KR20030092726A - 건식식각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건식식각 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 정전척의 상부에서 플라즈마가 웨이퍼에 집중되도록 유니포미티 링을 구비하는 건식식각장치에 있어서, 상기 유니포미티 링은 정전척의 외측으로 구비되는 그라운드 링의 상부면에 고정되도록 하고, 상기 유니포미티 링의 두께와 함께 상기 정전척과 그 직하부의 하부 전극의 두께를 축소하고, 웨이퍼가 상기 유니포미티 링의 상부를 통해 로딩 또는 언로딩되도록 하는 것인 바 유니포미티 링(50)을 직접 그라운드 링(40)의 상부면에 고정 결합하는 구성으로 형성함으로써 반응 챔버(10)의 상부측에서 발생되는 플라즈마는 종전과 변함 없이 웨이퍼에 집중적으로 공급되도록 하는 동시에 기밀력을 향상시키고, 설비의 부식을 방지함으로써 설비의 사용 수명 연장과 제품의 품질 향상 및 부품 절감의 경제적 이점을 제공하는 데 특징이 있다.

Description

건식식각 장치{Dry etching apparatus}

본 발명은 건식식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 웨이퍼에 집중적으로 공급되도록 하는 유니포미티 링을 그라운드 링의 상부에 견고하게 고정되게 구비함으로써 리크의 발생을 방지하면서 제품의 품질 향상 및 부품 절감을 도모하는 건식식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 중 건식식각(dry etching) 공정은 반도체 웨이퍼 표면에서 이온 충격에 의한 물리적 방법이나, 플라즈마 속에서 발생된 반응물질들 또는 이온, 전자, 광자 등에 의해 이루어지는 화학작용으로써 물리적.화학적 현상을 동시에 적용하는 방법에 의하여 일어나는 것이다.

플라즈마를 이용하는 건식식각은 공정챔버 내의 캐소오드(cathode) 전극으로부터 전계 방출되는 자유전자가 반응가스를 통과하며 지나가는 동안에 가스분자와 충돌하여 건식식각을 진행하게 된다. 이러한 건식식각 공정이 진행되는 챔버 내의캐소오드 전극 상부에는 플라즈마가 웨이퍼에 집중되도록 안내하는 유니포미티 링(uniformity ring)이 마련된다.

도 1은 종래의 건식식각챔버를 개략적으로 도시한 것이다.

반응 챔버(1)에는 공정 가스를 주입시키는 분배판(도시되지 않음)이 구비되고, 그와 대응되는 하부에는 웨이퍼(W)가 정전기력에 의해 안착되는 정전척(2)이 구비된다. 정전척(2)은 외주연을 따라 에지 링(3)이 감싸고 있고, 웨이퍼(W)는 이 에지 링(3)의 안쪽에 안착되며, 에지 링(3)은 외측으로 그라운드 링(4)에 의해 지지된다.

한편 분배판과 정전척(2)의 사이에서 발생되는 플라즈마를 웨이퍼(W)에 집중적으로 분포시키기 위해서 정전척(2)의 상부에는 유니포미티 링(5)을 구비한다.

유니포미티 링(5)은 현재 이송 로봇(도시되지 않음)에 의한 웨이퍼(W)의 로딩 및 언로딩시 웨이퍼(W)와 충돌하지 않도록 별도로 복수의 승강 실린더(5a)와 함께 복수의 지지부재(5b)에 의해 승강이 가능하게 구비한다. 즉 반응 챔버(1)의 저부에 있는 복수의 승강 실린더(5a)는 피스톤 부위가 반응 챔버(1) 내측에 있고, 이피스톤 부위의 상단부가 복수의 지지부재(5b)와 일체로 결합되어 지지부재(5b)를 승강시킴으로써 지지부재(5b)에 단순히 얹혀진 상태인 유니포미티 링(5)이 승강할 수 있도록 하는 것이다.

그러나 유니포미티 링(5)의 잦은 승강작용은 반응 챔버(1)와 승강 실린더(5a)간 결합부위에서 실링성 저하 또는 악화가 초래되는 단점이 있다. 즉 반응 챔버(1)에 승강 실린더(5a)를 체결 시 이들간으로 실링부재(5c)를 개입시켜 실링이 이루어지도록 하고는 있으나 잦은 승강 구동에 의해 실링부재(5c)가 손상되면서 이 실링부위로 파티클이 유입되기도 하고, 외부로부터의 외기가 반응 챔버(1)내로 유입되어 반도체 제조 불량을 유발하는 문제가 있다.

또한 승강 실린더(5a)와 반응 챔버(1)간의 기밀을 위해 마련되는 실링부재(5c)는 승강 실린더(5a)의 구동과 함께 반응 챔버(1)의 내부와 외부간 극심한 온도차 및 압력차로 인하여 쉽게 손상을 입기도 하고, 부식이 발생되는 문제점도 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 유니포미티 링의 승강 수단들을 제거하고, 그라운드 링의 상부에 유니포미티 링이 고정 장착되도록 하여 외부에서 이물질이 유입되지 않도록 함으로써 제품 품질이 향상되도록 하는 것이다.

또한 본 발명은 유니포미티 링을 승강시키게 되는 승강 수단을 생략함으로써구성의 간소화 및 부품 절감의 경제적 이점을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

도 1은 종래 건식식각 장치를 도시한 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 건식식각 장치를 도시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 반응 챔버 20 : 정전척

40 : 그라운드 링 50 : 유니포미티 링

60 : 하부 전극 70 : 리프트 핀

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 정전척의 상부에서 플라즈마가 웨이퍼에 집중되도록 유니포미티 링을 구비하는 건식식각장치에 있어서, 상기 유니포미티 링을 정전척의 외측에 있는 그라운드 링의 상부면에 고정하고, 상기 유니포미티 링의 두께와 함께 상기 정전척과 그 직하부의 하부 전극의 두께를 축소하면서 웨이퍼가 상기 유니포미티 링의 상부를 통해 로딩 또는 언로딩되도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에서와 같이 반응 챔버(10)의 내부에서 하부에 정전척(20)을 구비하고, 정전척(20)의 외측으로 각각 에지 링(30)과 그라운드 링(40)을 구비하는 구성은 종전과 대동소이하다.

이와 같은 구성에서 본 발명은 그라운드 링(40)의 상부면에 유니포미티 링(50)이 견고하게 고정되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다. 즉 종전에는 유니포미티 링이 정전척의 상부에서 승강 실린더와 지지부재에 의해 승강이 가능하게 구비되는 구성이었으나 본 발명에서는 승강 실린더와 지지부재를 제거하고, 그라운드 링(40)에 부착되는 구성으로 구비되도록 하는 것이다.

이때의 정전척(20)과 하부 전극(60)은 그 두께가 종전보다는 얇게 형성되도록 하면서 유니포미티 링(50) 또한 두께가 축소되도록 한다. 이는 반응 챔버(10)의도어(11)측으로부터 로딩되는 웨이퍼(W)가 유니포미티 링(50)의 상부를 통해 로딩 및 언로딩되도록 하기 위한 것이다. 따라서 정전척(20)은 상부면의 높이가 반응 챔버(10)의 웨이퍼(W)가 로딩 또는 언로딩되는 도어(11)보다는 하측에 위치되도록 하며, 이러한 정전척(20)의 외측에 구비되는 그라운드 링(40)에 안치되는 유니포미티 링(50)은 두께가 약 2㎝가 되도록 하되 유니포미티 링(50)의 상부면은 웨이퍼(W)가 로딩되는 높이보다는 하부에 위치되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편 웨이퍼(W)를 안착시키는 정전척(20)을 관통하여 상향 돌출되는 리프트 핀(70)은 약 5㎝로서 종전의 3㎝보다는 더욱 길게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 상부에서 발생되는 플라즈마는 유니포미티 링(50)의 안쪽을 통해서 웨이퍼(W)(W)에 집중적으로 공급된다. 결국 종래에도 플라즈마의 생성 시에는 유니포미티 링(50)은 정전척(10)에 근접하여 위치되므로 동일한 작용을 수행하게 된다.

다만 공정을 수행하기 전에 웨이퍼(W)를 반응 챔버(10)의 내부로 로딩하기 위해서는 웨이퍼와의 충돌을 피할 수 있도록 정전척(20)과 유니포미티 링(50)을 웨이퍼 로딩 높이보다는 하부에 위치되도록 하는 것이 대단히 중요하다.

이처럼 유니포미티 링(50)을 웨이퍼(W)의 로딩 위치보다 낮게 구비하여 웨이퍼(W)를 안전하게 로딩 및 언로딩 할 수 있도록 하고, 반응 챔버(10)의 내부에서 웨이퍼(W)를 정전척(20)에 안전하게 안치되도록 하거나 언로딩시키기 위한 위치로 이동시키는 리프트 핀(70)의 길이는 종전보다 길게 형성한다.

따라서 반응 챔버(10)의 내부로 로딩되는 웨이퍼(W)는 유니포미티 링(50)의 상부에서 리프트 핀(70)의 상단부에 안치되면 리프트 핀(70)의 하강에 의해 웨이퍼(W)는 정전척(20)에 안착되는 상태가 된다.

이와 같은 상태에서 플라즈마를 발생시키면 유니포미티 링(50)의 상측에서 발생되는 플라즈마가 유니포미티 링(50)에 안내되면서 웨이퍼(W)에 집중적으로 공급되는 것이다.

한편 본 발명에서는 유니포미티 링(50)이 더 이상 승강하지 않을 뿐만 아니라 유니포미티 링(50)을 승강시키게 되던 승강 실린더를 생략하므로 승강 실린더와 반응 챔버(10)간 결합부위에서의 리크 발생 가능성을 제거하게 된다.

따라서 승강 실린더의 잦은 구동에 따른 외부로부터의 외기 도입에 따라 파티클이 반응 챔버(10)의 내부로 유입되는 것을 방지하게 되므로 안정된 공정 수행이 가능하고, 제품의 품질을 더욱 향상시킬 수가 있다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 유니포미티 링(50)을 승강시키는 승강수단들을 완전 생략하면서 직접 그라운드 링(40)의 상부면에 고정 결합되도록 함으로써 반응 챔버(10)의 상부측에서 발생되는 플라즈마는 종전과 변함없이 웨이퍼(W)에 집중적으로 공급되도록 하는 동시에 기밀력을 보다 향상시키고, 설비의 부식을 방지함으로써 설비의 사용 수명 연장과 제품의 품질 향상 및 부품 절감의 경제적 이점을 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 정전척의 상부에서 플라즈마가 웨이퍼에 집중되도록 유니포미티 링을 구비하는 건식식각장치에 있어서,

   상기 유니포미티 링은 정전척의 외측에 있는 그라운드 링의 상부면에 고정하고, 상기 유니포미티 링의 두께와 함께 상기 정전척과 그 직하부의 하부 전극의 두께를 축소하면서 웨이퍼가 상기 유니포미티 링의 상부를 통해 로딩 또는 언로딩되는 건식식각 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유니포미티 링의 상부면은 웨이퍼가 로딩되는 높이보다는 하부에 위치되는 건식식각 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유니포미티 링은 두께가 약 2㎝인 건식식각 장치.
4. 정전척의 상부에서 플라즈마가 웨이퍼에 집중되도록 유니포미티 링을 구비하는 건식식각장치에 있어서,

   상기 유니포미티 링은 정전척의 외측으로 구비되는 그라운드 링의 상부면에고정되도록 하고, 상기 유니포미티 링의 두께와 함께 상기 정전척과 그 직하부의 하부 전극의 두께가 축소되도록 하면서 웨이퍼가 상기 유니포미티 링의 상부를 통해 로딩 또는 언로딩되도록 하며, 상기 정전척을 관통하여 상향 돌출되는 리프트 핀은 약 5㎝로서 구비되는 건식식각 장치.