KR102178105B1 - CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체 - Google Patents

CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 한정링(10)의 하부에 형성되는 슬롯(11)이 하부방향으로 갈수록 경사지며 그 폭이 점차적으로 넓어지도록 형성되고, 상기 한정링(10)의 하부에 끼워지는 쿼츠링(20)의 슬롯(11)과 대응되는 홀(21)이 상기 슬롯(11)의 형상과 대응되되 더 크게 형성되어 플라즈마 가스에 이동 시 신속한 이동이 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 상기 한정링(10)과 쿼츠링(20)을 상호 결합 시 마주하는 부분에 돌기(15)와 슬라이드홀(25) 및 돌출테(17)와 삽입테(27)를 각각 형성하게 됨으로써, 종래의 한정 링 조립체에 비하여 2배 이상의 수명을 가질 수가 있어 비용절감을 통해 경제적 효율성을 높일 수 있는 한편, 종래의 한정 링이 가지는 플라즈마 가스 확산 효율 저하 문제 및 파티클과 플라즈마 가스 배출 시 신속한 배출이 이루어져 에칭공정 상의 불량을 최소화할 수 있고 외부 충격 등에도 견고한 고정력을 유지할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체{Limited ring assembly for semiconductor plasma etching process using CVD-SiC material and improving fixing power}
본 발명은 CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라즈마 가스가 이동되는 다수의 슬롯을 수직방향으로 형성하되, 이동하는 방향으로 점차적으로 넓어지도록 형성하여 신속한 이동이 가능토록 하며 한정링과 쿼츠링을 끼움 시 견고한 고정력을 가질 수 있도록 하는 CVD-SiC 소재를 이용한 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체에 관한 기술이다.
통상적으로 플라즈마 에칭공정은 챔버에 가스를 흘려주고, 상하 전극에 전압을 걸어 가스가 캐소드를 통과하면서 플라즈마를 형성시키고, 이 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 선택적으로 에칭하는 공정으로써, 플라즈마의 양과 질이 매우 중요한 공정이며, 플라즈마의 양과 질을 좌우하는 것이 캐소드와 한정 링이다.
반도체 플라즈마 에칭공정용 한정 링은 반도체 생산에 절대적으로 필요한 플라즈마 에칭공정의 핵심 부품이며, 공정 특성상 고온에서 내 변형성, 고청정성 및 화학적으로 내식성이 우수한 소재를 사용하여야 하나, 현재까지 대부분이 실리콘 소재의 한정 링을 사용하고 있으며 실리콘 한정 링은 수명 문제에 따라 6개월 마다 교체를 해야 함으로써, 교체 비용이 업계의 부담으로 자리매김 하고 있는 실정이다.
우선 종래의 기술들을 살펴보면,
등록번호 10-1468340호(특) 플라즈마 처리 챔버를 위한 플라즈마 한정링 조립체용 플라즈마 한정링으로서, 상기 플라즈마 한정링 조립체는 그들 사이에 갭들을 갖는 플라즈마 한정링들의 적층을 포함하고, 상기 플라즈마 한정링은, 홀의 내부에, 상기 링들의 적층 내에서 상기 플라즈마 한정링을 지지하는 행거와 협력하도록 구성된 인서트를 갖는 적어도 하나의 홀; 표면; RF 투과성 재료; 및
RF 손실 재료를 포함하고, 상기 RF 손실 재료는 RF 에너지를 커플링하도록 구성되어, 상기 표면이 상기 플라즈마 처리 챔버에서 플라즈마에 노출될 때, 상기 표면이 상기 표면 상의 폴리머 증착을 감소시키는 온도에 도달하도록 하고, 상기 RF 손실 재료는 도핑된 실리콘인, 플라즈마 한정링에 관한 기술이다.
등록번호 20-0478935호(실) 용량-결합형 플라즈마 처리 챔버의 컴포넌트로서 유용한 한정 링 (confinement ring) 으로서, 상기 한정 링의 내부 표면들은, 상기 용량-결합형 플라즈마 처리 챔버에서의 플라즈마 처리 동안 반도체 기판이 지지되는 하부 전극과 상부 전극 사이의 갭을 둘러싸는 연장된 플라즈마 한정 존을 제공하고, 상기 한정 링은: 수평으로 연장하고, 상기 용량-결합형 플라즈마 처리 챔버의 상기 상부 전극의 외측 에지 하부에 놓이도록 구성된 상부 환상 벽의 내측 말단에 있는 환상 플랜지를 포함하는, 상기 상부 환상 벽; 상기 상부 환상 벽의 외측 말단으로부터 수직 하향 연장하는 측벽으로서, 상기 측벽은, 약 0.030 인치의 직경을 갖는 균일하게 이격된 홀들의 5 개의 수평 로우들로 배열된 관통 홀들의 그룹을 제외하고는 개구를 갖지 않는, 상기 측벽; 및 상기 측벽의 하부 말단으로부터 수평 내향 연장하는 하부 환상 벽을 포함하고, 상기 하부 환상 벽은 원주 방향으로 이격된 방사상으로 연장하는 슬롯들을 포함하고, 상기 슬롯들 각각은 적어도 1.0 인치의 길이 및 0.05 내지 0.2 인치의 균일한 폭을 갖고, 상기 슬롯들은 2°이하만큼 오프셋된 방사상 위치들에서 균일하게 이격되어 있으며, 상기 하부 환상 벽은 상기 하부 환상 벽의 내주부에서 하향 연장하는 환상 돌출부를 포함하고, 상기 환상 돌출부는 하부 표면을 가지며, 상기 하부 표면은 전기적으로 도전성 코팅을 포함하는, 한정 링에 관한 기술이다.
상기한 종래기술들은 플라즈마 가스가 웨이퍼를 선택적으로 에칭공정한 후, 배출되는 과정에 있어서 슬롯이 수직방향으로 관통되되 균일하게 형성되어 파티클을 포함한 플라즈마 가스가 신속하게 배출되지 못하여 웨이퍼의 손상을 초래할 수 있는 문제점을 갖고 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 플라즈마를 형성시키는 캐소드를 공정 상 안전하게 잡아주고, 에칭공정이 잘될 수 있게 공정이 진행되는 동안 플라즈마를 가두어주는 한편, 에칭공정 후 파티클을 포함한 플라즈마 가스의 신속한 배출이 이루어질 수 있도록 함과 아울러, 한정링과 쿼츠링을 결합 시, 상호 마주하는 내외측면에 돌기와 슬라이드홀을 형성하여, 상호 마주하는 상, 하부측면에 돌출테와 삽입테를 형성하도록 하여 견고한 고정력을 가질 수 있도록 하는 CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 에칭장치의 챔버 내부에 구성되는 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링(10) 조립체에 있어서, 상기 한정 링(10)은, CVD-SiC 소재를 이용하여 원형의 형상을 취하며, 중앙부가 수직방향으로 관통되게 형성되고, 하부 가장자리에는 일정간격 상호 이격되는 다수의 슬롯(11)들이 장방형으로 형성되되, 상부 일측방향에서 하부일측방향으로 경사지게 형성되어 상기 슬롯(11)의 폭이 점차적으로 넓어지게 형성되며, 상기 한정 링(10)의 하부에 상기 슬롯(11)과 대응하되, 상기 슬롯(11)과 동일한 형상으로 형성되는 홀(21)이 상기 슬롯(11)보다 더 크게 형성되는 쿼츠(Quartz) 링(20)을 포함하여 구성되어 상기 에칭장치의 캐소드로부터 분사되는 플라즈마 가스의 확산 및 신속한 배출이 이루어지고, 상기 한정 링(10)의 외측에는 일정간격 이격되는 하나 이상의 돌기(15)가 형성되고, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측에는 상기 돌기(15)와 대응하는 위치에 하나 이상의 슬라이드홀(25)이 형성되어, 상기 돌기(15)가 슬라이드홀(25)에 슬라이딩 결합을 통해 한정 링(10)의 슬롯(11)과 쿼츠(Quartz) 링(20)의 홀(21)이 동일선상에서 고정될 수 있도록 구성되고, 상기 한정링(10)의 하부둘레와 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측 상부 둘레에는 상호 대응하는 위치에 돌출테(17)와 삽입테(27)가 형성되어 상호 끼움되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체에 의하면, 한정 링의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 에칭장치의 챔버 내부에 구성되는 척의 상부에 견고한 고정이 이루어짐과 동시에, CVD-SiC로 단일 구성함으로 종래의 한정 링에 비하여 2배 이상의 수명을 가질 수가 있어 비용절감을 통해 경제적 효율성을 높일 수 있는 한편, 종래의 한정 링이 가지는 플라즈마 가스 확산 효율 저하 문제 및 파티클과 플라즈마 가스 배출 시 신속한 배출이 이루어져 에칭공정 상의 불량을 최소화할 수 있고, 상기 척 상부에 고정과는 별개로 한정링과 쿼츠링을 고정 시 상호 끼워지는 구조에 의해 자체적인 견고한 고정력을 가질 수 있어, 자칫 발생하는 충격 등에도 고정력을 유지토록 하는 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 정단면도, 확대도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 3은 도 2의 b와 c의 바람직한 실시 예를 나타내는 확대도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사용상태도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 사시도
본 발명은 플라즈마 가스가 이동되는 다수의 슬롯을 수직방향으로 형성하되, 이동하는 방향으로 점차적으로 넓어지도록 형성하여 신속한 이동이 가능토록 하며 한정링과 쿼츠링을 끼움 시 견고한 고정력을 가질 수 있도록 하는 CVD-SiC 소재를 이용한 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체를 제공한다.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 도 5를 참고하여 살펴보면, 에칭장치의 챔버 내부에 구성되는 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링(10) 조립체에 있어서, 상기 한정 링(10)은, CVD-SiC 소재를 이용하여 원형의 형상을 취하며, 중앙부가 수직방향으로 관통되게 형성되고, 하부 가장자리에는 일정간격 상호 이격되는 다수의 슬롯(11)들이 장방형으로 형성되되, 상부 일측방향에서 하부일측방향으로 경사지게 형성되어 상기 슬롯(11)의 폭이 점차적으로 넓어지게 형성되며, 상기 한정 링(10)의 하부에 상기 슬롯(11)과 대응하되, 상기 슬롯(11)과 동일한 형상으로 형성되는 홀(21)이 상기 슬롯(11)보다 더 크게 형성되는 쿼츠(Quartz) 링(20)을 포함하여 구성되어 상기 에칭장치의 캐소드로부터 분사되는 플라즈마 가스의 확산 및 신속한 배출이 이루어지고, 상기 한정 링(10)의 외측에는 일정간격 이격되는 하나 이상의 돌기(15)가 형성되고, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측에는 상기 돌기(15)와 대응하는 위치에 하나 이상의 슬라이드홀(25)이 형성되어, 상기 돌기(15)가 슬라이드홀(25)에 슬라이딩 결합을 통해 한정 링(10)의 슬롯(11)과 쿼츠(Quartz) 링(20)의 홀(21)이 동일선상에서 고정될 수 있도록 구성되고, 상기 한정링(10)의 하부둘레와 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측 상부 둘레에는 상호 대응하는 위치에 돌출테(17)와 삽입테(27)가 형성되어 상호 끼움되도록 구성된다.
먼저, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 한정 링(10) 조립체를 상세하게 설명하면,
통상의 한정 링과 유사한 형상으로 한정링(10)을 구성하되, 원통의 형상을 하며 중앙부가 상부에서 하부로 완전히 관통되는 관통홀(13)이 형성되되, 관통홀(13)은 상부의 지름보다 하부의 지름이 더 작게 형성되고, 하측면에는 가장자리부에 일정간격 이격되는 각각의 슬롯(11)들이 형성된다.
여기서, 상기 슬롯(11)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부방향에서 하부방향으로 완전히 관통된 홀 형태로 형성되되, 상부에서 하부방향으로 갈수록 점차적으로 그 폭이 넓어지게 형성된다.
이때, 상기 폭이 점차적으로 넓어지는 부분으로는 도 3에 도시된 바와 같이 일측면으로만 넓어지게 형성될 수가 있으며 양측으로 넓어질 수 있도록 형성할 수가 있고, 본 발명에서는 일측만 넓어지는 것을 도시하였으며, 본 발명의 실시 예로써 한정 짓지 아니한다.
즉, 상기 관통홀(13)은 통상의 에칭장치의 챔버 내부에 위치되되, 큰 지름을 갖는 부분이 캐소드와 근접하게 위치되어 플라즈마 가스가 이동될 수 있도록 하기 위함이고, 상기 관통홀(13) 상에는 에칭장치의 척 상부에 배치되는 웨이퍼가 위치되어, 상기 관통홀(13) 상에서 플라즈마 가스에 의해 에칭공정이 잘 수행될 수 있도록 하게 된다.
한편, 상기 한정링(10)과 쿼츠링(20)이 상호 끼워지되, 더욱 바람직하게는 상기 한정링(10)의 쿼츠링(20)의 내부로 삽입되되, 상기 쿼츠링(20)이 한정링(10)의 외부 일부를 감싸는 형태를 취하고 있다.
여기서, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 이러한 한정링(10)과 쿼츠링(20)의 하부둘레와 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측 상부 둘레에는 상호 대응하는 위치에 돌출테(17)와 삽입테(27)가 형성되어 상호 끼움되도록 구성될 수가 있다.
즉, 상기 한정링(10)와 하측 둘레를 따라 돌출테(17)이 형성되어, 그에 대응 하는 삽입테(27)가 형성되어 끼워지게 됨으로써, 안정적인 결합이 가능하고, 필요에 따라서 상기 돌출테(17)를 하나 또는 다수개를 형성할 수가 있으며, 상기 돌출테(17)의 개수에 따라 상기 삽입테(27)의 개수도 동일하게 형성될 수가 있다.
한편, 상기 슬롯(11)은 도 6에 도시된 바와 같이 에칭공정 시 웨이퍼의 외주 방향으로 이동되어 하부로 이동될 때, 웨이퍼의 외주에도 원활한 플라즈마 가스가 닿을 수 있도록 하여 에칭공정 중 웨이퍼의 작업 불량률을 억제할 수 있게 되고, 상기 슬롯(11)의 하부방향으로 갈수록 점차적으로 넓어지는 폭에 의해 신속한 배출이 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 상기 한정 링(10)의 하부에는 쿼츠(Quartz) 링(20)이 구성되는데, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)은 중앙부가 관통되는 관통홀(23)이 형성되되 상부의 지름보다 하부의 지름이 더 작게 형성되어, 상부에는 한정 링(20)의 외주가 끼움 구성되고, 하부에는 에칭장치의 척이 삽입 구성되게 된다.
이때, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)은 상기 한정 링(10)의 슬롯(11)들과 대응하는 위치에 각각의 홀(21)이 형성되되 상기 슬롯(11)의 좌우 길이보다 더 크게 형성되며 홀(21)의 양끝단의 지름이 서로 동일하게 형성되어, 상기 슬롯(11)으로 배출되는 플라즈마 가스가 하부방향으로 이동되도록 수직방향으로 이동될 수 있도록 유도하는 구조이다.
다시 말해, 한정 링(10)의 슬롯(11)으로부터 배출되는 플라즈마 가스가 하부로 이동되되 측면으로 이동하지 않고, 수직방향으로만 배출될 수 있도록 하여 챔버 내부의 기타 다른 장치로 플라즈마 가스가 노출되지 않도록 하여 안정성을 확보할 수가 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 한정 링(10)의 외측에는 일정간격 이격되는 하나 이상의 돌기(15)가 형성되고, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측에는 상기 돌기(15)와 대응하는 위치에 하나 이상의 슬라이드홀(25)이 형성되어, 상기 돌기(15)가 슬라이드홀(25)에 슬라이딩 결합을 통해 한정 링(10)의 슬롯(11)과 쿼츠(Quartz) 링(20)의 홀(21)이 동일선상에서 고정될 수 있도록 구성할 수도 있으며, 본 발명에서는 상기 돌기(15)과 슬라이드홀(25)이 한정 링(10)의 외주 양측에 각각 형성되고, 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내주 양측에 슬라이드홀(25)이 각각 형성되는 것으로 도시하였다.
본 발명에 따른 CVD-SiC 소재를 이용하며 고정력을 향상시킨 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링에 의하면, 한정 링의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 에칭장치의 챔버 내부에 구성되는 척의 상부에 견고한 고정이 이루어짐과 동시에, CVD-SiC로 단일 구성함으로 종래의 한정 링에 비하여 2배 이상의 수명을 가질 수가 있어 비용절감을 통해 경제적 효율성을 높일 수 있는 한편, 종래의 한정 링이 가지는 플라즈마 가스 확산 효율 저하 문제 및 파티클과 플라즈마 가스 배출 시 신속한 배출이 이루어져 에칭공정 상의 불량을 최소화할 수 있고, 상기 척 상부에 고정과는 별개로 한정링과 쿼츠링을 고정 시 상호 끼워지는 구조에 의해 자체적인 견고한 고정력을 가질 수 있어, 자칫 발생하는 충격 등에도 고정력을 유지토록 하는 유용한 발명인 것이다.
10 : 한정 링 11 : 슬롯
13 : 관통홀 15 : 돌기 17 : 돌출테
20 : 쿼츠 링 21 : 홀
23 : 관통홀 25 : 슬라이드홀 27 : 삽입테

Claims (1)

  1. 에칭장치의 챔버 내부에 구성되는 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링(10) 조립체에 있어서,
    상기 한정 링(10)은,
    CVD-SiC 소재를 이용하여 원형의 형상을 취하며, 중앙부가 수직방향으로 관통되게 형성되고, 하부 가장자리에는 일정간격 상호 이격되는 다수의 슬롯(11)들이 장방형으로 형성되되, 상부 일측방향에서 하부일측방향으로 경사지게 형성되어 상기 슬롯(11)의 폭이 점차적으로 넓어지게 형성되며, 상기 한정 링(10)의 하부에 상기 슬롯(11)과 대응하되, 상기 슬롯(11)과 동일한 형상으로 형성되는 홀(21)이 상기 슬롯(11)보다 더 크게 형성되는 쿼츠(Quartz) 링(20)을 포함하여 구성되어 상기 에칭장치의 캐소드로부터 분사되는 플라즈마 가스의 확산 및 신속한 배출이 이루어지고,
    상기 한정 링(10)의 외측에는 일정간격 이격되는 하나 이상의 돌기(15)가 형성되고, 상기 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측에는 상기 돌기(15)와 대응하는 위치에 하나 이상의 슬라이드홀(25)이 형성되어, 상기 돌기(15)가 슬라이드홀(25)에 슬라이딩 결합을 통해 한정 링(10)의 슬롯(11)과 쿼츠(Quartz) 링(20)의 홀(21)이 동일선상에서 고정될 수 있도록 구성되고,
    상기 한정링(10)의 하부둘레와 쿼츠(Quartz) 링(20)의 내측 상부 둘레에는 상호 대응하는 위치에 돌출테(17)와 삽입테(27)가 형성되어 상호 끼움되는 것을 특징으로 하는 CVD-SiC 소재를 이용한 반도체 플라즈마 에칭 공정용 한정 링 조립체.
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