KR20040051147A - 반도체 식각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 식각 장치에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 상부 플레이트(20)의 하부에 설치되는 상부전극(30)의 저면측 외주연 끝단부에서 가스의 누출을 방지하기 위해 구비되면서 상기 상부전극(30)과 함께 공통적으로 외주면과 저면이 컨파인먼트 링(50)에 의해 지지되도록 테프론 링(40)이 개재되는 반도체 식각 장치에 있어서, 상기 테프론 링(40)은 내경이 상기 컨파인먼트 링(50)의 내경보다 크게 형성되면서 상기 상부전극(30)의 외주연 하단부를 지지하는 상기 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)에 하향 요입되게 형성한 삽입홈(52)에 긴밀하게 삽입되도록 하여 반응챔버의 내부 공간으로부터 격리되게 구비되도록 하는 구성인 바 테프론 링(40)과 플라즈마와의 접촉이 차단되게 함으로써 반도체 수율 및 제품 품질을 향상시킴과 동시에 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

반도체 식각 장치{Etching apparatus of semiconductor}

본 발명은 반도체 식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부전극과 컨파인먼트간 결합 부위를 통한 가스의 누출 방지를 위해 구비하는 테프론 링의 폭두께를 축소시키면서 컨파인먼트의 안치면으로 삽입되도록 하여 플라즈마와의 직접적인 접촉을 방지함으로써 제품 수율이 향상되도록 하는 반도체 식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정은 확산공정, 식각공정, 포토리소그래피공정 및 성막공정 등의 다양한 공정을 순차적으로 수행하는 구성으로 이루어진다.

이러한 공정 중 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 현재는 일반적으로 건식식각을 사용하고 있으며, 이러한 건식식각 설비 중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 공정설비는 공정챔버에서 가스와 고주파 파워 등 각종요소를 이용하여 공정을 진행하게 되고, 이때 공정챔버는 외부와 완전히 차단된 초고진공의 공정조건을 필요로 한다.

도 1은 이러한 건식 식각장치를 도시한 것으로서, 건식 식각장치는 크게 외부와 격리되면서 진공상태의 반응공간을 제공하게 되는 반응챔버(10)와 이 반응챔버(10)의 내부에서 하부에 위치하여 웨이퍼(W)를 정전기력에 의해 흡착 고정하게 되는 정전척(ESC;Electro Static Chuck, 11)과 이 정전척(11)과 대응되는 반응챔버(10)의 상부에는 상부 플레이트(12)가 구비되는 구성이다.

이때 상부 플레이트(12)에는 통상 중앙에 배플(13)을 설치하고, 배플(13)의 하부에는 상부전극(14)이 형성되도록 하며, 상부전극(14)의 저면에는 외주면을 따라 가스의 누출을 방지하기 위한 수단으로 테프론 링(15)이 구비되고, 이러한 상부전극(14)과 테프론 링(15)은 저면의 외주연 끝단부와 외측을 컨파인먼트 링(16)에 의해서 커버되도록 한다.

상기와 같은 구성에서 배플(13)을 통해 공급되는 가스를 RF 파워에 의해 플라즈마화하여 이들 플라즈마 가스에 의해 정전척(11)에 안착되어 있는 웨이퍼(W)를 필요로 하는 패턴으로 식각을 한다.

한편 가스의 누출 방지를 위해 구비하게 되는 테프론 링(15)은 도 2에서와 같이 통상 내주연 끝단부가 반응챔버(10)의 내측 공간인 플라즈마 형성 공간에 노출되도록 하고 있다.

하지만 플라즈마가 생성되면서 테프론 링(15)에 플라즈마가 접촉하게 되면 테프론 링(15)으로부터는 카본이 발생되면서 파티클을 생성하게 될 뿐만 아니라 폴리머가 다량으로 흡착되는 경향이 있다. 즉 반응챔버(10)의 내부가 고온 상태일 때는 내부에서 날리는 상태로 존재하다 온도가 내려가면 테프론 링(15)에 흡착되는 상태가 되고, 다시 온도가 상승하면 미세 분말의 형태로 고착된 부위에서 도시한 바와 같이 떨어져 나와 미세한 입자로서 플라즈마와 함께 반응챔버(10)의 내부에서 날리다 급기야는 웨이퍼(W)에 떨어지게 되어 파티클화되면서 웨이퍼 수율과 함께 품질 및 생산성을 대단히 저하시키는 문제가 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 테프론링의 내주연 끝단부가 플라즈마 생성 공간과 격리되게 함으로써 폴리머 증착 및 파티클 생성이 최대한 저감될 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 반도체 식각 장치의 반응챔버의 구성을 도시한 측단면도,

도 2는 종래의 반도체 식각 장치에서 반응챔버의 상측에 구비되는 구성의 결합 구조를 도시한 요부 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 요부 구성을 분해시킨 상태로 도시한 일부 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 요부 구성을 조립시킨 상태로 도시한 일부 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 상부 플레이트 30 : 상부전극

40 : 테프론 링 50 : 컨파인먼트 링

51 : 안치면 52 : 삽입홈

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부 플레이트의 하부에 설치되는 상부전극의 저면측 외주연 끝단부에서 가스의 누출을 방지하기 위해 구비되면서 상기 상부전극과 함께 공통적으로 외주면과 저면이 컨파인먼트 링에 의해 지지되도록 테프론 링이 개재되는 반도체 식각 장치에 있어서, 상기 테프론 링은 내경이 상기 컨파인먼트 링의 내경보다 크게 형성되면서 상기 상부전극의 외주연 하단부를 지지하는 상기 컨파인먼트 링의 안치면에 하향 요입되게 형성한 삽입홈에 긴밀하게 삽입되도록 하여 반응챔버의 내부 공간으로부터 격리되게 구비되도록 하는 것이다.

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

본 발명은 플라즈마에 의해 웨이퍼를 식각하여 필요로 하는 패턴을 형성하는 반도체 식각 장치에서 특히 반응챔버의 상측에 구비되는 상부 플레이트에서의 테프론 링과 이 테프론 링을 지지하는 컨파인먼트 링을 개선시킨 구성에 대한 것이다.

다시 말해 본 발명은 반응챔버의 상부측 구성을 개선한 것으로서, 도 3 및 도4에서와 같이 반응챔버의 상부는 크게 상부 플레이트(20)와 상부전극(30)과 테프론 링 (40)및 컨파인먼트 링(50)으로 이루어지도록 하는 구성은 종전과 대동소이하다.

상부 플레이트(20)는 반응챔버의 상부에서 상부가 반응챔버의 상측에 고정되는 구성이며, 이 상부 플레이트(20)의 중앙에는 배플(21)이 형성된다.

이 배플(21)의 하부에는 상부전극(30)이 구비되고, 이 상부전극(30)에는 외주연 단부측 저면으로 테프론 링(40)이 구비되며, 이렇게 상부전극(30)과 이 상부 전극(30)의 외주연부로 구비되는 테프론 링(40)을 공통적으로 외측에서 커버하면서 테프론 링(40)의 저부를 지지하도록 컨파인먼트 링(50)이 상부 플레이트(20)의 저면에 볼팅 등에 의해 체결 고정되도록 한다.

이와 같은 구성에서 본 발명은 특히 컨파인먼트 링(50)의 테프론 링(40)을 지지하는 안치면(51)에는 안치면(51)의 내경보다는 크고, 외경보다는 작거나 같은 폭으로 소정의 깊이로 하향 요입되게 삽입홈(52)을 형성하고, 삽입홈(52)에는 이 삽입홈(52)과 동일한 크기로서 구비되는 테프론 링(40)이 긴밀하게 삽입되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

즉 테프론 링(40)은 외경이나 두께를 종전과 동일하게 형성하면서 단지 내경을 보다 크게 형성되도록 하여 반경방향으로의 폭이 종전에 비해 축소되도록 하고, 이 테프론 링(40)과 동일한 크기로 테프론 링(40)이 구비되는 직하부의 위치에는 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)을 하향 요입시킨 삽입홈(52)이 형성되도록 하는 것이다.

이때의 테프론 링(40)의 외경은 상부전극(30)의 외경과 동일한 사이즈로서 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하고, 테프론 링(40)이 삽입되는 삽입홈(52)의깊이는 테프론 링(40)의 두께보다는 적어도 크지 않도록 하는 것이 가장 바람직하다.

특히 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)에 형성되는 삽입홈(52)의 외경은 테프론 링(40)의 외경보다는 작지 않게 하면서 내경은 안치면(51)의 내경보다는 크게 형성되게 하여 삽입홈(52)의 내경면은 항상 안치면(51)의 내경면보다는 동심원상에서 외측에 형성되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용과 그에 따른 효과에 대해서 살펴보기로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 일단 상부 플레이트(20)의 배플(21)에 상부전극(30)이 고정되도록 하고, 이 상부전극(30)의 외주면을 커버하는 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)에 형성한 삽입홈(52)에는 종전에 비해 폭 두께가 축소되게 한 테프론 링(40)이 맞춤 끼워지도록 한다.

이렇게 테프론 링(40)이 결합된 컨파인먼트 링(50)을 상부 플레이트(20)의 저부로부터 상향 조립하게 되면 상부 플레이트(20)에 의해 상부전극(30)의 외주면이 외부로부터 완전 커버되면서 안치면(51)의 삽입홈(52)에 삽입된 테프론 링(40)의 상부면이 상부전극(30)의 외주연 저면에 긴밀하게 밀착되는 상태가 된다.

테프론 링(40)이 상부전극(30)에 밀착되면서 테프론 링(40)의 내측으로 형성되는 컨파인먼트 링(50)의 내주연 단부도 상부전극(30)의 저면에 밀착되는 상태가 된다.

이처럼 테프론 링(40)이 결합되어 있는 상태에서 컨파인먼트 링(50)을 상부플레이트(20)에 체결 조립하게 되면 결국 테프론 링(40)은 반응챔버의 내부 공간과는 완전 격리되는 상태로 유지된다.

이와 같은 상태에서 식각 공정을 수행하게 되면 상부전극(30)과 하부전극의 사이에서 가스의 공급에 의해 플라즈마가 발생하면서 동시에 다수의 폴리머도 발생시키게 된다.

폴리머는 통상 반응챔버의 내부에서 상승 기류를 타게 되고, 이때 일부는 컨파인먼트 링(50)에 흡착된다. 하지만 테프론 링(40)은 플라즈마에 노출되면서 카본을 발생하게 되는데 반해 컨파인먼트 링(50)은 이러한 카본 발생을 유발하지 않게 되므로 파티클 생성을 방지하게 된다.

다시 말해 본 발명에서는 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)에 형성한 삽입홈(52)으로 테프론 링(40)이 삽입된 상태에서 상부전극(30)의 저면에 밀착되도록 하면 본래의 기능인 상부전극(30)과 컨파인먼트 링(50) 사이로의 가스 누출을 방지하는 작용은 안정되게 수행하면서 플라즈마와의 접촉에 따른 카본 발생을 방지하게 되면서 폴리머의 흡착을 최대한 방지하게 되는 동시에 이로 인한 웨이퍼에의 파티클 오염을 극소화함으로써 제품 수율을 대폭적으로 향상시킬 수가 있게 된다.

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 상부전극(30)의 외주연 저면에 밀착되게 구비되는 테프론 링(40)을 내경이 보다 확장되도록 하면서 폭 두께가 축소되게 형성하는 동시에 이 테프론 링(40)과 동일 수직선상에 대응되게 구비되는 컨파인먼트 링(50)의 안치면(51)에는 테프론 링(40)을 수용할 수 있도록 삽입홈(52)이 하향 요입되는 형상으로 형성되도록 하여 테프론 링(40)이 반응챔버의 내부 공간과 이격되면서 플라즈마와의 접촉을 차단시켜 반도체 수율 및 제품 품질을 향상시킴과 동시에 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 상부 플레이트의 하부에 설치되는 상부전극의 저면측 외주연 끝단부에서 가스의 누출을 방지하기 위해 구비되면서 상기 상부전극과 함께 공통적으로 외주면과 저면이 컨파인먼트 링에 의해 지지되도록 테프론 링이 개재되는 반도체 식각 장치에 있어서,

   상기 테프론 링은 내경이 상기 컨파인먼트 링의 내경보다 크게 형성되면서 상기 상부전극의 외주연 하단부를 지지하는 상기 컨파인먼트 링의 안치면에 하향 요입되게 형성한 삽입홈에 긴밀하게 삽입되도록 하여 반응챔버의 내부 공간으로부터 격리되게 구비되도록 하는 반도체 식각 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 테프론 링은 외경이 상기 상부전극의 외경과 동일하게 형성되는 반도체 식각 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 컨파인먼트 링의 안치면에 형성되는 삽입홈의 외경면은 상기 테프론 링의 외경보다는 작지 않게 형성되는 반도체 식각 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨파인먼트 링의 안치면에 형성되는 삽입홈의 내경면은 안치면의 내경면보다는 외측에 형성되는 반도체 식각 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 컨파인먼트 링의 삽입홈은 깊이가 상기 테프론 링의 두께와 동일하게 형성되는 반도체 식각 장치.