KR20060035158A - 반도체 식각 장치의 포커스링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 척 본체의 외측에 형성되어 웨이퍼의 상면에 형성되는 플라즈마 영역을 확장시킴으로써, 그 중심에 웨이퍼가 놓여져 균일하게 식각되도록 하는 반도체 식각 장치의 포커스링으로서, 척 본체의 내측 가장자리 단차진 면에 형성되고 웨이퍼의 가장자리 부분이 놓여지는 제 1 포커스링과, 제 1 포커스링보다 큰 직경을 갖고 제 1 포커스링의 상면 외주연에 걸쳐서 외측 상부로 경사지게 형성되는 제 2 포커스링을 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 플라즈마에 의해 웨이퍼가 식각되는 경우, 이와 함께 식각될 수 있는 포커스링의 소정 부위를 제 1 포커스링으로 형성하고 나머지 부분을 제 2 포커스링으로 형성하여 포커스링을 두 부위로 분리시켰다. 따라서, 포커스링의 소정 부위가 식각됨으로 인해 포커스링 전체를 교체하지 않아도 되고, 이에 반도체 제조 장치의 부품 소모로 인한 공정비 손실이 줄어든다.

반도체 식각 장치, 건식 식각, 플라즈마, 포커스링, 에지링, 커버링

Description

반도체 식각 장치의 포커스링{Focus Ring of Semiconductor Etching Apparatus}

도 1은 일반적인 반도체 식각 장치를 개략적으로 나타낸 일부 구성도.

도 2a는 도 1에 나타낸 A 부위를 확대 도시한 단면도.

도 2b는 도 2a에 나타낸 A 부위의 포커스링 소정 부위가 식각된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링 중 제 1 포커스링에 웨이퍼의 가장자리가 안착된 상태를 나타낸 일부 단면도.

도 3b는 도 3a에 나타낸 포커스링의 제 1 포커스링과 제 2 포커스링이 분리된 상태를 나타낸 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 포커스링 1a: 제 1 포커스링

1b: 제 2 포커스링 101: 반도체 식각 장치

102: 척 본체 103: 관통홀

104: 하부 전극 105: 인슐레이터

106: 하부 전극 라이너 107: 하부 전극 하우징

108: 공정 챔버 109: 웨이퍼

110: 포커스링 111: 리프트 핀

112: 벨로우즈

본 발명은 반도체 식각 장치의 포커스링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 척 본체에 형성되어 웨이퍼 상면에 형성되는 플라즈마 영역을 확장시키고, 이에 균일하게 형성된 플라즈마 영역 중심에 웨이퍼가 놓여져 균일하게 식각되도록 하는 반도체 식각 장치의 포커스링에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조에서는 웨이퍼 상에 피가공막을 형성한 후, 피가공막을 반도체의 특성에 따른 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정이 수행된다. 이러한 식각 공정은 습식 식각 또는 건식 식각에 의해 이루어지는데, 최근 0.15㎛ 이하의 디자인 룰을 요구하는 미세 패턴을 형성하기 위한 식각 공정에서는 주로 건식 식각이 이용되고 있다.

일반적으로, 건식 식각 공정은 웨이퍼 상에 포토 공정 이후 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 부위를 제거하기 위한 공정으로, 식각 공정이 진행되는 밀폐된 내부공간에 소정 간격 이격 설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 밀폐공간 내부로 공급된 반응가스를 전기장에 의해서 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 상태의 이온이 하부전극 상부에 위치한 웨이퍼를 식각하는 것이다.

여기서, 플라즈마는 웨이퍼의 상면 전역에서 균일하게 형성되도록 함이 요구되는데, 이는 하부전극 상부에 있는 척 본체의 가장자리를 둘러싸는 포커스링에 의해 수행된다. 즉, 포커스링은 척 본체 상부에서 형성되는 고주파 전력 인가에 의한 전기장 형성 영역을 웨이퍼가 위치되는 영역보다 확장시키고, 이에 웨이퍼가 플라즈마가 형성되는 영역에 중심에 놓여지게 되어 전체적으로 균일하게 식각되도록 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 이러한 종래 기술에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링을 포함한 일반적인 반도체 식각 장치에 대해 간략하게 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 반도체 식각 장치를 개략적으로 나타낸 일부 구성도이고, 도 2a는 도 1에 나타낸 A 부위를 확대 도시한 단면도이며, 도 2b는 도 2a에 나타낸 A 부위의 포커스링 소정 부위가 식각된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 일반적인 반도체 식각 장치(101)는 공정 챔버(108) 내부에 정전기력을 이용하여 웨이퍼(109)를 흡착 고정하는 척 본체(102)가 형성되어 있고, 척 본체(102) 가장자리의 하측 방향으로 단차진 부위에는 웨이퍼(109)의 가장자리 부위가 놓여지는 포커스링(110)이 형성되어 있으며, 척 본체(102)의 하부에는 고주파 전력이 인가되는 하부 전극(104)이 형성되어 있다. 그리고, 하부 전극(104)과 척 본체(102)는 플라즈마에 의해 발생되는 열과 고분자 화합물(Polymer)을 차단하는 역할을 하는 인슐레이터(105)에 의해 둘러싸여져 있고, 인슐레이터(105)는 하부 전극(104)을 지지하고 있는 하부 전극 하우징(107)에 지지되어 있으며, 척 본체(102)와 하부 전극(104) 및 하부 전극 하우징(107)은 다시 하부 전극 라이너(Liner)(106)에 의해 둘러싸여져 있다. 또한, 척 본체(102)에는 하부 전극(104)과 연결되는 다수 개의 관통홀이 형성되어 있고, 이에 관통홀을 통해 하부 전극(104) 하부에 형성된 벨로우즈(Bellows)(112)에 연결된 다수 개의 리프트 핀(111)이 상하로 구동된다.

이와 같이, 일반적인 반도체 식각 장치(101)에는 웨이퍼(109) 상면에서 형성되는 플라즈마의 영역을 확장시켜 웨이퍼(109)가 그 중심에 놓여짐으로써 식각이 균일하게 이루어지도록 하는 포커스 링이 척 조립체(103)의 가장자리 부위를 둘러싸고 있다. 그러나, 도 2a에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(109)의 가장자리 부위가 놓여지는 포커스링(110)의 소정 부위도 플라즈마에 의해 웨이퍼(109)가 식각되는 경우 플라즈마에 노출되어 식각이 이루어지게 될 수 있다. 이에, 도 2b에 나타낸 바와 같이 포커스링(110)의 소정 부위가 소정 시간동안 계속적으로 식각이 이루어지면, 그 정도가 심해져서 소정 부위가 떨어지게 되거나 플라즈마의 불균일성을 유발하여 공정불량을 발생시킬 수 있다.

따라서, 종래기술에 따른 반도체 식각 장치(101)의 포커스링(110)은 소정 부위에 대한 식각으로 인해 공정불량이 발생되지 않도록 전체가 주기적으로 교체되어지고, 이에 부품 소모 증가로 인한 반도체 제조 단가의 상승을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기에서 설명한 바와 같이 플라즈마에 의해 소정 부위에 대한 식각이 발생되더라도, 전체를 교체하지 않아도 되는 반도체 식각 장치의 포커스링을 제공하고자 한다.

본 발명은 웨이퍼를 흡착 고정시키는 척 본체의 외측에 형성되어 웨이퍼의 상면에 형성되는 플라즈마 영역을 확장시킴으로써, 그 중심에 웨이퍼가 놓여져 균일하게 식각되도록 하는 반도체 식각 장치의 포커스링으로서, 웨이퍼가 플라즈마에 의해 식각되는 경우 함께 식각될 수 있는 척 본체의 내측 가장자리 단차진 면에 형성되고 웨이퍼의 가장자리 부분이 놓여지는 제 1 포커스링과, 제 1 포커스링보다 큰 직경을 갖고 제 1 포커스링의 상면 외주연에 걸쳐서 외측 상부로 경사지게 형성되는 제 2 포커스링을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링에 있어서, 제 1 포커스링 및 제 2 포커스링은 실리콘 또는 세라믹 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3a는 본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링 중 제 1 포커스링에 웨이퍼의 가장자리가 안착된 상태를 나타낸 일부 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 포커스링의 제 1 포커스링과 제 2 포커스링이 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스 링(1)은 대전됨에 따라 발생된 정전기력에 의해 웨이퍼(2)를 손상없이 흡착하여 고정시키는 척 본체의 외측에 형성되어 웨이퍼(2)가 균일하게 식각되도록 하는 것으로 서, 종래 기술에 따른 반도체 식각 장치(도 1의 101)의 포커스링(도 1의 110)과는 달리 척 본체의 내측 가장자리 단차진 면에 형성되어 웨이퍼(2)의 가장자리 부분이 놓여지는 제 1 포커스링(1a)과, 제 1 포커스링(1a)보다 큰 직경을 갖고 제 1 포커스링(1a)의 상면 외주연에 걸쳐서 외측 상부로 경사지게 형성되는 제 2 포커스링(1b)을 갖는다.

제 1 포커스링(1a)은 고주파 전력 인가에 의한 전기장 형성 영역을 웨이퍼(2)가 위치되는 영역보다 확장시켜 웨이퍼(2)가 플라즈마가 형성되는 영역에 중심에 놓여지게 되어 전체적으로 균일하게 식각되도록 하는 에지링 기능을 수행할 뿐만 아니라, 고분자 화합물이 척 본체에 침투함으로 인해 웨이퍼(2)에 불순물 입자를 유발시키지 않도록 척 본체의 가장자리를 덮어 보호하는 커버링 역할을 수행할 수도 있다.

또한, 제 2 포커스링(1b)은 외측 상부로 경사지게 형성된 돌출 부위로 인해 공정가스를 웨이퍼(2) 상면으로 안내하여 웨이퍼 상면(2)에 플라즈마가 집중되도록 할뿐만 아니라, 상부에서 공급되는 플라즈마에 의해 석영 재질의 인슐레이터가 손상되지 않도록 인슐레이터를 덮어 보호하는 커버링 역할을 수행할 수도 있다. 여기서, 제 1 포커스링(1a) 및 제 2 포커스링(1b)은 실리콘 또는 세라믹 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 제 2 포커스링의 내주연에는 웨이퍼(2)의 가장자리 소정 부위에 형성된 플랫존과 같은 형상의 에지부(B)가 형성될 수 있고, 이 경우 제 1 포커스링에 웨이퍼(2)의 가장자리가 놓여질 때, 웨이퍼(2)의 정렬을 돕는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링(1)은 도 3b에 나타낸 바와 같이 두 부위로 분리된 형상을 갖는다. 즉, 웨이퍼(2) 상면에 플라즈마가 형성되어 웨이퍼(2)가 식각되는 경우, 웨이퍼(2)와 함께 식각될 수 있는 포커스링(1)의 소정 부위를 제 1 포커스링(1a)으로 형성하고, 나머지 인슐레이터를 덮어 보호하는 부분을 제 2 포커스링(1b)으로 형성하였다. 이에, 웨이퍼(2) 상면에서 플라즈마가 형성됨으로 인해 포커스 링(1)의 소정 부위가 오랜 시간 동안 식각되어 교체되더라도, 포커스링(1) 전체를 교체하지 않고 제 1 포커스링(1a)만을 교체하면 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 식각 장치의 포커스링은 웨이퍼 상면에 플라즈마가 형성되어 웨이퍼가 식각되는 경우, 웨이퍼와 함께 식각될 수 있는 포커스링의 소정 부위를 제 1 포커스링으로 형성하고, 나머지 인슐레이터를 덮어 보호하는 부분을 제 2 포커스링으로 형성하였다.

따라서, 웨이퍼 상면에서 플라즈마가 형성됨으로 인해 포커스 링의 소정 부위가 오랜 시간 동안 식각되어 교체되더라도, 포커스링 전체를 교체하지 않고 제 1 포커스링만을 교체하면 된다. 이에, 반도체 제조 장치의 부품 소모 증가로 인한 공정비 손실을 줄여, 반도체 제조 단가의 상승을 방지한다.

Claims (2)

1. 웨이퍼를 흡착하여 고정시키는 척 본체의 외측에 형성되어 상기 웨이퍼의 상면에 형성되는 플라즈마 영역을 확장시킴으로써, 그 중심에 상기 웨이퍼가 놓여져균일하게 식각되도록 하는 반도체 식각 장치의 포커스링에 있어서,

   상기 척 본체의 내측 가장자리 단차진 면에 형성되고, 상기 웨이퍼의 가장자리 부분이 놓여지는 제 1 포커스링; 및

   상기 제 1 포커스링보다 큰 직경을 갖고 상기 제 1 포커스링의 상면 외주연에 걸쳐서 외측 상부로 경사지게 형성되는 제 2 포커스링을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치의 포커스링.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 포커스링 및 상기 제 2 포커스링은 실리콘 또는 세라믹 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치의 포커스링.

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