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정전척 온도분포 개선을 위한 냉각수 관로 형상
Coolant Path Geometry for Improved Electrostatic Chuck Temperature Variation 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.10 no.4, 2011년, pp.21 - 23  

이기석 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Uniformity of plasma etching processes critically depends on the wafer temperature and its distribution. The wafer temperature is affected by plasma, chucking force, He back side pressure and the surface temperature of ESC(electrostatic chuck). In this work, 3D mathematical modeling is used to inves...

주제어

#Etch   #Electrostatic Chuck   #Temperature distribution   #Coolant Path  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 식각공정에서 정전척의 온도분포를 냉각수 관로의 형상을 고려하여 해석하였다. 정전척의 복잡한 구조로 인해 냉각수 관로가 제한되어 정전척 표면의 온도는 산포를 가지며 냉각수 유량이 증가함에 따라 온도 산포가 개선되나 평균온도도 같이 변화함을 보였다.

가설 설정

  • 정전척으로의 유입열원인 플라즈마는 입자 밀도, 입자의 에너지 분포, 체임버의 구조, 안테나 구조, 공정 가스, 공정압력 등 여러 요소가 영향을 미친다. 본 연구에서는 플라즈마를 통한 열 공급의 공간적인 유입형태보다는 유입 총량이 균일한 분포로 웨이퍼 전면으로 유입된다는 가정으로 해석하였다. 이는 대구경 식각공정장비의 플라즈마 소스가 웨이퍼 전면에 균일한 플라즈마 상태를 유지하는 방향으로 개발되고 있고, 웨이퍼에 유입되는 열원의 기준 형태로 정전척의 온도분포 특성을 해석하기에 유효한 결과를 보여준다.
  • 웨이퍼의 온도에 대한 연구는 열원인 플라즈마와 고정력, He 가스 배압 등의 조합에 관한 특성에 관련하여 진행되어 왔다[2-5]. 이와 같은 해석은 정전척의 온도를 일정한 온도로 제어 하는 것을 가정하고 정전척 자체에 대한 열 해석이 없이 해석을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
식각 공정에서 웨이퍼의 온도와 지수함수 형태의 상관 관계를 보이는 값은 어떤 것인가? 반도체 식각 공정에서는 웨이퍼의 온도분포가 CD(critical dimension) 산포에 직접적인 영향을 주는 주요한 공정인자로 웨이퍼 면내의 온도제어가 매우 중요하다. 식각 공정에서 웨이퍼의 온도는 식각율(Etchrate), 식각균일도, 선택비 등과 지수함수 형태의 상관 관계를 보인다[1].
식각공정에서 냉각수 관로의 형상을 고려한 정전척의 온도분포는 어떠한가? 본 논문은 식각공정에서 정전척의 온도분포를 냉각수 관로의 형상을 고려하여 해석하였다. 정전척의 복잡한 구조로 인해 냉각수 관로가 제한되어 정전척 표면의 온도는 산포를 가지며 냉각수 유량이 증가함에 따라 온도 산포가 개선되나 평균온도도 같이 변화함을 보였다.
반도체 산업에서 중요한 요소는 어떤 것이 있는가? 반도체 산업에서 생산성과 원가경쟁력 향상을 위한 웨이퍼 대구경화와 소자 선폭의 미세화는 중요한 요소이다. 이를 위한 반도체 각 공정에서의 적절한 공정 설계와 더불어 공정 장비의 개선이 계속 진행되고 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Kiihanmaki, J. and Franssila, S., "Deep Silicon Etching in inductively Coupled Plasma Reactor for MEMS," Phisica Scpita., T79, 1999. 

  2. Tretheway, D. and Aydil, E. S., "Modeling of Heat Transport and Wafer Heaing Effects during Plasma Etching," J. Electrochem. Soc., Vol. 143, pp. 3674-3680., 1996. 

    상세보기

  3. Samir, T. 2003 Improving Wafer Temperature Uniformity for Etch Applications. A Dissertation in Mechanical Engineering, Texas Tech University. 

  4. Daviet, J. and Peccoud L., "Heat Transfer in a Microelectronics Plasma Reactor," J. Appl. Phys., Vol. 73, pp.1471-1479., 1993. 

  5. Kelkar, U.M., Gordon, M. H., Roe, L. A. and Li, Y., "Diagnostics and modeling in a pure argon plasma: Energy balance study," J. Vac. Sci. Technol. A17, pp.125-132., 1999. 

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