KR20060098182A - Pedestal structure of plasma depositing equipment for use in semiconductor device manufacturing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 증착 설비에 관한 것이다. 본 발명에서는, 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 증착 설비를 구현함에 있어서, 웨이퍼가 안착되는 페데스탈의 하부면에 오링 밀착을 위한 홈을 형성한다. 이처럼 상기 페데스탈 하부면에 형성된 홈에 오링이 밀착되도록 함으로써, 오링 설치로 인해 페데스탈 하부면에 오링 자국이 생기는 문제점을 해소할 수 있게 되어 PM 시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 리크가 발생된 페데스탈을 교체함으로 인해 생산비가 증가되는 문제점 또한 해소할 수 있게 된다. The present invention relates to a plasma deposition facility for the manufacture of semiconductor devices. In the present invention, in implementing a plasma deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device, grooves for O-ring adhesion are formed in the lower surface of the pedestal on which the wafer is seated. As the O-ring is in close contact with the groove formed on the lower surface of the pedestal, it is possible to solve the problem of O-ring marks on the lower surface of the pedestal due to the O-ring installation, which can shorten the PM time and replace the leaked pedestal. As a result, the problem of increased production costs can be solved.
반도체, 플라즈마, 정전척, 페데스탈, 리크 Semiconductor, Plasma, Electrostatic Chuck, Pedestal, Leak
Description
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 설비의 구조를 나타낸다.1 shows the structure of a plasma installation according to the prior art.
도 2는 상기 도 1의 A-A` 방향으로의 단면구조를 나타낸다. FIG. 2 illustrates a cross-sectional structure in the A-A 'direction of FIG. 1.
도 3은 종래 기술에 따른 플라즈마 설비의 페데스탈 단면 구조를 난타낸다. 3 shows a pedestal cross-sectional structure of a plasma installation according to the prior art.
도 4는 상기 도 3에 도시되어 있는 페데스탈의 하부 밑면의 구조를 나타낸다. 4 shows the structure of the lower underside of the pedestal shown in FIG.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 증착 설비의 페데스탈 구조를 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a pedestal structure of a plasma deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 상기 도 5에 도시되어 있는 데페스탈의 하부 밑면에 대한 구조도이다.FIG. 6 is a structural diagram of a bottom surface of the defestal illustrated in FIG. 5.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100: 하부 전극판 102: 페데스탈100: lower electrode plate 102: pedestal
104: 오링 106a,106b: 홈104: O-
본 발명은 반도체 디바이스를 제조하기 위한 플라즈마 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 설비의 페데스탈 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma facility for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a pedestal structure of a plasma facility for manufacturing a semiconductor device.
최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 디바이스도 비약적으로 발전하고 있다. 따라서, 그 기능적인 면에 있어서 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력 또한 요구되고 있는 바, 이러한 반도체 디바이스의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도등을 극대화하는 방향으로 연구 개발되고 있다.Recently, with the rapid development of the information communication field and the rapid popularization of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. Therefore, in terms of its functionality, it is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. Therefore, the manufacturing technology of the semiconductor device has been researched and developed in order to maximize integration, reliability and response speed.
반도체 디바이스의 제조 기술은 크게 반도체 기판 상에 가공막을 형성하는 박막증착(thin layer deposition) 공정과, 상기 박막증착 공정으로 형성된 가공막 상에 감광막을 도포한 뒤, 이를 패터닝 하는 포토리소그래피(photolithography) 공정과, 상기 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝된 감광막을 식각마스크로 사용하여 상기 가공막을 패터닝하는 식각공정등으로 이루어진다.The manufacturing technology of a semiconductor device is largely a thin layer deposition process for forming a process film on a semiconductor substrate, and a photolithography process for applying a photoresist film to the process film formed by the thin film deposition process and then patterning the photoresist film. And an etching process for patterning the processed film by using the photosensitive film patterned through the photolithography process as an etching mask.
상기와 같은 여러 단위 공정중에서 상기 박막 증착 공정은 웨이퍼 상부에 박막을 형성하는 공정으로서, 박막을 증착하는 방법에 따라 크게 물리적 기상증착 방법과 화학적 기상증착 방법으로 크게 구분할 수 있는데, 최근에는 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 웨이퍼 상부에 박막을 형성하는 화학적 기상증 착 방법이 널리 사용되고 있다. Among the various unit processes as described above, the thin film deposition process is a process of forming a thin film on the wafer, and can be largely classified into a physical vapor deposition method and a chemical vapor deposition method according to a method of depositing a thin film. Chemical vapor deposition method of forming a thin film on the wafer by chemical reaction after decomposing the compound is widely used.
또한, 이러한 화학적 기상증착 방법은 박막을 형성시키기 위해 화학 반응이 발생되는 보다 구체적인 조건, 즉 압력과 온도와 주입되는 에너지에 따라 대기압 분위기하에서 이루어지는 APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition), 저압 분위기하에서 이루어지는 LPCVD(Low Pressure CVD) 및 저압 상태의 플라즈마 분위기하에서 이루어지는 PECVD(Plasma Enhanced CVD)로 보다 세분화할 수 있다. In addition, the chemical vapor deposition method is characterized in that the APCVD (Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition) in a atmospheric pressure atmosphere according to the specific conditions under which a chemical reaction occurs to form a thin film, that is, pressure, temperature and energy injected, LPCVD performed in a low pressure atmosphere It can be subdivided further by (Low Pressure CVD) and Plasma Enhanced CVD (PECVD) which is performed under a plasma atmosphere in a low pressure state.
상기한 여러 화학적 기상증착 방법중 PECVD 공정을 수행하는데 적용되는 노벨러스(Novellus) 사의 반도체 제조 설비의 구성을 살펴보면 하기와 같다.Looking at the configuration of the semiconductor manufacturing equipment of Novellus (Novellus) applied to perform the PECVD process of the various chemical vapor deposition methods described above.
상기 노벨러스 사의 반도체 제조 설비에는 화학적 기상증착 공정이 진행되는 프로세스 챔버가 제공되고, 상기 프로세스 챔버의 내부 상부측에는 프리믹스된 반응가스가 공급되는 샤워헤드가 형성되어 있다. 그리고 상기 프로세스 챔버의 내부 하부측에는 웨이퍼가 안착되면 안착된 웨이퍼를 소정 온도로 가열하는 히터 블록이 설치된다. 그리고, 상기 샤워헤드에는 프로세스 챔버 내부로 공급된 반응가스를 해리시키도록 하는 에너지 소스인 HF RF(High Frequency Radion Frequency)가 인가되며, 상기 히터블록에는 히터블록에 약한 DC 바이어스(Direct Current bias)가 생기게 하여 웨이퍼에 박막 증착시 프로세스 챔버 내부에 존재하는 이온의 일부가 박막속으로 주입되도록 하는 LF RF(Low Frequency Radio Frequency)가 인가된다.The Novellus semiconductor manufacturing facility is provided with a process chamber through which a chemical vapor deposition process is performed, and a shower head to which a premixed reaction gas is supplied is formed at an inner upper side of the process chamber. In addition, a heater block is installed at an inner lower side of the process chamber to heat the seated wafer to a predetermined temperature when the wafer is seated. In addition, a high frequency radio frequency (HF RF), which is an energy source for dissociating the reaction gas supplied into the process chamber, is applied to the shower head, and a weak DC bias is applied to the heater block. Low frequency radio frequency (LF RF) is applied to cause a thin film to be deposited on the wafer so that some of the ions present in the process chamber are injected into the thin film.
상기 프로세스 챔버 내부로 주입된 반응가스는 상부 및 하부 전극판 사이에 인가되는 고주파(radio frequency) 파워에 의해 플라즈마 상태로 여기되고, 이러한 상기 플라즈마의 에너지를 이용하여 웨이퍼 상부에 필요한 물질막을 증착하게 되는 것이다. 여기서, 상기 플라즈마를 형성하는 반도체 플라즈마 설비는 기본적으로 챔버의 상측 및 하측에 2개의 전극판을 구비하고, 하부 전극판에 웨이퍼를 안착시켜 상기 상부 및 하부 전극판에 고주파 파워를 인가하여 그 사이로 공급되는 가스를 균일한 플라즈마 상태로 유도하는 것이다. 따라서, 상기 반도체 플라즈마 설비를 사용함에 있어서는 우선 상기 웨이퍼가 고온, 고진공 상태의 환경하에서 진동등에 의해 전극판 외부로 이탈되는 것을 방지하는 단계가 선행되어야 하는데, 이처럼 웨이퍼를 고정시키기 위한 장치로서는, 기계적인 특성을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 진공척(vacuum)이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 진공척은 단위공정들이 진공 조건하에서 수행될 경우, 진공척과 외부 진공간의 압력차이가 생성되지 않기 때문에 사용에 한계가 있으며, 또한 흡입작용에 의해 웨이퍼를 고정하기 때문에 정밀한 고정이 불가능한 결점이 있다. 따라서, 최근에는 전위차에 의해 발생되는 유전분극 현상과 정전기적 원리를 이용하여 웨이퍼를 척킹하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)이 보다 보편적으로 사용되고 있다. 그리고, 이러한 정전척 주변에는 웨이퍼가 상기 하부 전극판에 고정되도록 하부 전극판 상에 설치되어 상기 하부 전극판 상에 안착되는 웨이퍼의 측면을 둘러싸는 형태의 링형의 웨이퍼 가드링이 형성된다.The reaction gas injected into the process chamber is excited in a plasma state by radio frequency power applied between upper and lower electrode plates, and deposits a material film on the wafer using the energy of the plasma. will be. Here, the semiconductor plasma equipment for forming the plasma is basically provided with two electrode plates on the upper side and the lower side of the chamber, the wafer is placed on the lower electrode plate to apply a high frequency power to the upper and lower electrode plate and supplied therebetween. This is to guide the gas to a uniform plasma state. Therefore, in using the semiconductor plasma equipment, a step of preventing the wafer from leaving the electrode plate by vibration or the like under an environment of high temperature and high vacuum should be preceded. As an apparatus for fixing the wafer, A vacuum chuck may be used to secure the wafer using the characteristics. However, the vacuum chuck has a limitation in use because the pressure difference between the vacuum chuck and the external vacuum is not generated when the unit processes are performed under vacuum conditions, and the defect is impossible to precisely fix because the wafer is fixed by suction. have. Therefore, in recent years, electrostatic chucks (ESCs) that chuck wafers using dielectric polarization and electrostatic principles caused by potential differences are more commonly used. In addition, a ring-shaped wafer guard ring is formed around the electrostatic chuck so as to surround the side surface of the wafer mounted on the lower electrode plate so that the wafer is fixed to the lower electrode plate.
하기의 도 1에는 이러한 종래의 반도체 플라즈마 설비가 도시되어 있으며, 도 2에는 상기 도 1의 A-A` 방향으로의 단면구조가 도시되어 있다.1 shows a conventional semiconductor plasma installation, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure in the direction A-A 'of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 반도체 플라즈마 설비는, 하부 전극판(10) 상부에 웨이퍼가 놓여지는 페데스탈(12)이 설치되고, 상기 페데스탈(12) 상부에는 웨이퍼(14)가 안착된다. 그리고, 상기 웨이퍼(14)의 측면을 링형상의 가드링(16)이 둘러싸는 구조로 이루어져 있다. 여기서, 상기 가드링(16)의 형태는 웨이퍼(14)의 측면을 감싸는 형태로서, 웨이퍼(14)의 상측 표면만이 플라즈마에 노출되도록 설치된다. 그리고, 상기 가드링(16)의 상면에는 상기 플라즈마의 이온을 상기 웨이퍼(14)의 테두리 방향으로 유도하여 집중시키는 경사홈(18)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 페데스탈(12)을 관통하여 모터 또는 공압 실린더(도시되지 않음)에 의해 승하강이 가능한 승하강핀(20)에 안착된 웨이퍼(14)는 상기 승하강핀(20)이 하강하여 상기 페데스탈(12)에 안착되고 상기 페데스탈(12)에 설치된 후면 헬륨냉각라인(22)에 의해 전기적으로 흡착된 후 상기 하부 전극판(10)에 고주파 파워가 인가되면 웨이퍼(14) 상부에 박막이 증착된다.1 and 2, in the conventional semiconductor plasma equipment, a
그러나, 상기와 같은 구조의 반도체 플라즈마 설비를 이용하여 박막 증착 공정을 실시하면, 상기 페데스탈(12) 하부 밑면에 오링 자국이 생기게 되는데, 이를 하기의 도 3 및 도 4를 통해 확인해 보기로 하자.However, when the thin film deposition process is performed using the semiconductor plasma equipment having the structure as described above, O-ring marks are formed on the bottom surface of the
먼저, 도 3은 페데스탈(12)과 하부 전극판(10)에 대한 단면 구조를 나타내며, 도 4는 오링 자국이 있는 상기 페데스탈(12)의 하부 밑면 구조를 나타낸다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 하부 전극판(10) 상부에 웨이퍼가 안착되는 페데스탈(12)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부 전극판(10)과 페데스탈(12)을 단단히 고정시키기 위한 오링(24)이 형성되어 있다. First, FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the
그러나, 박막 증착 공정을 진행하기 위해 상기 페데스탈(12)을 한번 사용하 게 되면, 페데스탈의 하부 밑면에는 참조부호 A 및 A`로 나타낸 것과 같은 오링 자국이 생기게 된다. 이러한 오링 자국(A,A`)은 클리닝 공정을 실시하더라도 완전히 제거되지 않으며, 오링을 교체하더라도 페데스탈 밑면에 오링 막질이 존재하기 때문에 리크 발생이 불가피하며, 그로 인해 PM(Prevent Maintenance) 시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 이처럼 리크가 발생된 페데스탈을 교체함으로 인해 전체 생산 비용이 증가되는 문제점이 있다.However, when the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리크 발생을 최소화하여 PM 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 설비의 페데스탈 구조를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a pedestal structure of a plasma equipment for manufacturing a semiconductor device to minimize the occurrence of leakage to shorten the PM time.
본 발명의 다른 목적은, 생산 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 설비의 페데스탈 구조를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a pedestal structure of a plasma installation for manufacturing a semiconductor device, which makes it possible to reduce the production cost.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 증착 설비는, 플라즈마 발생을 위한 고주파 전압이 인가되는 하부 전극판; 상기 하부 전극판 상부에 위치하며, 그 하부면에는 오링 밀착을 위한 홈이 형성되어 있는 페데스탈; 및 상기 페데스탈 하부면에 형성되어 있는 홈에 피팅되어, 상기 하부 전극판과 페데스탈을 서로 단단히 고정시키는 오링을 포함함을 특징으로 한다. Plasma deposition equipment according to the present invention for achieving the above object, the lower electrode plate is applied a high frequency voltage for plasma generation; A pedestal positioned on an upper portion of the lower electrode plate, the lower surface of which a groove is formed to closely contact an O-ring; And an O-ring fitted into a groove formed in the lower surface of the pedestal to firmly fix the lower electrode plate and the pedestal to each other.
바람직하게는, 상기 홈은 페데스탈 하부면의 센터 영역 및 에지영역에 각각 형성되어 있음을 특징으로 한다. Preferably, the groove is formed in the center region and the edge region of the pedestal lower surface, respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and common knowledge It is provided to fully inform the person of the scope of the invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 증착 설비의 페데스탈 구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 6은 상기 데페스탈의 하부 밑면에 대한 구조도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a pedestal structure of a plasma deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a structural diagram of a lower bottom surface of the depestal.
도 5 및 도 6을 참조하면, 플라즈마 발생을 위한 고주파 전압이 인가되는 하부 전극판(100) 상부에 웨이퍼(도시되지 않음)가 안착되는 페데스탈(102)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부 전극판(100)과 페데스탈(102)을 단단히 고정시키기 위한 오링(24)이 형성되어 있다. 그리고, 본 발명의 핵심구성으로서, 상기 페데스탈(102) 하부면에는 센터 영역과 에지영역 각각에 오링(104) 밀착을 위한 홈(106a,106b)이 형성되어 있다.5 and 6, a
이와 같이, 본 발명에서는 상기 페데스탈(102) 하부면의 센터 영역과 에지영역에 홈(106a,106b)을 형성함으로써, 페데스탈(102)에 오링(104)을 보다 더 밀착시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the
또한, 종래에는 하부 전극판과 페데스탈 사이에 위치하는 오링으로 인해 페 데스탈 하부면에 오링 자국이 생기게 되고, 이로 인해 리크가 발생되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 오링(104)이 배치될 위치에 미리 홈(106a,106b)를 형성함으로써, 오링으로 인해 페데스탈이 손상되는 문제점을 해소하게 된다. 이처럼 페데스탈이 손상되는 문제점을 해소함에 따라, 오링 자국 제거를 위해 실시되는 클리닝 공정이 불필요해져 전체적인 PM 시간을 보다 단축시킬 수 있다. 또한, 리크가 발생된 페데스탈을 교체함에 따른 생산비 증가 문제를 해소할 수 있게 된다.In addition, in the related art, O-ring marks are formed on the lower surface of the pedestal due to the O-ring positioned between the lower electrode plate and the pedestal, which causes a problem of leakage. However, in the present invention, the
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 증착 설비를 구현함에 있어서, 웨이퍼가 안착되는 페데스탈의 하부면에 오링 밀착을 위한 홈을 형성한다. 그 결과, 오링으로 인해 페데스탈 하부면에 오링 자국이 생기는 문제점을 해소할 수 있게 되어 PM 시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 리크가 발생된 페데스탈 교체로 인한 생산비 증가율을 최소화시킬 수 있다. As described above, in the present invention, in implementing a plasma deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device, grooves for O-ring adhesion are formed on the lower surface of the pedestal on which the wafer is seated. As a result, it is possible to solve the problem of O-ring marks on the pedestal lower surface due to the O-ring to shorten the PM time, it is possible to minimize the increase in production costs due to the leaked pedestal replacement.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |