KR20010029141A - 포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치 - Google Patents

포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼를 감싸는 포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치에 관한 것이다. 공정 챔버내에서 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 본 발명의 장치는 원형의 척 그리고 포커스 링을 구비한다. 상기 원형의 척은 상기 공정 챔버 내에 위치되고, 제조 공정동안에 일면상에서 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩한다. 상기 포커스 링은 상기 원형의 척에 의해 지지되는 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 공정 가스들을 포커싱하되, 상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 부재를 구비한다. 이와 같은 본 발명의 포커스 링을 갖는 반도체 제조 장치에 의하면, 포커스 링의 하부면과 상부면 사이에 위치된 컬렉팅 부재가 떨어지는 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 반도체 웨이퍼 표면상에 떨어지는 미립자 오염물들의 양이 감소될 수 있고 이로 인해 상기 반도체 웨이퍼의 수율이 향상될 수 있다.

Description

포커스 링을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFER HAVING FOCUS RING}
본 발명은 반도체 웨이퍼 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼를 감싸고, 플라즈마 혹은 반응 가스로부터 상기 반도체 웨이퍼를 보호하기 위한 포커스 링에 관한 것이다.
에칭(etching) 혹은 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition)과 같은 반도체 웨이퍼 프로세싱 단계들(semiconductor wafer processing steps)은 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)를 감싸는 포커스 링(focus ring)을 갖는 플라즈마 리액터(plasma reactor)를 사용해서 흔히 수행된다. 상기 포커스 링은 상기 반도체 웨이퍼를 가로지르는 불균일한(non-uniform) 플라즈마 분포(plasma distribution)에 의해 발생되는 상기 반도체 웨이퍼 에칭율(etching rate)의 불균일도(non-uniformity)를 감소시킨다. 일반적으로, 상기 불균일한 플라즈마 분포는 상기 반도체 웨이퍼를 가로지르는 불균일한 가스 유동 분포(non-uniform gas flow distribution) 그리고 상기 반도체 웨이퍼를 가로지르는 불균일한 캐소드(cathode) 온도 분포 그리고 불균일한 전기장과 자기장 분포와 같은 다른 요인에 의해서 발생된다. 상기 챔버의 바닥에는 진공 펌프(vacuum pump)가 상기 챔버가 일정한 진공 수준을 유지할 수 있도록 계속해서 가스를 상기 챔버외부로 배출한다. 상기 반도체 웨이퍼는 상기 챔버의 중앙에 위치한 페더스틸(pedestal) 혹은 척(chuck)에 의해 지지된다. 상기 진공 펌프를 향해 내려오는 플라즈마는 상기 반도체 웨이퍼 주변에서 더 높은 유동율(higher flow rate)을 갖는다. 이러한 플라즈마 리액터(plasma reactor) 혹은 플라즈마 프로세싱 장치(plasma processing apparatus)는 많은 U.S. Patent에서도 개시되어 있지만, 예를 들면 Graham W. Hills등에 의한 U.S. Patent No. 5,685,914에 개시되어 있다.
도 1은 Graham W. Hills등에 의한 U.S. Patent No. 5,685,914에 개시된 종래의 플라즈마 리액터를 설명하기 위한 도면이고 도 2는 도 1에 도시된 상기 포커스 링을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 진공 챔버(vacuum chamber)(102)는 측벽(side wall)(104)에 슬릿 밸브(slit valve)(106)를 구비하여 상기 반도체 웨이퍼(110)가 상기 진공 챔버(102)내로 진입(ingress)하거나 상기 진공 챔버(102)로부터 외부로 전송되는 것(egress)을 가능하게 한다. 상기 반도체 웨이퍼(110)는 상기 웨이퍼 척(chuck)(112)에 의해 지지된다. 상기 웨이퍼(110)의 원주(periphery)는 상기 웨이퍼 척(112)상에서 지지되고 상기 웨이퍼의 원주를 감싸고 있는 포커스 링(focus ring)(114)에 의해 차폐된다(shielded).
상기 에칭 공정이 진행되는 동안, 일정량의 대전된 공정 가스들(플라즈마 상태의 가스들)(charged processing gases)이 상기 웨이퍼(110)의 상부에서 상기 포커스 링(114)의 연장된 측벽(114a)에 의해 갇힌다. 상기 웨이퍼(110)의 상부에서 상기 대전된 공정 가스들이 갇혀 있는 것은, 상기 웨이퍼(110)의 에칭율(etching rate)을 일정하게 하고 에칭 공정이 잘 실시될 수 있는 공정 조건을 조성하지만, 반대로 상기 포커스 링(114)의 연장된 측벽(114a)의 내부면(inner surface)과 상기 공정 가스들이 화학적으로 반응하는 문제점도 발생하며 이로 인해 부산물들(by-products)(118)이 생성되고 상기 부산물들은 극도의 청정을 요구하는 챔버 내에서 미립자 오염물(particulate contaminant)(118)로 작용하게 된다. 상기 포커스 링의 연장된 측벽(114a)의 내부면에 형성되어 부착되어 있는 상기 부산물들(118)은 연속적인 공정이 진행됨에 따라서 성장하거나 혹은 크기가 커져서, 상기 웨이퍼(110)의 표면상에 떨어지게 되어 반도체 웨이퍼를 오염시킨다. 이러한 오염물들(118)은 상기 웨이퍼(110)의 수율(yield)을 떨어뜨리게 한다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포커스 링의 내부면에 부착된 미립자 오염물들이 반도체 웨이퍼 표면상에 떨어지는 것을 방지할 수 있는 포커스 링을 갖는 새로운 반도체 웨이퍼 제조 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 포커스 링을 갖는 플라즈마 리액터에서 에칭 프로세스를 진행하는 종래의 기술을 나타내기 위한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 상기 포커스 링을 확대한 도면;
도 3은 본 발명의 포커스 링을 구비한 플라즈마 프로세스 장치를 설명하기 위한 단면도;
도 4는 본 발명의 포커스 링의 사시도;
도 5는 도 4의 5-5라인을 따라 절단한 포커스 링의 단면도;
도 6(a)-6(d)는 도 5에 도시된 본 발명의 포커스 링의 여러 변형예를 설명하기 위한 도면들; 및
도 7은 반도체 제조 장치에 본 발명의 포커스 링을 구비한 경우와 종래의 포커스 링을 구비한 경우 각각에서 장치의 연속 가동 시간(RF on time)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 공정 챔버 202 : 챔버 바디
204 : 정전기 척 206 : 캐소드
208 : 포커스 링 210 : 반도체 웨이퍼
212 : 리프트 핀 214 : 리프트 핀 벨로즈
216 : 고주파 매치 로드 218 : 냉각 가스 소스
220 : 제 1 가스 홀 222 : 캐소드 하우징
224 : 탑 리드 226 : GDP(가스 분배 플레이트)
228 : 코일 230 : 배기 펌프
232 : 배기 파이프 234 : 측벽
236 : 게이트 밸브
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 공정 챔버내에서 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 장치는 원형의 척 그리고 포커스 링을 구비한다. 상기 원형의 척은 상기 공정 챔버 내에 위치되고, 제조 공정동안에 일면상에 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩한다. 상기 포커스 링은 상기 원형의 척에 의해 지지되는 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 공정 가스들을 포커싱하되, 상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 부재를 구비한다.
이와 같은 특징을 갖는 반도체 웨이퍼 제조 장치에서, 상기 컬렉팅 부재는 원주형 요면을 갖는다. 그리고 상기 포커스 링의 최외곽면은 요면이 형성되도록 휘어진다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 공정 챔버내에서 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 장치는 원형의 척 그리고 포커스 링을 구비한다. 상기 원형의 척은 상기 공정 챔버 내에 위치되고, 제조 공정동안에 일면상에 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩한다. 상기 포커스 링은 상기 원형의 척을 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 공정 가스들을 포커싱하되, 상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 중개면을 구비한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 플라즈마 장치는 공정 챔버, 상기 공정 챔버를 저압으로 조절하기 위한 배기 펌프, 플라즈마로 변형될 공정 가스들을 상기 공정 챔버내부로 공급하기 위한 가스 공급 수단, 상기 공정 가스들을 플라즈마로 만들기 위한 수단, 상기 공정 챔버 내에 위치되고, 정전기력에 의해 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 정전기 척 그리고 상기 정전기 척을 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼 표면상에 공정 가스들을 포커싱하기 위한 포커스 링을 구비하되, 상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 부재를 구비한다.
이와 같은 본 발명의 포커스 링을 갖는 반도체 제조 장치에 의하면, 포커스 링의 하부면과 상부면의 사이에 위치된 컬렉팅 부재가 떨어지는 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 반도체 웨이퍼 표면상에 떨어지는 미립자 오염물들의 양이 크게 감소되고 이로 인해 상기 반도체 웨이퍼의 수율이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 포커스 링이 챔버 내에 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 감소된 미립자 오염물을 갖는 챔버에서의 연속 가동 시간이 평균보다 2배 이상 증가되고 크리닝 사이클도 크게 증가되어 생산 효율이 증대될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 3 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 첨가 도면에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 3은 본 발명의 포커스 링을 구비한 플라즈마 프로세스 장치를 설명하기 위한 단면도이고 도 4는 본 발명의 포커스 링의 사시도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 공정 챔버(process chamber)(200)는 본 발명의 포커스 링(focus ring)을 갖는 척 유닛(chuck unit)을 구비한다. 상기 척 유닛은 정전기 척(electrostatic chuck)(204), 상기 정전기 척(204)의 하부에 위치되는 캐소드(cathode)(206), 상기 정전기 척(204)에 장착되는 포커스 링(focus ring)(208) 그리고 리프트 핀 어셈블리(lift pin assembly)(212, 214)를 구비한다. 상기 리프트 핀 어셈블리는 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)(210)와 접촉하는 리프트 핀들(lift pins)(212) 그리고 상기 리프트 핀들(212)을 수직방향으로 운동가능하도록 하는 리프트 핀 벨로즈(lift pin bellows)(214)를 갖는다. 상기 정전기 척(204)은 디스크(disk) 형태이며 상기 반도체 웨이퍼(210)를 지지하는 두꺼운 부분과 얇은 플랜지 부분으로 구성되며 이들 두 부분은 일체로 연결되어 있다. 상기 정전기 척(204)이 상기 반도체 웨이퍼(210)를 홀딩하는 방법을 설명하면, 예를 들어 2.0kV정도의 고직류 전압(high DC voltage)이 상기 캐소드(206)에 의해 상기 정전기 척(204)에 인가되면, 극성화(polarization)에 의해 상기 정전기(204)의 표면상에 정전기력(static electricity)이 발생되고, 상기 정전기력의 쿨롱 포스(columb force)에 의해 상기 반도체 웨이퍼(210)가 상기 정전기 척(204)의 표면상에 밀착된다. 그리고 적어도 하나의 제 1 가스 홀(gas hole)(220)이 상기 정전기 척(204)를 관통하여 형성되는데, 예를 들어 Ar, He 혹은 O2같은 냉각을 위한 열전달 가스(heat-exchange gas for cooling)가 냉각 가스 소스(cooling gas source)(218)로부터 공급되어 상기 반도체 웨이퍼(210)의 하부로 유입된다. 상기 캐소드(cathode)(206)도 역시 상기 제 1 가스 홀(220)과 동일선상에 위치되고 냉각을 위한 열전달 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 홀(220a)을 갖는다. 그리고 상기 캐소드(206)는 고주파 매치 로드(RF match rod)(216)와 연결되어 고주파 파워(high frequency power)를 제공받는다. 공정의 진행을 간략하게 설명하면 다음과 같이 진행된다. 로드 락 챔버(load lock chamber)(도시되지 않았음)의 압력이 상기 공정 챔버(200)의 압력과 동일하거나 혹은 상기 로드 락 챔버의 압력이 상기 공정 챔버(200)의 압력보다 기입력된 범위에서 높은 경우가 된 다음에야, 게이트 밸브(236)가 오픈되고 상기 반도체 웨이퍼(210)가 컨베이어(conveyer)(도시되지 않음)에 의해 상기 공정 챔버(200)의 내부로 이송된다. 이 상태에서 상기 리프트 핀들(212)이 상기 리프트 핀 벨로즈(214)의 작동에 의해 상기 캐소드(206)와 상기 정전기 척(204)을 관통하여 형성된 복수개의 홀(212a)을 통해서 위로 상승한다. 그리고 상기 반도체 웨이퍼(210)를 받기 위한 상태가 준비된 다음에 상기 컨베이어로부터 상기 반도체 웨이퍼(210)가 상기 리프트 핀들(212)상에 로딩되고, 다시 상기 리프트 핀들(212)은 상기 리프트 핀 벨로즈(214)의 동작에 의해 아래로 내려가게 되어 상기 정전기 척(204)의 표면상에 안전하게 상기 반도체 웨이퍼(210)를 마운트시킨다.
CF4와 같은 플라즈마 혹은 에칭 가스가 가스 분배 플레이트(gas distribution plate;GDP)(226)에 공급된다. 상기 에칭 가스가 상기 가스 분배 플레이트(226)의 하부에 위치되고 상기 절연체 측벽(234)에 의해 지지되는 탑 리드(top lid)(224)의 복수개의 작은 홀들을 통해 아래로 뿌려진다.
상기 공정 챔버(200)의 상부에는 코일(coil)(228)이 설치되는데, 상기 코일(228)은 고주파 파워 소스(도시되지 않았음)와 연결되어 있다. 잘 알려진 바와 같이, 고주파 전류(high-frequency current)가 코일을 통해 공급되면 상기 공정 챔버(200)의 내부에 인덕션 필드(induction field)가 형성되어 궁극적으로 플라즈마를 발생하게 된다. 상기 반도체 웨이퍼(210)의 상부 지역에 발생된 플라즈마는 반응성 이온들(reactive ions)을 발생시키고 상기 반응성 이온들은 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 수직하게 상기 반도체 웨이퍼(210)로 들어가게 되고 상기 반도체 웨이퍼(210)는 에칭된다. 상기 반도체 웨이퍼(210)의 에칭에 의해 발생되는 반응 생성물들(reaction products)은 배기 펌프(exhaust pump)(230)에 의해서 상기 공정 챔버(200)의 하단에서 측벽(side wall)(234)과 연결된 배기 파이프(exhaust pipe)(232)를 통해 상기 공정 챔버(200)의 외부로 배기된다.
본 발명의 포커스 링(208)은 상기 정전기 척(204)의 상기 플랜지 부분에 배치되어 상기 반도체 웨이퍼(210)를 감싸게 된다. 상기 포커스 링(208)은 세라믹(ceramic)이나 석영(quartz)같은 재질로 만들어지며 이들 물질은 좀처럼 화학물질과 반응하지 않지만 계속되는 고온의 공정 상태에서는 공정 가스들과 화학 반응을 일으킨다. 상기 포커스 링(208)은 상기 반도체 웨이퍼(210)의 표면상에 공정 가스들을 포커스시켜서 상기 반도체 웨이퍼(210)를 균일하게 만드는 것에 사용된다. 상기 포커스 링(208)은 계단식 형태(step-shaped)를 가진 내부면(inner surface)을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면(lower cylindrical surface)(208a), 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면(upper cylindrical surface)(208b) 그리고 상기 상부면(208b)과 상기 하부면(208a)의 사이에 위치되어 상기 상부면(208b)에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 부재(collecting member)(208c)를 구비한다. 이와 같은 본 발명의 포커스 링을 갖는 반도체 제조 장치에 의하면, 포커스 링의 하부면(208a)과 상부면(208b)의 사이에 위치된 컬렉팅 부재(208c)가 떨어지는 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 반도체 웨이퍼 표면상에 떨어지는 미립자 오염물들의 양이 크게 감소되고 이로 인해 상기 반도체 웨이퍼의 수율이 향상될 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 도 4와 도 5에 도시된 것처럼, 상기 포커스 링(208)의 내부면은 계단 형태를 가진다. 상기 원통형의 하부면(208a)은 상기 반도체 웨이퍼(210)의 원주를 감싼다. 공정 진행시, 상기 포커스 링(208)의 내부면과 공정 가스들사이의 반응에 의해 발생되는 부산물들(240)은, 상기 포커스 링(208) 내부면의 상부 지역(upper portion)(도 5에서 B의 높이를 갖는 상기 상부면(208b))에 부착되는 경향이 있다. 일반적으로, 상기 부산물들(240)은 포커스 링 전체 길이의 3분의 1보다 작은 지역(도 5에서 A의 높이를 갖는 상기 하부면(208a))에는 잘 부착되지 않는다. 포커스 링에 상기 부산물들(240)이 부착되는 특정한 위치때문에, 본 발명의 포커스 링에는 공정이 진행되면, 상기 포커스 링(208)의 3분의 1의 높이를 갖는 혹은 3분의 1보다 작은 높이를 갖는 상기 원통형의 하부면(208a)에는 거의 미립자 오염물이 부착되지 않고 대부분의 미립자 오염물들은 상기 원통형의 상부면(208b)에 부착된다. 그러므로, 상기 반도체 웨이퍼(210)의 표면상에 떨어질 가능성이 있는 미립자 오염물의 대부분이 상기 원통형의 상부면(208b)에 부착된다. 그리고 상기 컬렉팅 부재(208c)가 상기 상부면(208b)과 상기 하부면(208a)의 사이에 위치되므로, 떨어지는 미립자 오염물들(240)은 상기 컬렉팅 부재(208c)를 향해 떨어져서 상기 컬렉팅 부재(208c)의 요면(concave)속으로 모이게 된다. 도 4와 도 5에 도시된 상기 컬렉팅 부재(208c)는 직사각형 형태로 이런 상태의 컬렉팅 부재(208c)는 더욱 안정적으로 미립자 오염물들을 모을 수 있다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 발명의 상기 포커스 링(208)은 종래의 포커스 링과 동일한 높이와 지름을 가지고 형성된다. 상기 포커스 링(208)의 높이는 대략 27mm 그리고 상술한 바와 같이 바람직한 원통형의 하부면(208a)의 높이는 상기 반도체 웨이퍼의 상부에서 공정 분위기(processing condition)을 조성할 수 있도록 충분한 높이를 가져야 하며 바람직하게는 전체 포커스 링(208)의 3분의 1의 길이에 해당하는 길이로 형성되어 대략 9mm이다. 그리고 상기 포커스 링(208)의 최외곽면(208d)은 오목해지도록 휘어져서(curved) 공정 가스들이 머무르지 않고 부드럽게 배기된다.
도 6은 포커스 링의 다양한 변형예를 보여주는 도면이다. 도 6(a)에 도시된 상기 컬렉팅 부재(208c)의 형태는 반원형태이다. 도 6(b)에 도시된 것처럼, 상기 원통형의 상부면과 하부면의 가장자리부분(edge portion)들은 일정 비율로 라운드가공되어, 상기 컬렉팅 부재(208c)의 수집 기능을 더 한층 항상시킬 수 있다. 도 6(d)에 도시된 것처럼, 샌드 비드(sand bead)로 상기 원통형의 상부면(208b)를 표면경화하면, 상기 원통형의 상부면(208b)에 굴곡이 생겨(embossed) 상기 원통형의 상부면(208b)의 표면적이 증대된다. 이러한 이유로 상기 원통형의 상부면(208b)에 부착된 미립자 오염물들이 챔버 내로 분산되지 않고 더욱 견고하게 부착된다.
도 7은 반도체 제조 장치에 본 발명의 포커스 링을 구비한 경우와 종래의 포커스 링을 구비한 경우 각각에서 장치의 연속 가동 시간(RF on time)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 장치의 연속 가동 시간(RF on time)은 고주파 전원을 사용해서 어떤 공정을 진행하는 시점부터 상기 챔버내에서 발생한 과다한 미립자 오염물들때문에 공정을 멈추어야하는 시점까지의 전체의 합계 시간을 말한다. 일정한 공정 챔버에서 종래의 포커스 링이 설치된 장치에서의 연속 가동 시간은 5월 10일에 39시간, 5월 15일에는 28시간 그리고 6월 1에는 33시간이다. 종래의 연속 가동 시간이 대개 30시간에서 40시간의 범위에 있고 거의 70시간보다는 작은 값이다. 하지만, 본 발명의 포커스 링을 설치된 장치에서의 상기 연속 가동 시간(6월 25일)은 174시간이나 된다. 이것은 본 발명의 포커스 링때문에 상기 챔버 내에서의 미립자 오염물이 급격하게 감소되었다는 것을 의미한다.
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 본 발명의 방법에 대한 다양한 변형 및 변화가 가능하다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다. 상술한 관점에서 볼 때, 본 발명은 다음의 클레임 및 그와 동등한 것의 범주 내에 있는 모든 변형 및 변화를 포함한다.
이와 같은 본 발명의 포커스 링을 갖는 반도체 제조 장치에 의하면, 포커스 링의 하부면과 상부면의 사이에 위치된 컬렉팅 부재가 떨어지는 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 반도체 웨이퍼 표면상에 떨어지는 미립자 오염물들의 양이 크게 감소되고 이로 인해 상기 반도체 웨이퍼의 수율이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 포커스 링이 챔버 내에 미립자 오염물들을 모으는 것이 가능하므로, 감소된 미립자 오염물을 갖는 챔버에서의 연속 가동 시간이 평균보다 2배 이상 증가되고 크리닝 사이클도 크게 증가되어 생산 효율이 증대될 수 있다.

Claims (9)

  1. 공정 챔버내에서 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 장치에 있어서:
    상기 공정 챔버 내에 위치되고, 제조 공정동안에 일면상에 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 원형의 척; 및
    상기 원형의 척을 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 공정 가스들을 포커싱하기 위한 포커스 링을 포함하되,
    상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 플라즈마-공정 챔버인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬렉팅 수단은 원주형 요면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 최외곽면은 휘어져서 요면이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제조 장치.
  5. 공정 챔버내에서 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 장치에 있어서:
    상기 공정 챔버 내에 위치되고, 제조 공정동안에 일면상에 상기 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 원형의 척; 및
    상기 원형의 척을 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상에 공정 가스들을 포커싱하기 위한 포커스 링을 포함하되,
    상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 중개면을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중개면은 원주형 요면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 최외곽면은 휘어져서 요면이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치.
  8. 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 플라즈마 장치에 있어서:
    공정 챔버;
    상기 공정 챔버를 저압으로 조절하기 위한 배기 펌프;
    플라즈마로 변형될 공정 가스들을 상기 공정 챔버내부로 공급하기 위한 가스 공급 수단;
    상기 공정 가스들을 플라즈마로 만들기 위한 수단;
    상기 공정 챔버 내에 위치되고, 정전기력에 의해 반도체 웨이퍼를 홀딩하기 위한 정전기 척; 및
    상기 정전기 척을 감싸고, 상기 반도체 웨이퍼 표면상에 공정 가스들을 포커싱하기 위한 포커스 링을 포함하되,
    상기 포커스 링은 계단식 형태를 가진 내부면을 갖고, 상기 내부면은 상기 반도체 웨이퍼를 감싸고 제 1 지름을 갖는 원통형의 하부면, 상기 제 1 지름보다는 큰 제 2 지름을 갖는 원통형의 상부면 그리고 상기 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치되어 상기 상부면에 형성된 오염물들을 모으는 역할을 하는 컬렉팅 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 반도체 웨이퍼 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컬렉팅 수단은 원주형의 요면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 반도체 웨이퍼 제조 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672828B1 (ko) * 2005-06-29 2007-01-22 삼성전자주식회사 챔버 인서트 및 이를 포함하는 기판 가공 장치

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW535991U (en) * 2002-05-24 2003-06-01 Winbond Electronics Corp Barrier device
US20070051471A1 (en) * 2002-10-04 2007-03-08 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for stripping
US20040226516A1 (en) * 2003-05-13 2004-11-18 Daniel Timothy J. Wafer pedestal cover
US7024105B2 (en) * 2003-10-10 2006-04-04 Applied Materials Inc. Substrate heater assembly
US7910218B2 (en) 2003-10-22 2011-03-22 Applied Materials, Inc. Cleaning and refurbishing chamber components having metal coatings
US7618769B2 (en) * 2004-06-07 2009-11-17 Applied Materials, Inc. Textured chamber surface
US7670436B2 (en) * 2004-11-03 2010-03-02 Applied Materials, Inc. Support ring assembly
US20060219172A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. PVD equipment and electrode and deposition ring thereof
US8617672B2 (en) 2005-07-13 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Localized surface annealing of components for substrate processing chambers
US7762114B2 (en) 2005-09-09 2010-07-27 Applied Materials, Inc. Flow-formed chamber component having a textured surface
US9127362B2 (en) 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
US8790499B2 (en) 2005-11-25 2014-07-29 Applied Materials, Inc. Process kit components for titanium sputtering chamber
TWI415770B (zh) 2006-01-13 2013-11-21 Universal Bio Research Co Ltd 變形式分注管、變形式分注裝置及變形式分注處理方法
US20070283884A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Applied Materials, Inc. Ring assembly for substrate processing chamber
KR20080001164A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 주식회사 하이닉스반도체 홀 휨 방지를 위한 플라즈마식각장치 및 그를 이용한 식각방법
US7981262B2 (en) 2007-01-29 2011-07-19 Applied Materials, Inc. Process kit for substrate processing chamber
US7942969B2 (en) 2007-05-30 2011-05-17 Applied Materials, Inc. Substrate cleaning chamber and components
US8999106B2 (en) * 2007-12-19 2015-04-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for controlling edge performance in an inductively coupled plasma chamber
JP2009277720A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法及びエッチング装置
US9376752B2 (en) * 2012-04-06 2016-06-28 Applied Materials, Inc. Edge ring for a deposition chamber
JP2014216605A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 住友電気工業株式会社 半導体基板の製造方法および製造装置
US9101954B2 (en) 2013-09-17 2015-08-11 Applied Materials, Inc. Geometries and patterns for surface texturing to increase deposition retention
JP2015115421A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びフォーカスリング
KR102143290B1 (ko) * 2017-11-21 2020-08-11 램 리써치 코포레이션 하단 링 및 중간 에지 링
CN111566778A (zh) * 2018-01-08 2020-08-21 朗姆研究公司 管理等离子体处理副产物材料的组件和工艺
US20200161100A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus for physical vapor deposition and method for forming a layer
US20210249232A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus and method for etching
CN113436955B (zh) * 2021-06-24 2022-05-27 长江存储科技有限责任公司 一种聚焦环及刻蚀设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3173693B2 (ja) * 1993-10-04 2001-06-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びその方法
KR100333237B1 (ko) * 1993-10-29 2002-09-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마에칭챔버내에서오염물질을감소시키는장치및방법
US5474649A (en) * 1994-03-08 1995-12-12 Applied Materials, Inc. Plasma processing apparatus employing a textured focus ring
US5639334A (en) * 1995-03-07 1997-06-17 International Business Machines Corporation Uniform gas flow arrangements
JP3208044B2 (ja) * 1995-06-07 2001-09-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JPH09186137A (ja) * 1995-12-27 1997-07-15 Sony Corp 半導体製造装置
KR19990035845U (ko) * 1998-02-10 1999-09-15 구본준 반도체 제조장비의 웨이퍼 안착장치
US6344105B1 (en) * 1999-06-30 2002-02-05 Lam Research Corporation Techniques for improving etch rate uniformity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672828B1 (ko) * 2005-06-29 2007-01-22 삼성전자주식회사 챔버 인서트 및 이를 포함하는 기판 가공 장치

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Publication number Publication date
US6623597B1 (en) 2003-09-23
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