KR100574915B1 - 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버 - Google Patents

Abstract

플라즈마 챔버에서 포커스 링의 수명을 연장하고, 웨이퍼를 식각할 때 발생하는 복합부산물이 정전기 척의 모서리 및 포커스 링 하부에 증착되는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 식각 챔버에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 웨이퍼가 놓이는 원형의 정전기척(ESC)과, 상기 정전기척 하부에 구성된 캐소오드 전극(cathode electrode)과, 상기 정전기척에서 원형의 외곽을 따라서 구성된 포커스 링(focus ring)과, 상기 캐도오드 전극 측벽 외곽을 따라서 구성되고, 상기 포커스 링 하부에 구성되는 제1 하부링을 구비하는 플라즈마 챔버에 있어서, 상기 포커스 링(focus ring)과 상기 제1 하부링 사이에는 이격이 발생하지 않는 밀착된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버를 제공한다.

Description

포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버{Plasma chamber for preventing a abnormal abrasion of focus ring}

도 1은 종래 기술에 의한 플라즈마 식각 챔버(plasma chamber)를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 식각 챔버(plasma chamber)를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 정전기 척, 102: 캐도오드 전극,

104: 포커스 링, 106: 제1 하부링,

108: 제2 하부링, 110: 제3 하부링,

112: 웨이퍼, 114: 플라즈마 형성 방향.

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 형성된 박막을 식각하는데 사용되는 플라즈마 식각 장비의 챔버에 관한 것이다.

일반적인 건식식각(dry etching)은 피가공 재료 위에 가스를 공급해 반응을 일으켜서 증기압이 높은 물질, 또는 휘발성 물질을 생성시킴으로써 피가공 물질을 식각하는 방식이다. 통상의 건식식각은 스퍼터 에칭(sputtering etching), 플라즈마 에칭(plasma etching) 및 이온빔 에칭(Reactive Ion beam etching)의 3가지 방식이 있는데, 플라즈마 에칭에서는 웨이퍼가 전기적으로 플로팅(floating) 상태이고, 플라즈마 상태로 활성화된 레디컬(radical)이 식각 반응을 일으키게 된다. 주로 플라즈마 에칭을 사용하여 식각을 수행하는 박막은 폴리실리콘막, 실리콘질화막(SiN), 포토레지스트막 및 PSG(Phosphor-Silicate Glass) 등이 있다.

이러한 건식식각을 위한 장비들은 초집적화에 부응하기 위한 미세가공 기술을 실현하기 위해 높은 종횡비(Aspect Ratio)의 반도체 기판을 식각하고, 하지막에 대해 고선택비를 갖도록 식각을 구현하고, 고융점 금속과 같은 실리사이드(Silicide)를 정교하게 식각하기 위해 지속적으로 발전해 가고 있는 실정이다.

도 1은 종래 기술에 의한 플라즈마 챔버(plasma chamber)를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 기존의 플라즈마 장비의 챔버는 캐소오드 전극(cathode electrode, 53), 그 상부에 정전기 척(ESC: Electro Static Chuck, 51), 포커스 링(focus ring, 55), 제1 하부링(57), 제2 하부링(59) 및 제3 하부링(59)으로 구성된다. 도면에서 참조부호 63은 정전기 척(51) 위에 탑재된 웨이퍼를 가리키고, 65는 챔버내에서 활성화된 플라즈마가 작용하는 방향을 나타낸다. 그리고 이해를 용 이하게 하기 위해서 포커스 링(55)에 대해서 도면의 우측(B)은 포커스 링을 처음 장착하였을 때의 상태이고, 좌측(A)은 시간이 경과함에 따라 이상 마모가 발생된 포커스 링의 모양을 도시하였다.

상술한 종래 기술에 의한 플라즈마 챔버의 문제점은, 포커스 링(55)과 제1 하부링(57) 사이에 이격이 존재하여 장비사용 시간이 경과함에 따라, 포커스 링의 최외곽 모서리가 칼날 형태(A)로 마모되는 문제가 발생하고 이러한 마모는 장비를 취급하는 정비요원의 안전사고를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 포커스 링(55)과 제1 하부링(57) 사이에 이격된 틈새(A)로 식각시 발생하는 복합부산물이 증착되어 절연막에 손상을 초래하고, 이를 정비요원이 자주 제거해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 식각 챔버의 포커스 링(focus ring)에 대한 수명(life time)을 연장하고, 식각시 발생하는 복합 부산물(by-products)이 정전기 척(ESC)에 증착되는 것을 억제할 수 있는 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 놓이는 원형의 정전기척(ESC)과, 상기 정전기척 하부에 구성된 캐소오드 전극(cathode electrode)과, 상기 정전기척에서 원형의 외곽을 따라서 구성된 포커스 링(focus ring)과, 상기 캐도오드 전극 측벽 외곽을 따라서 구성되고, 상기 포커스 링 하부에 구성되는 제1 하부링을 구비하는 플라즈마 챔버에 있어서, 상기 포커스 링(focus ring)과 상기 제1 하부링 사이에는 이격이 발생하지 않는 밀착된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 포커스 링(focus ring)과 상기 제1 하부링 사이에는 간격이 발생하지 않고 밀착된 구조를 갖게 하기 위해서 상기 제1 하부링의 크기를 변경하는 것이 적합하고, 상기 제1 하부링은 기계적인 지지(supporting)를 위해 하부에 제2 및 제3 하부링을 더 구비하는 것이 적합하다.

본 발명에 따르면, 플라즈마 식각 챔버에서 포커스 링의 이상 마모를 억제하여 포커스 링의 수명을 연장할 수 있고, 포커스 링 하부에 복합 부산물이 증착되어 식각에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

당 명세서에서 말하는 플라즈마 식각 챔버를 실시예로 설명하였지만 본 발명에서 말하는 플라즈마 챔버는 가장 넓은 의미로 사용되고 있다. 이는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 장비의 챔버에도 적용될 수 있음은 물론이다. 따라서, 아래의 바람직한 실시예에서 기재한 내용은 예시적인 것이며 한정하는 의미가 아니다.

도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 식각 챔버(plasma chamber)를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 플라즈마 챔버의 구성은, 웨이퍼(112)가 놓이는 원형의 정전기척(ESC, 100)과, 상기 정전기척(100) 하부에 구성된 캐소오드 전극(cathode electrode, 102)과, 상기 정전기척(100)에서 원형의 외곽을 따라서 구성된 포커스 링(focus ring, 104)과, 상기 캐도오드 전극(102) 측벽 외곽을 따라서 구성되고, 상기 포커스 링(104) 하부에 이격이 없이 밀착된 형태로 구성되는 제1 하부링(106), 그 하부에서 제1 하부링(106)을 기계적으로 지지하는 역할을 수행하는 제2 하부링(108) 및 제3 하부링(110)으로 구성된다. 여기서도 종래 기술의 도면과 동일하게 B'는 포커스 링(104)을 처음 장착하였을 때의 상태이고, A'은 시간이 경과함에 따라 이상 마모가 발생된 포커스 링(104)의 모양을 각각 도시하였다.

여기서, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 가장 핵심적인 역할을 수행하는 제1 하부링(106)은 기존처럼 포커스 링(104) 사이에 이격된 틈을 갖지 않는다. 즉, 제2 및 제3 하부링(108, 110)의 구조를 변형하거나 제1 하부링(106)의 구조를 변형시켜서 이곳에 있었던 틈을 제거함으로써 활성화된 플라즈마의 작용방향(114)에 대해 틈이 없음으로 말미암아 칼날 모양의 이상 마모가 발생하지 않고 도면의 A'처럼 둥글게 마모가 발생하게 된다. 따라서, 포커스 링(104)과 제1 하부링(106) 사이에 복합부산물이 증착되는 것을 방지하게 되고 이에 따라서 정비요원이 복합부산물을 제거할 때 안전사고 발생의 위험도 없어진다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째 플라즈마 식각 챔버에서 포커스 링의 이상 마모를 억제하여 포커스 링의 수명을 연장할 수 있고, 둘째 포커스링 하부에 복합 부산물이 증착되어 식각에 영향을 미치거나 정비요원이 이를 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 플라즈마 챔버의 캐소오드 전극(cathod electrode);

   상기 캐소오드 전극 위에 설치되고 웨이퍼가 놓이는 정전기척;

   상기 캐소오드 전극의 외곽을 따라 동일 높이로 형성된 제1 하부링; 및

   상기 정전기척과 좌우 간격없이 밀착되어 설치되고 상기 정전기척에 의해 덮이지 않는 캐소오드 전극과 상기 제1 하부링 상부에 밀착된 구조를 갖는 포커스 링을 구비하는 특징으로 하는 포커스링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 하부링은 기계적인 지지(supporting)를 위해 하부에 제2 및 제3 하부링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버.
4. 제1항에 있어서,

   상기 포커스 링과 상기 제1 하부링 사이에는 상하간 이격이 발생하지 않고 밀착된 구조를 갖게 하기 위해, 상기 제1 하부링의 높이가 상기 캐소오드 전극과 동일 높이인 것을 특징으로 하는 포커스 링의 이상 마모를 제거한 플라즈마 챔버.

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