KR20050090163A - 반도체 설비용 포커스 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 설비용 포커스 링에 관한 것으로서, 즉 본 발명은 캐소드(30)의 외주연 상부면에서 소정의 높이만큼 상측으로 돌출되고, 내경은 상부로부터 하부로 점차 좁아지면서 경사지게 하며, 상기 캐소드(30)의 상부면에 안치되는 웨이퍼(40)의 외형과 동일하면서 미세하게 큰 형상으로 내경면을 형성하는 반도체 설비용 포커스 링에 있어서, 상기 캐소드(30)에 안치되는 웨이퍼(40)의 외측을 감싸도록 구비되는 인너 링(10)과; 상기 인너 링(10)의 상측과 외측을 동시에 커버하도록 구비되는 아우터 링(20)의 결합으로 이루어지는 구성인 바 플라즈마에 의해 집중적으로 식각 및 치핑되는 부위와 플라즈마의 영향을 받지 않는 부위를 분리시켜 인너 링(10)과 아우터 링(20)으로 구비하면서 플라즈마와의 충돌에 의해 손상이 초래되어 교체해야 할 부위의 비용 부담을 최소화함으로써 보다 경제적인 유지 관리와 안정된 공정 수행이 제공되도록 하는 것이다.

Description

반도체 설비용 포커스 링{Focus ring for semiconductor equipment}

본 발명은 반도체 설비용 포커스 링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 수행 중 플라즈마에 영향을 받는 부위와 그렇지 않은 부위를 분리시켜 구비되게 함으로써 링 교체 비용의 최대한 경감되도록 하는 반도체 설비용 포커스 링에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조공정 중에서 미세패턴을 형성하기 위해 수행하게 되는 식각은 크게 습식식각(wet etching)과 건식식각(dry etching)으로서 이루어진다.

습식식각은 공정이 비교적 간단하고 비용이 적게드는 장점이 있기는 하나 언더컷(undercut)의 단점 때문에 주로 고집적화된 반도체 소자의 식각에는 건식식각을 사용하는 경우가 대부분이다.

이런 건식식각에서 웨이퍼의 식각은 통상 반응 챔버(process chamber)라는 밀폐된 용기 내에서 이루어지게 되며, 반응 챔버에서는 주입되는 반응 가스를 상하 전극 간으로 약 600W의 전력이 인가되는 고주파에 의해 플라즈마화하고, 여기에서 발생되는 식각가스 래디클(radical)을 웨이퍼 막질과 반응시킴으로써 불필요한 부분을 선택적으로 제거하여 웨이퍼에 원하는 미세패턴이 형성되도록 하는 것이다.

도 1은 일반적인 건식 식각 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 건식 식각 장치에서 반응 챔버(1)에는 내부에 소정의 간격을 두고 상하로 서로 대향되게 애노드(2)와 캐소드(3)를 구비하고, 상부로부터는 반응 가스가 유입되는 유입 통로(4)를 구비하며, 그와 대응되는 하부에는 이미 반응한 가스를 배출하는 배출 통로(5)가 구비되도록 하고 있다.

따라서 캐소드(3)의 상부로 웨이퍼를 안착시킨 상태에서 반응 가스를 반응 챔버(1)의 내부에 공급하는 동시에 애노드(2)와 캐소드(3)에 RF 파워를 인가하게 되면 애노드(2)와 캐소드(3)의 사이에서 반응 가스가 플라즈마화되면서 웨이퍼 표면의 막질을 선택적으로 식각하게 되므로 필요로 하는 패턴을 형성할 수가 있게 된다.

한편 식각 공정의 수행 시 웨이퍼(W)가 안착되는 캐소드(3)의 외측면으로는 웨이퍼(W)에 플라즈마가 집중적으로 공급될 수 있도록 하기 위해 에지 링 또는 탑 링이라고도 하는 포커스 링(6)이 구비되도록 하고 있으며, 이때의 포커스 링(6)은 통상 세라믹의 재질로 이루어지는 것이 일반적이다.

포커스 링(6)은 도 2에서와 같이 캐소드(3)의 외주연을 감싸면서 캐소드(3)의 상부에서 견고하게 고정되는 구성으로 구비되며, 내경은 웨이퍼(W)의 외경보다는 크게 형성되게 하면서 특히 내경면은 웨이퍼(W)의 하강에 의해 정렬이 이루어질 수 있도록 하는 동시에 상부로부터 플라즈마가 웨이퍼에 집중될 수 있도록 내경이 상부에서 하부로 점차 좁아지는 경사진 형상으로 형성되도록 하고 있다.

하지만 포커스 링(6)은 통상 하단 부위가 웨이퍼 식각 시 동시에 식각되기도 하고 치핑(chipping) 현상을 초래하여 수명이 1개월 가량 이상을 넘지 못하고 조기에 교체를 해야 하는 번거로움이 있으며, 또한 잦은 교체로 설비의 관리 및 유지 비용이 상승하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마에 의해 직접적으로 영향을 받아 손상이 많이 이루어지는 내경부측을 교체가 용이하게 외측과 분리하여 구비되게 함으로써 설비의 관리 및 유지 비용을 최소화할 수 있도록 하는 반도체 설비용 포커스 링을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 캐소드의 외주연 상부면에서 소정의 높이만큼 상측으로 돌출되고, 내경은 상부로부터 하부로 점차 좁아지면서 경사지게 하며, 상기 캐소드의 상부면에 안치되는 웨이퍼의 외형과 동일하면서 미세하게 큰 형상으로 내경면을 형성하는 반도체 설비용 포커스 링에 있어서, 상기 캐소드에 안치되는 웨이퍼의 외측을 감싸도록 구비되는 인너 링과; 상기 인너 링의 상측과 외측을 동시에 커버하도록 구비되는 아우터 링의 결합으로 이루어지는 구성이다.

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

도 3에서와 같이 본 발명의 포커스 링은 크게 인너 링(10)과 아우터 링(20)으로 이루어지는 구성이다.

인너 링(10)은 웨이퍼를 수용할 수 있도록 웨이퍼 보다는 크기가 확대되도록 한 형상으로 이루어지며, 반응 챔버 내부의 캐소드에 얹혀지는 웨이퍼의 외주연 바깥면을 소정의 폭으로 이격하여 감싸는 형상으로 구비되는 구성이다.

인너 링(10)은 종전의 포커스 링과 마찬가지로 세라믹 재질로서 이루어지며, 캐소드의 외주연 상단부에 안착되도록 한다.

아우터 링(20)은 인너 링(10)의 외측 및 상부를 커버하도록 구비되는 구성이다.

이때 아우터 링(20)은 적어도 인너 링(10)의 상측에 얹혀지는 내경부의 내경면이 소정의 경사각으로 이루어지도록 하여 그 상측에서 발생되는 플라즈마가 안쪽으로 구비되는 웨이퍼에 균일하게 전달될 수 있도록 한다.

한편 아우터 링(20)의 하부에 구비되는 인너 링(10)의 내경면 또한 아우터 링(20)의 내경면의 연장선상에서 동일한 경사각을 갖도록 한다.

특히 인너 링(10)은 하단부가 평면을 이루면서 내측으로 더욱 연장되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 인너 링(10)은 도 4에서와 같이 웨이퍼(40)가 얹혀지게 되는 캐소드(30)의 상단부 외주연을 따라 이탈이 방지되게 안착된다.

즉 캐소드(30)의 외주연부는 통상 소정의 깊이로 하향 요입되도록 하고 있으므로 이 요입된 부위로 인너 링(10)이 끼워지도록 한다.

인너 링(10)이 끼워진 캐소드(30)의 외주연부에는 다시 인너 링(10)의 상부로부터 아우터 링(20)이 안착 조립되도록 한다.

인너 링(10)과 아우터 링(20)을 조립시킨 상태는 종전의 일체로 이루어지는 포커스 링과 동일한 구성으로 이루어지게 되며, 이들 조립체의 내경면은 내경이 상단부로부터 하단부로 점차 작아지도록 함으로써 소정의 경사각으로 이루게 된다.

이렇게 인너 링(10)과 아우터 링(20)을 조립시킨 상태에서 공정을 수행하게 되면 웨이퍼의 상부에서 발생되는 플라즈마가 인너 링(10)과 아우터 링(20)의 경사진 내경면을 따라 외측으로 확산되지 않도록 하면서 웨이퍼에 균일하게 식각되도록 한다.

이때 경사진 인너 링(10)과 아우터 링(20)의 내경면을 따라 웨이퍼에 집중해서 플라즈마가 유도되도록 하면 대부분의 플라즈마는 웨이퍼를 식각하는데 소요되나 일부는 인너 링(10)을 동시에 식각하게 된다.

따라서 웨이퍼(40)의 에지부를 식각하게 되는 일부의 플라즈마에 의해 인너 링(10)이 집중적으로 식각 또는 치핑되면서 부득이하게 심한 손상이 발생되고, 이러한 인너 링(10)의 손상은 공정 수행에 심각한 오류를 유발시킬 수 있는 원인이 되기도 하므로 교체가 불가피하다.

이러한 인너 링(10)의 교체는 종전과 유사한 주기로 이루어지게 되는 반면 아우터 링(20)은 거의 반영구적으로 사용할 수가 있으므로 크기가 최소화한 인너 링(10)의 교체만으로 구입 부담을 대폭적으로 경감시킬 수가 있게 된다.

이와 같이 인너 링(10)만의 교체를 통해 결국 종전에 비해 포커스 링의 사용 수명을 연장시키게 될 뿐만 아니라 교체 비용의 절감으로 제때에 인너 링(10)을 교체함으로써 공정 오류의 발생을 미연에 방지시키게 되는 것이다.

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 공정 수행 시 반응 챔버의 내부에서 애노드와 캐소드의 사이에서 발생되는 플라즈마에 의해 집중적으로 식각 및 치핑되는 부위와 플라즈마의 영향을 받지 않는 부위를 분리시켜 인너 링(10)과 아우터 링(20)으로 구비되는 구성으로 간단히 개선하여 플라즈마와의 충돌에 의해 손상이 초래되어 교체해야 할 부위의 비용 부담을 최소화함으로써 보다 경제적인 유지 관리와 안정된 공정 수행을 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 건식 식각 장치를 도시한 측단면도,

도 2는 종래의 포커스 링의 장착 구조를 도시한 요부 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 포커스 링을 도시한 분리 사시도,

도 4는 본 발명의 포커스 링을 적용한 사용 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 인너 링(inner ring) 20 : 아우터 링(outer ring)

30 : 캐소드(cathod) 40 : 웨이퍼

Claims (3)

1. 캐소드의 외주연 상부면에서 소정의 높이만큼 상측으로 돌출되고, 내경은 상부로부터 하부로 점차 좁아지면서 경사지게 하며, 상기 캐소드의 상부면에 안치되는 웨이퍼의 외형과 동일하면서 미세하게 큰 형상으로 내경면을 형성하는 반도체 설비용 포커스 링에 있어서,

   상기 캐소드에 안치되는 웨이퍼의 외측을 감싸도록 구비되는 인너 링과;

   상기 인너 링의 상측과 외측을 동시에 커버하도록 구비되는 아우터 링;

   의 결합으로 이루어지는 반도체 설비용 포커스 링.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인너 링과 상기 아우터 링은 내경면이 소정의 각도로 경사지는 형상인 반도체 설비용 포커스 링.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 인너 링과 상기 아우터 링의 내경면은 상부로부터 하부로 점차 내경이 작아지는 형상으로 경사지는 반도체 설비용 포커스 링.