KR100754364B1

KR100754364B1 - 웨이퍼 에칭용 전극

Info

Publication number: KR100754364B1
Application number: KR1020050132928A
Authority: KR
Inventors: 이두로; 김동해; 이준호
Original assignee: 코리아세미텍 주식회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-08-31
Also published as: KR20070070418A

Abstract

본 발명은 반도체 집적회로를 제조할 때 웨이퍼를 에칭(식각)하는 전극의 상측에 마련된 지지판의 표면이 가스에 의해서 손상되는 것을 방지함은 물론, 상기 전극과 전극분사 판을 부착하는 접착제의 손상을 방지할 수 있는 웨이퍼 에칭용 전극에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 복수개의 분사공(103)이 일정간격으로 형성된 전극분사 판(102)과, 그 전극분사 판(102)의 상면에 접착제(106)를 매개로 부착되고, 상기 전극분사 판(102)에 형성된 분사공(103)과 대응되게 복수개의 유도공(104)이 형성되며, 상기 유도공(104)의 사이에는 지지볼트(110)가 끼워지는 끼움부가 형성된 지지판(101)과, 상기 지지볼트(110)와 접촉되는 지지판(101)이 손상되는 것을 방지하도록 끼움부에 삽입되는 부시(111)로 이루어진 웨이퍼 에칭용 전극(100)에 있어서, 상기 지지판(101)의 표면에는 그 지지판(101)이 가스에 의해서 손상되는 것을 방지하도록 표면강성을 향상시킬 수 있게 지지판(101)보다 강성이 큰 재질로 이루어진 코팅층(150)이 형성된 것이다.

전극, 웨이퍼, 에칭, 지지볼트, 버닝

Description

웨이퍼 에칭용 전극{Cathode for wafer etching}

도1은 종래의 웨이퍼 에칭용 전극이 설치된 상태의 단면 구성도,

도2는 종래의 웨이퍼 에칭용 전극 발췌 단면도,

도3은 본 발명에 따른 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 단면 구성도.

도4는 본 발명에 따른 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 발췌 단면도.

도5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 발췌 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※

100 : 전극 101 : 지지판

102 : 전극분사 판 103 : 분사공

104 : 유도공 105 : 고정홈

106 : 접착제 107 : 접착홈

110 : 지지볼트 111 : 부시

150 : 코팅층

본 발명은 웨이퍼 에칭(Etching)용 전극의 표면침식 방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 반도체 집적회로를 제조할 때 웨이퍼를 에칭(식각)하는 전극의 상측에 마련된 지지판의 표면이 가스에 의해서 손상되는 것을 방지함은 물론, 상기 전극과 전극분사 판을 부착하는 접착제의 손상을 방지할 수 있는 웨이퍼 에칭용 전극에 관한 것이다.

일반적으로 반도체의 집적회로는 웨이퍼의 표면을 에칭(Etching)(식각)하여 제조하는 것이고, 이와 같이 웨이퍼를 에칭하는 장치로는 주로 에칭용 가스를 이용한 플라즈마 에칭장치를 사용하고 있으며, 이러한 플라즈마 에칭장치 구성을 살펴보면 도1에 나타낸 바와 같이 대개 챔버(40) 내부의 하단에는 웨이퍼(50)가 상치되는 가공대(51)를 설치하고 플랜지가 있는 지지링(11)과 전극분사 판(12)으로 복합실리콘 전극을 구성한 후 상기 복합실리콘 전극(10)을 상기 가공대의 웨이퍼(50) 상부에 설치한 구성으로 되어 있다.

상기 플라즈마 에칭장치는 진공용기 내부를 진공으로 유지시킨 상태에서 복합실리콘 전극에 알에프(RF) 전원을 가하면서 에칭용 가스를 주입하면 에칭용 가스는 전극분사 판(12)의 분사 공(13)으로 분사되면서 가공대(51)의 웨이퍼(50) 사이에서 플라즈마(plasma :전리상태)를 이루게 되며, 이와 같이 이루어지는 플라즈마가 웨이퍼(50)의 표면에 부딪힘에 따라 웨이퍼(50)의 표면에 에칭이 이루어지도록 되어있다.

즉, 플라즈마 상태에서의 에칭은 집적회로 웨이퍼의 근처에서 가스 혼합물체 속에서 크롬방전을 시키면 그것에 의해 원자핵과 이온이 발생하면서 웨이퍼 표면상에 물질의 에칭이 행하여지는 것을 말한다. 이러한 에칭은 이온 충격에 의해 행하여지지만 상기 이온 충격의 강도는 가스압과 전극의 구조 및 기타 여러 가지 인자에 의하여 변하며, 또한 어떠한 재료에 대하여 에칭을 행하는지에 따라서 수 밀리(mm)부터 수십 밀리의 넓은 범위 내에서 압력을 선정하는 것도 가능하다.

그리고 상기와 같이 지지 링(12)과 전극분사 판(11)의 둘레면에 접착제(14)를 매개로 부착하는 구성은 웨이퍼(50)의 크기가 작을 경우(8인치 이하)에는 가능하지만 크기가 큰(12인치 이상) 웨이퍼(50)를 제조할 때에는 도2에 나타낸 바와 같은 전극(10)을 사용하고 있다.

여기에서 참조되는 바와 같이 전극은 복수개의 분사공(13)이 형성된 전극 분사판(12)의 상면에 지지판(15)이 접착제(14)를 매개로 부착되어 있되, 상기 지지판(15)에는 분사공(13)과 통하여지는 복수개의 유도공(16)이 천공되어 있으며, 상기 유도공(16)의 사이에는 지지볼트(20)가 끼워지는 고정공(17)이 형성되어 있다.

그리고 상기 지지판(12)은 고정부재(30)의 저면에 설치되는 것으로서, 상기 고정부재(30)에는 가스가 공급되는 가스 주입공(31)이 형성되어 있고, 그 가스 주입공(31)의 저면에는 가스를 확산시키는 확산홈(32)이 형성되어 있으며, 상기 확산홈(32)에는 지지볼트(20)가 끼워지는 고정홈(33)이 형성되어 있다.

한편, 상기 고정공(17)의 내부에는 고정공(17)의 내측면이 손상되는 것을 방 지하기 위한 부시(21)가 삽입되어 있는 것으로서, 상기 지지볼트(20)는 부시(21)의 내측에 나사 결합되는 것이다.

따라서, 전극을 챔버(40)의 내부에 설치한 상태에서 지지판(15)에 형성된 유도공(16)의 내부로 가스를 분사시키면, 그 가스는 전극 분사판(12)에 형성된 분사공(13)을 통하여 분사되면서 웨이퍼(50) 표면을 에칭하는 것이다.

이때 사용되는 분사되는 가스는 주로 불소가스를 사용하며, 이러한 불소가스를 기체로 하는 플라즈마를 사용하여 스파터링 할 경우 발생되는 파티클은 0.2㎛ 이하 크기에서 20개 이하의 개수로 발생되어야만 양질의 웨이퍼를 제공할 수가 있다.

그런데 상기와 같이 플라즈마 에칭을 행할 때 지지판(15)의 표면이 가스에 의해서 표면이 손상(침식)되고, 이때 발생한 파티클은 가스와 함께 유도공(16) 및 분사공(13)을 통하여 웨이퍼(50)의 표면으로 공급되어 품질 불량의 원인이 되었다.

또한 플라즈마 에칭을 행할 때 지지판(15)과 전극 분사판(12)을 접착시키는 접착제(14)중 지지판(15)에 형성된 유도공(16)의 하단부 둘레면과 전극 분사판(12)에 형성된 분사공(13)의 상단부 둘레면에 도포된 접착제(14)는 가스가 이동하는 경로에 존재하게 되므로 상기 가스와 직접 접촉되어 고온의 가스에 의해서 연소(버닝 또는 아킹)된다.

상술한 바와 같이 접착제(14)가 연소될 경우에는 접착제(14)가 연소되면서 연소가스 및 파티클(Particle)이 생성되고 그 연소가스 및 파티클은 분사공(13)을 통하여 배출되므로 챔버(40) 내부의 분위기를 일정하게 유지하지 못하게되는 문제 점이 있었다.

한편, 상기 연소가스 및 파티클이 플라즈마 에칭시 웨이퍼 표면에 그대로 떨어지게 되면 지지판(12)과 웨이퍼(50) 사이에 이상 방전현상이 발생함은 물론 웨이퍼(50) 표면이 잔류된 파티클로 심하게 오염됨으로 인해 플라즈마 에칭된 웨이퍼의 집적회로 성능이 크게 저하되어 결국 품질 경쟁력이 약화되는 문제점이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은, 고온의 가스에 의해서 지지판의 표면이 손상되지 않도록 코팅층을 형성하는 한편, 지지판과 전극분사판의 접촉면에 접착제가 삽입되는 접착홈을 형성하여 이동경로(유도공 및 분사공)를 통하여 이동하는 가스와 접착제가 차단되게 하여 고온의 가스로 인한 파티클 발생을 방지할 수 있는 웨이퍼 에칭용 전극을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 에칭용 전극은 복수개의 분사공이 일정간격으로 형성된 전극분사 판과, 그 전극분사 판의 상면에 접착제를 매개로 부착되고, 상기 전극분사 판에 형성된 분사공과 대응되게 복수개의 유도공이 형성되며, 상기 유도공의 사이에는 지지볼트가 끼워지는 끼움부가 형성된 지지판과, 상기 지지볼트와 접촉되는 지지판이 손상되는 것을 방지하도록 끼움부에 삽입되는 부시로 이루어진 웨이퍼 에칭용 전극에 있어서, 상기 지지판의 표면에는 그 지지판이 가스에 의해서 손상되는 것을 방지하도록 표면강성을 향상시킬 수 있게 지지판보다 강성이 큰 재질로 이루어진 코팅층이 형성된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 단면 구성도이고, 도4는 본 발명에 따른 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 발췌 단면도이며, 도5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 웨이퍼 에칭용 전극을 나타낸 발췌 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 대형(12인치 이상) 웨이퍼를 에칭하는 웨이퍼 에칭용 전극(100)은 하부에 설치되는 전극분사 판(102)과 그 전극분사 판(102)의 상면에 부착되는 지지판(101)으로 크게 구성되어 있다.

상기 전극분사 판(102)에는 웨이퍼(130)의 상부로 가스를 분사시키는 복수개의 분사공(103)이 일정간격으로 형성되어 있고, 상기 지지판(101)에는 분사공(103)과 통하여지도록 복수개의 유도공(104)이 형성되어 있으며, 상기 유도공(104)의 사이에는 고정홈(105)이 형성되어 있다.

한편, 상기 지지판(101)의 표면에는 웨이퍼(130)를 에칭할 때 챔버(120) 내부에 공급되는 가스와 접촉으로 인한 손상(침식)을 방지하기 위하여 코팅층(150)이 형성되어 있되, 그 코팅층(150)은 지지판(101) 표면의 강도를 향상시킴과 동시에 가스와 반응을 최소화 할 수 있도록 표면 조도를 확보하는 것이 바람직하다.
상기 코팅층(150)은 지지판(101)의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 코팅층(150)은 지지판(101)보다 큰 강성을 갖는 재질로 형성하는 것이다.

그리고, 상기 고정공(105)에는 부시(111)가 삽입되어 있고, 그 부시(111)에는 전극(100)을 지지하는 지지볼트(110)가 나사 결합되어 있다.

한편, 상기 지지판(101)의 저면에는 유도공(104)과 분리되게 복수개의 접착 홈(107)이 형성되어 있고, 그 접착홈(107)의 내부에는 전극분사 판(102)을 부착하는 접착제(106)가 충입되어 있다.

또한, 상기 접착홈(107)은 지지판(101)의 저면은 물론, 전극분사 판(102)의 상면에 또 다른 접착홈(107)을 형성하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 웨이퍼 에칭용 전극을 이용하여 웨이퍼(130)를 에칭하는 방법은, 종래 방법과 마찬가지로 챔버(120)의 내부를 진공으로 유지시킨 상태에서 전극(100)에 알에프(RF) 전원을 가하면서 에칭용 가스를 주입하면 에칭용 가스는 지지판(101)의 유도공(104)을 통하여 전극분사 판(102)의 가스 분사공(103)으로 분사되면서 가공대(131)의 웨이퍼(130) 사이에서 플라즈마(plasma :전리상태)를 이루게 되며, 이와 같이 이루어지는 플라즈마가 웨이퍼(130)의 표면에 부딪힘에 따라 웨이퍼(130)의 표면에 에칭이 이루어진다.

이때 지지판(101)의 표면은 강성이 유지되도록 코팅층(150)이 형성되어 있으므로 상기 가스가 지지판(101)의 표면에 접촉되어도 그 지지판(101)의 표면이 손상되는 것이 방지되는 것이다.

한편, 상기 가스가 이동하는 경로 즉, 지지판(101)에 형성된 유도공(104)과 전극분사 판(102)에 형성된 분사공(103)은 접착홈(107)에 충입된 접착제(106)와 분리되어 있으므로 웨이퍼(130)를 에칭할 때 공급되는 가스가 접착제(106)와 접촉되는 것이 방지된다.

이와 같이 웨이퍼(130)를 에칭하는 가스에 의한 지지판(101) 표면이 손상되는 것이 방지됨과 함께 가스와 접착제(106)가 접촉되지 않게되므로 가스이동시 발 생되는 불꽃이 방지되어 챔버(120) 내부의 분위기를 일정하게 유지할 수 있게 되며, 웨이퍼(130)의 불량을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 웨이퍼 에칭용 전극의 지지링 표면에 마련된 코팅층에 의해서 강도가 향상되므로 고온의 가스로 인한 지지링의 손상을 방지함은 물론, 가스에 의하여 접착제가 연소되는 것이 방지되므로 파티클 및 연소가스로 인한 웨이퍼의 불량을 미연에 방지할 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

Claims

복수개의 분사공(103)이 일정간격으로 형성된 전극분사 판(102)과, 그 전극분사 판(102)의 상면에 접착제(106)를 매개로 부착되고, 상기 전극분사 판(102)에 형성된 분사공(103)과 대응되게 복수개의 유도공(104)이 형성되며, 상기 유도공(104)의 사이에는 지지볼트(110)가 끼워지는 끼움부가 형성된 지지판(101)과, 상기 지지볼트(110)와 접촉되는 지지판(101)이 손상되는 것을 방지하도록 끼움부에 삽입되는 부시(111)로 이루어진 웨이퍼 에칭용 전극(100)에 있어서,

상기 지지판(101)의 표면에는 그 지지판(101)이 가스에 의해서 손상되는 것을 방지하도록 표면강성을 향상시킬 수 있게 지지판(101)보다 강성이 큰 재질로 이루어진 코팅층(150)이 형성됨을 특징으로 하는 웨이퍼 에칭용 전극.
제1항에 있어서, 상기 지지판(101)의 저면에는 접착제(106)가 삽입되는 접착홈(107)이 형성됨을 특징으로 하는 웨이퍼 에칭용 전극.
제2항에 있어서, 상기 지지판(101)에 형성된 접착홈(107)과 대응되도록 전극분사 판(102)의 상면에 또 다른 접착홈(107)이 더 형성됨을 특징으로 하는 웨이퍼 에칭용 전극.
제1항에 있어서, 상기 지지판(101)에 형성된 끼움부는 상기 지지볼트(110)의 하단면과 전극분사 판(102)의 상면을 차단하고 지지판(101)을 지지하는 고정력이 발생될 수 있도록 소정 깊이로 형성된 고정홈(105)임을 특징으로 하는 웨이퍼 에칭용 전극.