KR20040095088A - Electrode for a semiconductor device fabrication installation - Google Patents

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KR20040095088A
KR20040095088A KR1020030028691A KR20030028691A KR20040095088A KR 20040095088 A KR20040095088 A KR 20040095088A KR 1020030028691 A KR1020030028691 A KR 1020030028691A KR 20030028691 A KR20030028691 A KR 20030028691A KR 20040095088 A KR20040095088 A KR 20040095088A
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박재영
김태룡
배도인
배경정
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: An electrode for semiconductor fabrication process is provided to reduce the cost of consumable parts and troubles due to components, prevent reduction of efficiency of fabrication equipment, and enhance the productivity by improving a structure of the electrode. CONSTITUTION: An electrode for semiconductor fabrication process is formed with SiC. The electrode for semiconductor fabrication process further includes a plurality of gas distribution holes(12). The electrode is formed with a clamp type SiC electrode(10a). The gas distribution holes are formed on a planarized SiC plate.

Description

반도체 제조 공정에 사용되는 전극{ELECTRODE FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION INSTALLATION}ELECTRODE FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION INSTALLATION

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 상부 전극(일명, 전극라고도함)에 관한 것이다.The present invention relates to an upper electrode (also called an electrode) used in a semiconductor manufacturing process.

반도체 제조 공정에 사용되는 건식 식각 공정 및 이에 준하는 공정을 진행하기 위하여 전극(캐소드 또는 UPPER ELECTRODE)가 사용하게 되는데 대체적으로 현재 공정 조건 등에서는 Si(Silicon) 또는 Al Anodized 등의 재질을 적용하고 있다. 그러나 디바이스(DEVICE) 제조업체의 생산성 향상과 원가절감 등을 위하여 설계규칙(DESIGN RULE) 등이 더욱 작아지며 또한 공정 조건도 하이 파워(HIGH POWER)를 요하게 되면서 크리티컬(CRITICAL)한 조건을 갖게 되었다.An electrode (cathode or UPPER ELECTRODE) is used to perform a dry etching process and a similar process used in a semiconductor manufacturing process. Generally, materials such as Si (silicon) or Al Anodized are used in current process conditions. However, in order to improve productivity and reduce costs of device manufacturers, DESIGN RULE is made smaller and the process conditions require high power, which is a critical condition.

그럼으로써 반도체 설비의 부품 또한 플라즈마(PLASMA)에 의한 데이미, 스트레스, 피로 등이 커지게 되어 부품으로 인한 생산성 저해 요소가 점점 더 많아지게 되었다.As a result, the components of semiconductor facilities also have increased plasma, plasma, stress, fatigue, and the like, and the productivity-inhibiting factor of the components is increasing.

일반적으로 건식 식각 설비에 사용되는 기존의 전극은 알루미늄, 석영( QUARTZ), 실리콘(SILICON) 등의 재질 등의 고순도 재질로 구성되어 있으며 이는 여러 가지 체결 방식, 클램프(CLAMP) 방식 등에 의해 챔버에 고정되어 반응 가스를 균일하게 공급하며 플라즈마를 형성하는 전극으로 사용되게끔 구성되어 dLT다.In general, the conventional electrode used for dry etching equipment is composed of high purity materials such as aluminum, quartz (QUARTZ), and silicon (SILICON), etc., which are fixed to the chamber by various fastening methods and clamp methods. It is dLT is configured to be used as an electrode to uniformly supply the reaction gas and form a plasma.

기존에 사용되어지고 있는 대표적인 실리콘 전극(Silicon Cathode)의 경우, 일반적으로 단순한 싱글(Pure Single) 결정구조로 되어 있으며, 프로세스(Process) 진행시에 파티클(Particle) 측면에서 상당히 안정적인 현상을 나타내고는 있으나, 디바이스(Device)가 고집적화되면서 설비에 인가되는 RF 파워(POWER)가 급격하게 높아짐으로서 Si 전극에 열적 스트레스(Thermal Stress)가 높아지며 플라즈마 및 공정 가스 등에 의한 식각이 많아짐에 따라 Pasts의 데미지 또한 커지게 되었다. 이로 인해 디바이스 제조업체에서 부품의 이상 발생과 정기적인 교체주기의 단축으로 인해 설비 가동율 또한 저하되게 되어 이로 인한 원가의 향상과 생산성이 저하되는 현상이 나타난다.Representative silicon electrodes (silicon cathode) used in the prior art generally have a simple single crystal structure and exhibit a fairly stable phenomenon in terms of particles during the process. As the device is highly integrated, the RF power applied to the equipment is rapidly increased, thereby increasing the thermal stress on the Si electrode, and the damage of the paste is also increased as the etching by plasma and process gas increases. It became. As a result, the device manufacturer's facility utilization rate is also lowered due to component failures and shorter replacement cycles, resulting in cost improvement and lower productivity.

또한 현재의 부품 사용시 발생하는 열적 영향(Thermal Effect)으로 인해 Parts 접합부, 조립부, 체결부, SHARP EDGE 등에서 크랙(Crack)과 브로킨(Broken) 현상 또한 발생을 하고 있다. 이러한 현상은 종합적으로 설비 유지비용 및 제조원가를 상승시키는 요인이 되고 있다.In addition, crack and broken phenomena are also generated at the joints, assemblies, fasteners, and SHARP EDGE due to the thermal effects of the current parts. This phenomenon is a factor that increases the overall cost of equipment maintenance and manufacturing.

Al 에노다이지 전극의 경우도 마찬가지로 어노다이징 표면인 Al2O3 표면이 식각이 됨으로서 아싱(ARCING)과 같은 공정 문제와 더불어 Al 성분의 오염 등이 다발을 하게 된다. 이러한 부품으로 인한 문제는 반도체 제조 업체의 원가 상승이 된다.Similarly, in the case of the Al ENODGE electrode, the Al 2 O 3 surface, which is an anodizing surface, is etched, causing a problem of Al component contamination along with a process problem such as ARCING. The problem with these components is a cost increase for semiconductor manufacturers.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 현재의 사용중인 재질 사용시 정기적인 교체로 인해 발생하는 부품비용(COST OF CONSUMABLE PARTS)를 줄이고자 하는 목적과 기존 제품에서 발생할 수 있는 부품으로 인한 이상 발생, 설비 효율의 감소를 방지하고자 하는 것과 PLASMA 집적 상태를 고효율화함으로서 단위 시간당 생산성을 증가시킬 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 공정에 사용되는 전극을 제공하는데 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, the purpose of which is to reduce the cost of parts (COST OF CONSUMABLE PARTS) caused by regular replacement when using the current materials and the existing products It is to provide an electrode used in a new type of semiconductor manufacturing process that can increase the productivity per unit time by improving the efficiency of the PLASMA integrated state by preventing the occurrence of abnormalities due to components, reduction of equipment efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 클램프 방식의 SiC 전극을 보여주는 도면;1 shows a clamped SiC electrode according to the invention;

도 2는 스크류 고정 방식의 전극을 보여주는 도면;2 is a view showing a screw fixing electrode;

도 3은 스크류-실드(SCREW-SHIELDED) 방식의 전극을 보여주는 도면;3 shows a screw-shielded (SCREW-SHIELDED) type electrode;

도 4는 서포터 링 방식(SUPPORT RING TYPE)의 전극을 보여주는 도면;4 is a view showing an electrode of a support ring type (SUPPORT RING TYPE);

도 5는 백사이드 스크류 방식의 전극(10e)을 보여주는 도면;5 shows a backside screw type electrode 10e;

도 6은 본 발명의 SiC 전극과 종래 Si 전극의 백사이드의 폴리머 데포 특성을 비교해서 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a graph showing polymer depot characteristics of the backside of the SiC electrode of the present invention and the conventional Si electrode.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10a : SiC 전극10a: SiC electrode

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 건식 식각 공정 및 이에 준하는 공정을 진행하기 위하여 사용되는 상부 전극이 SiC 재질로 이루어진다는데 그 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is characterized in that the upper electrode used for the dry etching process and the process corresponding thereto is made of a SiC material.

기존 재질과 대비하여 SiC 전긍은 고내식성, 고강도의 물성치를 갖고 있으므로 해서 그 수명을 수배 이상 향상시킴으로서 비용을 절감할 수 있다. SiC는 타재질에 비해 식각이 되는 정도가 느리며 또한 내구성이 높아 구조적으로도 오래 쓸 수 있는 장점이 있다.Compared with the existing materials, SiC electric poles have high corrosion resistance and high strength properties, which can reduce the cost by improving the service life by several times. SiC is etched slower than other materials and also has a high durability and structural advantages.

또한 이러한 SiC 전극의 특징은 설비 장착 및 PROCESS 진행시에 발생하는 여러 가지 부품 문제점을 해결할 수도 있다. 예를 들어 현재 상용화되어 사용하고 있는 실리콘 재질의 전극은 경우 식각이 진행되는 도중에 에지(EDGE)부나 노치(NOTCH)부에서부터 크랙(CRACK)이 발생하여 부품이 브로킨 될 수 있으며 또한 열 변형으로 인하여 동일한 현상이 발생할 수도 있다. 또한 실리콘은 그 부품의 제조공정 및 특성에 있어 불안정(BRITTLE)하여 제조형상에 대단히 제약이 많으므로 타재질과 조립형상을 유지하게 되는데 -이를 테면 LAM사의 ELASTOMER BONDED SILICON CATHODE를 들 수 있다- 이 때 결합방식으로 금속(METAL) 계열이나 폴리머(POLYMER)와 같은 결합제를 사용하여 접착을 하게 되고 이러한 접합 레이어(LAYER)는 공정 진행시 DE-BONDING(시리콘과 타재질의 결합 상태가 분리됨)이 발생되기도 하여 설비 효율을 감소시키는 원인이 된다. 그러나 SiC 재질을 사용함으로서 이는 형상 소결시 조립 상태가 아닌 SiC 그 자체 재질로만 충분히 제작이 됨으로서 해결할 수 있으며 또한 이러한 점은 부품의 열구배(THERMAL GRADIENT) 등이 작아짐으로 부품 변형으로 인한 또는 스트레스로 인한 파괴를 대단히 개선할 수 있는 장점이 있다.In addition, the characteristics of the SiC electrode may solve various component problems that occur during the installation of the equipment and the process. For example, in the case of a silicon electrode that is commercially available and used, cracks may be generated from edges or notches during etching, and parts may be broken, and thermal deformation The same phenomenon may occur. In addition, silicon is unstable in the manufacturing process and characteristics of its parts, and thus it is very limited in manufacturing shape, thus maintaining other materials and assembling shapes-for example, LAM's ELASTOMER BONDED SILICON CATHODE- As a bonding method, bonding is performed by using a binder such as metal (METAL) or polymer (POLYMER), and this bonding layer (LAYER) generates DE-BONDING (separation state of silicon and other materials) during the process. It is also a cause for reducing the efficiency of the installation. However, by using the SiC material, this can be solved by making only the SiC itself material, not the assembly state during the shape sintering. This point is also reduced due to the deformation of the part or the stress due to the smaller thermal gradient of the part. There is an advantage that can greatly improve the destruction.

마지막으로 알루미늄이나 실리콘과는 달리 SiC는 전기적 특성을 조절하기가용이하며 열전도율 또한 우수함으로 프로세스 진행시의 플라즈마를 제한하는 특성 또한 매우 달라진다. SiC 재질의 우수함은 공정 진행중에 발생하는 열적 저항이 작으며 이것은 RF가 인가되는 양쪽 전극 사이에 발생하는 플라즈마 덴시티(DENSITY)를 높일 수 있으며 챔버의 다른 부품(WALL, LINER, RING 등)에도 교호 효과를 나타내어 플라즈마 패턴 또한 매우 좋아진다. 이는 RF 반사 에러(REFLECT ERROR)와 같이 설비 점검 파라미터(PARAMETER)에서 확인이 가능하다. 이러한 요인으로 인해 SiC 전극을 사용하게 되면 타재질에 대비하여 그 생산성이 높아질 수 있는 것이다.Lastly, unlike aluminum and silicon, SiC is easy to control the electrical properties, and the thermal conductivity is also excellent, which limits the plasma during the process. The superiority of the SiC material means that the thermal resistance generated during the process is small, which can increase the plasma density generated between the two electrodes to which RF is applied, and alternating to other parts of the chamber (WALL, LINER, RING, etc.). In effect, the plasma pattern is also very good. This can be checked in the PARAMETER, such as RF REFLECT ERROR. Due to these factors, when the SiC electrode is used, its productivity may be increased in preparation for other materials.

이상과 같이 SiC 전극은 여러 가지 우수한 효과를 가져올 수 있으며 SiC의 제조 공법에 따라 그 성능을 다양하게 변경할 수 있는 이점도 있다.As described above, the SiC electrode may bring various excellent effects, and there is an advantage in that the performance of the SiC electrode may be variously changed according to the manufacturing method of the SiC.

예컨대, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.For example, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. These examples are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참조하면서 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 병기되어 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 to 6. In the drawings, the same reference numerals are given to components that perform the same function.

위에서 기술한 바와 같이 본 발명인 SiC 전극의 특징은 다음과 같다. SiC 전극은 기존의 대표적인 재질인 Si과 대비하여 물리적인 물성치가 향상될 수 있다. 물성치 중에서 구조적인 부분을 결정하는 강도 및 경도 등에 있어서 탁월한 특성을갖고 있으며 용도 및 제조원가에 따라 그 특성치들을 변경 또는 향상시킬 수도 있다. 또한 PROCESS 공정에 큰 영향을 미치는 열적, 전기적인 특징 또한 대부분 기존 재질과 큰 차이가 없어 대체가 가능하며 약간의 변경이 가능한 장점이 있다. 이러한 부분은 제품의 설계시에 충분히 고려하여 변경할 수가 있는 것이다.As described above, the SiC electrode of the present invention is characterized as follows. SiC electrode can be improved physical properties compared to the typical representative material Si. It has excellent properties in strength, hardness, etc. to determine the structural part of the physical properties, and may be changed or improved depending on the use and manufacturing cost. In addition, most of the thermal and electrical characteristics that have a great effect on the process are also largely different from existing materials and can be replaced. These parts can be changed in consideration of the design of the product.

아래 TABLE에 대표적인 특성치들을 SILICON 재질과 비교하여 보았다.Representative characteristics in the table below are compared with SILICON materials.

<표1. 대표적인 Si 및 SiC의 특성치 비교>Table 1. Comparison of Characteristics of Typical Si and SiC>

위의 TABLE은 대표적인 SiC 제품의 특성치로서 제조공정이나 그 조성들을 조절함으로서 물성치가 변할 수도 있다.The above table is a characteristic value of typical SiC products, and the physical properties may be changed by adjusting the manufacturing process or its composition.

본 발명품인 SiC 전극의 구조는 아래 그림과 같이 설비 특징에 맞게 다양한 구조를 가질 수 있다.The structure of the SiC electrode of the present invention can have a variety of structures according to the features of the facility as shown below.

도 1을 참조하면, 클램프 타입의 SiC 전극(10a)은, 그 디자인은 평탄화된 SiC 플레이트에 홀(HOLE) 중앙부로부터 웨이퍼 사이즈를 고려하여 다수의 가스 분배 홀(GAS DISTRIBUTION HOLE;12)로 구성되어 있다. 이러한 전극을 설비에 장착 및 진공 실링(VACUUM SEALING)을 위하여 바깥쪽에 약간의 공간이 있게 되며 이를 충분한 구조적 내구성을 갖고 있는 타부품으로 클램핑(CLAMPING)을 하여 장착이 된다.Referring to FIG. 1, the clamp type SiC electrode 10a is composed of a plurality of gas distribution holes 12 in consideration of the wafer size from the center of the hole HOLE in a flattened SiC plate. have. There is a little space on the outside for mounting this electrode in the facility and vacuum sealing, and it is mounted by clamping it with other parts with sufficient structural durability.

이러한 디자인의 경우 원주 전체적으로 밴딩 스트레스(BENDING STRESS)를 받게 되며 또한 열적 변형(EXPANSION, DISPLACEMENT)이 발생하게 된다. 이러한 현상을 SiC로 개발함으로서 수십 % 정도 개선이 가능한 것이다.This design is subject to bending stress throughout the circumference and thermal deformation (EXPANSION, DISPLACEMENT). By developing this phenomenon with SiC, tens of percent of improvement is possible.

도 2를 참조하면, 스크류 고정 방식의 전극(10b)은 도 1의 클램핑 방식(CLAMPING TYPE)을 개선한 것이다. 역시 재질은 SiC로 제작되어 있으며 그 설계는 평탄화된 SiC 플레이트에 홀 중앙부로부터 웨이퍼 사이즈를 고려하여 다수의 가스 분배 홀(12)로 구성되어 있으며 조립 장착을 위해 바깥쪽의 공간에 조립을 위한 스크류 체결부(14)가 수개소에 디자인이 되어 있다. 스크류 체결부(14)는 카운터보링, 카운터싱킹, 또는 태핑(TAPPING) 등으로 제작될 수 있다. 재질의 내구성 및 실링 특성을 고려해 적절한 체결 방식을 결정하면 된다. 스크류 방식은 공정 진행중 변형으로 인한 리크(LEAK) 등을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 2, the screw fixing electrode 10b is an improvement of the clamping type of FIG. 1. The material is also made of SiC and its design consists of a plurality of gas distribution holes 12 in consideration of the wafer size from the center of the hole on the flattened SiC plate, and screwed for assembly in the outer space for assembly mounting. The part 14 is designed in several places. The screw fastening portion 14 may be manufactured by counterboring, countersinking, tapping, or the like. Considering the durability and sealing characteristics of the material, it is necessary to determine an appropriate fastening method. The screw method can prevent the leakage (LEAK) due to deformation during the process.

도 3을 참조하면, 스크류-실드(SCREW-SHIELDED) 방식의 전극(10c)은 위의 스크류 방식을 개선한 것이다. 역시 재질은 SiC로 제작되어 있으며 그 디자인 평탄화된 SiC 플레이트에 홀 중앙부로부터 웨이퍼 사이즈를 고려하여 다수의 가스 분배 홀(12)로 구성되어 있으며 조립 장착을 위해 바깥쪽의 공간에 조립을 위한 스크류 체결부(14)가 수개소에 디자인이 되어 있으며 스크류부분의 노출로 인한 아킹(ARCING)이나 파티클 발생, 플라즈마 컨파인(CONFINE) 상태의 변동 등을 억제하고자 링 형태의 실딩(SHIELDING) 기능을 강화한 것이다. 재질의 내구성 및 실링(SEALING), 컨파인 특성을 고려해 적절한 에지부의 실드 영역을 결정하면 된다.Referring to FIG. 3, a screw-shielded electrode 10c is an improvement of the screw method. The material is also made of SiC and the design of the flattened SiC plate consists of a plurality of gas distribution holes 12 in consideration of the wafer size from the center of the hole, and screw fastening for assembly in the outer space for assembly mounting (14) is designed in several places and reinforced ring-shaped shielding function to suppress arcing, particle generation, and plasma confinement fluctuation due to exposure of screw part. Considering the durability, sealing and confining properties of the material, an appropriate edge area shielding area may be determined.

도 4의 서포터 링 방식(SUPPORT RING TYPE)의 전극(10d)은 여러 가지 구조중에서 전극으로 실제 사용되는 영역을 확대하며 조립 방식을 개선하고자 설계된 것이다. 역시 전극부의 재질은 SiC로 제작되어 있으며 그 설계는 평탄화된 SiC 플레이트에 홀 중앙부로부터 웨이퍼 사이즈를 고려하여 다수의 가스 분배 홀(12)로 구성되어 있으며 조립 장착을 위해 위쪽의 공간에 조립을 위한 서포터 링(16)이 전극과 맞닿아 있다. 이 서포터 링(16)은 SiC 전극 제작시 동일한 재질로 제작되어 열처리 등을 통해 도면 하단의 단면도의 우측과 같이 일체적인 구조를 갖도록 되어 있다. 물론 하단의 우측과 같이 동일 재질 또는 타재질로 분리 제작이 되어 체결 방식이나 접합 방식으로 조립 상태로 구조를 가질 수도 있다. 챔버에 조립시에 이 서포터 링(16)을 이용하여 클램프 링 또는 스크류 등의 다양한 방법으로 장착을 할 수 있다.The electrode 10d of the support ring type of FIG. 4 is designed to expand an area actually used as an electrode among various structures and to improve an assembly method. The material of the electrode part is also made of SiC, and its design is composed of a plurality of gas distribution holes 12 in consideration of the wafer size from the hole center on the flattened SiC plate. The ring 16 is in contact with the electrode. The supporter ring 16 is made of the same material when the SiC electrode is manufactured, and has an integral structure as shown in the right side of the cross section at the bottom of the drawing through heat treatment or the like. Of course, it is possible to have a structure in the assembled state by a fastening method or a joining method by being manufactured separately by the same material or other materials as the right side of the bottom. The supporter ring 16 can be used for mounting in a chamber by various methods such as a clamp ring or a screw.

도 5와 같이 백사이드 스크류 방식의 전극(10e)은 챔버 구조가 약간 상이한 경우 사용될 수 있다. 일부 설비들은 전극 위에 가스 분배 기능을 강화하기 위해 버퍼 기능을 하는 부품들이 놓이게 되어 배면에서 조립을 하는 것이 불가능하나 일부 설비들은 전극을 직접 챔버에 장착할 수도 있다. 이런 경우 전극을 반대로 챔버쪽에서 체결을 하도록 설계한 것이다. 역시 재질은 SiC로 되어 있으며 SiC의 가공성이 난해한 경우 스크류 체결부를 헬리 코일(HELICOIL) 등을 이용하여 제작할 수도 있다. 도면에서 전극부의 노출부가 구배(SLOPE)져 있는 것은 플라즈마 컨파인을 강화하며 면적을 증대시키기 위한 고안이다. 배면에서 직접 체결장착을 하는 경우 전극을 장착하기 위해 타부품이 불필요해지며 단순한 챔버 설계가 가능하다.As shown in FIG. 5, the electrode 10e of the backside screw type may be used when the chamber structure is slightly different. Some installations have buffering components on the electrodes to enhance gas distribution, making it impossible to assemble them from the back, but some installations may mount the electrodes directly to the chamber. In this case, the electrode is designed to be fastened on the opposite side of the chamber. Also, the material is made of SiC, and if the processability of SiC is difficult, the screw fastening part may be manufactured by using a HELICOIL. In the drawing, the exposed portion of the electrode portion has a slope (SLOPE) is designed to enhance the plasma confinement and increase the area. In the case of fastening and mounting directly on the back, no other parts are required to mount the electrode, and a simple chamber design is possible.

상술한 바와 같이 SiC 전극은 사용 설비의 구조와 공정 특성, 그리고 부품의 제조 공정에 맞게끔 설계되어 사용할 수 있다. 일반적으로 전극의 구조는 재료의 결정, 챔버의 구조, 조립 방식의 결정, 플라즈마 컨파인 기능의 결정을 통해 설계되어진다. 여기에 SiC 전극의 경우 홀의 개수, 조립 방법이 결정되면 여러 가지 가공 공정을 통해 최적화하여 제작을 하게 된다. 물론 웨이퍼 제조회사의 원가를 고려하여야만 한다.As described above, the SiC electrode may be designed and used in accordance with the structure and process characteristics of the equipment used and the manufacturing process of the component. In general, the structure of the electrode is designed through the determination of the material, the structure of the chamber, the assembly method, and the plasma confinement function. In the case of SiC electrode, if the number of holes and the assembly method are determined, it is optimized and manufactured through various processing processes. Of course, the cost of the wafer manufacturer must be considered.

위에서 발명품의 목적과 특징 등에서 강조하였듯이 본 SiC 전극 발명의 특징은 다음과 같다.As emphasized in the object and features of the invention above, the features of the SiC electrode invention are as follows.

먼저 그 사용수명에서 가장 큰 특징을 나타낸다.First, it shows the biggest characteristic of its service life.

대표적으로 Si와 동일한 설비, 동일한 공정을 진행하였을 때의 비교를 해 보았다. 아래 표2는 동일한 공정 진행 동일한50Hr씩 전극이 식각된 정도를 무게로 표시한 것이다.Representatively, the same equipment and the same process as Si were compared. Table 2 below shows the weight of the electrode etched by the same 50Hr process.

아래에서 최초 5번의 50Hr씩에서는 기존의 Si 전극 및 SiC 전극의 플라즈마를 켠 상태에서 애징(AGING) 조건(Si DUMMY WAFER)으로 그 식각무게를 측정한 것이며 마지막 50Hr은 실제의 공정 조건으로 RUN WAFER를 진행한 결과이다. 결과에서 보듯이 SiC 전극은 동일 시간에 따른 식각량이 Si와 대비하여 애징(AGING) 조건은 약 1/5 수준이며, RUN 조건에서는 약 1/2 정도임을 알 수 있다. 이러한 조건에 따라 차이가 나는 것은 웨이퍼의 경우 노출되는 막질이 어떠한 것이냐에 따라 전극의 식각량에 변화가 있게 되는 것이며 평균적으로 SiC는 Si에 대비하여 2~3배 정도의 내플라즈마 또는 내식성이 향상된다고 할 수 있다.In the first five 50Hr steps below, the etching weight was measured by the AGING condition (Si DUMMY WAFER) while the plasma of the existing Si electrode and the SiC electrode were turned on, and the last 50Hr was RUN WAFER as the actual process condition. This is the result. As can be seen from the results, the etching amount of the SiC electrode at the same time is about 1/5 of AGing condition compared to Si, and about 1/2 in RUN condition. The difference between these conditions is that the wafer has a change in the etching amount of the electrode depending on the film quality exposed, and on average, SiC has a 2-3 times higher plasma or corrosion resistance than Si. can do.

<표2. Si 및 SiC 전극의 식각량(무게,g)><Table 2. Etch Amount of Si and SiC Electrode (Weight, g)>

표 2에서의 사용시간에 따른 식각량만 비교해 보아도 SiC가 현격히 그 사용수명이 크다는 것을 알 수 있다. 게다가 SiC 전극의 경우 경, 강도 뿐만 아니라 굴곡강도 등에 있어서도 상당히 높은 특징을 갖고 있다. 이는 결국 전극의 폐기까지의 수명이 향상된다는 것을 뜻하는 것이다. 실제적으로도 LAM사의 RAINBOW 설비에서는 기존의 Si 전극의 경우 약 4mm 정도의 두께가 남을 때에 공정 진행시 부품의 크렉이나 브로킨 등이 발생하나 SiC의 경우 약 2mm가 남을 때까지도 (이는 환산하면 약 5배의 수명을 나타낸다) 사용이 가능하였다. 여러 가지 특징상 SiC는 공정 특성이나 설비 특성 등을 감안하더라도 평균 3배 이상의 수명을 향상할 수 있다는 것이다.Comparing only the etching amount according to the use time in Table 2, it can be seen that the use life of SiC is significantly greater. In addition, SiC electrodes have considerably high characteristics not only in hardness and strength but also in flexural strength. This means that the lifespan until disposal of the electrode is improved. In practice, in the case of LAM's RAINBOW facility, cracks and brokines of parts are generated during the process when the thickness of the existing Si electrode is about 4mm, but SiC is about 2mm left (this is about 5 Pear life). In many respects, SiC can improve the life expectancy by more than three times in consideration of process characteristics and facility characteristics.

두번째 특징은 그 공정 능력 향상이다.The second feature is its capability improvement.

SiC 전극의 경우 그 전기적, 열적 특성의 차이로 인해 설비의 양쪽 전극간의 임피던스(IMPEDANCE) 차이를 유발하며 이는 플라즈마 밀도(PLASMA DENSITY) 등에 변화를 갖고 오게 된다. 이러한 차이로 인해 SiC 전극 사용의 경우, 식각율과 선택비 등에서 탁월한 향상 효과를 나타내게 된다. 특히 웨이퍼의 막질에 따라 그 차이가 미비한 것에서부터 상당한 차이를 나타내기도 한다. 아래에 대표로 패드 식각(PAD ETCH) 공정의 Si 및 SiC 전극 사용시의 공정 변화를 나타내었다.In the case of SiC electrodes, the difference between the electrical and thermal characteristics of the SiC electrode causes a difference in impedance between the electrodes of the installation, which is accompanied by a change in plasma density. Due to this difference, the use of SiC electrode shows an excellent improvement in the etching rate and selectivity. In particular, depending on the film quality of the wafer, the difference from the insignificant to the significant difference. Representative below is a process change in using Si and SiC electrodes of the PAD ETCH process.

<표3. Si 및 SiC 전극 사용시 공정 능력><Table 3. Process Capability with Si and SiC Electrodes>

위의 표3에서 보듯이 PAD 공정과 같이 BPSG 막질을 주로 에칭(ETCHING)하는 공정에서 식각율이 약 10% 정도 향상됨을 알 수 있다. 이러한 식각율과 선택비의 향상은 곧바로 설비의 생산성을 향상시키기도 한다. 아래에 위의 표3에서 실험한 동일한 공정의 공정 조건을 나타내 보았다.As shown in Table 3 above, it can be seen that the etching rate is improved by about 10% in the process of mainly etching the BPSG film like the PAD process. This improvement in etch rate and selectivity also directly increases the productivity of the plant. The process conditions of the same process tested in Table 3 above are shown below.

< 표4. Si 및 SiC 전극의 공정 조건 및 S/T><Table 4. Process conditions and S / T of Si and SiC electrodes

표4에서와 같이 현재 제조, 생산하고 있는 대표적인 디바이스를 대상으로 확인해 본 결과 식각율의 향상은 결국 식각 시간의 감소를 가져 오고 이는 설비의 생산성이 그만큼 향상된다는 것을 알 수 있다. 위의 표에서는 약 10% 정도의 표준시간이 감소되었으며 멀티 챔버와 같은 설비에서는 그 가동율이 그 이상 향상되기도 한다.As shown in Table 4, the representative devices that are manufactured and produced are shown to show that the improvement of the etch rate leads to the reduction of the etching time, which can improve the productivity of the facility. In the table above, the standard time has been reduced by about 10%, and in facilities such as multi-chambers, the uptime can be further improved.

세번째는 부품의 식각 상태 및 POLYMER DEPO 특징의 변화이다.The third is the change in the etch state of the parts and the characteristics of the POLYMER DEPO.

도 6에서 각각의 전극 사진을 비교하여 놓았다.Each electrode photograph was compared in FIG.

도 6에서 보듯이 SiC와 Si 전극은 백사이드의 폴리머 데포 특성에 엄청나게 큰 차이를 나타내고 있다. 기존의 Si의 경우에는 ARCING 등으로 보이는 부분과 센터를 중심으로 폴리머 데포가 심하게 이루어져 있다. 이러한 폴리머등은 다시 반응 가스의 분배시 챔버 공간으로 유입되거나 ESC 등 위에 떨어지게 되어 웨이퍼 리크 현상 등을 야기한다. 결국 이는 설비 가동율의 감소와 함께 설비 PM 시간 증가, 부품의 세정비의 증가 등 비효율적인 로스(LOSS)로 나타난다.As shown in FIG. 6, the SiC and Si electrodes exhibit enormous differences in the polymer depot properties of the backside. In the case of conventional Si, polymer depots are heavily made around the centers and centers that appear to be arcing. Such a polymer is introduced into the chamber space during the distribution of the reaction gas, or falls on the ESC, causing wafer leakage. This leads to inefficient loss (LOSS), such as reduced facility utilization, increased facility PM time, and increased cleaning costs for parts.

그러나 SiC의 경우에는 그 사용시간이 증가하여도 홀의 식각으로 인한 홀 사이즈의 증가가 거의 없고 깔때기와 같이 하부 홀이 넓어지는 현상이 없어 지속적으로 A급 부품을 장착한 것과 같이 백사이드의 폴리머 데포가 거의 없다. 역으로 말해서 SiC 전극 사용의 경우 정규적인 사용 시간이 증가됨으로서 가동율의 향상과 PM 주기의 연장, 세정비 등의 감소효과가 있는 것이다.However, in case of SiC, even if the use time is increased, there is almost no increase in hole size due to hole etching, and there is no phenomenon of lower hole widening like funnel. none. On the contrary, in the case of using SiC electrodes, the regular use time is increased, thereby improving the operation rate, extending the PM cycle, and reducing the cleaning cost.

이상의 본 발명품의 효과를 정리하여 보면 1)전극 모재의 식각량 감소로 사용수명의 연장, 2)ETCH RATE, 선택비 등 공정능력 향상, 3)부품으로 인한 LOSS 감소로 가동율 증가 및 비용감소 등으로 요약할 수 있다.In summary, the effects of the present invention can be summarized as follows: 1) extending the service life by reducing the etching amount of the electrode base material; Can be summarized.

본 발명은 반도체 제조 공정중 건식 식각 공정을 진행하는 설비에 사용되는 상부전극(캐소드) 또는 일반적인 샤워헤드(가스 분배) 기능을 하는 부품에 적용될 수 있다. 또한 CVD설비의 샤워헤드류와 동일한 기능을 하는 공정설비의 부품에도 적용이 될 수 있다. SiC 재질의 개발품의 경우 그 가공성이 알루미늄 등의 부품에 대비하여서는 난해한 점이 있으나The present invention can be applied to a component that functions as an upper electrode (cathode) or a general showerhead (gas distribution) used in a facility that performs a dry etching process in a semiconductor manufacturing process. In addition, it can be applied to the parts of the process equipment that functions the same as the showerheads of the CVD equipment. In the case of SiC-developed products, the workability is difficult compared to parts such as aluminum.

이러한 경우에는 위에서 발명품의 구조에서 언급을 하였듯이 체결 방식의 변경이나 SiC 재질의 분리 제작하여 열처리에 준하는 공정 등을 통해 동일한 모재가 일체로 구성되어 있는 부품 등을 제작할 수가 있다. 물론 특이한 경우에는 전극을 구성하는 부품 중 플레이트부와 기타 기능상의 서포터 링이나 체결요소부만을 타재질로 이용하여 제작한 후 밴딩이나 체결요소 등을 이용하여 완제품을 구성할 수도 있다. 개발 목적에서 언급했듯이 결국 SiC를 채택한 것이 기존의 재질로 인해 발생하는 부품의 식각성, 오염원의 발생, 비용의 증가 등을 해결하고자 한 것이므로 여러 가지 구조적 설계를 통해 최적화된 SiC 전극류의 적용이 가능한 것이다.In such a case, as mentioned in the structure of the invention above, it is possible to manufacture a part, etc., in which the same base material is integrally formed through a process according to heat treatment by changing the fastening method or separately manufacturing the SiC material. Of course, in unusual cases, only the plate part and other functional supporter rings or fastening element parts of the electrode components may be manufactured using other materials, and then the finished product may be configured using banding or fastening elements. As mentioned in the development purpose, in order to solve the etching, generation of pollutants, and the increase of cost caused by the existing materials, the adoption of SiC is possible to apply optimized SiC electrodes through various structural designs. will be.

본 발명품의 실제 적용은 반도체 제조 공정 중 건식 식각 설비인 미국의 LAM사의 OXIDE 공정 설비 -특히 Si 전극을 사용하는 EXELAN설비와 RAINBOW설비- 를 대상으로 개발을 하여 적용하는 것이 바람직하며, TEL사의 SCCM MODEL 설비와 같은 OXIDE 공정 설비의 전극에도 적용이 가능하다. 기타 여러 가지 공정 설비에도 적용이 가능하며 특히 CVD의 샤워헤드류와 같은 부품에도 동일한 특성이 유지될 수 있다.The practical application of the present invention is preferably developed and applied to LOX's OXIDE process equipment-in particular, EXELAN equipment and RAINBOW equipment using Si electrodes-in the semiconductor manufacturing process, and TEL's SCCM MODEL. It is also applicable to electrodes of OXIDE process equipment such as equipment. It can be applied to many other process facilities, and the same characteristics can be maintained in parts such as shower heads of CVD.

SiC 재질도 여러 가지 제품 중에서 그 특성에 알맞게 SINTERED SiC, 재반응법 SiC, 반응소결품 등 고순도의SiC는 적용이 가능하다. 단 발명의 목적에 부합하여 그 재료를 최적화하여 선정하면 된다.SiC materials can be applied to high-purity SiC such as SINTERED SiC, re-reacted SiC, and reacted sintered products according to their characteristics. However, the material may be optimized and selected in accordance with the purpose of the invention.

이상에서, 본 발명에 따른 전극의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, the configuration and operation of the electrode according to the present invention is shown in accordance with the above description and drawings, but this is only an example and various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. .

이와 같은 본 발명품의 효과를 정리하여 보면 전극 모재의 식각량 감소로 사용수명의 연장, ETCH RATE, 선택비 등 공정능력 향상, 부품으로 인한 LOSS 감소로 가동율 증가 및 비용감소 등으로 요약할 수 있다.In summary, the effects of the present invention can be summarized by extending the service life by reducing the amount of etching of the electrode base material, improving the process capacity such as ETCH RATE, selectivity, increasing the operation rate and cost by reducing the LOSS due to parts.

Claims (2)

반도체 제조 공정에서 플라즈마 생성을 위한 전원을 공급하는 전극에 있어서:In an electrode supplying power for plasma generation in a semiconductor manufacturing process: 상기 전극은 SiC 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정에 사용되는 전극.The electrode is used in a semiconductor manufacturing process, characterized in that the SiC material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극은The electrode is 반응 가스 분배를 위한 다수의 가스 분배홀들을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정에 사용되는 전극.An electrode for use in a semiconductor manufacturing process characterized by having a plurality of gas distribution holes for reactive gas distribution.
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