KR20040048442A - 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 과정에서 인가되는 고주파 파워가 장착된 웨이퍼에 대하여 균일한 영역 범위로 작용토록 하여 플라즈마를 이용한 공정 불량을 방지토록 함과 동시에 공정의 균일성을 확보 할 수 있도록 하는 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 이에 대한 특징적인 구성은, 안착 위치되는 웨이퍼를 정전기력으로 흡착 고정하는 척 본체와; 상기 척 본체의 가장자리 부위에 놓여 그 상부로부터 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되게 대응하는 에지링과; 상기 에지리의 하부를 받쳐 지지하는 지지링과; 상기 에지링의 외측 부위를 밀착 지지하는 포커스링; 및 상기 에지링에 접하는 상기 포커스링의 상부 내측 주연 부위를 커버하는 절연 재질의 커버링을 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 공정 수행 과정에서 에지링의 주연에 대하여 절연 재질로 내약품성, 내열성, 내식성 및 절연성을 갖는 커버링이 포커스링의 상부 내측 부위를 커버하여 설치됨으로써 그 부위에 대한 고주파 파워의 영향이 안정적으로 이루어져 그에 따른 플라즈마 영역 형성이 균일하게 이루어져 공정 불량의 방지와 더불어 안정적이고도 공정의 균일도를 얻는 효과를 갖는다.

Description

반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치{plasma conduct equipment for semiconductor device fabricating}

본 발명은 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 처리 과정에서 인가되는 고주파 파워가 장착된 웨이퍼에 대하여 균일한 영역 범위로 작용토록 하여 플라즈마를 이용한 공정 불량을 방지토록 함과 동시에 공정의 균일성을 확보 할 수 있도록 하는 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 화학기상증착, 확산, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 요구되는 금속층, 절연층, 반도체층 등 막질층을 조합되게 증착하는 것으로 만들어진다.

이들 공정 중 반도체장치 제조 과정에서 빈번히 수행되는 식각 공정, 금속증착 공정 등은 웨이퍼 상에 사진공정 이후 형성된 포토레지스트 패턴 마스크로부터 노출되는 불필요한 부위를 제거토록 하거나 노출되는 부위에 금속막을 입히도록 하는 것이다. 이에 대한 통상적인 방법은, 밀폐된 공정챔버 내부에 공정가스를 투입하고, 이를 사이에 두고 고주파 파워를 인가하여 플라즈마 상태로 형성한 후 이들 플라즈마 상태의 공정가스로 하여금 웨이퍼 상에서 반응토록 하는 것이 있다.

여기서, 상술한 공정가스의 플라즈마 형성 영역은 웨이퍼의 상면 전역에서 균일하게 이루어지도록 함이 요구하고, 이에 더하여 웨이퍼는 그 반응의 중심 위치에 안정된 상태로 존재할 것이 요구된다.

이에 대하여 웨이퍼가 위치되는 부위에 대한 고주파 파워의 상관 관계에 대하여 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

종래의 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이,공정챔버 내부로 투입되는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하며, 인가되는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)의 저면을 흡착 고정하는 척 본체(12)가 있고, 이 척 본체(12)의 가장자리 부위에는 하측 방향으로 단차를 이루고 이 부위에 대응하여 링 형상의 에지링(14)이 웨이퍼(W)의 저면 가장자리 부위를 받쳐 지지하는 형상으로 놓인다. 또한, 상술한 에지링(14)은 척 본체(12)의 단차를 이루는 부위 외측으로 연장된 형상을 이루며, 이 부위는 척 본체(12)에 지지되는 지지링(16)에 지지되는 상태를 이룬다. 그리고, 상술한 에지링(14)의 외측 부위는 다시 포커스링(18)에 의해 지지되는 구성을 이루며, 상술한 척 본체(12)와 에지링(14)과 지지링(16) 및 포커스링(18)의 조립에 의해 하나의 척 조립체 이루고, 이러한 척 조립체는 수직 대응하는 상부로부터 컨파인먼트링(22)으로 지지되어 공정가스를 균일하게 공급토록 하는 샤워헤드(20)와 함께 각각 고주파 파워가 인가되는 상·하부 전극을 이룬다.

이러한 구성에 있어서, 상술한 척 조립체와 샤워헤즈는 위치된 웨이퍼(W)의 전 영역에 대하여 공급되어 플라즈마 상태를 이루는 공정가스의 분포 영역 즉, 플라즈마 형성 영역에 대하여 전체적으로 균일한 영향을 받을 수 있도록 함이 요구되고 있다.

그러나, 상술한 포커스링(18)은 에지링(14)을 지지하여 계속적으로 공정을 수행하는 과정에서 손상이 발생되고, 이러한 손상은 인가되는 고주파 파워의 영햐을 불균일하게 하고, 이에 따른 플라즈마 형성 영역은 손상된 부위에 집중되어 그 부위에 대한 공정 정도가 심화되는 등 공정을 불균일하게 형성하는 등의 공정 불량을 야기한다. 또한, 이러한 고주파 파워의 집중 현상은 그 주위의 폴리머 형성을 촉진시키고, 이들 폴리머는 웨이퍼(W) 및 각 구성 부위에 무분별하게 증착되는 바티클로서 작용하는 문제를 갖는다. 이에 더하여 상술한 포커스링의 손상 및 그 영향에 따른 다른 각 구성의 오염이나 손상 및 파손이 발생되면, 설비의 중단과 고가의 각 구성부의 교체 사용이 요구되는 등 번거로움과 비경제적인 문제가 있고, 이들 각 구성의 분해 조립에 따른 설비의 가동률과 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 처리 공정을 수행하는 과정에서 플라즈마 형성이 웨이퍼 전면에 대하여 균일하게 이루어지도록 하여 공정 불량의 방지와 공정의 균일도를 높이도록 함과 동시에 제조수율을 향상시키도록 하는 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

또한, 플라즈마 처리 과정에서 웨이퍼를 포함한 각 구성부의 오염이나 손상 및 파손을 방지토록 함으로써 부품 교체 주기를 연장하고, 또 그에 따른 세정 주기를 연장하여 설비의 분해 조립에 따른 번거로움을 줄이고, 설비의 가동률과 생산성을 높이도록 하는 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일 예의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 타나낸 단면 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타낸 단면 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 플라즈마 처리장치 12: 척 본체

14: 에지링 16: 지지링

18: 포커스링 20: 커버링

22: 고정부재

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적 구성은, 안착 위치되는 웨이퍼를 정전기력으로 흡착 고정하는 척 본체와; 상기 척 본체의 가장자리 부위에 놓여 그 상부로부터 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되게 대응하는 에지링과; 상기 에지리의 하부를 받쳐 지지하는 지지블록과; 상기 에지링의 외측 부위를 밀착 지지하는 포커스링; 및 상기 에지링에 접하는 상기 포커스링의 상부 내측 주연 부위를 커버하는 절연 재질의 커버링을 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버링은 테프론 재질을 사용토록 함이 바람직하고, 상기 커버링과 커버링이 놓이는 상기 포커스링 사이에 상기 포커스링을 지지기반으로 하여 상기 커버링의 고정토록 하는 고정부재를 더 구비하여 구성함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치의 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타낸 단면 구성도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정챔버 내부에 투입되어 놓이는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하는 척 본체(12)가 있고, 이 척 본체(12)의 상부 가장자리 주연은 하측 방향으로 단차진 형상을 이루며, 이 단차진 부위에는 웨이퍼(W)와 동일한 재질로 보다 확장된 형상의 에지링(14)이 놓인다. 또한, 상술한 에지링(14)의 하부에는 척 본체(12)의 단차진 부위로부터 다시 하측 방향으로 단차를 이루는 부위에 지지되어 에지링(14)을받쳐 지지하는 지지링(16)이 놓이고, 에지링(14)의 외측 부위에는 척 본체(12)의 소정 부위에 지지되어 에지링(14)의 외측으로 연장된 형상을 이루는 포커스링(32)이 구비하여 있다.

여기서, 상술한 포커스링(32)의 상부 내측 부위 즉, 상술한 에지링(14)에 접하는 부위 주연은 그 하측 방향으로 단차를 이루고, 이렇게 포커스링(32)의 단차진 부위에는 플라즈마 상태의 공정가스에 대하여 반응성이 약한 재질 즉, 내약품성, 내식성, 내열성 및 절연성을 갖는 커버링(34)이 장착되어 있다. 그리고, 이 커버링(34)은 대응하는 포커스링(32)의 단차진 부위에 대하여 밀착된 상태가 요구됨에 의해 포커스링(32)의 단차진 부위 소정 부위를 기준하여 고정부재(36)가 더 구되어 이를 통해 포커스링(32)에 밀착된 고정된 상태를 이룬다.

이러한 구성에 따라 공정이 진행되면, 상술한 에지링(14)은 웨이퍼(W)와 동일한 재질로 인가되는 고주파 파워에 대응하여 플라즈마의 형성 영역의 분포를 웨이퍼(W)의 외측 부위까지 확대 형성하고, 이에 따라 웨이퍼(W)는 그 전면이 플라즈마 영역의 중심 부위에 위치되어 전체적으로 균일한 작용을 받게 된다.

그리고, 상술한 구성에 더하여, 에지링(14)의 외측에 놓이는 커버링(34)은 에지링(14)과 포커스링(32)의 사이를 실링하여 플라즈마 상태의 공정가스의 침투를 방지함과 동시에 그 밀착됨에 따른 고정력으로 공정 수행 과정에서 척 본체(12)로부터 에지링(14)의 진동을 방지시키며, 이에 더하여 공정가스의 침투 방지에 의해 공정 수행과정에서의 척 본체(12)와 에지링(14) 사이의 반응이 방지되어 척 본체(12)와 에지링(14)의 손상 및 오염이 방지되며, 이것은 다시 척 조립체의 각구성에 대한 수명 연장을 기대할 수 있는 것이다.

이러한 구성에 따라 공정이 진행되면, 상술한 에지링(14)은 커버링(34)에 의해 척 본체(12)에 고정된 상태로 유지될 뿐 아니라 그 사이로 공정가스의 침투가 방지되고, 이것은 웨이퍼(W) 및 척 본체(12)와 에지링(14)의 오염과 손상 방지 및 에지링(14)과 그에 따른 웨이퍼(W)의 진동 또는 떨림을 방지하게 되어 안정적이며 균일한 공정이 이루어지게 되며, 척 본체(12)와 에지링(14)을 포함한 척 조립체의 각 구성에 대한 수명을 보다 연장되는 것이 기대된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 포커스링의 상부 내측 주연을 내약품성, 내식성, 내열성을 갖는 커버링이 에지링과 포커스링에 밀착되어 커버됨으로써 척 본체와 에지링 및 포커스링을 포함한 척 조립에의 각 구성부위의 오염 또는 손상 및 파손을 방지하여 그 수명을 연장시키고, 이에 따른 플라즈마 형성 영역의 균일도 향상과 이를 통해 웨이퍼 전면에 대하여 공정이 균일하게 이루어져 제조수율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 플라즈마 처리 과정에서 웨이퍼를 포함한 각 구성부의 오염이나 손상 및 파손이 방지되어 부품 교체 주기의 연장과 그에 따른 세정 주기의 연장으로 설비의 분해 조립에 따른 번거로움이 저감되고, 설비의 가동률과 생산성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 안착 위치되는 웨이퍼를 정전기력으로 흡착 고정하는 척 본체와;

   상기 척 본체의 가장자리 부위에 놓여 그 상부로부터 웨이퍼의 가장자리 부위에 밀착되게 대응하는 에지링과;

   상기 에지리의 하부를 받쳐 지지하는 지지블록과; 상기 에지링의 외측 부위를 밀착 지지하는 포커스링; 및

   상기 에지링에 접하는 상기 포커스링의 상부 내측 주연 부위를 커버하는 절연 재질의 커버링을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버링은 테프론 재질임을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버링과 커버링이 놓이는 상기 포커스링 사이에 상기 포커스링을 지지기반으로 하여 상기 커버링의 고정토록 하는 고정부재를 더 구비한 것을 특징으로하는 상기 반도체소자 제조용 플라즈마 처리장치.