KR20020052674A

KR20020052674A - 건식식각장치의 포커스 링

Info

Publication number: KR20020052674A
Application number: KR1020000082099A
Authority: KR
Inventors: 이태원
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-04

Abstract

본 발명은 건식식각장치의 포커스 링에 관한 것으로서,챔버와, 상기 챔버의 내부에 소정의 간격을 두소 설치되어 플라즈마영역을 이루는 상·하부전극과, 상기 하부전극의 상면에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 정전척과, 상기 웨이퍼의 둘레에 설치된 포커스 링을 구비한 건식식각장치에 있어서, 상기 포커스 링은 그 재질이 질화알루미늄으로 된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 포커스 링을 열전도성이 우수한 질화알루미늄을 사용함에 따라 포커스 링에 온도편차가 발생하는 것을 해소시켜 폴리머가 국부적으로 쌓이고, 그 쌓이는 과정이 계속적으로 진행되어 그 이전에 쌓였던 폴리머에 충격을 가함에 따라 쌓였던 폴리머가 벗겨지게 되어 파티클을 발생시키는 것을 해소시킬 수 있다.

Description

건식식각장치의 포커스 링{Focus Ring of Dry Etching Apparatus}

본 발명은 건식식각장치의 포커스 링에 관한 것으로서, 특히, 상기 포커스 링의 재질을 개선하여 포커스 링의 온도 분포를 균일하게 하여 폴리머가 국부적으로 데포지션(Deposition)되는 것을 해소시킴에 따라 파티클이 발생하는 것을 억제시키는 건식식각장치의 포커스 링에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중에서 미세 패턴을 형성하기 위해서는소자의 고집적화, 미세화에 수반해서 고정밀도의 에칭을 행하기 위하여 한 쌍의 평형 평판형 전극에 의한 플라즈마 에칭을 행하는 건식식각장치가 사용되고 있다.

이러한 건식식각장치는 고진공을 유지할 수 있도록 된 챔버의 내부에 고주파 파워소스(RF)를 인가하기 위한 상부전극(미도시)과 하부전극이 설치되며, 상기 하부전극의 상면에는 정전척(Electo Static Chuck)이 설치되어 그 상부면에 웨이퍼를 고정하도록 한다.

한편, 상기 하부전극의 주변에는 포커스 링이 설치되어 상부전극 및 하부전극에 의해 형성된 플라즈마를 웨이퍼로 집중될 수 있도록 구성되며, 그 재질이 알루미나세라믹(Al₂O₃)으로 구성된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 건식식각장치는 포커스 링이 열전도율이 낮은 알루미나 세라믹(Al₂O₃)으로 구성되어 파티클이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

즉, 상기 포커스 링이 열전도율이 낮은 알루미나 세라믹으로 구성됨에 따라 소정의 온도를 유지하고 있는 하부전극과 인접하는 포커스 링의 하부에 비하여 그 상부측의 온도가 낮아 에칭과정에서 생성되는 폴리머가 낮은 온도를 갖는 포커스 링의 상부측에만 국부적으로 쌓이게 되고, 계속적으로 쌓이게 되면서 이전에 쌓이게 된 폴리머에 충격을 가하여 폴리머가 벗겨지게 되어 파티클이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 포커스 링의 재질을 열전도성이 우수한 재질로 개선시킴에 따라 포커스 링의 온도편차를 줄여 포커스 링에 폴리머가 국부적으로 쌓이게 되어 파티클이 발생되는 것을 해소시키는 파티클 발생 억제 기능을 갖는 건식식각장치의 포커스 링을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 챔버와, 상기 챔버의 내부에 소정의 간격을 두고 설치되어 플라즈마영역을 이루는 상·하부전극과, 상기 하부전극의 상면에 안착된 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 둘레에 설치된 포커스 링을 구비한 건식식각장치에 있어서, 상기 포커스 링은 그 재질이 질화알루미늄으로 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 그 재질이 질화알루미늄으로 이루어진 포커스 링이 적용된 건식식각장치의 일부를 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1에 도시된 포커스 링이 그 표면에만 질화알루미늄이 소정의 두께로 코팅된 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 챔버

3 : 하부전극

5,5′ : 포커스 링

이하, 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 구성 및 작용에 대해서 설명한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 고진공을 유지할 수 있도록 된 챔버(1)의 내부에 고주파 파워소스(RF)를 인가하기 위한 상부전극(미도시)과 하부전극(3)이 설치되며, 상기 하부전극(3)에는 정전척(Electro Static Chuck)(4)이 설치되어 상부면에 웨이퍼(W)를 고정하도록 한다.

한편, 상기 하부전극(3) 및 정전척(4)의 주변에는 포커스 링(5)과, 에지 링(7)에 의해 구성되며, 상기 포커스 링(5)은 그 열전도율이 알루미나세라믹(Al₂O₃)에 비하여 5배정도 우수한 특성을 갖고 질화알루미늄(AlN) 재질로 이루어진다.

상기 포커스 링(5)은 그 전체가 질화알루미늄(AlN)으로 이루어지거나 또는 그 표면에만 질화알루미늄(AlN)재질이 소정의 두께로 코팅되어 이루어지게 된다.

미설명부호(9)는 라이너(Liner)를 나타내고, 부호(7)는 인슐레이터(Insulator)를 나타낸다.

다음 이와 같이 구성된 건식식각장치의 포커스 링의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 드라이 에칭공정은 진공상태의 공정 챔버(1) 내부에 제거될 층과 반응하게 되는 가스를 공급하고, 이 가스를 플라즈마 상태로 형성시켜 PR패턴에 의해 노출된 웨이퍼의 특정막과 반응토록 함으로써 불필요한 부위를 제거하게 된다.

상술한 바와 같이 공급되는 가스의 플라즈마 상태는 상부전극(미도시) 및 하부전극(3)에 RF(Radio Frequency)파워를 인가함으로써 형성되는 것이고, 이에 따라 챔버(1)의 내부 및 웨이퍼(W)의 온도는 고온 상태를 이루게 된다.

상기 챔버(1) 및 웨이퍼(W)의 온도가 높아 질 수 있으며, 이러한 온도상태에서 웨이퍼(W) PR층이 열에 의해 웨이퍼(W)의 상면측으로부터 떨어져 나가거나 타버리는 등에 의해 성질이 변화되어 균일하게 식각되지 않으며, 또한 과도하게 식각되어 제거될 층 이외의 층이 제거되므로 이것을 방지하기 위해 정전척(4)의 상면에 홈(미도시)을 복수개 형성하여 그 홈을 따라 냉각소스를 흘려 웨이퍼의 가열을 방지하게 된다.

한편, 상기와 같이 에칭 공정이 진행되는 동한 발생하는 폴리머는 도시되지않은 배기관을 통해 배기되며, 상기 배기관을 통해 완전히 배기되지 못하고 챔버의 구조적인 측면과 가스 및 진공배기의 흐름에 따라 챔버(1) 내부에 남게 된다.

이때, 그 잔여 폴리머는 상대적으로 온도가 낮은 부위에 데포지션 될 가능성이 높게 되며, 종래에는 상대적으로 온도가 낮은 포커스 링의 상부에 국부적으로 쌓이고, 그 쌓이는 동작이 계속적으로 진행되어 그 이전에 쌓이게 된 폴리머에 충격을 가하여 폴리머가 벗겨져 파티클이 발생하게 되는 문제점을 유발하게 된다.

상기 포커스 링의 상부와 하부가 온도편차가 발생되는 이유는 상술한 바와 같이 소정의 온도를 유지하고 있는 하부전극(3)에 인접한 포커스 링의 하부는 온도가 높고 상부는 온도가 상대적으로 낮아지기 때문이다.

그러나, 본 발명은 포커스 링(5)의 재질을 열전도성이 우수한 질화알루미늄(AlN)을 사용함에 따라 포커스 링(5)의 재질이 그 열전도차에 의해 하부전극(3)과 결합된 부위에 비해 그 상부측의 온도가 낮아지게 되는 문제점을 해소시킬 수 있게 된다.

즉, 포커스 링(5)의 온도분포를 균일하게 이루게 됨에 따라 폴리머가 상기 포커스 링(5)의 상부측에만 국부적으로 쌓이게 되고, 그 쌓이는 현상이 반복되어 그 이전에 쌓였던 폴리머에 충격을 가하여 폴리머가 벗겨져서 파티클이 발생되는 현상을 줄일 수 있게되는 것이다.

도 2는 상기 도 1에 도시된 포커스 링이 그 표면에만 질화알루미늄이 소정의 두께로 코팅된 상태를 도시한 도면으로서, 포커스 링(5′)의 구조를 종래의 알루미나세라믹을 사용하여 형성시켰던 포커스 링의 표면에 질화알루미늄(AlN)을 소정의두께로 코팅하는 방법에 의해 제작하여 그 내부에서의 열 전도보다 표면에서의 열의 전도가 빠르게 일어나도록 함으로써 포커스 링(5′)이 부분별로 온도편차가 발생되는 것을 해소시켜 폴리머가 국부적으로 쌓이게 되어 파티클이 발생되는 것을 줄일 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 건식식각장치의 포커스 링은 열전도성이 우수한 질화알루미늄을 사용함에 따라 포커스 링의 온도편차가 발생하는 것을 해소시켜 폴리머가 국부적으로 쌓이고, 그 쌓이는 과정이 계속적으로 진행되어 그 이전에 쌓였던 폴리머에 충격을 가함에 따라 쌓였던 폴리머가 벗겨지게 되어 파티클을 발생시키는 것을 해소시킬 수 있다.

Claims

챔버와, 상기 챔버의 내부에 소정의 간격을 두소 설치되어 플라즈마영역을 이루는 상·하부전극과, 상기 하부전극의 상면에 설치되어 웨이퍼를 안착시키는 정전척과, 상기 웨이퍼의 둘레에 설치된 포커스 링을 구비한 건식식각장치에 있어서,

상기 포커스 링은 그 재질이 질화알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스 링.
제 1항에 있어서,

상기 포커스 링은 그 전체가 질화알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스 링.
제 1항에 있어서,

상기 포커스 링은 소정의 두께로 그 표면에 질화알루미늄이 코팅된 것을 특징으로 하는 건식식각장치의 포커스 링.