KR20070007494A - 정전척의 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전척 내부에 설치되어 정전척에 가해지는 열부하를 효과적으로 제어할 수 있는 정전척의 냉각 장치에 관한 것이다.

통상 챔버 내부에서 플라즈마에 의한 웨이퍼의 식각 공정이 진행중일 경우 웨이퍼가 안착되는 정전척은 냉각수를 이용하여 일정한 온도로 유지되고 있고, 상기 냉각수의 온도는 냉각기를 통하여 제어하고 있는데, 웨이퍼 크기가 커지면서 정전척의 표면 온도의 제어가 용이하지 않게 되고, 결과적으로 웨이퍼 중심부와 가장자리는 온도 차가 발생하여 식각이 균일하지 않게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 정전척에 냉각수를 2개의 채널(chanel)을 이용하여 공급함으로써 정전척 중심부와 가장자리의 온도제어를 더욱 정밀하게 하여 웨이퍼 식각의 균일성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

냉각수 유입구, 냉각수 유출구

Description

정전척의 냉각 장치{A cooling device of Electro Static Chuck}

도 1은 종래 정전척의 냉각라인 구성을 나타내는 단면도

도 2는 도 1에 도시된 정전척의 저면도

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 정전척의 평면도

도 3b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 코일형식의 관이 형성된 정전척의 평면도

도 4는 본 발명에 따른 정전척의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1, 11, 13: 냉각수 유입구 2, 12, 14: 냉각수 유출구

3: 정전척 4: 웨이퍼

5: 정전척 하부 6: 가장자리 냉각부

7: 중앙 냉각부 8: 경계면

본 발명은 정전척의 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전척 내부에 설치되어 정전척에 가해지는 열부하를 효과적으로 제어할 수 있는 정전척의 냉각 장치에 관한 것이다.

통상 반도체 소자를 제조하기 위하여 행하여지는 웨이퍼 표면의 도전 층과 절연 층을 패터닝하기 위한 박경계면 증착 및 식각 공정은 가장자리 냉각부으로부터 밀폐된 챔버 내부에 설치되는 정전척에 웨이퍼가 고정된 상태에서 이루어진다. 특히 최근에는 증착시키고자 하는 공정가스를 상기 공정챔버 내부로 분사함과 동시에 전원을 인가하여 발생하는 플라즈마 분위기에서 증착 및 식각 공정이 수행된다.

상기 식각 공정이 진행중일 경우에는 웨이퍼가 안착되는 정전척을 일정한 온도로 유지시켜 상기 웨이퍼에 가해지는 열부하를 적절하게 제어해야 하는데, 이는 플라즈마가 형성됨으로써 발생하는 고온의 열로 인하여 웨이퍼가 버닝(그을림)되는 현상을 방지하기 위한 것으로 통상적으로 정전척은 상온보다 낮은 온도인 -30℃ 내지 80℃로 냉각된다.

도 1은 종래 정전척의 냉각라인 구성을 나타내는 단면도로서, 정전척(3) 내부에 냉각라인이 형성되어 있으며, 상기 냉각라인은 냉각수 유입구(1)를 통해서 냉각수가 들어가서 정전척(3) 내부를 순환한 후 냉각수 유출구(2)를 통하여 외부로 유출된다.

도 2는 냉각수 유입구 및 유출구를 설명하기 위한 정전척의 저면도로서, 정 전척 하부(5)에는 냉각수 유입구(1)와 유출구(2)가 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

상기 냉각수의 온도는 도면에는 도시되지 않은 냉각기를 통하여 온도가 제어되는데, 웨이퍼(4)의 크기가 커지면서 정전척(3)의 표면 온도의 제어가 용이하지 않게 되고, 결과적으로 웨이퍼(4) 중심과 가장자리 사이의 식각이 균일하지 않게 되는 문제점이 있었다. 이러한 문제는 식각중에 발생하는 부산물이 상대적으로 온도가 낮은 부분에서 생성되고, 이 부산물이 식각을 방해하기 때문에 상대적으로 온도가 높은 부분은 식각이 빠르게 진행되고, 온도가 낮은 부분은 식각이 느리게 되기 때문에 발생하는 현상이다.

본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 정전척에 냉각수를 2개의 채널(chanel)을 이용하여 공급함으로써 정전척 중심과 가장자리의 온도제어를 보다 정밀하게 하여 웨이퍼 식각의 균일성을 향상시킬 수 있도록 된 정전척의 냉각장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉각수가 정전척 내부 영역을 순환하면서 정전척을 냉각하는 정전척 냉각장치에 있어서, 상기 정전척 내부 영역의 중앙에 형성되며 냉각수가 순환하여 상기 정전척의 중앙 냉각부를 냉각시키는 중앙 냉각부와; 상기 중앙 냉각부의 가장자리에 형성되며 냉각수가 순화하여 상기 정전척의 가장자리 냉각부를 냉각시키는 가장자리 냉각부와; 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부에 각각 연결되며 별개의 온도를 가진 냉각수를 각각 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부로 유입하는 냉각수 유입구와; 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부에 각각 연결되며 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부의 냉각수를 유출하는 유출구를 포함하는 것을 특징으로 한다

이하 본 발명의 바람직한 일실시 예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 정전척의 평면도이다.

정전척(3)의 내부는 가운데 원형의 경계면(8)을 경계로 하여 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부(6)로 나누어져 있다. 도면에는 도시되지 않았으나 나누어진 영역에는 각각 냉각수 유입구(11, 13)와 유출구(12, 14)가 설치되어 있어 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부( 6)에 냉각수를 공급한다.

경계면(8)은 가상적인 면으로 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부(6)를 나누는 경계가 되며, 이를 중심으로 각각의 영역은 온도가 다른 냉각수로 제어된다. 중앙 냉각부(7)보다 가장자리 냉각부(6)의 온도가 낮으므로 온도가 높은 냉각수를 가장자리 냉각부(6)로 공급하여 중앙 냉각부(7)와의 온도차이를 줄인다.

도 3b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 코일형식의 관이 형성된 정전척의 평면도로서, 냉각수 유입구(11) 및 냉각수 유입구(13)로 들어간 냉각수는 각각 코일형식의 관을 따라 정전척(3) 내부를 순환하여 외부로 배출된다. 이때 각각의 냉각수 유입구(11, 13)로 들어간 냉각수는 충분히 정전척의 열을 흡수하여 외부로 유출하는 구조를 이룬다.

따라서, 냉각수 유입구(11, 13)와 냉각수 유출구(12, 14) 사이의 온도차이는 도 3a의 구조와는 확연히 차이가 난다. 이는 효율적인 냉각이 이루어짐을 의미한다.

한편, 냉각수 유입구(11)와 냉각수 유입구(13)로 들어가는 냉각수는 각각 달리 제어된다. 상대적으로 고온인 중앙 냉각부(7)의 냉각수보다는 가장자리 냉각부(6)의 냉각수 유입구(11)로 고온의 냉각수가 유입된다.

상기 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부(6)를 분리하는 경계면(8)은 원형인 것이 일반적이다. 이는 웨이퍼(4)의 모양이 원형이기 때문이다. 경계면(8)의 직경은 웨이퍼(4)의 식각의 균일성을 높이기 위하여 다양한 크기로 변형할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 정전척의 단면도로서, 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부(6)에 각각 냉각수가 공급되고, 중앙 냉각부(7)와 가장자리 냉각부(6) 사이는 가상의 경계면(8)에 의하여 분리되어 있는 것을 볼 수 있다.

상기 실시예들은 두 개의 영역을 가지는 정전척의 냉각 장치에 관한 것이나, 경계면을 2개 이상일 경우 영역이 세분화되어 보다 세밀한 온도 제어가 가능할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 정전척을 2개의 영역으로 나누어 각각 독립된 냉각수 공급 시스템을 형성함으로써 웨이퍼의 식각의 균일성을 높이는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 냉각수가 정전척 내부 영역을 순환하면서 정전척을 냉각하는 정전척 냉각장치에 있어서,

   상기 정전척 내부 영역의 중앙에 형성되며 냉각수가 순환하여 상기 정전척의 중앙부를 냉각시키는 중앙 냉각부와; 상기 중앙 냉각부의 가장자리에 형성되며 냉각수가 순화하여 상기 정전척의 가장자리부를 냉각시키는 가장자리 냉각부와; 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부에 각각 연결되며 별개의 온도를 가진 냉각수를 각각 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부로 유입하는 냉각수 유입구와; 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부에 각각 연결되며 상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부의 냉각수를 유출하는 유출구를 포함하는 정전척의 냉각 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중앙 냉각부와 가장자리 냉각부의 냉각수 순환 통로는 코일형의 관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전척의 냉각 장치.

Images