플라즈마 반응기를 위한 스마트 승강-핀 메카니즘을구비하는 정전기 척 document_id A220623053883

플라즈마 반응기 챔버내에서 정전기 척(chuck)을 이용하여 반도체 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱 동안 반도체 웨이퍼를 그 챔버 내의 웨이퍼 지지 표면상에서 유지할 수 있다. 정전기 척은 웨이퍼가 놓이는 평평한 절연 또는 반(semi)-절연 층에 의해 절연된 평평한 전극 또는 전도성 그리드로 구성된다. 통상적으로, 얇은 승강 핀(lift pin)들이 정전기 척을 통해 상향 연장하여 로봇 장치로부터 그 정전기 척의 위로 웨이퍼를 받으며, 그 다음에 상기 로봇 장치는 회수된다. 이어서, 승강 핀들은 웨이퍼가 웨이퍼 지지 표면상에 놓일 때까지 하향 후퇴된다. 통상적으로 챔버 벽 접지에 대하여, 큰 D.C. 척킹(chucking) 전압이 전극에 인가된다. 통상적으로, 웨이퍼는 플라즈마를 통해 간접적으로 접지와 연관(referenced)된다. 플라즈마가 "온(on)"인 상태에서 큰 DC 전압을 정전기 척 전극에 인가하면 웨이퍼를 정위치에서 유지하는 큰 정전기력이 발생된다. 이어서, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱이 실시되고, 그 후에 승강 핀들이 상향 연장하여 웨이퍼를 정전기 척으로부터 로봇 장치까지 들어올림으로써 웨이퍼를 챔버로부터 제거한다. 높은 생산성을 위해, 승강 핀들은 그들의 하향 후퇴 및 상향 연장 이동들 동안에 비교적 고속으로 이동된다. 인가된 D.C. 척킹 전압의 제거가 척킹되고 있는 웨이퍼와 정전기 척의 표면 사이의 전위차를 반드시 제거하지는 않는다. 잔류 전하가 남아 있을 수 있으며, 그에 따라 웨이퍼와 척 사이에 잔류하는 인력이 발생할 수 있다. 승강 핀들의 상향 연장 동안 그 승강 핀들의 속도 및 그 잔류하는 인력의 크기에 따라, 웨이퍼가 파손될 수 있다. 플라즈마가 "온" 상태일 때 핀들을 승강시키면 척으로부터 웨이퍼의 분리에 의해 유발되는 전류를 위한 방전 경로가 제공되나, 만약 잔류하는 인력이 크다면, 웨이퍼가 역시 파손될 수 있다. 일부 종래 기술의 방법들은 일정한 압력으로 정전기 척의 표면에 전달되는 (헬륨과 같은) 열 전달 가스의 가스 유량(flow rate)을 잔류 척킹력의 척도(measure)로서 이용한다. 웨이퍼의 일부 부분이 "디척킹(dechuck)"되어 열 전달 가스가 높은 유량으로 누출되게 하는 한편, 웨이퍼의 다른 부분은 척킹된 상태로 유지되고 승강 핀들의 후속하는 상향 이동 시에 파손될 수 있을 때, 이러한 방법은 일반적으로 실패한다. 현재는, 웨이퍼의 파괴에 앞서서 그러한 오류의 발생을 탐지하는 방법이 없다. 관련된 문제점은, 챔버내에서의 플라즈마 프로세싱의 시작에 앞서서 웨이퍼가 웨이퍼 지지 표면에 확실하게 척킹되지 못한다면 (과다한 가열 또는 적절치 못한 온도 제어로 인해) 프로세스 실패가 발생될 수 있다는 것이다. 현재는, 정전기 척의 표면으로 (헬륨과 같은) 열 전달 가스를 일정한 압력으로 공급하고 가스 유량을 잔류 척킹력의 척도로서 모니터링하지 않고는 웨이퍼의 플라스마 프로세싱의 시작에 앞서서 척킹력의 적절함을 확인할 방법이 없다. 그러나, 일부 응용들의 경우에, 특히 높은-바이어스-전압에서, 열 전달 가스들이 전기적으로 차단(break down)되어, 웨이퍼를 디척킹시키게 하고 웨이퍼 및 정전기 척을 잠재적으로 파괴할 수 있다. 프로세싱에 앞서서 척킹력의 적절함을 확인하는 방법이 요구된다.