KR100714265B1 - 반도체장치 식각설비의 척 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 대한 식각 과정에서 인가되는 고주파파워의 영역을 넓은 범위로 균일하게 형성토록 함으로써 공정가스가 웨이퍼 상에 균일하게 반응할 수 있도록 하는 반도체장치 식각설비의 척 조립체에 관한 것으로서, 이에 대한 구성은, 웨이퍼 저면 중심 부위를 밀착 지지하며, 상면 가장자리 부위가 웨이퍼 저면에 이격 대향하도록 단차지게 형성된 척 본체와; 내측 저면이 상기 척 본체의 단차진 면에 밀착 지지되고, 내측 상면 부위는 웨이퍼 저면이 상측으로부터 삽입되게 안착되도록 단차지게 형성된 포커스링과; 척 본체의 측부 외측으로 연장된 상기 포커스링 저면 부위를 밀착 지지하도록 설치되는 절연링;을 포함하여 구성된 척 조립체에 있어서, 상기 절연링의 내측 상면 부위는 상기 포커스링의 저면 주연 부위가 상측으로부터 삽입되게 안착되도록 단차지게 형성됨을 특징으로 한다. 이에 따르면, 포커스링이 외측 부위가 절연링의 단차진 부위에 의해 소정 범위 가려짐에 따라 포커스링의 외측 가장자리 부위는 공정가스에 의한 식각 정도가 미비하게 되어 포커스링의 수명이 연장되고, 장시간 플라즈마 영역을 균일하게 형성하게 되며, 그에 따른 공정이 균일하게 이루어지는 등의 효과가 있게 된다.

식각설비, 척 조립체, 포커스링, 절연링, 단차

Description

반도체장치 식각설비의 척 조립체{chuck assembly of ashing equipment for fabricating semiconductor device}

도 1은, 종래의 척 조립체를 포함한 식각설비의 구성과 이들 구성의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 A 부의 구성에서 공정 진행에 의한 포커스링의 변형 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 국부 단면도이다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 식각설비의 척 조립체의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 4는, 도 3에 도시된 구성에서 공정 진행에 의한 포커스링의 변형 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 국부 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 척 본체 12: 포커스링

14, 20: 절연링

본 발명은 웨이퍼에 대한 식각 과정에서 인가되는 고주파파워의 영역을 넓은 범위로 균일하게 형성토록 함으로써 공정가스가 웨이퍼 상에 균일하게 반응할 수 있도록 하는 반도체장치 식각설비의 척 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치 식각공정은 웨이퍼 상에 사진공정 이후 형성된 포토레지스트 패턴으로 노출된 부위를 제거하기 위한 공정으로서, 그 방법에 있어서 투입되는 공정가스를 플라즈마 상태로 변환시켜 요구되는 불필요한 부위에서 반응토록 하는 플라즈마 식각이 주로 이용되고 있다.

이러한 플라즈마를 이용한 식각 공정은, 고주파파워가 인가되는 상·하부전극 사이에 위치되는 웨이퍼에 대하여 공급되어 플라즈마 상태로 변환되는 공정가스로 하여금 반응토록 함으로써 이루어진다. 여기서, 상술한 플라즈마 영역에 의한 반응은 웨이퍼의 상면 전역에서 균일하게 이루어지도록 함이 요구된다. 이에 대하여 고주파파워가 인가되는 하부전극을 이루며, 웨이퍼를 고정 지지하는 척 조립체의 종래 기술 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 척 조립체의 구성은, 선택적으로 고주파파워가 인가되고, 위치되는 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위를 밀착 지지하게 되며, 상면 가장자리 부위가 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위에 대하여 이격되어 대향하도록 단차지게 형성된 척 본체(10)를 이룬다. 이러한 척 본체(10)의 단차진 부위에는, 실리콘 재질로 소정 두께를 갖는 링 형상으로 내측벽과 내측 저면 부위는 척 본체(10)의 단차진 측 벽과 단차진 상면에 각각 근접 또는 밀착되게 위치되는 포커스링(12)이 구비된다. 그리고, 상술한 바와 같이, 척 본체(10)의 측벽 소정 위치에는 포커스링(12)이 척 본체(10)의 외측으로 연장 돌출되는 부위를 받쳐 지지하도록 하는 절연링(14)이 설치된 구성을 이룬다. 이러한 구성에 따라 공정을 수행하게 되면, 상술한 포커스링(12)은 반응하게 되는 플라즈마의 환경 영역을 웨이퍼(W)의 외측 부위까지 확대 형성하게 되고, 이에 따라 웨이퍼(W)는 그 전면이 플라즈마 영역의 중심 부위에 위치되어 전체적으로 균일한 박용을 받게 된다.

그러나, 상술한 포커스링(12)은 상대적으로 플라즈마 영역의 가장자리 부위에 위치되어 그 작용을 받게 되고, 이때 플라즈마 상태의 공정가스는, 도 2에 도시된 바와 같이, 포커스링(12)과 절연링(14) 사이의 틈새를 통해 침투하여 식각하게 된다. 이에 따라 포커스링(12)은 계속적인 공정 수행 과정에서 그 가장자리 부위는, 도 2에 도시된 바와 같이, 계속적인 식각에 의해 점차적으로 첨예한 형상을 이루게 된다. 이렇게 변형된 포커스링(12)은 공정 과정에서 플라즈마 형성 영역을 불균일하게 형성시켜 공정불량을 초래하게 되고, 이에 따라 포커스링(12)의 교체 사용이 요구된다. 특히, 고주파파워의 에너지가 높을수록 포커스링(12)의 식각 정도는 더욱 심화되어 그 수명 또한 더욱 단축되게 된다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 포커스링이 외측 부위의 식각을 방지토록 함으로써 포커스링의 수명을 연장토 록 함과 동시에 장시간 균일한 플라즈마 영역을 형성토록 하고, 이를 통해 공정이 웨이퍼 전면에 대하여 균일하게 이루어지도록 하는 반도체장치 식각설비의 척 조립체를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 식각설비의 척 조립체 구성은, 위치되는 웨이퍼의 저면 중심 부위를 밀착 지지하게 되며, 상면 가장자리 부위가 웨이퍼 저면에 대하여 이격 대향하도록 단차지게 형성된 척 본체와; 내측 저면이 상기 척 본체의 단차진 면에 밀착 지지되고, 내측 상면 부위는 웨이퍼 저면이 상측으로부터 삽입되어 안착되도록 단차지게 형성된 포커스링과; 척 본체의 측부 외측으로 연장된 상기 포커스링 저면 부위를 받쳐 지지하도록 설치되는 절연링;을 포함하여 구성된 척 조립체에 있어서, 상기 절연링의 내측 상면 부위는 상기 포커스링의 저면 주연 부위가 상측으로부터 삽입되어 안착되도록 단차지게 형성됨을 특징으로 한다. 또한, 상기 절연링의 단차진 부위는, 상기 포커스링의 외측벽에 근접 대응하여 연장 돌출된 형상으로 형성되어 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 절연링의 단차진 정도는 외측 부위의 상면으로부터 1.5∼2.2㎜ 범위의 깊이로 형성함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 식각설비의 척 조립체에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 식각설비의 척 조립체의 구 성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는, 도 3에 도시된 구성에서 공정 진행에 의한 포커스링의 변형 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 국부 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

일반적으로 식각 공정을 수행하는 통상의 공정챔버 내부에는, 투입 위치되는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하도록 하는 척 조립체가 설치된다. 이러한 척 조립체의 구성은, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하도록 형성된 척 본체(10)가 있고, 이 척 본체(10)의 상면 중심 부위는 웨이퍼(W)의 저면 중심 부위 즉, 웨이퍼(W) 저면의 가장자리 부위에 근접하는 위치까지 밀착 지지하도록 평탄한 면을 이루고 있으며, 이 척 본체(10)의 상면 가장자리 부위는 웨이퍼(W)의 저면에 대하여 소정 간격으로 이격 대향하도록 단차지게 형성된다. 이렇게 형성된 척 본체(10)의 단차진 부위에는 소정 두께를 갖는 링 형상을 이루는 포커스링(12)이 위치된다. 상술한 포커스링(12)의 설치는, 포커스링(12)의 내측벽과 내측 저면이 척 본체(10)의 단차진 측벽과 단차진 부위의 상면에 각각 근접되고 밀착 지지됨으로써 이루어지고, 이때 포커스링(12)의 내측 상면 부위는, 상측으로부터 위치되는 웨이퍼(W)가 삽입되게 안착되도록 소정 깊이로 단차지게 형성된다. 또한, 포커스링(12)의 내측 부위 상면 즉, 단차진 부위의 상면 부위는 상술한 척 본체(10)의 상면 높이와 동일한 높이를 이루게 된다.

한편, 포커스링(12)의 외측 부위는, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 척 본체(10)의 측벽 외측으로 돌출된 형상을 이루게 되며, 이렇게 돌출된 포커스링(12)의 외측 부위 저면은 척 본체(10)의 측벽에 고정되는 절연링(20)의 상면 내측 부위에 밀착 지지되게 된다. 여기서, 상술한 절연링(20)의 형상을 보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연링(20)의 내측 상면 부위는 척 본체(10)의 외측으로 돌출된 포커스링(12)의 저면 외측 부위가 삽입 안착되는 형상으로 단차지게 형성된다. 따라서, 상대적으로 돌출된 형상을 이루는 절연링(20)의 외측 부위는 포커스링(12)의 외측벽 소정 부위를 근접 대응하여 감싸는 형상을 이루게 된다. 이러한 단차진 형상은 종래의 포커스링(12)이 위치됨에 대응하여 포커스링(12)의 저면 외측 부위를 받쳐 지지하는 부위를 제외한 절연링(20)의 외측 부위를 더욱 두껍게 형성한 구성으로 형성된다. 이렇게 절연링(20)의 상면 외측 부위와 내측 부위 사이의 단차진 깊이 정도는 복수의 시험을 통해 1.5∼2.2㎜의 깊이로 형성함이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 포커스링(12)의 외측 저면 부위는 절연링(20)의 단차진 부위를 통해 소정 깊이로 삽입되어 안착 위치됨으로써 절연링(20)의 외측으로 돌출된 부위에 의해 덮여지게 되고, 이에 따라 포커스링(12)의 외측 부위는, 도 4에 도시된 바와 같이, 공정 수행 과정에서 플라즈마 상태의 공정가스와의 반응이 차단되어 그 형상을 장시간 유지할 수 있게 된다.

이것은 포커스링(12)의 수명을 연장시킬 뿐 아니라 공정 과정에서 플라즈마 형성 영역을 균일하고도 안정적으로 형성하게 되어 웨이퍼(W) 전면 전역에 대한 공정 균일도가 향상되게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 포커스링이 외측 부위가 절연링의 단차진 부위에 의해 소정 범위 덮여짐에 따라 포커스링의 외측 가장자리 부위는 공정가스에 의한 식각 정도가 미비하게 되어 포커스링의 수명이 연장되고, 장시간 플라즈마 영역을 균일하게 형성하게 되며, 그에 따른 공정이 균일하게 이루어지는 등의 효과가 있게 된다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 저면 중심 부위를 밀착 지지하며, 상면 가장자리 부위가 웨이퍼 저면에 이격 대향하도록 단차지게 형성된 척 본체와; 내측 저면이 상기 척 본체의 단차진 면에 밀착 지지되고, 내측 상면 부위는 웨이퍼 저면이 상측으로부터 삽입되게 안착되도록 단차지게 형성된 포커스링과; 척 본체의 측부 외측으로 연장된 상기 포커스링 저면 부위를 밀착 지지하도록 설치되는 절연링;을 포함하여 구성된 척 조립체에 있어서,

   상기 절연링의 내측 상면 부위는 상기 포커스링의 저면 주연 부위가 상측으로부터 삽입되게 안착되도록 단차지게 형성됨을 특징으로 하는 반도체장치 식각설비의 척 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연링의 단차진 부위는, 상기 포커스링의 외측벽에 근접 대응하도록 상대적으로 연장 돌출된 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 식각설비의 척 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연링의 단차진 정도는 외측 부위 상면으로부터 1.5∼2.2㎜ 범위의 깊이로 형성됨을 특징으로 하는 반도체장치 식각설비의 척 조립체.

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