KR20030025566A - 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링 - Google Patents

반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링 Download PDF

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KR20030025566A
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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치는, 식각대상 웨이퍼가 안착하는 하부전극, 상기 하부전극 측부에 설치되어 상기 하부전극을 주변부와 절연시키는 세라믹 재질의 커버링, 상기 하부전극과 소정간격 이격되어 설치된 상부전극 및 상기 상부전극 및 하부전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단을 구비하여 이루어지고, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치의 커버링은, 세라믹 재질로 제작된 것을 특징으로 한다.
따라서, 플라즈마에 의해서 커버링이 식각되는 것을 방지하여 커버링의 식각에 의해서 발생된 파티클에 의해서 식각대상 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링{Dry etching apparatus for manufacturing semiconductor device and its covering}
본 발명은 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 플라즈마(Plasma)에 의해서 석영재질의 커버링이 식각되어 파티클을 발생시키는 것을 방지할 수 있는 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링에 관한 것이다.
일반적으로, 식각공정은 식각방식에따라 케미컬(Chemical)을 이용하여 등방성 식각하는 습식식각방식과 식각가스를 이용하여 이방성 식각하는 건식식각방식으로 구분할 수 있으며, 상기 습식식각방식 및 건식식각방식은 각각의 특성과 장점을 가지고 있으므로 공정의 성질에 따라 선택적으로 사용되고 있다.
즉, 습식식각방식은 비용이 적게 들고, 선택비와 식각율이 높고, 신뢰성이 높다는 이점이 있는 반면에, 선폭이 좁은 정교한 식각에는 적합하지 않고, 화학적인 식각으로 등방성을 가지므로 언더컷 등의 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 건식식각방식은 정밀 자동화에 적합하고, 식각 종말점 조절이 용이하고, 폐수가 발생하지 않으며, 미세패턴 형성에 용이한 이점이 있는 반면에, 비용이 고가이고, 선택비와 식각율이 낮고, 막에 손상이 발생할 수 있는 등의 문제점을 가지고 있다.
이와 같은 식각공정의 건식식각공정은, 이온밀링(Ion milling)과 같은 물리적인 식각, RIE(Reactive Ion Etching)와 같은 물리 화학적인 식각, 플라즈마 식각과 같은 화학적인 식각 등으로 나눌 수 있다.
그리고, 이와 같은 플라즈마 건식식각공정은, 식각공정이 진행되는 밀폐된 내부공간에 소정간격 이격설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파전력을 인가하여전기장을 형성함으로써 밀폐공간 내부로 공급된 반응가스를 전기장에 의해서 활성화시켜 플라즈마 상태로 형성한 후, 플라즈마 상태의 이온이 하부전극 상에 위치한 웨이퍼를 식각하는 공정이다.
여기서, 하부전극 가장자리에는 하부전극을 절연시키기 위한 석영재질의 커버링(Cover ring)과 실리콘재질의 포커스링(Focus ring)이 구비된다. 그리고, 플라즈마 식각공정 과정에 실리콘재질의 포커스링은 플라즈마 상태의 이온에 의해서 식각되지 않으나 석영재질의 커버링은 플라즈마 상태의 이온에 의해서 식각되어 파티클(Particle)을 발생시킬 수 있다.
그러나, 종래의 반도체소자 제조용 건식식각장치의 하부전극 가장자리에 설치되는 커버링은 내구성, 내마모성 등이 떨어지는 석영재질로 제작됨으로써 전술한 바와 같이 플라즈마 상태의 이온에 의해서 식각되어 파티클을 발생시켰다.
따라서, 커버링의 식각에 의해서 발생된 파티클에 의해서 하부전극 상에 위치한 식각대상 웨이퍼가 오염되는 문제점이 있었다.
또한, 커버링의 빈번한 식각에 의해서 커버링의 교체주기가 짧아져 건식식각장치의 설비 유지보수비가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 커버링이 플라즈마 상태에서 식각되는 것을 방지할 수 있는 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 커버링이 플라즈마 상태에서 식각되는 것을 방지함으로써 커버링의 교체주기를 단축시켜 건식식각장치의 설비 유지보수비를 축소시킬수 있는 반도체소자 제조용 건식식각장치 및 이의 커버링을 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 커버링의 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 상부구조체 12 : 상부전극
14 : 쿨링플레이트 16 : 실드링
18 : 아웃터링 20 : 센터링
22 : 하부전극 24 : 홀더링
26 : 베이스링 28 : 웨이퍼
30 : 포커스링 32 : 커버링
34 : 벨로즈링 36 : 상부실드
38 : 하부실드 40 : 나사
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 반도체소자 제조용 건식식각장치는, 식각대상 웨이퍼가 안착하는 하부전극; 상기 하부전극 측부에 설치되어 상기 하부전극을 주변부와 절연시키는 세라믹 재질의 커버링; 상기 하부전극과 소정간격 이격되어 설치된 상부전극; 및 상기 상부전극 및 하부전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치의 커버링은, 세라믹 재질로 제작된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도2는 도1에 도시된 커버링의 확대 단면도이다.
본 발명에 따른 반도체소자 제조용 건식식각장치는, 도1에 도시된 바와 같이 상부구조체(10) 하부에 상부전극(12)의 온도를 조절하기 위한 알루미늄 재질의 쿨링플레이트(Cooling plate : 14)와 상부전극(12)이 나사에 의해서 연결되고, 상기 상부전극(12) 측부에 석영 재질의 실드링(Shield ring : 16)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 실드링(16) 측부에 석영재질의 아웃터링(Outer ring : 18)이 설치되고, 상기 아웃터링(18) 측부에 Al과 Y2O3의 합금 재질의 센터링(Center ring: 20)이 설치되어 있다.
또한, 상기 상부전극(12)과 소정간격 이격되어 반응가스의 공급량, 내부압력 및 내부온도 등의 공정조건의 조절에 의해서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단(도시되지 않음)에 의해서 식각공정이 진행되는 웨이퍼(28)가 안착하는 ESC(Electrical Spin Chuck : 도시되지 않음)가 상부 표면에 구비된 하부전극(22)이 설치되어 있다.
여기서, 상기 하부전극(22)은 상부 소정부가 단차져 하부전극(22)의 상단부는 상부로 돌출되어 있으며, 상기 하부전극(22)은 구동원(도시되지 않음)에 의해서 상하로 이동할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 돌출된 하부전극(22)의 측부를 감싸안으며 석영재질의 홀더링(Holder ring : 24)이 설치되어 있고, 상기 홀더링(24)을 감싸안으며 베이스링(Base ring : 26)이 설치되어 있다.
그리고, 상기 하부전극(22) 가장자리에 실리콘 재질의 포커스링(Focus ring : 30)이 설치되고, 상기 홀더링(24)을 감싸안은 베이스링(26) 상부 즉, 포커스링(30) 측부에 도2에 도시된 바와 같이 플라즈마에 의해서 식각되는 것을 방지하도록 내열성, 내구성, 내마모성 등이 뛰어난 세라믹 재질의 커버링(Cover ring : 32)이 본 발명에 따라 설치되어 있다.
또한, 상기 하부전극(22)의 하측부를 감싸안으며 스테인레스강 재질로서 신축성이 있어서 상기 구동원의 구동에 의해서 하부전극(22)이 상하로 이동할시 수축 및 팽창하는 벨로즈링(Bellows ring : 34)이 설치되어 있다.
그리고, 상기 센터링(20)과 벨로즈링(34)을 서로 연결하는 Al과 Y2O3의 합금 재질의 상부실드(36)와 하부실드(38)가 나사(40)에 의해서 서로 연결되어 상부전극(12) 및 하부전극(22) 사이에 밀폐공간을 형성하고 있다.
따라서, 식각대상 웨이퍼(28)가 안착된 하부전극(22)이 소정위치에서 상기 구동원의 구동에 의해서 공정위치로 이동하게 되면, 상기 플라즈마 발생수단은 상부전극(12) 및 하부전극(22) 사이의 밀폐공간 내부에 반응가스의 공급량, 내부온도, 내부압력 등의 공정요소를 적절히 조절함으로써 원자단, 이온 및 전자 등이 공존하는 플라즈마 상태를 형성하게 된다.
다음으로, 플라즈마 상태의 이온은 하부전극(22) 상에 위치한 웨이퍼(28)와 접촉하여 웨이퍼(28)의 소정영역을 식각하게 된다. 이때, 하부전극(22) 측부에 설치된 커버링(32)은 본 발명에 따라 세라믹 재질로 제작되어 있으므로 플라즈마 상태의 이온에 의해서 식각되는 것이 방지된다.
즉, 본 발명에 따른 커버링(32)은 내열성, 내구성, 내마모성 등이 뛰어난 세라믹재질로 제작됨으로써 플라즈마 상태의 이온과의 반응성이 떨어져 식각되는 것이 방지되고, 이에 따라 커버링(32)에서 파티클이 발생하여 식각대상 웨이퍼(28)를 오염시키는 것이 방지된다.
특히, 본 발명에 따른 세라믹 재질의 커버링(32)은 플라즈마의 이온에 의해서 식각되는 것이 방지됨으로써 반영구적으로 사용할 수 있어서 커버링(32)의 교체주기를 연장시켜 경제적이다.
마지막으로, 상기 구동원의 구동에 의해서 하부전극(22)이 하부 소정위치로 이동하게 되고, 상기 하부전극(22) 상에 위치한 웨이퍼(28)는 로봇아암 등의 이동수단에 의해서 후속 공정설비로 이동하게 된다.
본 발명에 의하면, 하부전극 측부에 설치된 커버링을 세라믹 재질로 제작하여 플라즈마 상태의 이온에 의해서 식각되는 것을 방지할 수 있으므로 커버링의 식각에 의해서 발생된 파티클에 의해서 식각대상 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 커버링의 교체주기를 연장함으로써 건식식각장치의 설비 유지보수비를 절감하여 경제적 이득을 취득할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

  1. 식각대상 웨이퍼가 안착하는 하부전극;
    상기 하부전극 측부에 설치되어 상기 하부전극을 주변부와 절연시키는 세라믹 재질의 커버링;
    상기 하부전극과 소정간격 이격되어 설치된 상부전극; 및
    상기 상부전극 및 하부전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단;
    을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 건식식각장치.
  2. 세라믹 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 건식식각장치의 커버링.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100648401B1 (ko) * 2004-10-13 2006-11-24 주식회사 에이디피엔지니어링 플라즈마 처리장치
KR100871790B1 (ko) * 2003-12-30 2008-12-05 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 제조 설비의 페데스탈
CN113035679A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置

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