KR100211652B1 - 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조 - Google Patents

Abstract

웨이퍼의 불필요한 특정막을 제거하도록 하는 식각챔버 내부에 R.F. 파워가 인가됨에 따라 가열되는 웨이퍼를 냉각시키도록 하는 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조에 관한 것이다.

본 발명은 상면에 밀착되는 웨이퍼에 의해 헬륨이 흐르는 통로를 구성하게 되는 요홈이 형성된 하측 전극판에 있어서, 상기 요홈은 직경이 다른 적어도 두 개 이상의 동심원형 요홈과, 상기 외각 동심원형 요홈을 소정 등간격의 방사방향으로 잇는 방사형 요홈으로 형성되어 동심원형 요홈과 방사형 요홈을 하측 전극판에 밀착되는 웨이퍼의 가장자리 근접된 부위까지 연장하여 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 요홈이 차지하는 공간 범위가 넓고 고르게 분포되어 웨이퍼를 효과적으로 냉각시키게 됨에 따라 웨이퍼의 가장자리에 도포된 PR층이 타는 현상이 없고, 언더컷 현상이 생기지 않아 균일한 식각공정을 수행하게 되는 효과가 있다.

Description

반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조

제1도는 종래 식각챔버 내부 구조를 보여주기 위한 부분 절결 사시도이다.

제2도는 제1도의 식각챔버의 하측 전극판에 있어서, 종래의 상면 헬륨가스 통로를 보여주기 위한 평면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 상면 헬륨가스 통로설계를 보여주는 하측 전극판의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 식각챔버 12, 26 : 하측 전극판

14 : 상측 전극판 16 : 웨이퍼

18 : 클램프 20 : 이송핀

22a, 22b, 28a, 28b : 요홈 24, 30 : 관통구

본 발명은 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 불필요한 특정막을 제거하도록 하는 식각챔버 내부에 R.F. 파워가 인가됨에 따라 가열되는 웨이퍼를 냉각시키도록하는 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조에 관한 것이다.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 각 공정은 반도체장치로 제작하는데 필요한 특정상태를 설정하고 있다.

이렇게 설정된 상태 즉, 진공 상태, 온도상태, 가스주입 상태 등은 웨이퍼가 반도체장치로 제작됨에 있어서, 반도체장치의 각부 형성 및 특성을 변화시키는 중요 요인이 되므로 상기 상태가 적정한 공정조건을 만족 할 수 있도록 유지하여야 한다.

이러한 반도체장치 제조공정 있어서의 식각공정은 포토리소그래피(Photolithography) 공정에 의해 형성된 패턴을 통해 웨이퍼의 상면층의 특정 부위를 선택적으로 제거하는 공정으로서, 여러 가지 방식이 있으며, 이들 방식은 건식식각과 습식식각, 물리적 식각과 화학적 식각 등으로 분류될 수 있다.

그리고, 이들 식각공정은 정밀도를 요구하는 반도체장치가 정상적으로 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해서는 엄격하게 관리되어야 하며, 청결한 환경상태를 이루어야 한다.

전술한 식각공정 중 건식식각에 의한 식각공정은 진공상태의 공정챔버내부에 제거될 층과 반응하게 되는 가스를 공급하고, 이 가스를 플라즈마 상태로 형성시켜 PR 패턴에 의해 노출된 웨이퍼의 특정막과 반응토록 함으로써 불필요한 부위를 제거하는 식이다.

상기 공급된 가스의 플라즈마 상태는 애노드(anode)판과 캐소드(Cathode)판에 R.F.(radio frequency) 파워를 인가함으로써 형성되는 것이고, 이에 따라 식각챔버의 내부 및 웨이퍼의 온도는 고온상태를 이루게 된다.

상기 식각챔버 및 웨이퍼의 온도는 약 400℃ 정도로 높아질 수 있으며, 이러한 온도상태에서 웨이퍼의 PR 층이 열에 의해 웨이퍼의 상면층으로부터 떨어져 나가거나 타버리는 등에 성질이 변화되어 균일하게 식각될수 없고, 또한 과도하게 식각되어 제거될 층 이외의 층이 제거되므로 이것을 방지하기 위해 웨이퍼를 냉각시키도록 하는 웨이퍼 냉각장치가 필요하게 되었다.

이하, 상기 웨이퍼 냉각장치에 대한 종래기술을 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하기로 한다.

전술한 식각공정을 수행하기 위한 식각챔버(10)는 식각공정에 공급된 가스를 플라즈마상태로 유도하기 위해 R.F. 파워가 인가되는 하측 전극판(12)과 상측 전극판(14)이 설치되어 있고, 하측전극판(12)에 놓이는 웨이퍼(16)를 하측 전극판(12) 상면에 밀착시키도록 하는 클램프(18) 등이 포함된 구성으로 이루어져 있다.

이러한 구성에 있어서 웨이퍼의 밑면이 밀착되는 하측 전극판(12)의 소정 위치에는 중심으로부터 소정거리 이격되어 90°간격으로 설치된 이송핀(20)이 돌출되어 있고, 이 이송핀(20)의 상단부에 웨이퍼가 놓이게 되면 이송핀(20)은 하강하여 웨이퍼(16)를 하측 전극판(12)의 상면에 올려 놓게 된다.

한편, 상기 하측 전극판(12)의 상면에는 제2도에 도시된 바와 같이 요홈(22a,22b)이 형성되어 있으며, 이 요홈(22a,22b)은 동심원형 요홈(22a)과 방사형 요홈(22b)으로 하측 전극판(12)의 중심부위에 형성되어 있다.

이후 식각챔버(10)의 상층 부위가 닫힘에 따라 클램프(18)는 웨이퍼(16)의 가장자리를 눌러 하측 전극판(12)에 밀착시키게 되고, 상기 요홈(22a,22b)은 밀착된 웨이퍼(16)의 밑면과 함께 하나의 통로 형상을 이루게 된다.

한편, 상기 요홈(22a,22b)의 소정 위치에 이송핀(20)이 하강하여 형성되는, 관통구(24)을 통하여 소정 온도의 헬륨가스가 공급되고, 이 헬륨가스가 상기 요홈(22a,22b)이 이루는 통로를 따라 이동하면서 웨이퍼(16)를 냉각시키게 된다.

그러나, 하측 전극판에 형성된 요홈은 웨이퍼가 놓이는 중심부에 형성되어 있고, 요홈이 이루는 공간이 협소하여 순환하는 헬륨가스가 웨이퍼를 효과적으로 냉각시키지 못하고, 비교적 얇게 도포되는 웨이퍼의 가장자리 부위의 PR 층이 타버리거나 언더컷 현상이 심화되는 등의 균일한 식각공정을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 웨이퍼에 도포된 PR 층이 열에 의한 성질 변화를 갖지 않도록 웨이퍼 전 표면에 대해 충분히 냉각시키는 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상면에 밀착되는 웨이퍼에 의해 냉매인 헬륨가스가 흐르는 통로를 구성하게 되는 요홈이 형성된 하측 전극판에 있어서, 상기 요홈은 직경이 다른 적어도 두 개 이상의 동심원형 요홈과, 상기 외각 동심원형 요홈을 소정 등간격의 방사 방향으로 잇는 방사형 요홈으로 형성되어 동심원형 요홈과 방사형 요홈을 하측 전극판에 밀착되는 웨이퍼의 가장자리 근접된 부위까지 연장하여 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안의 바람직한 일 실시예를 도시한 것으로서, 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3도를 참조하여 설명하면, 하측 전극판(12)의 상면에는 요홈(28a, 28b)이 형성되어 있으며, 이 요홈(28a, 28b)은 다수개의 동심원형 요홈(28a)과 방사형 요홈(28b)이 형성되어 있다.

이 동심원형 요홈(28a)와 방사형 요홈(28b)은 하측 전극판(26) 상면에 놓여 밀착되는 웨이퍼(도시 안됨)의 밑면에 의해 관통구(30)를 통해 유입되는 헬륨가스의 통로 역할을 하게 된다.

또한, 이 요홈은 웨이퍼의 밑면에 대해 고르게 형성되어 있어 관통구(30)를 통해 유입되어 흐르게 되는 헬륨이 웨이퍼의 중심부위뿐 아니라 가장자리 부위까지 흐르게 됨에 따라 R.F. 파워에 의해 가열된 웨이퍼를 효과적으로 냉각시키게 된다.

이러한 구성의 본 발명은 헬륨이 흐르는 통로로 형성되는 하측 전극판의 전면에 대하여 요홈이 형성되어 있어 이 요홈이 차지하는 공간범위가 넓고 고르게 분포되어 웨이퍼를 효과적으로 냉각시키게 됨에 따라 웨이퍼의 가장자리에 도포된 PR 층이 타는 현상이 없고, 언더컷 현상이 생기지 않아 균일한 식각공정을 수행하게 되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상과 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (1)

1. 상면에 밀착되는 웨이퍼에 의해 헬륨이 흐르는 통로를 구성하게 되는 요홈이 형성된 하측 전극판의 냉각구조에 있어서, 상기 요홈은 직경이 다른 적어도 두 개 이상의 동심원형 요홈과, 상기 외각 동심원형 요홈을 소정 등간격의 방사 방향으로 잇는 방사형 요홈으로 형성되어 동심원형 요홈과 방사형 요홈을 하측 전극판에 밀착되는 웨이퍼의 가장자리 근접된 부위까지 연장하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 식각공정의 하측 전극판의 냉각구조.