치되고, 상기 핀홀들에 각각 끼워지도록 상기 고정 플레이트의 상측 방향으로 연장형성되되 그 상면이 상기 척의 상면보다 0.2~0.5mm의 낮은 위치에까지 연장형성되는 다수의 리프트 핀; 및
    상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 척의 하부에 결합되며, 상기 척을 하강 및 상승시키는 척 리프터를 포함하는 고밀도 플라즈마 설비.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 핀홀의 직경이 4.8mm일 때, 상기 핀홀에 끼워지는 부분의 상기 리프트 핀의 직경은 3.79∼4.0mm인 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 반도체 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부의 하부에 배치되어 상기 고정 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부 및 상기 기판 지지부와 상기 플레이트 고정부를 연결하는 연결부를 포함하되, 상기 기판 지지부의 직경과 상기 기판 지지부의 하부에 배치되는 상기 연결부의 직경 및 상기 연결부의 하부에 배치되는 상기 플레이트 고정부의 직경은 점차 작아지는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 설비.
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