KR20030020552A - Shield ring of etching apparatus for semiconductor wafer - Google Patents

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KR20030020552A
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신교식
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Abstract

PURPOSE: A shield ring of semiconductor etch equipment is provided to minimize the amount of particles of the shield ring by preventing an etching of the shield ring due to plasma. CONSTITUTION: A shield ring(130) is installed in the inside of a chamber in order to isolate an upper electrode. The shield ring(130) is formed with quartz. A wall body(34) is formed at an upper side of an outer circumference of a body(32). An opening portion(32) is formed at a center of the body(32). A screw hole is formed on the body(32) or the wall body(34). An etch stop layer(38) is coated on outer surfaces of the body(32) and the wall body(34) and an inner wall of the opening portion(36). The etch stop layer(38) is formed with a sapphire film in order to protect a surface of the shield ring(130).

Description

반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링{Shield ring of etching apparatus for semiconductor wafer}Shield ring of etching apparatus for semiconductor wafer

본 발명은 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링(shield ring)에 관한 것으로,특히 쉴드 링에서 파티클이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링에 관한 것이다.The present invention relates to a shield ring of a semiconductor wafer etching equipment, and more particularly to a shield ring of a semiconductor wafer etching equipment that can minimize the generation of particles in the shield ring.

반도체 웨이퍼를 식각하기 위한 식각장비는 반도체 웨이퍼의 표면을 선택적으로 제거하여 일정한 형태의 패턴을 형성시키는 반도체 장비이다. 도 1에 그 일반적인 구조가 도시되어 있다. 이를 살펴 보면, 식각장비의 챔버(10) 내 상부에 상부전극(캐쏘드, 25)이 설치되어 있고, 그 하부에는 웨이퍼(W)가 장착되는 정전척(Electrostatic chuck, 40 ; 하부전극)이 설치되어 있다.An etching apparatus for etching a semiconductor wafer is a semiconductor apparatus for selectively removing a surface of a semiconductor wafer to form a pattern of a predetermined shape. The general structure is shown in FIG. Looking at this, an upper electrode (cathode) 25 is installed in the upper portion of the chamber 10 of the etching equipment, and an electrostatic chuck 40 (lower electrode) on which the wafer W is mounted is installed below. It is.

상기 챔버(10) 내에 반응 가스를 주입시키고 상기 상부전극(25)과 하부전극(40)에 전원을 공급하면 상기 챔버(10) 내에서는 플라즈마(plasma)가 형성된다. 이 플라즈마가 상기 웨이퍼(W) 쪽으로 인가되어 식각이 진행될 수 있도록, 상기 상부전극(25)을 아이솔레이션(isolation)시키는 쉴드 링(30)을 상기 상부전극(25) 주위에 설치한다. 상기 쉴드 링(30)은 상기 상부전극(25)과 그 상부의 쿨링 플레이트(15 ; cooling plate) 및 상부전극 고정구(20) 등의 부분을 밀착 고정시키는 역할도 겸할 수 있다.When a reaction gas is injected into the chamber 10 and power is supplied to the upper electrode 25 and the lower electrode 40, plasma is formed in the chamber 10. A shield ring 30 for isolating the upper electrode 25 is installed around the upper electrode 25 so that the plasma is applied toward the wafer W so that etching can proceed. The shield ring 30 may also serve to tightly fix portions of the upper electrode 25, a cooling plate 15, a cooling plate 15, and an upper electrode fixture 20.

이와 같은 쉴드 링(30)의 구조를 도 2 및 도 3을 참조하여, 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 쉴드 링(30)은 몸체(32)의 외주면 상측에 일정 높이로 벽체(34)가 형성되어 있다. 상기 몸체(32)의 중앙에는 일정 크기의 개구부(36)가 형성되어 있다. 상기 몸체(32) 또는 벽체(34)에 나사홀(미도시) 등을 형성하고 나사를 체결시켜 상기 상부전극(25),쿨링 플레이트(15) 및 상부전극 고정구(20)와 상기 쉴드 링(30)을 밀착 고정시킬 수 있다.Referring to the structure of such a shield ring 30 with reference to Figures 2 and 3, in more detail, the shield ring 30 has a wall 34 is formed at a predetermined height above the outer peripheral surface of the body (32). . An opening 36 having a predetermined size is formed at the center of the body 32. The upper electrode 25, the cooling plate 15, the upper electrode fixture 20, and the shield ring 30 may be formed by forming a screw hole (not shown) in the body 32 or the wall 34 and fastening the screws. ) Can be fixed tightly.

상기 쉴드 링(30)은 플라즈마에 의한 아킹(arcing)이 발생되지 않도록 절연성 재질로 이루어져야 하는데, 일반적으로 쿼츠(quartz)로 이루어져 있다. 이는 쿼츠가 초고순도의 재질적 특성을 갖고 고온에서 안정성이 높으며 절연성이 우수하기 때문이다. 그런데, 상기 쉴드 링(30) 표면의 일부분(A)은 식각 진행시 플라즈마에 노출되어 플라즈마에 의해 식각됨으로써 파티클을 발생시킨다. 상기 쉴드 링(30)에서 발생된 파티클은 웨이퍼를 오염시키는 등의 문제를 일으킨다.The shield ring 30 should be made of an insulating material so that arcing (arcing) by plasma is not generated, and is generally made of quartz. This is because quartz has a material characteristic of ultra high purity, high stability at high temperature and excellent insulation. However, the portion A of the surface of the shield ring 30 is exposed to the plasma during the etching process and is etched by the plasma to generate particles. Particles generated in the shield ring 30 causes problems such as contamination of the wafer.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 웨이퍼 식각장비에 설치되는 쉴드 링이 플라즈마에 의해 식각되는 것을 방지하여, 쉴드 링에서의 파티클 발생을 최소화할 수 있는 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링을 제공하는 것이다.Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a shield ring of a semiconductor wafer etching apparatus capable of minimizing particle generation in the shield ring by preventing the shield ring installed in the semiconductor wafer etching apparatus from being etched by the plasma. will be.

도 1은 종래 반도체 웨이퍼 식각장비를 설명하기 위한 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view for explaining a conventional semiconductor wafer etching equipment.

도 2는 도 1의 식각장비에 설치된 쉴드 링의 사시도이다.2 is a perspective view of a shield ring installed in the etching apparatus of FIG. 1.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'를 절취하여 보인 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링의 사시도이다.4 is a perspective view of a shield ring of a semiconductor wafer etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'를 절취하여 보인 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along line VV ′ of FIG. 4.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

32 : 몸체, 34 : 벽체,32 body, 34 wall,

36 : 개구부,38 : 식각방지막,36: opening, 38: etch barrier,

130 : 쉴드 링,130: shield ring,

B : 쉴드 링의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분B: portion of the shield ring exposed to the plasma during etching

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링은 반도체 웨이퍼 식각장비의 챔버 내에 설치되어 상부전극을 아이솔레이션시키는 쉴드 링으로서, 상기 쉴드 링의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분의 표면에 내마모성 식각방지막이 코팅된 것이 특징이다.In order to achieve the above technical problem, the shield ring of the semiconductor wafer etching equipment according to the present invention is a shield ring installed in the chamber of the semiconductor wafer etching equipment to isolate the upper electrode, exposed to the plasma during the etching of the surface of the shield ring The surface of the part is characterized in that the wear-resistant etch-resistant coating is coated.

본 발명에 있어서, 상기 식각방지막은 사파이어 박막인 것이 바람직하다.In the present invention, the etch stop film is preferably a sapphire thin film.

본 발명에 의하면, 쉴드 링의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분의 표면에 내마모성 식각방지막을 코팅한다. 따라서, 상기 쉴드 링이 플라즈마에 의해 식각되는 것이 방지되어 쉴드 링에서의 파티클 발생이 최소화된다.According to the present invention, a wear-resistant etch-resistant film is coated on the surface of the shield ring exposed to the plasma during the etching process. Thus, the shield ring is prevented from being etched by the plasma to minimize the generation of particles in the shield ring.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면 중에서 종래와 유사한 부분에 대하여는 동일한 번호를 부여하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Similar parts to those in the prior art are given the same numbers in the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링의 사시도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'를 절취하여 보인 단면도이다.FIG. 4 is a perspective view of a shield ring of a semiconductor wafer etching apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링(130)은 반도체 웨이퍼 식각장비의 챔버 내에 설치되어 상부전극을 아이솔레이션시키는 쉴드 링이다. 그 재질은 일반적인 경우와 마찬가지로 쿼츠로 이루어질 수 있다. 상기 쉴드 링(130)은 몸체(32)의 외주면 상측에 일정 높이로 벽체(34)가 형성되어 있고, 상기 몸체(32)의 중앙에는 일정 크기의 개구부(36)가 형성되어 있으며, 상기 몸체(32) 또는 벽체(34)에 나사홀(미도시) 등을 형성하고 나사를 체결시켜, 도 1에 나타낸 바와 같은 반도체 웨이퍼 식각장비의 상부전극, 쿨링 플레이트 및 상부전극 고정구와 상기 쉴드 링(130)을 밀착 고정시킬 수 있음은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 종래의 쉴드 링과 유사하다. 물론, 상기 쉴드 링의 전체적인 형상이 이와 다르다 하여도 본 발명의 사상을 구현하는 데에는 지장이 없다. 다만, 설명의 편의를 위하여 종래와 유사해도 무방한 부분에 대하여는 종래의 부분을 차용한 것이다.4 and 5, the shield ring 130 of the semiconductor wafer etching equipment according to the embodiment of the present invention is a shield ring installed in the chamber of the semiconductor wafer etching equipment to isolate the upper electrode. The material may be made of quartz as usual. The shield ring 130 has a wall 34 formed at a predetermined height on the outer circumferential surface of the body 32, an opening 36 having a predetermined size is formed in the center of the body 32, the body ( 32) or by forming a screw hole (not shown) in the wall 34 and fastening the screws, the upper electrode, the cooling plate and the upper electrode fixture of the semiconductor wafer etching equipment as shown in Figure 1 and the shield ring 130 It can be fixed in close contact with the conventional shield ring described with reference to FIGS. 2 and 3. Of course, even if the overall shape of the shield ring is different from this, there is no problem in implementing the idea of the present invention. However, for convenience of description, the parts that may be similar to the conventional ones are borrowed from the conventional parts.

본 발명은 상기 쉴드 링(130)의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분(B)의 표면, 상세하게는 상기 몸체(32) 및 벽체(34)의 바깥쪽 표면과, 개구부(36)의 내벽에 내마모성 식각방지막(38)이 코팅되는 것이 특징이다. 여기서, 상기 식각방지막(38)은 사파이어 박막인 것이 바람직하다. 사파이어는 모스 경도가 9이므로 모스 경도가 7인 쿼츠보다 내마모성이 우수한 고경도 물질로서, 산화막 중에서는 제일 기계적 강도가 우수한 물질이다. 그리고, 쿼츠와 마찬가지로 고온에서 안정성이 높으며 절연성도 우수하므로 상기 쉴드 링(130)의 일부로서 채용하기에 적합한 재질이다. 또한, 사파이어는 화학적으로도 매우 안정한 물질이기 때문에 반응성 이온빔 에칭을 이용하는 식각장비의 쉴드 링에 채용하더라도 그 표면이 쉽게 식각되지 않는 장점이 있다.The present invention is the surface of the portion (B) of the surface of the shield ring 130 exposed to the plasma during the etching process, in detail the outer surface of the body 32 and the wall 34 and the opening 36 Abrasion resistant etch barrier 38 is coated on the inner wall. Here, the etch stop 38 is preferably a sapphire thin film. Since sapphire has a Mohs hardness of 9, it is a high hardness material having excellent abrasion resistance than quartz having a Mohs hardness of 7, and is the material having the highest mechanical strength among oxide films. And, like quartz, since the stability is high at high temperatures and the insulation is excellent, it is a material suitable for being employed as part of the shield ring 130. In addition, since sapphire is a chemically very stable material, even if it is employed in the shield ring of etching equipment using reactive ion beam etching, its surface is not easily etched.

따라서, 상기 쉴드 링(130)의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분(B)의 표면에 사파이어 박막으로 된 식각방지막(38)을 코팅하면, 상기 식각방지막(38)의 내마모성이 우수하므로, 식각 진행시 상기 식각방지막(38)이 상기 쉴드 링(130) 표면을 식각으로부터 보호한다. 즉, 상기 쉴드 링(130)이 플라즈마에 노출되어도 상기 식각방지막(38)이 상기 쉴드 링(130) 표면이 플라즈마에 의해 식각되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 쉴드 링(130)에서의 파티클 발생을 최소할 수 있다.Therefore, when the etching prevention film 38 of the sapphire thin film is coated on the surface of the portion (B) exposed to the plasma during the etching process of the shield ring 130, since the etching prevention film 38 is excellent in wear resistance, During the etching process, the etch stop layer 38 protects the shield ring 130 surface from etching. That is, even when the shield ring 130 is exposed to the plasma, the etch barrier 38 prevents the surface of the shield ring 130 from being etched by the plasma. Therefore, particle generation in the shield ring 130 may be minimized.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. Is obvious.

상술한 본 발명에 따르면, 쉴드 링의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분의 표면에 사파이어 박막과 같은 내마모성 식각방지막을 코팅한다. 따라서, 상기 쉴드 링이 플라즈마에 의해 식각되는 것이 방지되어 상기 쉴드 링에서의 파티클 발생이 최소화된다.According to the present invention described above, the wear resistant anti-etching film such as a sapphire thin film is coated on the surface of the shield ring exposed to the plasma during the etching process. Thus, the shield ring is prevented from being etched by the plasma to minimize the generation of particles in the shield ring.

따라서 파티클이 공정에 미치는 영향을 감소시켜 웨이퍼의 오염을 방지하며, 정확한 식각 프로파일(profile)을 얻을 수 있는 등 식각 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to improve the reliability of the etching process by reducing the influence of particles on the process to prevent contamination of the wafer and to obtain an accurate etching profile.

Claims (2)

반도체 웨이퍼 식각장비의 챔버 내에 설치되어 상부전극을 아이솔레이션시키는 쉴드 링으로서,As a shield ring installed in the chamber of the semiconductor wafer etching equipment to isolate the upper electrode, 상기 쉴드 링의 표면 중 식각 진행시 플라즈마에 노출되는 부분의 표면에 내마모성 식각방지막이 코팅된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링.The shield ring of the semiconductor wafer etching equipment, characterized in that the wear-resistant etch-resistant film is coated on the surface of the surface of the shield ring exposed to the plasma during the etching process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 식각방지막은 사파이어 박막인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각장비의 쉴드 링.The etch stop layer is a shield ring of a semiconductor wafer etching equipment, characterized in that the sapphire thin film.
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