KR100242949B1 - 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 가스의 유입에 의해 챔버 저면에 폴리머가 증착되는 것을 방지할 수 있는 식각장치가 개시된다. 절연 링과 결합된 베이스 링의 하부면과 챔버의 저면 사이에 형성되는 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되어 폴리머가 증착되는 것을 방지하기 위한 베이스 링 커버가 설치되며, 베이스 링 커버는 베이스 링의 측면과 접촉하는 상부링과 상부링의 하측에지를 따라 연장되어 챔버의 저면과 접촉하는 하부링으로 구성된다. 본 발명에 따르면, 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되는 것을 방지함으로써 원자재비를 절감할 수 있고, 노동력을 절감할 수 있으며, 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치{Dry etching equipment enabled to prevent polymer's deposition}
본 발명은 건식 식각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 저면과 베이스 링 사이의 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해서 베이스 링의 외측면과 챔버의 저면에 접촉하는 베이스 링 커버를 설치한 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치에 관한 것이다.
일반적으로 건식 식각법은 밀폐된 챔버내의 캐소드에 웨이퍼를 장착한 후 그 웨이퍼상에 형성된 절연막 또는 금속층을 플라즈마 상태의 가스에 의해 식각하는 방법으로 건식 식각법에 의해 식각된 웨이퍼는 세척 공정이 필요하지 않고 절연막 또는 금속층이 이방성 식각되는 특성을 갖고 있다. 이러한 특성을 갖는 건식 식각법들중의 하나인 반응성 이온 식각법은 양호한 이방성 식각 특성을 갖고 있어 미세한 패턴을 형성하는데 주로 이용되고 있다.
한편, 반응성 이온 장치의 챔버내에 장착된 웨이퍼상의 절연막 또는 금속층이 식각되는 동안 부산물인 파우더가 그 챔버의 내면에 흡착하게 되므로 그 챔버의 내면을 정기적으로 세정하는 것이 필요하다.
도 1 은 종래의 건식 식각장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 건식 식각장치는 건식 식각을 진행하기 위한 챔버(10)가 형성되고, 챔버(10) 내부의 저면에는 오-링 삽입홈(11)이 형성되고, 오-링 삽입홈(11)내에는 챔버(10)내부를 진공상태로 유지하기 위한 오-링(13)이 삽입되며, 챔버(10)의 하부면 상부에는 절연 링(15)이 설치되고, 절연 링(15) 외부에는 절연 링(15)의 균형을 유지시켜 주기 위해서 베이스 링(17)이 나사 결합된다.
여기서, 절연 링(15)의 균일성을 향상시켜 주기 위해 베이스 링(17)은 챔버(10)의 저면과 일정간격 이격되어 이격공간(19)이 형성된다.
또한, 절연 링(15) 상부면에는 캐소드(21)가 설치되고, 캐소드(21) 상부면에는 웨이퍼(23)가 놓인다.
이와 같이 구성된 종래의 건식 식각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 캐소드(21)에 식각될 웨이퍼(23)가 놓여지면 챔버(10)가 밀폐되고 밀폐된 챔버(10) 내부에 식각 공정을 진행하기 위해 반응 가스들이 주입된다. 이후 캐소드부(21)에 RF(radio frequency) 전원이 인가되면 주입된 반응 가스들은 플라즈마 상태로 되고 플라즈마 상태의 반응 가스들이 웨이퍼(23) 표면상의 마스킹되지 않은 부분의 산화막 또는 금속층과 반응하여 산화막 또는 금속층을 선택적으로 식각한다.
여기서, 일정시간 플라즈마 가스를 이용하여 건식 식각을 하면 반응 부산물(gas polymer)인 파우더들에 의해 챔버(10) 내부가 반응 부산물에 의해 오염되므로 작업자는 주기적으로 챔버(10)를 세정해야 한다.
그러나, 웨이퍼(23) 표면을 식각할 때 챔버(10)의 저면과 베이스 링(17) 사이에 형성되는 이격공간(19)으로 플라즈마 가스가 유입되게 된다. 이로 인해 알루미늄 재질이 아닌 절연 링(15)과 오-링(13)이 플라즈마 가스에 의해 식각되어 이를 주기적으로 교체해야 하며, 또한, 챔버(10)를 세정할 경우 좁은 이격공간(19)에 도포되어 있는 파우더를 제거하기 위해서는 베이스 링(17)을 절연 링(15)으로부터 분리한 후 챔버(10)를 세정해야 함으로 설비 가동률이 감소되고 원자재비가 상승된다는 문제점이 있다.
또한, 챔버(10) 세정 후 베이스 링(17)을 절연 링(15)에 결합할 때 나사 조인팅 불량 등의 작업불량으로 인해 절연 링(15)과 캐소드(21)에 불균형이 유발되어 캐소드(21) 상부면에 놓여진 웨이퍼(23) 표면에 에칭이 불균일하게 됨으로써 웨이퍼(23) 수율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 챔버 저면과 베이스 링 사이의 이격공간으로 플라즈마가 가스가 유입되는 것을 방지하여 설비의 원자재비를 절감하고 설비가동률을 증가시키며 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 건식 식각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건식 식각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 3은 도 2에 적용된 베이스 링 커버를 나타낸 사시도이고,
도 4A는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 건식 식각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 4B는 도 4A에 적용된 베이스 링 커버를 나타낸 사시도이다.
〈도면 주요부분에 대한 부호의 설명〉
30 : 챔버 31 : 오-링 삽입홈
33 : 오-링 35 : 절연 링
37 : 베이스 링 39 : 이격공간
41 : 캐소드 43 : 웨이퍼
45 : 베이스 링 커버
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따르면, 챔버와, 챔버의 저면에 형성된 오-링 삽입홈에 삽입되는 오-링과, 챔버의 저면 상에 설치되는 절연 링과, 챔버의 저면과 이격되어 절연 링과 나사 결합되는 베이스 링과, 절연 링 상부면에 형성되는 캐소드로 이루어진 건식 식각장치에 있어서, 베이스 링의 하부면과 챔버의 저면 사이에 형성되는 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되어 폴리머가 증착되는 것을 방지하기 위한 베이스 링 커버가 설치되며, 베이스 링 커버는 베이스 링의 측면과 접촉하는 상부링과 상부링의 하측에지를 따라 연장되어 챔버의 저면과 접촉하는 하부링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 의한 건식 식각장치의 실시예를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 건식 식각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 베이스 링 커버를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 건식 식각장치는 건식 식각을 진행하기 위한 챔버(30)가 형성되고, 챔버(30) 내부 저면에는 오-링 삽입홈(31)이 형성되며, 오-링 삽입홈(31)내에는 챔버(30) 내부를 진공상태로 유지하기 위한 오-링(33)이 삽입되고, 챔버(30)의 저면에는 절연 링(35)이 설치되며, 절연 링(35) 외부에는 절연 링(35)의 균형을 유지시켜 주도록 베이스 링(37)이 나사결합 된다. 여기서, 절연 링(35)의 균일성을 향상시키기 위해서 베이스 링(37)은 챔버(10)의 저면과 일정간격 이격되어 이격공간(39)을 형성한다.
또한, 챔버(30) 저면과 베이스 링(37) 사이에 형성된 이격공간(39)으로 플라즈마 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해서 베이스 링(37)에 베이스 링 커버(45)가 설치되고, 절연 링(35) 상부면에는 캐소드(41)가 설치되며, 캐소드(41) 상부면에는 웨이퍼(43)가 놓이게 된다.
여기서, 제 3도를 참조하여 본 발명에 적용되는 베이스 링 커버(45)를 좀더 상세히 설명하면, 베이스 링 커버(45)는 소정의 높이를 갖는 원통형상의 상부링(45a)과, 상부링(45a) 하부 에지를 따라 연장되고 소정의 폭을 가지고 있는 하부링(45b)으로 구성된다. 여기서 상부링(45a)은 베이스 링(37)의 외부를 둘러싸며, 하부링(45b)은 챔버(30) 저면과 접촉하여 이격공간(39)을 폐쇄한다.
일예로, 상부링(45a)의 직경은 22㎝이고 높이는 2㎝이며, 하부링(45b)의 직경은 28㎝이고 폭은 3㎝일 수 있다. 베이스 링 커버(45)의 재질은 알루미늄으로, 바람직하게는 베이스 링 커버의 표면이나 양극산화시켜 크랙이나 변색을 방지하도록 할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 건식 식각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 캐소드(41)에 식각될 웨이퍼(43)가 놓여지면 챔버(30)가 밀폐되고, 밀폐된 챔버(30)내에 식각 공정을 진행하기 위해 반응 가스들이 주입된다. 이후 캐소드(41)에 RF(radio frequency) 전원을 인가하면 주입된 반응 가스들이 플라즈마 상태로 된다.
이에 따라, 플라즈마 상태의 반응 가스들이 웨이퍼(43) 표면상의 마스킹되지 않은 영역의 산화막 또는 금속층과 반응하여 산화막 또는 금속층을 선택적으로 식각한다.
여기서, 일정시간 플라즈마 가스를 이용하여 건식 식각을 하면 반응 부산물인 파우더들에 의해 챔버(30) 내부가 반응 부산물에 의해 오염되는데, 베이스 링 커버(45)에 의해서 챔버(30) 저면과 베이스 링(37) 사이에 형성된 이격공간(39)이 폐쇄됨으로써 플라즈마 가스가 이격공간(39)으로 유입되지 못하여 절연 링(37)과 오-링(33)이 식각되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 주기적으로 챔버(30)를 세정해야 하는데 챔버(30)를 세정하기 위해서 먼저 작업자는 베이스 링 커버(45)를 베이스 링(37)으로부터 분리한 후에 순수로 챔버(30)를 세정한다.
따라서, 챔버(30)를 세정하기 위해서 종래와 같이 베이스 링(37)을 절연 링(35)으로 부터 분리하지 않고 베이스 링 커버(45)만을 분리하여 세정함으로 노동력이 절감되었고, 캐소드부(41)의 균일성이 향상되어 웨이퍼(43) 표면이 균일하게 식각된다.
도 4A는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 건식 식각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4B는 도 4A에 적용되는 베이스 링과 베이스 링 커버의 결합을 나타낸 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 건식 식각장치는 베이스 링(37) 외부에 나사선(37a)이 형성되고, 베이스 링 커버(47)의 상부링(47a) 안쪽면에 나사선(47c)이 형성되어 베이스 링(37)과 베이스 링 커버(47)가 나사 결합된 것을 제외하면 도 2에 도시된 구조와 동일한 구조를 가진다.
제 2 실시예에 의한 작용 또한 도 2의 작용과 같은 원리이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 베이스 링에 베이스 링 커버를 삽입하여 챔버 저면과 베이스 링 사이에 일정간격 이격된 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되는 것을 방지함으로써 원자재비가 절감될 수 있고, 설비 가동률이 증가 될 수 있으며, 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 챔버와, 상기 챔버의 저면에 형성된 오-링 삽입홈에 삽입되는 오-링과, 상기 챔버의 저면 상에 설치되는 절연 링과, 상기 챔버의 저면과 이격되어 상기 절연 링과 나사 결합되는 베이스 링과, 상기 절연 링 상부면에 형성되는 캐소드로 이루어진 건식 식각장치에 있어서,
    상기 베이스 링의 하부면과 챔버의 저면 사이에 형성되는 이격공간으로 플라즈마 가스가 유입되어 폴리머가 증착되는 것을 방지하기 위한 베이스 링 커버가 설치되며, 상기 베이스 링 커버는 상기 베이스 링의 측면과 접촉하는 상부링과 상기 상부링의 하측에지를 따라 연장되어 상기 챔버의 저면과 접촉하는 하부링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부링의 직경과 높이는 각각 22㎝와 2㎝이고, 상기 하부링의 직경과 폭은 각각 28㎝와 3㎝인 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베이스 링 커버의 재질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 베이스 링 커버는 양극산화 처리된 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 링과 상기 베이스 링 커버는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 베이스 링의 외측면에 나사선이 형성되고, 상기 상부링 내측면에 나사선이 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머의 증착방지가 가능한 건식 식각장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920013634A (ko) * 1990-12-18 1992-07-29 김정배 반응성 이온 에칭장치
JPH05114583A (ja) * 1991-10-22 1993-05-07 Anelva Corp ドライエツチング装置

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KR920013634A (ko) * 1990-12-18 1992-07-29 김정배 반응성 이온 에칭장치
JPH05114583A (ja) * 1991-10-22 1993-05-07 Anelva Corp ドライエツチング装置

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