KR20030000768A - electro static chuck with shadow ring - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrostatic chuck having a shadow ring is provided to minimize or prevent a flow defect in a wet etch process by preventing a layer on an inclined surface of a wafer from being ununiformly etched. CONSTITUTION: The electrostatic chuck(20) absorbs the rear surface of the semiconductor wafer(10) by using electrostatic force. The shadow ring(40) covers the inclined surface of the upper edge of the semiconductor wafer, installed in the electrostatic chuck. The shadow ring is made of a ceramic material. The first end part(41a) extends from the upper portion of the electrostatic chuck in a direction perpendicular to the wafer. The second end part(41b) is curved from the first end part in a direction that the wafer is installed. The third end part(41c) makes the edge of the second end part inclined. The shadow ring includes the first, second and third end parts.

Description

새도우 링이 부착된 정전척{electro static chuck with shadow ring} The shadow ring is attached to the electrostatic chuck {electro static chuck with shadow ring}

본 발명은 반도체 웨이퍼 등과 같은 평판 형상의 작업대상물을 흡착적으로 지지하는 지지척 장치에 관한 것으로, 특히 정전척에 설치되는 새도우 링의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a structure of a shadow ring which is installed in, and more particularly relates to an electrostatic chuck supporting chuck apparatus for supporting a workpiece of a flat plate such as a semiconductor wafer by adsorption ever.

최근 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. In the case of the recent semiconductor products, the integration of products is an essential requirement for a low cost, high quality for competitiveness. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 프로세스(공정) 및 프로세싱 시스템도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다. For the integration is scaled down, including tasks, such as thin and short as the gate oxide thickness and the channel length of the transistor element becomes accompanied, a trend that is also being developed in various types of semiconductor manufacturing process (process), and a processing system accordingly.

일반적으로, 반도체 제조 프로세스중 데포지션(deposition) 프로세스는 제조대상물인 반도체 웨이퍼의 표면에 가스 또는 일단의 재료를 직접 또는 간접적으로 입히는 작업을 말한다. In general, the position for the semiconductor manufacturing process (deposition) process refers to a job-coated gas or one of the materials to the surface of a semiconductor wafer manufacturing an object to directly or indirectly. 그러한 데포지션 프로세스에서 도포되는 막질(layer quality)의 상태는 프로세스 챔버의 온도와 압력 등의 분위기, 촉매 가스, 그리고 반응 가스 등의 파라메타들에 의해 주로 결정된다. Such a state of having the film quality (quality layer) to be applied in the process position is mainly determined by such as the atmosphere, such as temperature and pressure of the process chamber, the catalytic gas and the reaction gas parameters. 또한, 식각(에칭)프로세스에서도 식각되는 막질의 상태는 상기 파라메타들에 주로 의존하는 것으로 알려져 있다. In addition, the state of the film quality is etched in the etching (etching) process, are known to largely depend on the parameters.

상기 데포지션 프로세싱 시스템이나 식각 프로세싱 시스템에서 웨이퍼 등과 같은 서브스트레이트는 균일한 막 의 제조를 위해 반응 챔버내에서 고정적으로 지지되는 것이 필요하다. The substrate, such as the position to a processing system or the etching processing in the system the wafer is required to be fixedly supported in the reaction chamber for the production of a uniform film. 따라서, 서브스트레이트 지지 척들이 반도체 프로세싱 시스템들내에서 서브스트레이트들을 지지하기 위해 폭넓게 사용되어진다. Thus, the substrate supporting chuck that is used widely for supporting the substrate within the semiconductor processing system. 고온 물리적 기상 증착(PVD)등과 같은 고온 반도체 프로세싱 장치내에서 사용되는 특별한 타입의 척은 세라믹 정전척이다. Particular type of chuck is used in a high-temperature semiconductor processing apparatus, such as high-temperature physical vapor deposition (PVD) is a ceramic electrostatic chuck. 그러한 척들은 반도체 웨이퍼 등과 같은 제조대상물을 프로세싱동안 고정적인 위치로 보전(retain)하기 위해 사용된다. Such vessels are used to preserve (retain) in a fixed position during the manufacturing processing object such as a semiconductor wafer. 그러한 정전 척들은 세라믹 척 바디속에 내장된 하나이상의 전극들을 포함한다. Such electrostatic chucks include one or more electrodes embedded in the ceramic chuck body. 세라믹 재질은 전형적은 알루미늄 나이트라이드 또는 티타늄 옥사이드와 같은 메탈 옥사이드로 도프된(doped)알루미나, 유사한 저항특성을 가지는 약간 다른 세라믹 재질이다. Ceramic materials typically are somewhat different ceramic material with the doping with a metal oxide (doped) alumina, similar resistance properties, such as aluminum nitride or titanium oxide. 이 형태의 세라믹은 고온에서 부분적으로 도전성이 있다. The type of ceramic is partially conductive at high temperatures.

상기 전극들에 척킹 전압이 인가되면, 세라믹 재질의 고온에서의 도전성질에 기인하여 웨이퍼는 요한슨 라백 효과(Johnsen-Rahbek effect)에 의해 지지 척의 표면 상부에 흡착된다. If the chucking voltage applied to the electrodes, due to the conductive nature of the ceramic material in the high temperature wafer is adsorbed to the support chuck upper surface by Johansson rabaek effect (Johnsen-Rahbek effect). 그러한 척은 1992년 5월 26일자로 특허허여된 미합중국 특허번호 USPat. Such a chuck is a patent issued on May 26, 1992 Date of United States Patent No. USPat. No.5,111,121 호에 개시되어 있다. No.5,111,121 discloses a call.

한편, D19 이상의 집적도를 갖는 디램(DRAM) 등과 같은 반도체 소자에서는 스토리지 폴리를 스택 구조로 채택하고 있다. On the other hand, in the semiconductor device such as a dynamic random access memory (DRAM) having a density more than D19 and adopts the storage poly stack structure. 반도체 제조공정이 미세 집적화 되면서 스토리지 폴리의 두께는 매우 얇아지게 된다. As semiconductor manufacturing process, the fine thickness of the integrated storage polyester becomes very thin. 따라서, 웨이퍼의 경사면 부분에서는 산화막 위에 도포된 스토리지 폴리실리콘과 산화막의 점착력이 떨어진다. Therefore, the inclined surface portion of the wafer drops the adhesive strength of the storage polysilicon and oxide film coated on the oxide film. 종래의 정전척으로 웨이퍼를 흡착 고정시키고 식각공정을 진행할 경우에 상기한 바와 같이 특히 웨이퍼의 경사면 부분에 있는 막질이 불균일하게 식각된다. Fixed adsorption of the wafer in the conventional electrostatic chuck, and the film quality in the inclined surface portion of the wafer in particular, as described above, if the etching process is to proceed non-uniformly etched. 경사면 부분에 있는 막질이 후속공정인 습식식각 공정에서 웨이퍼내로 흘러들면 결함요인으로 작용하여 불량 예컨대 흐름성 불량을 유발하는 문제가 있다. And the film quality in the inclined portion there is a problem that the example flow into the wafer acts as a defective factor in the wet etching process in the subsequent steps, for example poor flow properties causing defects.

상기한 바와 같이, 종래의 정전척 구조에서는 웨이퍼의 경사면 부분에 있는 막질의 불균일에 기인하는 공정불량이 빈번하여 공정의 신뢰성을 저하시키는 요인이 되어왔다. Thus, in the conventional electrostatic chuck structure in which process failure due to non-uniformity in the film quality in the inclined surface portion of the wafer frequently been a factor to lower the reliability of the process described above.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 정전척 구조를 제공함에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved electrostatic chuck structure which can solve the above problems.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 경사면 부분에 있는 막질이 불균일하게 식각되는 것을 방지할 수 있는 개선된 정전척 구조를 제공함에 있다. It is another object of the present invention to provide an improved electrostatic chuck structure which can prevent the film quality in the inclined surface portion of the wafer non-uniformly etched.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 양상에 따라, 반도체 웨이퍼를 흡착적으로 지지하기 위한 장치는, 반도체 웨이퍼의 후면을 정전력에 의해 흡착하는정전척과; In accordance with an aspect of the present invention for achieving the above object, an apparatus for supporting a semiconductor wafer by adsorption ever, the electrostatic chuck to absorb the semiconductor wafer by the back surface of the electrostatic force; 상기 정전척에 설치되며 상기 반도체 웨이퍼의 상부 가장자리 경사면을 커버하는 새도우 링을 구비함을 특징으로 한다. Mounted to the electrostatic chuck is characterized in that it comprises a shadow ring which covers the upper edge of the inclined surface of the semiconductor wafer.

바람직하기로 상기 새도우 링은 세라믹 재질로 만들어질 수 있다. The shadow ring to preferably may be made of a ceramic material.

상기한 정전척의 구조에 따르면, 웨이퍼의 결함을 방지하여 공정불량을 최소화할 수 있는 이점을 갖는다. According to the above structure of the electrostatic chuck, and has the advantage of preventing defects of the wafer to minimize process defects.

도 1은 종래의 정전척의 단면구조도 Figure 1 is a prior art cross-sectional view of the electrostatic chuck

도 2는 종래의 문제점을 설명하기 위해 도시된 습식식각 진행을 보인 도면 2 is a view showing the progress of wet etching shown to illustrate the conventional problems

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 새도우 링을 갖는 정전척의 단면구조도 Figure 3 is a cross-sectional structure of the electrostatic chuck with a shadow ring in accordance with an embodiment of the present invention

이하에서는 본 발명에 따른 개선된 정전척의 구조에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. In the following it is described with reference to the drawings a preferred embodiment attachment for an improved electrostatic chuck arrangement according to the invention. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다. Even though there is shown in a view component that performs the same or similar functions are shown as the same reference numerals.

먼저, 본 발명에 대한 이해를 더욱 철저히 하기 위해, 도면들을 참조하여 종래의 문제 요인을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. First, in order to more thorough understanding of the present invention, with reference to the drawings will be described in more detail the conventional problems factors as follows. 도 1에는 지지척 장치(30)내의 정전척(20)의 상부에는 막질(12)이 도포된 웨이퍼(10)가 정전척(20)의 상부에 흡착되어 있다. Figure 1 shows the upper part of the film quality wafer 10, the 12 is applied to the electrostatic chuck 20 of the chuck support unit 30 is adsorbed to the top of the electrostatic chuck 20. 종래에는 상기의 정전척(20)으로 웨이퍼(10)를 흡착 고정시키고 막질(12)에 대한 식각공정을 진행할 경우에 웨이퍼의 경사면 부분(A)에 있는 막질이 불균일하게 식각된다. Conventionally, absorption secure the wafer 10 to the electrostatic chuck (20) of the case and proceed with the etching process of the film quality (12) and the film quality in the inclined portion (A) of the wafer is non-uniformly etched. 경사면 부분(A)에 있는 막질이 도 2에서 보여지는 후속공정인 습식식각 공정에서 웨이퍼(10)의 상부내로 흘러들면 결함요인으로 작용하여 불량 예컨대 흐름성 불량을 유발한다. G flows into the top of the wafer 10 in a subsequent process of wet etching process shown in Figure 2 in the film quality yi inclined portion (A) acts in the defect factors, and defective, for example caused by poor flowability. 즉, 습식식각 조(100)내의 식각용액(110)내에 상기 웨이퍼(10)를 투여시 상기 경사면 부분(A)에 있는 막질이 웨이퍼(10)의 상부내로 흘러들어와 공정불량을 야기하는 것이다. In other words, to cause poor process flow enters into the top of the wafer 10, the film quality in the inclined portion (A), upon administration to the wafer 10 in the etching solution 110 in the wet etching tank 100. The

본 발명에서는 도 2에서와 같은 문제를 해결하기 위해 도 3과 같은 정전척 구조를 가진다. According to the present invention also it has an electrostatic chuck structure as shown in FIG. 3 in order to correct the problem, such as in 2.

도 3을 참조하면, 반도체 웨이퍼를 흡착적으로 지지하기 위한 장치는, 반도체 웨이퍼(10)의 후면을 정전력에 의해 흡착하는 정전척(20)과, 상기 정전척(20)의 상부에 설치되며 상기 반도체 웨이퍼(10)의 상부 가장자리 경사면을 커버하는 새도우 링(40)을 포함한다. 3, the device for supporting a semiconductor wafer by adsorption enemy is mounted to the top of the electrostatic chuck to adsorb by the rear surface of the semiconductor wafer 10, the electrostatic force 20 and the electrostatic chuck 20 It comprises a shadow ring (40) which covers the upper edge of the inclined surface of the semiconductor wafer 10. 상기 새도우 링(40)은 상기 정전척(20)의 상부에서 상기 웨이퍼(10)의 직각방향으로 신장되는 제1단부(41a)와, 상기 제1단부(41a)에서 웨이퍼의 설치방향으로 굽은 제2단부(41b)와, 상기 제2단부(41b)의 에지부를 구배지게 하는 제3단부(41c)를 가짐에 의해 상기 웨이퍼(10)의 상부 가장자리 경사면을 커버하여 건식식각시 상기 가장자리 경사면에 도포된 막질의 식각을 방지한다. The shadow ring 40 is bent first at the top of the electrostatic chuck 20 in the direction of the wafer at the first end (41a) and the first end (41a) extending at a right angle direction of the wafer 10 a second end (41b), and a coating on the second said edge slope during dry etching to cover the upper edge of the inclined surface of the end portion (41b) an edge portion of claim 3 wherein the wafer 10 by having an end portion (41c) to be a gradient of to prevent the etching of the film quality.

뿐 만 아니라, 상기 새도우 링(40)은 정전척(20) 에지의 식각 디메지를 방지하면서 웨이퍼의 경사면 부분을 감싸는 구조이므로, 정전척의 수명을 길게하는 기능을 한다. As well as, because of the shadow ring 40 is a structure surrounding the inclined surfaces of the wafer while preventing etching de champignon of the electrostatic chuck 20, an edge, and serves to hold the electrostatic chuck life. 바람직하기로는, 상기 새도우 링의 상부에 또다른 세라믹 클램프 링을 더 설치하여 새도우 링의 수명을 길게 할 수 있다. Preferably, by further installing another ceramic ring clamps the upper portion of the shadow ring can lengthen the life of the shadow ring.

상기 새도우 링(40)의 사용방법은 다음과 같다. Usage of the shadow ring 40 is as follows. 먼저, 식각 챔버의 내부에 설치된 정전척(20)의 상부에 새도우 링을 장착한다. First, the shadow ring mounted on top of the electrostatic chuck 20 is provided inside the etch chamber. 그런 다음에 건식식각을 진행하면 웨이퍼의 경사면 지역에서의 식각이 방지되게 하여 경사면에 도포된 막질의 상태가 균일하게 된다. When Then proceed with the dry etching condition of the coating film quality to be inclined to prevent the etching of the slope area of ​​the wafer is made uniform. 그럼에 의해 후속의 습식공정의 진행시 흐름성 불량이 억제되는 것이다. Then during the progress of the wet process will be followed by a poor flowability is suppressed. 도 3에서의 에지부분(B)를 참조하면, 웨이퍼(10)의 가장자리 경사면이 완전히 커버링되어 있음을 알 수 있다. Referring to the edge portion (B) in Figure 3, the edge of the inclined surface of the wafer 10 can be seen that it is completely covered.

상기한 바와 같이, 불량의 요인, 예를 들어 스토리지 폴리의 웨이퍼 내 유입을 방지하기 위해 정전척위에 웨이퍼의 경사면을 감싸도록 새도우 링을 부착하고, 건식식각 공정을 진행하면, 웨이퍼의 경사면 지역의 에칭이 방지되어 후속의 습식식각 공정시 스토리지 폴리의 흐름성 불량을 방지 또는 최소화됨을 알 수 있다. As described above, the cause of defects, such as storage in order to prevent the poly flowing within the wafer, and attaching the shadow ring to surround the inclined surface of the wafer on the electrostatic chuck, performing a dry etching process, the etching of the slope area of ​​the wafer this is prevented can be seen that prevent or minimize the bad flowability of the storage of the polyester during a subsequent wet etching process.

상기한 설명에서 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. Has been described, for example, according to the figures mainly to an exemplary embodiment of the present invention in the description above, it can be various modifications or changes in the invention within the scope of the technical concept of the present invention will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains . 예를 들어, 사안이 다른 경우에 새도우 링의 형태를 변경시킬 수 있음은 물론이다. For example, it is understood that the matter is capable of changing the shape of the shadow ring in the other case.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 경사면 부분에 있는 막질이 불균일하게 식각되는 것을 방지하여 습식식각 공정에서의 흐름성 불량을 방지 또는 최소화하는 효과를 갖는다. In accordance with the present invention as described above, to prevent the film quality in the inclined surface portion of the wafer it is non-uniformly etched and has an effect to prevent or minimize the bad flowability of the wet etching process.

Claims (5)

  1. 반도체 웨이퍼를 흡착적으로 지지하기 위한 장치에 있어서: An apparatus for supporting a semiconductor wafer by suction and Methods:
    반도체 웨이퍼의 후면을 정전력에 의해 흡착하는 정전척과; The electrostatic adsorption by the rear surface of the semiconductor wafer on the electrostatic chuck;
    상기 정전척에 설치되며 상기 반도체 웨이퍼의 상부 가장자리 경사면을 커버하는 새도우 링을 구비함을 특징으로 하는 장치. It mounted to the electrostatic chuck apparatus characterized in that it comprises a shadow ring which covers the upper edge of the inclined surface of the semiconductor wafer.
  2. 제1항에 있어서, 상기 새도우 링은 세라믹 재질로 만들어 짐을 특징으로 하는 장치. The method of claim 1 wherein the shadow ring is a device as characterized in luggage made of a ceramic material.
  3. 제2항에 있어서, 상기 새도우 링은, The method of claim 2, wherein the shadow ring,
    상기 정전척의 상부에서 상기 웨이퍼의 직각방향으로 신장되는 제1단부와, A first end at the top of the electrostatic chuck is extended in the perpendicular direction of the wafer,
    상기 제1단부에서 웨이퍼의 설치방향으로 굽은 제2단부와, And a curved second end in direction of the wafer from the first end,
    상기 제2단부의 에지부를 구배지게 하는 제3단부를 가짐을 특징으로 하는 장치. Apparatus characterized by having a third end edge portion to be a gradient of the second end.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 새도우 링의 상부에 또 다른 클램프 링을더 구비함을 특징으로 하는 장치. According to claim 1 or 2, wherein the apparatus is characterized by further comprising: an upper clamp ring to another of the shadow ring.
  5. 제4항에 있어서, 상기 클램프 링은 세라믹 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 장치. The method of claim 4, wherein the clamping ring is made of an apparatus characterized by a ceramic material.
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