KR20000019096A - 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 테두리부의 과도한 식각을 방지할 수 있는 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은, 하측전극판 상에 설치되어 상기 하측전극판 상에 안착되는 웨이퍼의 측면을 둘러싸는 형태의 링형 몸체 및 상기 웨이퍼의 상측 테두리부에 작용하는 플라즈마의 영향을 줄이도록 상기 몸체의 내경면 상방에 상기 웨이퍼 상측 표면과 평행한 방향으로 내밀어져 형성되고, 그 밑면이 웨이퍼의 상측 표면으로부터 소정의 거리로 이격되어 상기 웨이퍼 상측 테두리 상방을 가로막아 둘러싸는 링형상의 차단부을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 웨이퍼 테두리부에 발생하는 과도한 식각현상을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공도를 달성할 수 있고, 웨이퍼불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링

본 발명은 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웨이퍼 테두리부의 과도한 식각을 방지할 수 있는 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 공정중 빈번히 이루어지는 공정 중의 하나로 식각공정이 있다.

이러한 식각공정 특히, 건식 식각공정은 밀폐된 챔버 내부의 상· 하측 전극판 사이에 공정을 수행하기 위한 웨이퍼를 위치시키고, 챔버 내부를 고진공 상태로 형성한 후 반응에 필요한 가스를 투입하여 플라즈마를 생성시키게 된다.

즉, 투입된 가스는 양측 전극판 사이에 인가되는 고주파(Radio Frequency) 파워에 의해 플라즈마상태가 되고, 이러한 상기 플라즈마의 에너지를 이용하여 웨이퍼의 불필요한 부위를 제거하도록 하는 것이다.

여기서, 상기 플라즈마를 생성하는 반도체 플라즈마설비는 기본적으로 챔버의 상측 및 하측에 2개의 전극판을 구비하고, 하측전극판에 웨이퍼를 안착시켜서 상기 양측 전극판에 고주파파워를 인가하여 그 사이로 공급되는 가스를 균일한 플라즈마 상태로 유도하는 것이다.

이때, 상기 반도체 플라즈마설비는, 상기 웨이퍼가 상기 하측전극판에 고정되도록 하측전극판 상에 설치되어 상기 하측전극판 상에 안착되는 웨이퍼의 측면을 둘러싸는 형태의 링형 웨이퍼 가드링을 구비하여 상기 웨이퍼가 고온, 고진공상태의 환경 하에서 진동 등에 의해 전극판 외부로 이탈되는 것을 방지한다.

이러한 종래의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링을 도1에 도시하였다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은, 하측전극판(1) 상에 설치된 ESC페데스탈(2)에 안착되는 웨이퍼(3)의 측면을 둘러싸는 링형상의 몸체(4)를 구비하여 이루어진다.

이러한 상기 몸체(4)의 형태는 도2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(3) 측면을 감싸는 형태로서 웨이퍼(3)의 상측 표면만이 플라즈마에 노출되도록 설치된다.

또한, 상기 몸체(4)의 상면에는 상기 플라즈마의 이온을 상기 웨이퍼(3)의 테두리부방향으로 유도하여 집중시키는 경사홈(5)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 ESC페데스탈(2)을 관통하여 모터 또는 공압실린더(도시하지 않음)에 의해 승하강가능한 도1의 승하강핀(6)에 안착된 웨이퍼(3)는, 상기 승하강핀(6)이 하강하여 상기 ESC페데스탈(2)에 안착되고, 상기 ESC페데스탈(2)에 설치된 후면헬륨냉각라인(7)에 의해 전기적으로 흡착된 후, 상기 하측전극판(1)에 고주파파워가 인가되면 웨이퍼(3)의 식각공정이 이루어지게 된다.

그러나, 종래의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은 그 형상이 상술된 바와 같이, 상기 경사홈에 의해 상기 웨이퍼의 테두리부에 플라즈마를 집중시키는 형태로 제작되었기 때문에 상기 웨이퍼의 테두리부에 과도한 식각이 진행되어 웨이퍼에 심각한 가공불량을 발생시키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 몸체(4)의 상면에 쌓이는 폴리머 등 반응의 부산물이 상기 웨이퍼로 떨어져서 웨이퍼불량을 야기시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웨이퍼 테두리부에 발생하는 과도한 식각현상을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공도를 달성할 수 있고, 웨이퍼불량을 방지할 수 있는 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링을 제공함에 있다.

도1은 종래의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링을 나타낸 사시도이다.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 나타낸 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 8: 하측전극판

2, 9: ESC페데스탈(Electric State Chuck Pedestal)

3, 10: 웨이퍼 4, 11: 몸체

5: 경사홈 6: 승하강핀

7: 후면헬륨냉각라인(Back Side He Line)

12: 차단부

13, 14: 경사면 15: 절연링

L: 샤도우길이 T: 샤도우핑거두께

S: 이격거리

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은, 하측전극판 상에 설치되어 상기 하측전극판 상에 안착되는 웨이퍼의 측면을 둘러싸는 형태의 링형 몸체; 및 상기 웨이퍼의 상측 테두리부에 작용하는 플라즈마의 영향을 줄이도록 상기 몸체의 내경면 상방에 상기 웨이퍼 상측 표면과 평행한 방향으로 내밀어져 형성되고, 그 밑면이 웨이퍼의 상측 표면으로부터 소정의 거리로 이격되어 상기 웨이퍼 상측 테두리 상방을 가로막아 둘러싸는 링형상의 차단부;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차단부의 상면은 웨이퍼 중심을 향하는 방향으로 기울어진 경사면을 갖는 것이 바람직하고, 상기 몸체의 상면은 웨이퍼 바깥쪽을 향하는 방향으로 기울어진 경사면을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은, 하측전극판(8) 상에 설치되어 상기 하측전극판 상의 ESC페데스탈(9)에 안착되는 웨이퍼(10)의 측면을 둘러싸는 형태의 링형 몸체(11) 및 상기 웨이퍼(10)의 상측 테두리부에 작용하는 플라즈마의 영향을 줄이도록 상기 몸체(11)의 내경면 상방에 상기 웨이퍼(10)의 상측 표면과 평행한 방향으로 내밀어져 형성되고, 그 밑면이 웨이퍼(10)의 상측 표면으로부터 소정의 거리로 이격되어 상기 웨이퍼(10) 상측 테두리 상방을 가로막아 둘러싸는 링형상의 차단부(12)를 구비하여 이루어진다.

따라서, 본 발명의 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링은, 상기 몸체(11)가 웨이퍼 측면을 감싸는 형태로서 웨이퍼(10)의 상측 표면이 플라즈마에 노출되도록 하고, 상기 차단부(12)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 테두리부 일부에 그늘(Shadow)을 형성하여 상기 플라즈마에 의해 상기 웨이퍼(10) 테두리부에 과도한 식각현상이 발생하는 것을 방지하는 것이다.

여기서, 상기 차단부(12)는, 도3에서와 같이, 상기 차단부(12)가 상기 웨이퍼 상측 테두리를 가로막는 정도를 나타내는 샤도우길이(Shadow Space)(L)와, 상기 차단부(12) 끝단부의 두께를 나타내는 샤도우핑거두께(Shadow Finger Thickness)(T) 및 상기 차단부(12)의 밑면이 웨이퍼(10)의 상측 표면으로부터 이격된 정도를 나타내는 이격거리(S)를 갖는다.

이러한 상기 샤도우길이(L), 샤도우핑거두께(T) 및 이격거리(S)는 웨이퍼의 크기, 플라즈마의 형성 정도, 공급가스 및 설비의 종류 등에 의해 실험 또는 수치해석을 통한 최적화가 가능한 것으로서, 일반적인 경우 대략 0.1 mm 내지 900 mm 의 범위에 속하고, 바람직하기로는 각각 약 2.4 mm, 약 0.7 mm 및 약 1.5 mm로 제작할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마가 상기 웨이퍼(10)방향으로 유도되도록 상기 차단부(12)의 상면은 웨이퍼(10) 중심을 향하는 방향으로 기울어진 경사면(13)을 갖고, 상기 몸체(11)의 상면에 쌓이는 반응의 부산물인 폴리머 등이 상기 웨이퍼방향으로 떨어지는 것을 방지하도록 상기 몸체(11)의 상면은 웨이퍼 바깥쪽을 향하는 방향으로 기울어진 경사면(14)을 갖는다.

또한, 상기 ESC페데스탈(9)의 테두리에는 절연성을 향상시키며, 상기 몸체(11)가 정확하게 위치하도록 상기 웨이퍼(10)의 측면이 안착되는 절연체재질의 절연링(15)이 설치되고, 상기 몸체(11)는 상기 절연링(15)의 상면에 접촉된다.

한편, 상기 몸체(11) 및 차단부(12)의 재질은 석영계열, 플라스틱계열, 산화알미늄계열, 세라믹계열 등 내구성이 우수한 절연재질들 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, ESC페데스탈(9)을 관통하여 모터 또는 공압실린더(도시하지 않음)에 의해 승하강가능한 승하강핀(도시하지 않음)에 안착된 웨이퍼(10)는, 상기 승하강핀이 하강하면 상기 ESC페데스탈(9)에 안착되고, 상기 웨이퍼 가드링을 승하강시키는 이송장치(도시하지 않음) 또는 작업자 등에 의해서 상기 웨이퍼(10)에 상기 웨이퍼 가드링이 장착되거나 상기 하측전극판(8)이 승강장치(도시하지 않음)에 의해 승강하면 상기 웨이퍼는 상기 ESC페데스탈(9)에 설치된 후면헬륨냉각라인(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 흡착된 상태에서 상기 하측전극판(8)에 고주파파워가 인가되어 웨이퍼의 식각공정이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 ESC페데스탈(9) 및 후면헬륨냉각라인에 대한 기술은 이미 공지되어 상용화된 기술로서 이외에도 상기 웨이퍼를 고정시키는 진공흡입 등의 기술이 사용될 수 있는 것으로 이에 대한 변경 및 수정은 당업자에 있어서 용이한 것이다.

이때, 상기 플라즈마는 상기 차단부(12)의 경사면(13)을 따라 상기 웨이퍼(10)의 테두리부를 벗어난 웨이퍼(10) 안쪽방향으로 유도되어 웨이퍼(10) 표면을 식각하게 되고, 상기 웨이퍼(10) 테두리부는 상기 차단부(12) 사이의 이격된 틈으로 유입된 소량의 플라즈마에 의해 웨이퍼(10)의 다른 부분과 동일한 정도의 식각이 일어나게 된다.

그러므로, 본 발명의 웨이퍼 가드링은 그 형상이 상기 웨이퍼 테두리부의 일부를 가로막는 형태로 제작되었기 때문에 상기 웨이퍼의 테두리부에 과도한 식각이 진행되는 것을 방지하고, 양질의 웨이퍼를 가공하는 것이 가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링에 의하면, 웨이퍼 테두리부에 발생하는 과도한 식각현상을 방지하여 웨이퍼의 균일한 가공도를 달성할 수 있고, 식각시 발생하는 부산물 등이 웨이퍼에 떨어져서 야기되는 웨이퍼불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 하측전극판 상에 설치되어 상기 하측전극판 상에 안착되는 웨이퍼의 측면을 둘러싸는 형태의 링형 몸체; 및

   상기 웨이퍼의 상측 테두리부에 작용하는 플라즈마의 영향을 줄이도록 상기 몸체의 내경면 상방에 상기 웨이퍼 상측 표면과 평행한 방향으로 내밀어져 형성되고, 그 밑면이 웨이퍼의 상측 표면으로부터 소정의 거리로 이격되어 상기 웨이퍼 상측 테두리 상방을 가로막아 둘러싸는 링형상의 차단부;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단부가 상기 웨이퍼 상측 테두리를 가로막는 정도를 나타내는 샤도우길이(Shadow Space)는 대략 0.1 mm 내지 900 mm 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단부 끝단부의 두께를 나타내는 샤도우핑거두께(Shadow Finger Thickness)는 대략 0.1 mm 내지 900 mm 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단부의 밑면이 웨이퍼의 상측 표면으로부터 이격된 정도를 나타내는 이격거리는 대략 0.1 mm 내지 900 mm 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 차단부의 상면은 웨이퍼 중심을 향하는 방향으로 기울어진 경사면을 갖는 것임을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체의 상면은 웨이퍼 바깥쪽을 향하는 방향으로 기울어진 경사면을 갖는 것임을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체 및 차단부는 절연재질인 것을 특징으로 하는 상기 반도체 플라즈마설비의 웨이퍼 가드링.