KR101281551B1

KR101281551B1 - 건식식각장치의 포커스링 제조방법

Info

Publication number: KR101281551B1
Application number: KR1020110135667A
Authority: KR
Inventors: 윤종성; 원종화
Original assignee: 주식회사 티씨케이
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-07-03
Also published as: KR20130068137A

Abstract

본 발명은 건식식각장치의 포커스링 제조방법에 관한 것으로, a) 원주형의 그라파이트괴를 준비하는 단계와, b) 상기 그라파이트괴의 전면에 화학적 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC층을 형성하는 단계와, c) 상기 SiC층과 상기 그라파이트괴를 원판형으로 다분할 되도록 절단하는 단계와, d) 상기 원판형으로 절단된 상기 그라파이트괴와 상기 절단된 그라파이트괴의 외측을 둘러싼 형태의 SiC층 구조에서, 상기 그라파이트괴를 제거하여 SiC재질의 다수의 SiC링을 획득하는 단계를 포함한다. 본 발명은 원주형의 그라파이트괴의 전면에 SiC를 증착하고, 그 SiC층을 원주형의 그라파이트괴의 지름방향으로 다수회 절단하고, 그 절단된 구조에서 그라파이트를 선택적으로 제거함으로써, 1회의 증착공정으로 다수의 SiC 포커스링을 제조할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

건식식각장치의 포커스링 제조방법{Manufacturing method for focus ring of dry etching device}

본 발명은 건식식각장치의 포커스링 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 포커스링을 동시에 제조할 수 있는 건식식각장치의 포커스링 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용되는 건식식각장치는, 기체상의 식각가스를 사용하는 플라즈마식각 등이 있다. 이는 식각가스를 반응용기내로 인입시키고, 이온화시킨 후, 웨이퍼 표면으로 가속시켜 웨이퍼 표면의 최상층을 물리적, 화학적으로 제거하며, 식각의 조절이 용이하고, 생산성이 높으며, 수십 nm 수준의 미세 패턴형성이 가능하여 널리 사용되고 있다.

플라즈마 식각에서의 균일한 식각을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 식각할 층의 두께와 밀도, 식각가스의 에너지 및 온도, 포토레지스트의 접착성과 웨이퍼 표면의 상태 및 식각가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 식각가스를 이온화시키고, 이온화된 식각가스를 웨이퍼 표면으로 가속시켜 식각을 수행하는 원동력이 되는 고주파(RF: Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 식각과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.

그러나, 실제로 식각이 이루어지는 웨이퍼를 기준으로 볼 때, 웨이퍼 표면 전체에 대한 균일한 에너지 분포를 갖도록 하는 고른 고주파의 적용은 필수적이며, 이러한 고주파의 적용시의 균일한 에너지 분포의 적용은 고주파의 출력의 조절만으로는 달성될 수 없으며, 이를 해결하기 위하여는 고주파를 웨이퍼에 인가하는데 사용되는 고주파 전극으로서의 스테이지와 애노우드의 형태 및 실질적으로 웨이퍼를 고정시키는 기능을 하는 포커스링 등에 의하여 크게 좌우된다.

상기 포커스링은 플라즈마가 존재하는 가혹한 조건의 반응챔버내에서 플라즈마의 확산을 방지하고, 식각 처리가 이루어지는 웨이퍼 주변에 플라즈마가 한정되도록 하는 역할을 하는 것이다.

이처럼 포커스링은 웨이퍼의 직경에 비해 더 큰 직경의 내경을 가지는 것이며, 종래에는 웨이퍼보다 더 큰 실리콘 포커스링을 제조하기 위하여 더 큰 직경의 실리콘 잉곳(ingot)을 성장시키고, 그 실리콘 잉곳을 소정 두께의 원판 형태로 절단 한 후, 그 실리콘 원판의 중앙부를 가공하여 제거하여 제조하였다.

그러나 웨이퍼의 대형화가 심화되면서 직경이 더 큰 포커스링의 사용이 필요하고, 대형의 포커스링을 제조하기 위한 잉곳의 형성 및 가공면적의 증가 등에 의하여 제조가 용이하지 않은 문제점이 발생하였다.

또한 앞서 설명한 바와 같이 포커스링은 그 역할이 웨이퍼의 주변에서 플라즈마의 확산을 방지하는 역할을 하기 때문에 항상 플라즈마에 노출되어 있다. 따라서 표면이 식각되어지며 그 식각에 의해 수명이 단축되어 빈번하게 교체를 해줘야 한다.

이와 같은 포커스링의 빈번한 교체는 그 포커스링의 교체를 위하여 건식식각공정을 중단해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있었으며, 그 포커스링의 식각에 따른 식각부산물의 양이 증가하여 식각공정의 원활한 진행이 어려운 문제점이 있었다.

또한 그 포커스링의 수명이 짧기 때문에 소모품으로서의 포커스링의 사용량이 많아 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

아울러 종래 포커스링은 웨이퍼에 비해 직경이 더 큰 실리콘 잉곳을 형성하고, 그 잉곳을 절단하여 원판을 획득한 후, 그 원판의 중앙부를 제거하는 공정이 필요하기 때문에, 그 실리콘 잉곳의 대부분을 사용할 수 없어 재료의 낭비가 심하고, 그 버려지는 실리콘의 처리가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안하여 본 발명의 출원인이 출원 공개한 공개특허 10-2011-0033355호에는 원판형의 그라파이트 베이스에 SiC를 증착하고, 그 그라파이트 베이스의 측면을 노출시키는 절단 가공을 수행하여, 그 베이스의 측면부에 위치하는 SiC링을 획득하여 포커스링으로 사용하도록 한 것입니다.

그러나 이와 같은 공개특허 10-2011-0033355호에 기재된 발명은 1회의 공정으로 하나의 포커스링을 제작할 수 있는 것이었으며, 시장에서 생산성 향상이 요구되고 있다.

상기한 바와 같은 시장의 요구를 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 1회의 공정으로 다수의 SiC 포커스링을 얻을 수 있는 건식식각장치의 포커스링 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 건식식각장치의 포커스링 제조방법은, a) 원주형의 그라파이트괴를 준비하는 단계와, b) 상기 그라파이트괴의 전면에 화학적 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC층을 형성하는 단계와, c) 상기 SiC층과 상기 그라파이트괴를 원판형으로 다분할 되도록 절단하는 단계와, d) 상기 원판형으로 절단된 상기 그라파이트괴와 상기 절단된 그라파이트괴의 외측을 둘러싼 형태의 SiC층 구조에서, 상기 그라파이트괴를 제거하여 SiC재질의 다수의 SiC링을 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 원주형의 그라파이트괴의 전면에 SiC를 증착하고, 그 SiC층을 원주형의 그라파이트괴의 지름방향으로 다수회 절단하고, 그 절단된 구조에서 그라파이트를 선택적으로 제거함으로써, 1회의 증착공정으로 다수의 SiC 포커스링을 제조할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식식각장치의 포커스링의 제조공정 수순 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1a 내지 도 1d에 각각 대응하는 제조공정 수순 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식식각장치의 포커스링 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식식각장치의 포커스링 제조공정 수순 단면도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1a 내지 도 1d에 대응하는 제조공정 수순 사시도이다.

도 1a 내지 도 1d와, 도 2a 내지 도 2d를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식식각장치의 포커스링 제조방법은, 원주형의 그라파이트괴(10)를 준비하는 단계(도 1a, 도 2a)와, 상기 원주형의 그라파이트괴(10)의 전면에 SiC를 증착하여 SiC층(20)을 형성하는 단계(도 1b, 도 2b)와, 상기 SiC층(20)과 그 내측의 그라파이트괴(10)를 절단면이 원형이 되도록 일정한 두께로 다수회 절단하여 원판형으로 절단된 그라파이트괴(10)와 그 주변을 소정의 폭으로 감싸는 SiC층(20) 구조를 다수로 획득하는 단계(도 1c, 도 2c)와, 상기 다수의 절단된 그라파이트괴(10)와 SiC(20) 결합구조에서 그라파이트괴(10)를 제거하여 SiC층(20)으로 이루어진 다수의 SiC링(30)을 획득하는 단계(도 1d, 도 2d)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건식식각장치의 포커스링 제조방법의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 1a 및 도 2a에 도시한 바와 같이 원주형의 그라파이트괴(10)를 준비한다. 재료로서 그라파이트의 선택은 가공이 매우 용이하고, 이후에 SiC의 증착 온도에서 변형이 없는 재질이며, 또한 SiC와는 물리적, 화학적 특성이 달라 선택적인 제거가 용이하다는 것이다.

즉, 그라파이트괴(10)의 재질로서 위의 가공성, 내열성 및 선택적 제거가능성이 있는 재질이라면 어떤 재질이라도 사용함이 가능하게 된다.

상기 그라파이트괴(10)의 직경은 제조하고자 하는 포커스링의 내경과 동일하게 하며, 그 그라파이트괴(10)의 길이는 하나의 포커스링의 두께와 1회의 공정으로 제조하고자 하는 포커스링의 수 및 절단가공시 소실되는 두께를 고려하여 결정된다.

그 다음, 도 1b 및 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 원주형의 그라파이트괴(10)를 수평상태로 거치하고, 그 그라파이트괴(10)의 전면에 SiC를 화학적 기상증착법(CVD)으로 증착하여 SiC층(20)을 형성한다.

상기 SiC층(20)의 두께는 CVD 증착의 특성상 상부측에 더 두껍게 증착될 수 있으며, 따라서 CVD 공정을 수회로 나누어 그 그라파이트괴(10)를 일정한 각도로 회전시켜 SiC를 증착함으로써, 균일한 두께의 SiC층(20)을 획득할 수 있게 된다.

이때 상기 원주형 그라파이트괴(10)의 양측면인 원형부분에는 상대적으로 SiC층(20)의 두께가 더 얇게 형성되나, 이 부분은 포커스링을 제작할 때 제거되는 부분으로 그 부분에서의 SiC층(20)의 두께는 본 발명과는 무관하며, 그라파이트괴(10)의 측면부분의 SiC층(20)의 두께는 곧 SiC링(30)의 폭이 되기 때문에 그 그라파이트괴(10)의 측면부분의 SiC층(20)의 두께를 조절하여 적당한 두께가 되도록 증착한다.

그 다음, 도 1c 및 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 그라파이트괴(10)와, 그 그라파이트괴(10)의 전면에 증착된 SiC층(20)을 다분할하여 절단한다.

즉, 먼저 그라파이트괴(10)의 길이방향 양단 측면의 SiC층(20)을 절단하여 그 그라파이트괴(10)의 원형인 측면부를 노출시킨다.

그 다음, 그라파이트괴(10)와 그 둘레에 증착된 SiC층(20)을 최초 결정된 포커스링의 수와 동일하게 절단하여, 원판형으로 절단된 그라파이트괴(10)와 그 그라파이트괴(10)를 감싸는 링형의 SiC(20)의 구조를 가지는 다수의 구조를 획득한다.

상기 그라파이트괴(10)는 그 길이를 포커스링의 두께와 1회의 증착공정으로 얻을 수 있는 포커스링의 수에 맞게 정해진 것으로, 그 길이에 비례하여 획득할 수 있는 포커스링의 수량이 증가하게 된다.

그 다음, 도 1d 및 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 원판형으로 절단된 그라파이트괴(10)와 그 외측을 링형으로 감싸는 SiC층(20)을 포함하는 구조에서 그라파이트괴(10)를 제거하여 링형의 SiC층(20)을 남겨 SiC링(30)을 획득할 수 있게 된다.

상기 그라파이트괴(10)를 제거하는 방법은 물리적인 가공이나 화학적 처리 또는 산소분위기에서의 열처리를 통해 용이하게 그 그라파이트괴(10)와 SiC층(20)을 분리할 수 있게 된다.

상기와 같이 1회의 증착공정을 통해 획득할 수 있는 SiC링(30)의 수를 증가시켜, SiC링(30)의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이처럼 제조된 SiC링(30)의 내경의 직경은 상기 그라파이트괴(10)의 직경에 의해 결정되며, SiC링(30)의 내경과 외경을 연결하는 최단 직선거리인 SiC링(30)의 폭은 상기 SiC층(20)의 증착 두께에 해당하는 것으로 SiC링(30)을 제조한 후에 후처리 과정이 요구되지 않는다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

10:그라파이트괴 20:SiC층
30:SiC링

Claims

a) 원주형의 그라파이트괴를 준비하는 단계;
b) 상기 그라파이트괴의 전면에 화학적 기상 증착법으로 SiC를 증착하여 SiC층을 형성하는 단계;
c) 상기 그라파이트괴의 원형인 양단부의 측면에 증착된 SiC층을 절단하여 제거하고, 상기 그라파이트괴와 상기 그라파이트괴의 둘레를 감싸는 SiC층을 원판형으로 다분할 되도록 절단하는 단계; 및
d) 상기 원판형으로 절단된 상기 그라파이트괴와 상기 절단된 그라파이트괴의 외측을 둘러싼 형태의 SiC층 구조에서, 상기 그라파이트괴를 제거하여 SiC재질의 다수의 SiC링을 획득하는 단계를 포함하는 건식식각장치의 포커스링 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 b) 단계는,
상기 SiC의 증착과정을 다수회로 분할하여, 상기 그라파이트괴를 원형인 양단부의 중심을 기준으로 회전시키면서 단계적으로 증착하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스링 제조방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 그라파이트괴는,
직경이 상기 SiC링의 내경과 동일하며,
길이는 상기 SiC링의 두께와 제조할 SiC링의 수량 및 절단에 의해 소실되는 두께를 감안하여 결정되는 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스링 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 원판형의 그라파이트괴를 물리적 또는 화학적인 방법으로 제거하거나, 산소분위기에서 열처리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스링 제조방법.