KR20020093214A - 반도체 식각설비의 상부전극구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에 있어서 웨이퍼 식각을 하는 식각설비의 상부전극을 양면에 스크류를 고정하기 위한 다수의 스크류 고정홀을 형성하여 상부전극의 수명을 연장할 수 있는 상부전극 구조에 관한 기술이다. 이를 위해, 반도체 식각설비의 상부플레이트의 하부에 설치되어 실리콘 재질로 이루어진 상기 상부전극의 체결부 전면과 배면에 스크류를 고정하기 위한 다수의 스크류 고정홀을 형성하여 상부전극을 양면으로 사용하는 구조를 갖는다.

Description

반도체 식각설비의 상부전극구조{UPPER ELECTRODE CONSTUCTION OF SEMICONDUCTOR ETCH DEVICE}

본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 식각을 하는 식각설비의 상부전극을 양면에 스크류를 고정하기 위한 다수의 스크류 고정홀을 형성하여 상부전극의 수명을 연장할 수 있는 반도체 건식식각장치의 상부전극구조에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 확산공정, 식각공정, 포토리소그래피고정 및 성막공정 등으로 나눌수 있다.

이러한 공정중 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 있으며, 습식식각은 소자의 최소선폭이 수백 내지 수십 마이크로대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나 VLSI, ULSI소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 따라서 현재 일반적으로 건식식각을 사용하고 있으며, 건식식각 설비중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 공정설비는 공정쳄버에서 가스와 고주파 파워 등 각종요소를 이용하여 공정을 진행할 때 외부와 완전히 차단된 초고진공을 요구하고 있다.

이와 같은 일반적인 종래 건식식각 공정을 진행하는 건식각설비가 대한민국등록특허공보 10-0290551호에 개시되어 있으며, 그 개시된 건식식각설비의 전극조립체를 설명한다.

도 1은 종래 반도체 건식각장비의 전극조립체의 구성을 보인 단면도이고, 도 2는 종래의 전극조립체의 상부전극을 보인 평면도로서, 도시된 바와 같이 종래 건식각장비의 전극조립체는 공정가스가 주입되는 가스주입관(1)이 고정된 커버(2)의 하측에 가스를 분산시키기 위한 냉열판(4)이 설치되어 있으며, 그 냉열판(4)의 하부에는 전압을 인가하여 플라즈마를 형성하기 위한 상부전극(5)이 설치되어 있고, 그 상부전극(5)의 하부에는 플라즈마를 모아주기 위한 쉘드링(6) 및 웨이퍼를 고정시키기 위한 클램프링(7)이 설치되어 있다.

상기 상부전극(5)은 φ 1 - 2mm인 가스분사공(8a)이 다수개 형성되어 있는 가스공급부(8)와, 그 가스공급부(8)의 외측에배치되며 다수개의 스크류 고정홀(9a)이 형성된 체결부(9)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 건식각장비의 전극조립체에서는 식각공정 진행시 공정가스가 가스주입관(1)으로 주입되면, 배플(3)에 의해 가스가 분산되어 냉열판(4)을 거쳐 상부전극(5)에 형성된 다수개의 가스분사공(8a)을 통하여 챔버의 내측에 유입된다.

이때, 상부전극(5)에 인가되는 전압에 의해 플라즈마가 생성되고, 이와 같은 플라즈마에 의해 웨이퍼에 형성된 옥사이드막 또는 메탈필름 등의 식각이 이루어지게 된다.

상기와 같은 종래의 건식식각설비의 상부전극(5)은 실리콘(Si)재질로 이루어져 있으며, 웨이퍼와 함께 식각되어 일정한 두께에 이르면 공정 이상발생 등을 유발하여 교체를 하여야 한다. 그런데 종래의 상부전극(5)은 스크류 고정홀(9a)의 내부가 도 4와 같이 구성되어 있으며, 상부전극(5)의 체결부(9)의 다수의 스크류 고정홀(9a)은 도 3a와 같이 전면쪽에만 구비되어 스크류로 고정할 수 있는 구조를 갖고, 도 3b와 같은 후면쪽에는 스크류 고정홀이 구비되어 있지 않아 사용할 수 없기 때문에 수명이 짧아지는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 건식식각장치에서 식각공정 진행 시 사용되는 상부전극을 양면으로 형성하여 수명을 연장할 수 있는 반도체 건식식각장치의 상부전극구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 건식식각장치에 사용되는 실리콘 재질의 상부전극의 수명을 연장시켜 제조비용을 절감할 수 있는 반도체 건식식각장치의 상부전극구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 반도체 건식각장비의 전극조립체의 구성을 보인 단면도

도 2는 종래의 전극조립체의 상부전극을 보인 평면도

도 3a는 종래의 상부전극의 전면에 대한 평면도

도 3b는 종래의 상부전극의 배면에 대한 평면도

도 4는 종래의 스크류 고정홀의 단면도

도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 건식식각장치의 상부전극(10)의 전면에 대한 평면 구조도

도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 건식식각장치의 상부전극(10) 의 배면에대한 평면 구조도

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상부전극의 체결부에 형성된 스크류 고정홀(14a, 24a)의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 상부전극 12: 가스공급부

12a: 가스분사공 14: 체결부

14a: 다수의 스크류 고정홀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼를 건식식각하는 장치에 있어서, 상부플레이트의 하부에 설치되어 실리콘 재질로 이루어진 상부전극의 체결부 상면과 하면에 스크류 고정홀을 형성하여 양면으로 사용하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분사된 가스를 통과시키기 위한 가스공급부와, 상기 가스공급부의 외부에 배치되어 상부전극을 체결하기 위한 체결부를 구비하여 웨이퍼를 건식식각하는 반도체 건식식각장치의 상부전극구조에 있어서, 상기 상부전극의 전면에 형성된 가스공급부는 φ1~2mm로 이루어진 다수의 가스분사공을 형성하고, 상기 상부전극의 전면 체결부에 다수의 스크류 고정홀이 형성되어 있으며, 상기 상부전극의 배면에는 φ1~2mm로 이루어진 다수의 가스분사공이 형성되어 있으며, 상기 상부전극의 배면 체결부에 상기 다수의 스크류 고정홀이 형성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 건식식각장치의 상부전극(10)의 전면에 대한 평면 구조도이고, 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 건식식각장치의 상부전극(10) 의 배면에대한 평면 구조도이다.

분사된 가스를 통과시키기 위한 다수의 가스공급부(12, 22)와, 상기 다수의 가스공급부(12, 22)의 외부에 배치되어 상부전극(10)을 체결하기 위한 체결부(14, 24)로 구성되어 있으며, 상기 상부전극(10)의 전면에는 φ1~2mm로 이루어진 다수의 가스분사공(12a)을 구비하고, 상기 상부전극(10)의 배면에는 φ1~2mm로 이루어진 다수의 가스분사공(22a)을 구비하며, 상기 상부전극(10)의 전면 체결부(14)에다수의 스크류 고정홀(14a)이 형성되어 있으며, 상기 상부전극(10)의 배면 체결부(24)에 상기 다수의 스크류 고정홀(24a)이 형성되어 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상부전극의 체결부에 형성된 스크류 고정홀(14a, 24a)의 내부 구성도이다.

상기 상부전극(10)의 전면을 사용할 시 스크류가 삽입되어 스크류헤드가 고정되는 제1 스크류헤드고정홀(30)과, 상기 상부전극(10)의 배면을 사용할 시 스크류가 삽입되어 스크류헤드가 고정되는 제2 스크류헤드고정홀(32)과, 상기 스크류를 관통시키는 스크류관통부(34)로 구성되어 있다.

상술한 도 5a 및 도 5b와 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

배플(52)을 통해 내부로 CF₄, CHF₃, CO, Ar 등의 반응가스를 공급하고, 고주파 전력을 인가함에 따라 전기장이 형성되어 반응가스가 이온화 되어 플라즈마상태로 변형된다. 이때 반응가스의 F를 함유한 라디칼은 공정웨이퍼를 이루는 실리콘성분과 반응하여 SiF₄등으로 변형되어 소모되어 F를 함유한 반응가스의 라디칼 산화막의 포토레지스트패턴의 C와 반응하여 성성되는 폴리머의 생성량을 조절하여 산화막 식각선택비를 조절한다. 그리고 이온화된 플라즈마 상태의 반응가스는 포토레지스트패턴에 의해 마스킹되지 않은 웨이퍼상의 산화막과 반응하여 산화막의 소정영역을 식각한다.

이와 같이 산화막 건식식각을 하는 경우 식각쳄버의 내부에서 상부전극(10)의가스공급부(12)를 통해 웨이퍼로 식각개스가 웨이퍼로 인가되어 산화막을 식각을 하게 된다. 이때 상부전극(10)도 웨이퍼와 동일한 재질인 실리콘(Si)으로 이루어져 있어 식각이 되기 때문에 일정한 두께가 되면 전면 체결부(14)내에 형성된 다수의 스크류 고정홀(14a)에 삽입 고정된 스크류를 분해하고, 상부전극(10)을 반대로 뒤집어서 상부전극(10)의 배면 체결부(24)에 형성된 다수의 스크류 고정홀(24a)로 스크류를 삽입하여 고정시켜 식각할 시 상부전극(10)을 다시 사용하므로 사용시간을 2배로 연장시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 식각장치에서 식각쳄버에 사용하는 상부전극의 양쪽면에 체결부의 스크류 고정홀을 각각 형성하여 전면의 가스공급부가 식각에 의해 수명이 완료되면 뒤집어서 배면의 가스공급부를 체결하여 사용하므로 상부전극의 수명을 2배로 연장할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼를 건식식각하는 반도체 건식식각장치의 상부전극에 있어서,

   상부플레이트의 하부에 설치되어 실리콘 재질로 이루어진 상기 상부전극의 체결부 전면과 배면에 다수의 스크류 고정홀을 형성하여 상기 상부전극을 양면으로 사용하는 구조를 갖는 것을 특징으로 반도체 식각장치의 상부전극구조.
2. 분사된 가스를 통과시키기 위한 가스공급부와, 상기 가스공급부의 외부에 배치되어 상부전극을 체결하기 위한 체결부를 구비하여 웨이퍼를 건식식각하는 반도체 건식식각장치의 상부전극에 있어서,

   상기 상부전극의 전면에 형성된 가스공급부는 다수의 가스분사공을 형성하고, 상기 상부전극의 전면 체결부에 다수의 스크류 고정홀이 형성되어 있으며, 상기 상부전극의 배면에는 다수의 가스분사공이 형성되어 있으며, 상기 상부전극의 배면 체결부에 상기 다수의 스크류 고정홀이 형성됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치의 상부전극구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 다수의 스크류 고정홀은,

   상기 상부전극의 전면을 사용할 시 스크류가 삽입되어 스크류헤드가 고정되는제1 스크류헤드고정홀과,

   상기 상부전극의 배면을 사용할 시 스크류가 삽입되어 스크류헤드가 고정되는 제2 스크류헤드고정홀과,

   상기 스크류를 관통시키는 스크류관통부로 구성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치의 상부전극구조.