KR200243821Y1 - 플라즈마 식각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 폴리머가 완전히 제거될 수 있는 플라즈마 식각장치를 제공하는데 있다.

이에 본 고안은 공정챔버의 상부에 설치된 고주파 전극판과 하부에 설치된 음극판 사이에서 발생된 플라즈마로 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 식각장치에 있어서, 웨이퍼의 둘레에 수직으로 설치된 하부조립체와 외측면이 하부조립체의 상부면과 직각을 이루도록 결합되는 상부조립체로 이루어지는 포커스링을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치를 제공하는데 있다.

Description

플라즈마 식각장치{PLASMA ETCHING APPRATUS}

본 고안은 반도체 제조에 사용되는 식각장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체의 제조는 웨이퍼 표면에 박막의 적층, 식각 및 이온주입을 반복적으로 실시하여 원하는 회로의 동작 특성을 가지는 반도체 소자를 형성하는 것이다.

식각작업은 적층된 박막을 선택적으로 제거하는 작업으로 용액을 사용하여 식각하는 습식식각과 반응가스를 이용하여 식각하는 건식식각으로 구분된다.

특히 건식식각은 반응가스를 이온화시키기 위해서 발생시키는 플라즈마의 발생방식에 따라 플라즈마 식각(Plasma etching), 반응성 이온 식각(Reactive ion etching), 자기 향상 반응성 이온 식각(Magnetically enhanced reactive ion etching) 등의 방식이 있다.

여기서 플라즈마 식각은 반응가스를 두 전극사이에 넣고 강한 전장을 형성시켜 가스를 이온화시키고, 이 이온화된 반응가스를 웨이퍼의 표면에 가속시켜 적층된 박막을 선택적으로 제거하는 방식이다.

이와 같은 플라즈마 식각에 사용되는 플라즈마 식각장치는 공정챔버에 유입된 반응가스가 공정챔버 상부의 RF전극판과 공정챔버 하부의 음극판 사이에 발생된 플라즈마에 의해 이온화되고, 이온화된 반응가스를 웨이퍼의 표면으로 가속시켜 적층된 박막을 선택적으로 제거시키는 장치이다.

여기서 플라즈마에 의해 이온화된 반응가스는 식각 효율을 향상시키기 위하여 웨이퍼로 집중되어야 하며, 이를 위하여 반응가스를 웨이퍼 위에 모아주는 도 3에 도시된 바와 같은 포커스링(90)이 설치된다.

상기와 같은 플라즈마 식각장치에 의해 식각작업 도중 발생된 폴리머(92)는 포커스링(90)을 비롯하여 공정챔버의 내부에 침적되며, 침적된 폴리머(92)는 제거되어야 한다.

이 때 다른 곳에 침적된 폴리머를 제거하는 것은 문제가 되지 않으나, 포커스링에 침적된 일부의 폴리머, 즉 직각으로 변곡된 변곡부에 침적된 폴리머는 청소도구가 닿지 않아 완전히 제거되지 않는다.

따라서 후속의 웨이퍼 식각공정에서 포커스링의 변곡부에 잔존해 있던 폴리머가 웨이퍼에 부착되어 불량웨이퍼가 발생되므로 웨이퍼의 수율이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 폴리머가 완전히 제거될 수 있는 플라즈마 식각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 플라즈마 식각장치의 개략구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 플라즈마 식각장치에 설치되는 포커스링의 단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 플라즈마 식각장치에 설치되는 포커스링의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공정챔버 16 : 진공배관

18 : 척 20 : 음극판

24 : 필터링 26 : 고주파 전극판

28 : 샤워헤드 30 : 포커스링

32 : 하부조립체 34 : 상부조립체

42 : 폴리머

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 공정챔버의 상부에 설치된 고주파 전극판과 하부에 설치된 음극판 사이에서 발생된 플라즈마로 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 식각장치에 있어서, 웨이퍼의 둘레에 수직으로 설치된 하부조립체와 외측면이 하부조립체의 상부면과 직각을 이루도록 결합되는 상부조립체로 이루어지는 포커스링을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치를 제공함에 있다.

이하 본 고안에 대한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 플라즈마 식각장치를 나타내는 개략구성도이다.

상기한 도면에 의하면 플라즈마 식각장치는 공정챔버(10)와, 공정챔버(10)의상부에 설치되는 플라즈마 발생부와, 공정챔버(10)의 하부에 설치되는 웨이퍼 지지부를 포함한다.

상기 공정챔버(10)는 상부로 개구된 본체(12)와, 본체(12)의 상부에 설치된 뚜껑(14)을 포함한다.

본체(12)의 내부에는 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼 지지부가 설치되고, 본체(12)의 일측에는 본체(12)의 측면을 관통하는 진공배관(16)이 설치되어 식각이 진행된 반응가스를 외부로 배출시킨다.

웨이퍼 지지부는 공정챔버(10)의 내측 중심에 설치된 척(18)과, 이 척(18) 하부에 설치되어 플라즈마를 유도하는 음극판(20)을 포함한다. 이 음극판(20)의 둘레에는 상면에 돌출부(22)가 형성된 필터링(24)이 설치되어 플라즈마로부터 음극판(20)이 보호된다.

한편 뚜껑(14)의 하부에는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부가 설치된다.

플라즈마 발생부는 뚜껑(14)의 하부에 고주파를 발생시키는 고주파 전극판과(26), 이 고주파 전극판(26)의 하부에 반응가스가 넓게 방사되도록 설치된 샤워헤드(28)를 포함한다.

샤워헤드(28)로부터 방사된 반응가스는 웨이퍼(W)에 집중되어야 하며, 이를 위하여 웨이퍼(W)의 둘레에 본 고안의 특징에 따른 포커스링(30)이 설치된다.

포커스링(30)은 도 2에서와 같이 웨이퍼(W)의 둘레에 수직으로 설치된 하부조립체(32)와, 하부조립체(32)에 결합되고 외측면이 하부조립체(32)의 상면과 직각을 이루는 상부조립체(34)로 이루어진다.

여기서 하부조립체(32)는 환형의 링 구조로서, 하면에는 환형으로 안착홈 (36)이 형성되어 상기한 필터링(24)의 돌출부(22)에 안착되고, 상면의 내측에는 상방으로 돌기부(38)가 형성된다.

또한 상부조립체(34)도 환형의 링 구조로서, 하단의 내측에 하부조립체(32)의 돌기부(38)에 대응되는 홈(40)이 형성된다.

여기서 상부조립체(34)와 하부조립체(32)는 제작시 억지끼워맞춤이 되도록 공차가 주어진다. 따라서 상부조립체(34)와 하부조립체(32)가 항상 죔새의 상태에 있으므로 플라즈마가 발생되는 가혹한 상황에서도 견딜 수 있다.

한편 상기와 같은 포커스링(30)은 본 실시예에서는 하부조립체(32)의 상단에 돌기부(38)가 형성되고 상부조립체(34)의 하단에 홈(40)이 형성되었지만 역으로 하부조립체(32)의 상단에 홈이 형성되고 상부조립체(34)의 하단에 돌기부가 형성되는 것도 가능하다.

다음으로 본 고안에 따른 플라즈마 식각장치의 포커스링의 클리닝 작업에 대해서 설명한다.

웨이퍼(W)의 식각을 마친 후 공정챔버(10)는 주기적으로 클리닝을 하게 된다.

공정챔버(10)의 클리닝은 먼저 포커스링(30)을 분리하여 공정챔버(10)의 외부로 인출시킨 후, 공정챔버(10)의 내부와 공정챔버(10)로부터 분리된 포커스링 (30)을 각각 클리닝하고, 클리닝이 완료되면 포커스링(30)을 공정챔버(10)의 필터링(24) 위에 결합시키게 된다.

좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 필터링(24)의 상부에 설치된 포커스링(30)을 분리하여 공정챔버(10)의 외부로 인출시킨다.

다음으로 포커스링(10)이 인출된 공정챔버(10)의 내부를 세제와 수세미를 사용하여 클리닝한다.

한편 공정챔버(10)에서 인출된 포커스링(10)은 분리되지 않은 상태에서 세제와 수세미를 사용하여 클리닝한다. 외부가 클리닝된 포커스링(10)은 분리되어 직각을 이루는 경계부를 클리닝한다. 이 때 상부조립체(34)와 하부조립체(32)는 직각을 이루는 경계부를 기점으로 분리되므로 경계부에 잔존해 있는 폴리머(42)를 완전히 제거할 수 있다.

이와 같이 클리닝이 완료된 포커스링(10)은 억지끼워맞춤 되도록 가공되어 있으므로 타입(Drive in) 등의 방법으로 조립된다.

조립된 포커스링(30)은 클리닝중에 묻어있는 물기를 제거시키고 공정챔버 (10)의 필터링(24) 위에 안착시킨 후 식각공정을 진행시킨다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 플라즈마 식각장치는 포커스링에 부착된 폴리머를 완전히 제거할 수 있으므로 폴리머로 인해 발생되는 불량웨이퍼의 발생을 방지하게 된다. 따라서 웨이퍼의 수율이 증가하게 되어 생산원가를 절감할 수 있다.

또한 포커스링은 상부조립체와 하부조립체로 분리가 가능하므로 두 조립체중 하나의 조립체가 파손되면 파손된 조립체만을 교체하여 사용할 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있다.

Claims (2)

1. 공정챔버의 상부에 설치된 고주파 전극판과 하부에 설치된 음극판 사이에서 발생된 플라즈마로 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 식각장치에 있어서,

   상기 웨이퍼의 둘레에 수직으로 설치된 하부조립체와, 외측면이 상기 하부조립체의 상부면과 직각을 이루도록 결합되는 상부조립체로 이루어지는 포커스링을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부조립체의 하단에 형성된 돌기부가 상기 하부조립체의 상단에 형성된 홈에 끼워맞춤되어 상기 상부조립체와 상기 하부조립체가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치.