KR20030030097A - Chamber of dry etch device - Google Patents

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KR20030030097A KR1020010061742A KR20010061742A KR20030030097A KR 20030030097 A KR20030030097 A KR 20030030097A KR 1020010061742 A KR1020010061742 A KR 1020010061742A KR 20010061742 A KR20010061742 A KR 20010061742A KR 20030030097 A KR20030030097 A KR 20030030097A
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Abstract

PURPOSE: A chamber of dry etching equipment is provided to lengthen the life time of a confinement ring and increase throughput accordingly by changing material of the confinement ring from quartz to ceramic. CONSTITUTION: A top electrode(10) for applying high-frequency power and a cooling plate(12) for the top electrode are fixed at the top electrode fixing part(14), which is supported by a shield ring(16). A bottom electrode part(22) includes an electrostatic chuck for holding a wafer, surrounded by an insulating ring(26). An edge ring(24) is installed on a top side of the insulating ring to guide discharged polymer. A confinement ring(34) made up of ceramic is installed on the edge ring to control the pressure in a chamber.

Description

건식식각설비의 쳄버{CHAMBER OF DRY ETCH DEVICE}Chamber of dry etching equipment {CHAMBER OF DRY ETCH DEVICE}

본 발명은 반도체 제조설비 중 건식식각장치의 쳄버에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하여 건식식각할 시 압력을 조절하는 컨파인먼트링(CONFINEMENTRING)이 플라즈마에 의한 손상을 감소시키는 식각설비의 쳄버에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chamber of a dry etching apparatus in a semiconductor manufacturing facility, and more particularly, to a chamber of an etching apparatus in which a confinement ring for adjusting pressure during dry etching using plasma reduces damage caused by plasma. will be.

일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 확산공정, 식각공정, 포토리소그래피공정 및 성막공정 등으로 나눌 수 있다.Generally, a semiconductor device is completed by repeatedly performing a manufacturing process on a silicon wafer, and the semiconductor manufacturing process may be divided into a diffusion process, an etching process, a photolithography process, and a film forming process.

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 설비 중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 공정설비는 공정쳄버에서 가스와 고주파 파워 등 각종요소를 이용하여 공정을 진행할 때 외부와 완전히 차단된 초고진공을 요구하고 있다.Among these processes, the etching process can be divided into wet etching and dry etching, and wet etching has been widely applied in the LSI era in which the minimum line width of the device is in the range of several hundreds to several tens of micrometers. Rarely used. Therefore, currently, in general, dry etching is used, and the process equipment for ultra-thin wafer processing using plasma among dry etching facilities is completely cut off from the outside when the process is performed using various elements such as gas and high frequency power in the process chamber. Ultra high vacuum is required.

이러한 공정쳄버에서 가스와 고주파 파워 등을 이용하여 식각공정을 수행하는 반도체장치 제조설비에는 고주파 파워를 이용하여 공급되는 공정가스를 플라즈마 상태로 변환시켜 웨이퍼 상의 상면 또는 패턴 마스크로부터 노출되는 부위에서 반응토록 하여 공정을 수행하는 것이 있다.In the semiconductor device manufacturing equipment that performs the etching process using gas and high frequency power in such a process chamber, the process gas supplied by using high frequency power is converted into a plasma state so as to react on the exposed surface from the top surface or pattern mask on the wafer. To carry out the process.

이러한 반도체장치 제조설비의 공정 수행 과정에서 공정가스의 반응 시 부산물 즉 폴리머가 생성되고, 이들 폴리머는 공정이 이루어지는 전역에 계속적으로 증착되어 공정 수행에 지장을 줄 뿐 아니라 증착된 표면으로부터 떨어져 웨이퍼 상으로 이동할 경우 그 부위의 결함을 유발하는 파티클로서 작용하게 된다.By-products, or polymers, are generated during the reaction of the process gas during the process of the semiconductor device manufacturing process, and these polymers are continuously deposited throughout the process to hinder the process, and are separated from the deposited surface onto the wafer. When moved, it acts as a particle that causes defects in that area.

이와 같은 공정을 수행하기 위한 종래의 건식식각설비의 쳄버 구조도가 도 1에 도시되어 있다.A chamber structure diagram of a conventional dry etching apparatus for performing such a process is shown in FIG. 1.

상부로부터 소정 두께의 판 형상으로 조립되어 고주파 파워가 인가되는 상부전극부(10)가 설치되고, 상기 상부전극부(10)의 상부에 냉각을 위한 쿨링플레이트(12)가 설치되며, 상기 상부전극부(10)를 고정하기 위해 상기 상부전극부(10) 및 쿨링플레이트(12)의 외부를 감싸고 있는 상부전극고정부(14)가 설치되고, 상기 상부전극 고정부(14)가 지지되도록 쉴드링(16)이 상기 상부전극고정부(14)의 하부에 설치되어 있다.The upper electrode unit 10 is assembled from the top to a plate shape of a predetermined thickness to apply a high frequency power, and a cooling plate 12 for cooling is installed on the upper electrode unit 10. An upper electrode fixing part 14 surrounding the outside of the upper electrode part 10 and the cooling plate 12 is installed to fix the part 10, and the shielding ring is supported so that the upper electrode fixing part 14 is supported. 16 is provided below the upper electrode fixing part 14.

웨이퍼의 저면을 밀착 지지하는 하부전극부(22)의 상면 가장자리 부위가 웨이퍼의 저면 가장자리 부위로부터 소정 간격 중심 측에 있게 되고, 하부전극부(22)의 상면 가장자리 외측 부위는 상면으로부터 하측으로 소정 두께의 단차를 이루며 평탄한 면을 이룬다.The upper edge portion of the lower electrode portion 22 that closely supports the bottom surface of the wafer is located at the center of the predetermined interval from the lower edge portion of the wafer, and the outer edge portion of the upper surface of the lower electrode portion 22 has a predetermined thickness from the upper side to the lower side. It forms a flat surface with a step of.

이때 하부전극부(22)는 그 상면에 밀착 지지되는 웨이퍼 저면을 정전기력 또는 진공압을 이용하여 선택적으로 흡착 고정하는 정전척을 포함하고 있으며, 이 하부전극부(22)의 외측벽에는 단차진 부위의 외측으로 연장 돌출되는 절연링(26)이 설치되고, 이 절연링(26)의 상측 부위에는 공정 진행 시 생성되는 폴리머등의 배출을 유도하는 에지링(24)이 설치된다. 상기 에지링(24)의 상부에는 압력을 조절하는 컨파인먼트링(28)이 설치되어 있다. 상기 컨파인먼트링(28)은 석영으로 이루어져 있으며, 컨파인먼트 링상부(confinement ring top)(18)와 컨파인먼트링보트(confinement ring bot)(20)로 이루어져 있다.At this time, the lower electrode portion 22 includes an electrostatic chuck selectively adsorbing and fixing the bottom surface of the wafer held in close contact with the upper surface by using electrostatic force or vacuum pressure, and the outer wall of the lower electrode portion 22 has a stepped portion. An insulating ring 26 is formed to extend outwardly, and an upper portion of the insulating ring 26 is provided with an edge ring 24 for inducing discharge of a polymer generated during the process. The upper part of the edge ring 24 is provided with a confinement ring 28 to adjust the pressure. The confinement ring 28 is made of quartz, and is composed of a confinement ring top 18 and a confinement ring bot 20.

상술한 구성으로부터 공정 진행 과정을 살펴보면, 웨이퍼가 쳄버 내부로 투입되어 척 조립체 상부 즉, 하부전극부(22)의 상면 부위에 밀착되게 고정되면 척 조립체는 웨이퍼의 상면이 상부전극부(22)에 소정 간격을 이루며 근접하도록 승강 구동하게 된다.Looking at the process from the above-described configuration, if the wafer is inserted into the chamber to be fixed to the upper portion of the upper surface of the chuck assembly, that is, the lower electrode portion 22, the chuck assembly is the upper surface of the wafer to the upper electrode portion 22 The lifting and lowering operation is performed so as to approach at a predetermined interval.

이어 쳄버의 측부 소정 부위로부터 상·하부전극부(10, 22) 사이 즉, 웨이퍼 상측으로 공정가스가 공급되고, 이러한 상태에서 상·하부전극부(10, 22)에 고주파 파워가 인가되면 그 사이에 위치되는 공정가스는 플라즈마 상태로 변환된다.Subsequently, process gas is supplied between the upper and lower electrode portions 10 and 22 from the predetermined side portion of the chamber, that is, the upper side of the wafer, and when high frequency power is applied to the upper and lower electrode portions 10 and 22 in this state, The process gas located at is converted into a plasma state.

이렇게 플라즈마 상태로 변환된 공정가스는 웨이퍼 상면 전체 또는 형성된 포토레지스트패턴에 의해 마스킹되지 않은 웨이퍼상의 산화막과 반응하여 산화막의 소정영역을 식각한다.The process gas converted into the plasma state reacts with the oxide film on the entire wafer upper surface or the wafer that is not masked by the formed photoresist pattern to etch a predetermined region of the oxide film.

이와 같은 종래의 건식식각장치 중 컨파인먼트링(28)은 도 2와 같이 컨파인먼트링상부(18)와 컨파인먼트링보트(20)로 이루어져 있으며, 재질은 석영(QUARTZ)으로 구성되어 있다. 따라서 플라즈마에 노출되는 컨파인먼트링(28)의 재질이 석영으로 구성되어 있으므로 플라즈마에 의해 식각이 되어 자주 교환하여 주어야 하므로 생산수율이 떨어지고, 제조비용이 상승되는 문제가 있었다.Confining ring 28 of the conventional dry etching device as described above is composed of a confinement ring upper portion 18 and the confinement ring boat 20, the material is made of quartz (QUARTZ) have. Therefore, since the material of the confinement ring 28 exposed to the plasma is made of quartz, it is etched by the plasma and thus needs to be frequently replaced, resulting in a decrease in production yield and an increase in manufacturing cost.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 식각공정쳄버내에 설치된 컨파인먼트링의 재질을 변경하여 수명을 연장하여 생산 수율을 높이고 제조비용을 절감하는 건식식각설비의 쳄버를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a chamber of dry etching equipment to increase the production yield and reduce the manufacturing cost by extending the life of the confinement ring installed in the etching process chamber to solve the above problems. .

도 1은 종래의 건식식각설비의 쳄버 구조도1 is a chamber structure diagram of a conventional dry etching equipment

도 2는 일반적인 컨파인먼트링의 평면구성도2 is a plan view of a general confinement ring

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건식식각설비의 쳄버 구조도Figure 3 is a chamber structure diagram of a dry etching facility according to an embodiment of the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10: 상부전극부 12: 쿨링풀레이트10: upper electrode portion 12: cooling pool rate

14: 상부전극고정부 16: 쉴드링14: upper electrode fixing 16: shield ring

18: 컨파인먼트링상부 20: 컨파인먼트링보트18: upper part of confining ring 20: confining ring

22: 하부전극부 24: 에지링22: lower electrode 24: edge ring

26: 절연링 28: 컨파인먼트링26: insulation ring 28: confinement ring

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건식식각설비의 쳄버는, 상부로부터 소정 두께의 판 형상으로 조립되어 고주파 파워가 인가되는 상부전극부와, 상기 상부전극부의 상부에 냉각을 위한 쿨링플레이트와, 상기 상부전극부 및 상기 쿨링플레이트의 외부를 감싸고 있는 상부전극고정부와, 상기 상부전극 고정부가 지지되도록 상기 상부전극고정부의 하부에 설치된 쉴드링과, 원통형 평판으로 형성된 정전척 상부에 웨이퍼를 고정하도록 되어 있는 하부전극부와, 상기 하부전극부의 외측벽에는 단차진 부위의 외측으로 연장 돌출되는 절연링과, 상기 절연링의 상측 부위에는 공정 진행 시 생성되는 폴리머등의 배출을 유도하는 에지링과, 상기 에지링의 상부에 설치되어 있고 세라믹재질로 형성되어 쳄버내의 압력을 조절하는 컨파인먼트링으로 구성함을 특징으로 한다.The chamber of the dry etching apparatus of the present invention for achieving the above object is, the upper electrode portion is assembled in a plate shape of a predetermined thickness from the top to which high frequency power is applied, a cooling plate for cooling the upper portion of the upper electrode portion, An upper electrode fixing portion surrounding the upper electrode portion and the outside of the cooling plate, a shield ring installed at the lower portion of the upper electrode fixing portion so that the upper electrode fixing portion is supported, and a wafer fixed to the upper portion of the electrostatic chuck formed of a cylindrical plate. The lower electrode portion and the outer wall of the lower electrode portion has an insulating ring that protrudes outwardly of the stepped portion, and the upper portion of the insulating ring has an edge ring for inducing discharge of a polymer generated during the process, and It is installed on the top of the edge ring and is made of ceramic material and consists of the confinement ring to control the pressure in the chamber. The features.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건식식각설비의 쳄버 구조도이다.Figure 3 is a chamber structure diagram of a dry etching facility according to an embodiment of the present invention.

상부로부터 소정 두께의 판 형상으로 조립되어 고주파 파워가 인가되는 상부전극부(10)가 설치되고, 상기 상부전극부(10)의 상부에 냉각을 위한 쿨링플레이트(12)가 설치되며, 상기 상부전극부(10)를 고정하기 위해 상기 상부전극부(10) 및 쿨링플레이트(12)의 외부를 감싸고 있는 상부전극고정부(14)가 설치되고, 상기 상부전극 고정부(14)가 지지되도록 쉴드링(16)이 상기 상부전극고정부(14)의 하부에 설치되어 있다. 상기 하부전극부(22)는 원통형 평판으로 형성된 정전척(Electro Static Chuck) 상부에 웨이퍼를 고정하도록 되어 있다.The upper electrode unit 10 is assembled from the top to a plate shape of a predetermined thickness to apply a high frequency power, and a cooling plate 12 for cooling is installed on the upper electrode unit 10. An upper electrode fixing part 14 surrounding the outside of the upper electrode part 10 and the cooling plate 12 is installed to fix the part 10, and the shielding ring is supported so that the upper electrode fixing part 14 is supported. 16 is provided below the upper electrode fixing part 14. The lower electrode part 22 is configured to fix the wafer on an electrostatic chuck formed of a cylindrical flat plate.

웨이퍼의 저면을 밀착 지지하는 하부전극부(22)의 상면 가장자리 부위가 웨이퍼의 저면 가장자리 부위로부터 소정 간격 중심 측에 있게 되고, 하부전극부(22)의 상면 가장자리 외측 부위는 상면으로부터 하측으로 소정 두께의 단차를 이루며 평탄한 면을 이룬다.The upper edge portion of the lower electrode portion 22 that closely supports the bottom surface of the wafer is located at the center of the predetermined interval from the lower edge portion of the wafer, and the outer edge portion of the upper surface of the lower electrode portion 22 has a predetermined thickness from the upper side to the lower side. It forms a flat surface with a step of.

이때 하부전극부(22)는 그 상면에 밀착 지지되는 웨이퍼 저면을 정전기력 또는 진공압을 이용하여 선택적으로 흡착 고정하는 정전척을 포함하고 있으며, 이 하부전극부(22)의 외측벽에는 단차진 부위의 외측으로 연장 돌출되는 절연링(26)이 설치되고, 이 절연링(26)의 상측 부위에는 공정 진행 시 생성되는 폴리머등의 배출을 유도하는 에지링(24)이 설치된다. 상기 에지링(24)의 상부에는 압력을 조절하는 컨파인먼트링(34)이 설치되어 있다. 상기 컨파인먼트링(34)은 세라믹으로 이루어져 있으며, 컨파인먼트 링상부(confinement ring top)(30)와 컨파인먼트링보트(confinement ring bot)(32)로 이루어져 있다.At this time, the lower electrode portion 22 includes an electrostatic chuck selectively adsorbing and fixing the bottom surface of the wafer held in close contact with the upper surface by using electrostatic force or vacuum pressure, and the outer wall of the lower electrode portion 22 has a stepped portion. An insulating ring 26 is formed to extend outwardly, and an upper portion of the insulating ring 26 is provided with an edge ring 24 for inducing discharge of a polymer generated during the process. The upper part of the edge ring 24 is provided with a confinement ring 34 for adjusting the pressure. The confinement ring 34 is made of ceramic, and is composed of a confinement ring top 30 and a confinement ring bot 32.

상술한 구성으로부터 공정 진행 과정을 살펴보면, 웨이퍼가 쳄버 내부로 투입되어 척 조립체 상부 즉, 하부전극부(22)의 상면 부위에 밀착되게 고정되면 척 조립체는 웨이퍼의 상면이 상부전극부(22)에 소정 간격을 이루며 근접하도록 승강 구동하게 된다.Looking at the process from the above-described configuration, if the wafer is inserted into the chamber to be fixed to the upper portion of the upper surface of the chuck assembly, that is, the lower electrode portion 22, the chuck assembly is the upper surface of the wafer to the upper electrode portion 22 The lifting and lowering operation is performed so as to approach at a predetermined interval.

이어 쳄버의 측부 소정 부위로부터 상·하부전극부(10, 22) 사이 즉, 웨이퍼 상측으로 공정가스가 공급되고, 이러한 상태에서 상·하부전극부(10, 22)에 고주파 파워가 인가되면 그 사이에 위치되는 공정가스는 플라즈마 상태로 변환된다.Subsequently, process gas is supplied between the upper and lower electrode portions 10 and 22 from the predetermined side portion of the chamber, that is, the upper side of the wafer, and when high frequency power is applied to the upper and lower electrode portions 10 and 22 in this state, The process gas located at is converted into a plasma state.

이렇게 플라즈마 상태로 변환된 공정가스는 웨이퍼 상면 전체 또는 형성된 포토레지스트패턴에 의해 마스킹되지 않은 웨이퍼상의 산화막과 반응하여 산화막의 소정영역을 식각한다.The process gas converted into the plasma state reacts with the oxide film on the entire wafer upper surface or the wafer that is not masked by the formed photoresist pattern to etch a predetermined region of the oxide film.

이때 컨파인먼트링(34)은 도 2와 같은 형상을 갖는 컨파인먼트링상부(30)와 컨파인먼트링보트(32)로 이루어져 있으며, 재질은 세라믹(CERAMIC)으로 구성되어 있다. 상기 컨파인먼트링(34)을 석영재질로 형성하지 않고 세라믹 재질로 형성하여 식각이 잘되지 않게 하므로 컨파인먼트링(34)의 수명을 연장하여 설비의 유지관리비를 절감할 수 있다.At this time, the confinement ring 34 is composed of a confinement ring upper portion 30 and a confinement ring boat 32 having a shape as shown in FIG. 2, and the material is made of ceramic (CERAMIC). Since the confinement ring 34 is formed of a ceramic material rather than a quartz material, the etching ring is not etched well, thereby extending the life of the confinement ring 34 to reduce maintenance costs of the facility.

상술한 바와 같이 본 발명은 건식식각설비의 쳄버에서 식각공정쳄버내에 설치된 컨파인먼트링의 재질을 식각량이 감소되는 세라믹으로 변경하여 수명을 연장하여 생산 수율을 높이고 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of changing the material of the confinement ring installed in the etching process chamber from the chamber of the dry etching facility to the ceramic which reduces the etching amount, thereby extending the life and increasing the production yield and reducing the manufacturing cost. have.

Claims (2)

건식식각설비의 쳄버에 있어서,In the chamber of dry etching equipment, 상부로부터 소정 두께의 판 형상으로 조립되어 고주파 파워가 인가되는 상부전극부와,An upper electrode part assembled into a plate shape having a predetermined thickness from an upper part and to which high frequency power is applied; 상기 상부전극부의 상부에 냉각을 위한 쿨링플레이트와,A cooling plate for cooling the upper electrode part; 상기 상부전극부 및 상기 쿨링플레이트의 외부를 감싸고 있는 상부전극고정부와,An upper electrode fixing part surrounding the outside of the upper electrode part and the cooling plate; 상기 상부전극 고정부가 지지되도록 상기 상부전극고정부의 하부에 설치된 쉴드링과,A shield ring installed below the upper electrode fixing part to support the upper electrode fixing part; 원통형 평판으로 형성된 정전척 상부에 웨이퍼를 고정하도록 되어 있는 하부전극부와,A lower electrode portion configured to fix the wafer on the electrostatic chuck formed of a cylindrical plate; 상기 하부전극부의 외측벽에는 단차진 부위의 외측으로 연장 돌출되는 절연링과,The outer wall of the lower electrode portion and the insulating ring protruding outward of the stepped portion, 상기 절연링의 상측 부위에는 공정 진행 시 생성되는 폴리머등의 배출을 유도하는 에지링과,The upper portion of the insulating ring and the edge ring for inducing discharge of the polymer generated during the process, and 상기 에지링의 상부에 설치되어 있고 세라믹재질로 형성되어 쳄버내의 압력을 조절하는 컨파인먼트링으로 구성함을 특징으로 하는 건식식각설비의 쳄버.The chamber of the dry etching equipment, characterized in that formed on the top of the edge ring and formed of a ceramic material consisting of a confinement ring for adjusting the pressure in the chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨파인먼트링은, 컨파인먼트 링상부와 컨파인먼트링보트로 이루어져 있음을 특징으로 하는 건식식각설비의 쳄버.The chamber of the dry etching equipment, characterized in that consisting of the upper part of the confinement ring and the confinement ring boat.
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