KR20010086662A - Isolation guard ring construction of high density plasma equipment in semiconductor fabrication process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조공정에 사용하는 설비에서 디포지션(Deposition)과 스퍼터링(Sputtering)이 동시에 진행되는 고집적 플라즈마(High Density Plasma: HDP) 설비에 관한 것으로, 특히 크리닝(Cleaning) 공정시 절연용 가드 링(isolation guard ring 또는 isolation ceramic guard ring) 상면에 발생되는 이물질(black powder)의 양을 최소화하는 절연용 가드 링 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high density plasma (HDP) facility in which deposition and sputtering are simultaneously performed in a facility used in a semiconductor manufacturing process, and in particular, an insulating guard ring in a cleaning process (isolation guard ring or isolation ceramic guard ring) relates to an insulating guard ring structure that minimizes the amount of black powder generated on the upper surface.
반도체 제조공정에 사용하는 설비로서, 디포지션과 스퍼터링이 동시에 진행되는 설비가 있는데, 이를 고집적 플라즈마(HDP) 설비라 한다. 상기 고집적 플라즈마 설비 제조사는 현재까지 전세계적으로 AMAT(사)와 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마 설비가 시장을 공유하고 있는데, 이 중 상기 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마설비는 도 1과 같은 구조를 이룬다. 상기 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마 설비는 상기 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(Chamber)의 설비구조가 외측으로 커버(51)와 가스링(59), 터보펌프(57) 등이 설치되고, 내측으로 유도코일(55), 세라믹 돔(56), 다수의 가스노즐(53) 및 전자기 척(10)과 절연용 가드 링(20) 등이 설치되어 디포지션과 스퍼터링 공정을 진행하게 된다. 이때, 상기 고집적 플라즈마 설비는 프로세스 진행중에 웨이퍼(Wafer)를 전자기 척 기술(Electrostatic Chuck Technology)로 척킹(chucking)하는 전자기 척(10)과, 상기 웨이퍼 척킹 중 전기적 흐름을 억제하기 위해 상기 전자기 척(10)의 측면 둘레에 부도체인 세라믹으로 절연시켜주는 절연용 가드 링(20)을 형성한다.As a facility used in a semiconductor manufacturing process, there are facilities in which deposition and sputtering are simultaneously performed, which is called a high density plasma (HDP) facility. The high-density plasma equipment manufacturers have been sharing the market with high-density plasma equipments of AMAT and NOVELLUS company all over the world. Among these, the highly integrated plasma equipment of the NOVELLUS company has a structure as shown in FIG. . In the highly integrated plasma equipment of NOVELLUS, the cover structure, the gas ring 59, the turbopump 57 and the like are installed on the outside of the chamber structure as shown in FIG. Induction coil 55, the ceramic dome 56, a plurality of gas nozzles 53, the electromagnetic chuck 10 and the insulating guard ring 20 is installed to proceed with the deposition and sputtering process. In this case, the highly integrated plasma apparatus includes an electromagnetic chuck 10 that chucks a wafer with an electrostatic chuck technology during the process, and the electromagnetic chuck to suppress electric flow during the wafer chucking. An insulating guard ring 20 is insulated around the side of 10) with a non-conductive ceramic.
상기 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마 설비는 유도성 결합 플라즈마(INDUCTIVELY COUPLED PLASMA)에 의해 인가된 플라즈마 입자가 전자기 척킹 되어 있는 웨이퍼 표면에 열을 전달하게 되므로 상기 전자기 척(10)과 절연용 가드 링(20)에 열이 발생하게 된다. 이때, 상기 전자기 척(10)은 헬륨(He)을 이용하여 쿨링(Cooling) 하고 있으며, 상기 절연용 가드 링(20)은 프로세스 냉각수(Cooling Water: Facility)에 의해 쿨링 되고 있다. 그러나, 챔버(CHAMBER) 내부의 크리닝 프로세스가 최적화 되지 못한 상태에서의 크리닝 중에는 상기 전자기 척(10)이 크리닝 공정 중에 손상을 받지 않도록 세라믹 보호 전자기 척 커버(CERAMIC PEC: CERAMIC PROTECT ELECTROSTATIC CHUCK COVER)를 상기 전가기 척(10) 위에 올려놓고 크리닝을 진행하므로 상기 전자기 척(10)이 에칭(Etching) 되면서 크리닝이 진행된다. 이때, 상기 전자기 척(10) 위의 세라믹 보호 전자기 척커버와 상기 절연용 가드 링(20) 간의 쿨링 되는 방법 차이로 인해 디포지션 된 막질의 에칭 되는 정도에 차이가 발생하여 상기 절연용 가드 링(20)에 이물질(black powder: 불순물)이 발생하게 된다.The highly integrated plasma equipment of the NOVELLUS company transfers heat to the surface of the wafer on which the plasma particles applied by the inductively coupled plasma (INDUCTIVELY COUPLED PLASMA) are electromagnetically chucked. 20) heat is generated. At this time, the electromagnetic chuck 10 is cooled by using helium (He), and the insulating guard ring 20 is cooled by a process cooling water (Cooling Water: Facility). However, a ceramic protective electromagnetic chuck cover (CERAMIC PEC: CERAMIC PROTECT ELECTROSTATIC CHUCK COVER) is used to prevent the electromagnetic chuck 10 from being damaged during the cleaning process while the cleaning process inside the chamber is not optimized. Since the cleaning is carried out on the electric chuck 10, the cleaning is performed while the electromagnetic chuck 10 is etched. At this time, due to the difference in the cooling method between the ceramic protective electromagnetic chuck cover on the electromagnetic chuck 10 and the insulating guard ring 20, a difference occurs in the degree of etching of the deposited film quality, so that the insulating guard ring ( 20) foreign matters (black powder) are generated.
종래 상기 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸고 있는 상기 절연용 가드 링(20)의 구조는 이러한 이물질 발생에서 자유롭지 못한 구조로 되어 있어 크리닝 공정을 진행한 이후에도 상술한 바와 같이 에칭 차이로 인해 이물질들이 상기 종래 절연용 가드 링(20)의 상위 표면에 부착 또는 적층되어 반도체 제조 공정에 영향을 미칠 수 있었다. 왜냐하면, 종래 절연용 가드 링(20)의 구조는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸고 있는 절연용 가드 링(20)의 구조는 원통형 구조를 이루어, 에칭 차이로 발생할 수 있는 이물질이 상기 절연용 가드 링(20)의 상위 표면에 부착 또는 적층되기 용이한 구조로 형성되어 있었다. 즉, 상기 종래 절연용 가드 링의 상위 표면이 편평한 원통형 구조이기 때문에 공중의 이물질이 부착 또는 적층되기 용이하였다.Conventionally, the insulating guard ring 20 surrounding the side of the electromagnetic chuck 10 has a structure that is not free from the generation of such foreign matters. Conventionally, the upper surface of the insulating guard ring 20 may be attached or laminated to affect the semiconductor manufacturing process. Because, the conventional structure of the insulating guard ring 20 is shown in Figures 2 and 3 structure of the insulating guard ring 20 surrounding the side of the electromagnetic chuck 10 has a cylindrical structure, Foreign matters that may occur due to etching differences were formed in a structure that is easily attached or laminated on the upper surface of the insulating guard ring 20. That is, since the upper surface of the conventional insulating guard ring is a flat cylindrical structure, foreign matters in the air were easily attached or laminated.
따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고집적 플라즈마 설비의 절연용 가드 링을 본래 역할을 충실히 수행하면서도 이물질이 부착 또는 적층되기 어려운 구조를 형성함으로써 이물질 발생으로부터 자유로와 질 수 있는 반도체 제조공정에서 고집적 플라즈마 설비의 절연용 가드링 구조를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing process that can be free from foreign matter generation by forming a structure that is difficult to adhere or laminated foreign matter while fulfilling the original role of the insulation guard ring of the high-density plasma equipment to solve the above problems. To provide a guard ring structure for the insulation of the high-density plasma equipment.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 제조공정에서 고집적 플라즈마 설비의 절연용 가드 링이 고집적 플라즈마 설비의 웨이퍼 척킹 프로세스 진행중에 전기적 흐름을 억제하기 위해 절연체로 전자기 척의 측면을 둘러싸는 구조로 형성하되, 적어도 상위부를 외측으로 하향 경사지게 형성되는 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the semiconductor manufacturing process according to the present invention, the insulating guard ring of the highly integrated plasma facility is formed to have a structure surrounding the side of the electromagnetic chuck with an insulator to suppress electric flow during the wafer chucking process of the highly integrated plasma facility. At least the upper portion is characterized by consisting of a structure formed to be inclined downward downward.
도 1은 종래 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마 설비 구조를 도시한 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing the structure of a highly integrated plasma facility of the conventional NOVELLUS.
도 2는 종래 NOVELLUS(사)의 고집적 플라즈마 설비 내의 전자기 척과 절연용 가드 링의 구조를 도시한 도면2 is a view showing the structure of the electromagnetic chuck and the insulating guard ring in the conventional high-density plasma equipment of NOVELLUS
도 3은 종래 도 2의 A-A' 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 4는 본 발명에 따라 개선된 구조의 고집적 플라즈마 설비 내의 전자기 척과 절연용 가드 링을 도시한 도면4 shows an electromagnetic chuck and insulating guard ring in a highly integrated plasma installation of improved construction in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조도5 is a structural view of the insulating guard ring B-B 'cross section according to the first embodiment of the present invention
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조도6 is a structural view of the insulating guard ring B-B 'cross section according to the second embodiment of the present invention
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조도7 is a structural view of the insulating guard ring B-B 'cross section according to the third embodiment of the present invention
도 8은 종래 절연용 가드 링 구조와 본 발명에 따른 가드 링 구조의 비교 동작도8 is a comparison operation of the conventional guard ring structure and the guard ring structure according to the present invention
도 9는 종래 절연용 가드 링 외관과 본 발명의 실시예들에 따른 절연용 가드 링 외관을 비교한 도면9 is a view comparing the appearance of the conventional guard ring for insulation and the appearance of the insulation guard ring according to the embodiments of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
50: 고집적 플라즈마 설비 51: 커버50: highly integrated plasma equipment 51: cover
53: 가스 노즐 55: 유도 코일53: gas nozzle 55: induction coil
56: 세라믹 돔 57: 터보 펌프56: ceramic dome 57: turbo pump
59: 가스링 10: 전자기 척59: gas ring 10: electromagnetic chuck
20: 절연용 가드 링(종래) 100: 절연용 가드 링20: Insulation guard ring (conventional) 100: Insulation guard ring
100-1(~3): 제1(~3)절연용 가드 링100-1 (~ 3): Guard ring for the first (~ 3) insulation
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a more thorough understanding of the present invention, such as specific processing flows. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명에 따른 반도체 제조공정에서 고집적 플라즈마(HDP) 설비의 절연용 가드 링은 고집적 플라즈마 설비의 웨이퍼 척킹 프로세스 진행중에 전기적 흐름을 억제하기 위해 절연체로 전자기 척의 측면을 둘러싸는 구조로 형성하되, 적어도 상위부를 외측으로 하향 경사지게 형성되는 구조로 이루어지도록 구성한다. 이를 위한 각종 실시예들이 도 4 내지 도 9에 도시되어 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따라 이물질로부터 자유로우며, 에칭 되는 면적을 최소화 할 수 있는절연용 가드 링 구조를 상세히 설명한다.In the semiconductor manufacturing process according to the present invention, the insulating guard ring of the high density plasma (HDP) facility is formed in a structure that surrounds the side of the electromagnetic chuck with an insulator to suppress electrical flow during the wafer chucking process of the high density plasma facility. It is configured to be made of a structure that is formed to be inclined downward downward. Various embodiments for this purpose are shown in FIGS. 4 to 9. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a guard ring structure for insulation free from foreign matter, which can minimize the area to be etched.
먼저, 도 4는 본 발명에 따라 개선된 구조의 고집적 플라즈마 설비 내의 전자기 척과 절연용 가드 링을 도시한 도면으로서, 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸는 절연용 가드 링(100)의 구조를 외측으로 하향 경사지도록 형성한 것이다. 이와 같은 상기 절연용 가드 링(100) 구조는 비록 이물질이 발생하더라도 이물질이 상기 절연용 가드 링(100)의 상위 표면에 부착 또는 적층 되기 어려운 구조로 형성된다. 이를 B-B' 단면으로서, 도 5 내지 도 7에 도시된 제1 내지 제3실시예를 통해 설명한다. 상기 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조로서, 상기 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸는 절연용 가드 링(100-1)을 단면이 삼각형이 되도록 형성한 것이다. 그리고, 상기 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조로서, 상기 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸는 절연용 가드 링(100-2)을 외측 단면이 곡면을 갖도록 형성한 것이다. 또한, 상기 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 B-B' 단면의 절연용 가드 링 구조로서, 상기 전자기 척(10)의 측면을 둘러싸는 절연용 가드 링(100-3)을 상위부가 하향 경사각을 가지도록 형성한 것이다. 이로써, 이물질이 발생하더라도 종래 절연용 가드 링(20)의 상면이 편평하여 이물질이 부착 또는 적층 되기 용이한 구조와 달리 제1 내지 제3실시예에 따른 절연용 가드 링(100-1~3)은 외측이 모두 하향 경사가 형성되어 이물질이 표면에 닿더라도 미끄러지는 구조로 이루어진다.First, FIG. 4 is a diagram illustrating an electromagnetic chuck and an insulating guard ring in a highly integrated plasma apparatus having an improved structure according to the present invention, and the outer side of the structure of the insulating guard ring 100 surrounding the side of the electromagnetic chuck 10. It is formed to be inclined downward. The insulating guard ring 100 structure as described above is formed of a structure that is hard to attach or stack on the upper surface of the insulating guard ring 100 even if foreign matter occurs. This will be described with reference to the first through third embodiments shown in FIGS. 5 is an insulating guard ring structure having a cross section of BB ′ according to the first embodiment of the present invention, wherein the insulating guard ring 100-1 surrounding the side surface of the electromagnetic chuck 10 has a triangular cross section. It is formed. 6 is an insulating guard ring structure of BB 'section according to the second embodiment of the present invention, the outer side of the insulating guard ring 100-2 surrounding the side surface of the electromagnetic chuck 10 It is formed to have a curved surface. In addition, FIG. 7 is an insulating guard ring structure having a cross section of BB 'according to the third embodiment of the present invention, and an upper portion of the insulating guard ring 100-3 surrounding the side surface of the electromagnetic chuck 10 is lowered. It is formed to have an inclination angle. Thus, even if foreign matter occurs, the insulating guard ring 100-1 to 3 according to the first to third embodiments, unlike the structure in which the upper surface of the conventional insulating guard ring 20 is flat and easily attaches or stacks the foreign matter. All of the outer side is formed to be inclined downward structure even if foreign matters touch the surface.
도 8을 통해 종래 절연용 가드 링 구조(20)와 본 발명의 실시예들에 따른 가드 링 구조(100-1~3)를 비교하여 이물질 발생시 어떤 개선효과가 있는 가를 설명한다. 종래 절연용 가드 링(20)의 구조는 원통형 구조로서 사각형의 단면을 이루고 있음을 알 수 있다. 이러한 종래 절연용 가드 링(20) 구조는 이물질(3)이 상면에 부착 또는 적층 되기 용이한 구조로 형성된다. 그러나, 본 발명에 따른 절연용 가드 링(100, 여기서 참조부호 '100'은 제1 내지 제3실시예에 따른 절연용 가드 링 구조의 참조부호 총칭임.) 구조는 외측으로 하향 경사를 이룸으로써 이물질(3)이 발생되더라도 상기 경사면을 따라 미끄러지는 구조로 형성되어 이물질로부터 자유로울 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 절연용 가드 링(100)은 본 발명의 목적을 보다 효과적으로 수행하기 위하여 절연용 가드 링의 두께(/폭)를 종래 'd'의 두께(/폭)보다 작은 'w' 두께(/폭)를 갖도록 형성한다. 이는 에칭 되는 면적을 최소로 하기 위함이다.Referring to Figure 8 compares the conventional guard ring structure 20 and the guard ring structure (100-1 ~ 3) according to the embodiments of the present invention will be described what improvement effect when the foreign matter occurs. It can be seen that the structure of the conventional insulating guard ring 20 has a rectangular cross section as a cylindrical structure. The structure of the conventional guard ring 20 for insulation is formed of a structure in which the foreign material 3 is easily attached or stacked on the upper surface. However, the insulating guard ring 100 according to the present invention (where reference numeral '100' is a generic term for the insulating guard ring structure according to the first to third embodiments) has a downwardly inclined outward structure. Even if the foreign matter 3 is generated, it is formed in a structure that slides along the inclined surface, thereby being free from foreign matter. At this time, the insulation guard ring 100 according to the present invention is a 'w' smaller than the thickness (/ width) of the conventional guard ring thickness (/ width) in order to more effectively carry out the object of the present invention It is formed to have a thickness (/ width). This is to minimize the area to be etched.
본 발명에 따라 제1 내지 제3실시예로서 설명한 절연용 가드 링(100)의 외관구조가 도 9에 도시되어 있다. 상기 도 9는 종래 절연용 가드 링 외관과 본 발명의 실시예들에 따른 절연용 가드 링 외관을 비교한 도면으로, 종래 절연용 가드 링(20)은 상술한 바와 같이 원통형을 이룸을 알 수 있고, 제1실시예로서 설명한 단면이 삼각형인 제1절연용 가드 링(100-1)은 부채꼴 기둥 구조로, 그리고 제2실시예로서 설명한 외측 단면이 곡면을 이루는 제2절연용 가드 링(100-2)은 원기둥 구조로, 그리고 제3실시예로서 설명한 제3절연용 가드 링(100-3)은 상위부가 하향 경사각을 가지며, 상기 상위부와 일체로 형성되는 하위부는 원통형 구조로 형성됨을 알 수 있다.The external structure of the insulating guard ring 100 described as the first to third embodiments according to the present invention is shown in FIG. 9 is a view comparing the appearance of the conventional insulating guard ring and the insulating guard ring according to the embodiments of the present invention, it can be seen that the conventional insulating guard ring 20 is cylindrical as described above. The first insulating guard ring 100-1 having a triangular cross section described as the first embodiment has a fan-shaped pillar structure, and the second insulating guard ring 100-having a curved outer cross section as a second embodiment. 2) has a cylindrical structure, and the third insulating guard ring 100-3 described as the third embodiment has an upper inclination angle and a lower portion integrally formed with the upper portion has a cylindrical structure. have.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나,본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.On the other hand, the detailed description of the present invention has been described with reference to specific embodiments, of course, various modifications are possible without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 이물질이 닿는 절연용 가드 링의 표면을 경사지도록 형성하고 두께를 줄임으로써, 고집적 플라즈마 설비의 절연용 가드 링을 본래 역할을 충실히 수행하면서도 이물질 발생으로부터 자유로와 질 수 있는 반도체 제조공정에서 고집적 플라즈마 설비의 절연용 가드 링 구조를 구현할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention is formed by inclining the surface of the insulating guard ring in contact with foreign matter and reducing the thickness, the semiconductor can be free from foreign matter generation while faithfully performing the original role of the insulating guard ring of the highly integrated plasma equipment In the manufacturing process there is an advantage that can implement a guard ring structure for insulation of the highly integrated plasma equipment.
Claims (3)
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| KR1020000010332A KR20010086662A (en) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Isolation guard ring construction of high density plasma equipment in semiconductor fabrication process |
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| KR1020000010332A KR20010086662A (en) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | Isolation guard ring construction of high density plasma equipment in semiconductor fabrication process |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101009483B1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-01-19 | 주식회사 어드밴스드웨이브 | Sag protector |
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2000
- 2000-03-02 KR KR1020000010332A patent/KR20010086662A/en not_active Application Discontinuation
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| KR101009483B1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-01-19 | 주식회사 어드밴스드웨이브 | Sag protector |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |