KR20070023096A

KR20070023096A - Equipment for etching semiconductor device

Info

Publication number: KR20070023096A
Application number: KR1020050077298A
Authority: KR
Inventors: 김종준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-02-28

Abstract

본 발명은 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 식각설비를 개시한다. 그의 설비는, 웨이퍼의 반도체 제조공정을 수행하기 위해 외부로부터의 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 반응 가스를 공급하는 반응가스 공급부; 상기 반응가스 공급부에서 공급되는 상기 반응가스를 분사하기 위해 상기 반응 챔버의 상단에 형성된 샤워헤드; 상기 샤워헤드에서 분사된 상기 반응가스를 고온의 플라즈마 반응시키는 플라즈마 전극; 상기 고온의 플라즈마 반응에 의해 상기 웨이퍼가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉매를 공급하는 냉매 공급부: 및 상기 반응 챔버의 상단에 형성된 샤워헤드에 대향하여 상기 반응 챔버의 하단에서 상기 웨이퍼를 수평으로 지지하고, 상기 웨이퍼 후면 전체가 동일 또는 유한 온도를 갖도록 하기 위해 상기 냉매 공급부에서 연결되는 냉매 공급라인에서 다수개의 냉매 분배라인으로 분배된 냉매가 상기 웨이퍼 후면 전체에 유동되도록 형성된 정전척을 포함함에 의해 상기 웨이퍼의 온도 편차에 기인하는 식각불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 향상시킬 수 있다.The present invention discloses a semiconductor etching apparatus capable of increasing or maximizing production yield. Its facilities include a reaction chamber that provides an enclosed space from the outside for performing a semiconductor manufacturing process of a wafer; A reaction gas supply unit supplying a reaction gas to the reaction chamber; A shower head formed at an upper end of the reaction chamber to inject the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit; A plasma electrode for high temperature plasma reaction of the reaction gas injected from the shower head; A coolant supply unit supplying a coolant to prevent the wafer from being overheated by the high temperature plasma reaction; and supporting the wafer horizontally at a lower end of the reaction chamber opposite to a shower head formed at an upper end of the reaction chamber, The electrostatic chuck formed by the refrigerant supply line connected by the refrigerant supply unit to the plurality of refrigerant distribution lines so that the entire wafer rear surface has the same or finite temperature; It is possible to prevent the etching failure caused by the temperature deviation, thereby improving the production yield.

식각(etching), 챔버(chamber), 반응 가스, 플라즈마(plasma), 정전척 Etching, Chamber, Reaction Gas, Plasma, Electrostatic Chuck

Description

Equipment for etching semiconductor device

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 식각설비를 개략적으로 나타낸 구성 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor etching apparatus according to the prior art.

도 2는 도 1의 정전척을 나타내는 구성 단면도.FIG. 2 is a sectional view showing the electrostatic chuck of FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 식각설비를 개략적으로 나타내는 구성 단면도.3 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 정전척을 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 식각설비를 이용한 식각특성과 종래의 반도체 식각설비를 이용한 식각특성을 비교하기 위해 나타낸 그래프들.FIG. 5 is a graph illustrating etching characteristics using a semiconductor etching apparatus according to the present invention and etching characteristics using a conventional semiconductor etching apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 반응 챔버 112 : 샤워헤드110: reaction chamber 112: shower head

114 : 정전척 114a : 세라믹 원판114: electrostatic chuck 114a: ceramic disc

114b : 척바디 114c : 냉매 분배라인114b: Chuck Body 114c: Refrigerant Distribution Line

115 : 척 리프터 116 : 후프115: chuck lifter 116: hoop

117 : 웨이퍼 리프터 118 : 리프트 핀117: wafer lifter 118: lift pins

120 : 반응가스 공급부 130 : 냉매 공급부120: reaction gas supply unit 130: refrigerant supply unit

132 : 냉매 공급라인132: refrigerant supply line

본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 식각 공정에서 상기 웨이퍼 상에 폴리머가 발생되는 것을 방지하여 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 식각설비에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a semiconductor etching apparatus capable of increasing or maximizing productivity by preventing a polymer from being generated on the wafer in a wafer etching process.

반도체 소자의 제조 기술은 크게 웨이퍼 상에 가공막을 형성하는 증착(deposition)공정과, 상기 증착공정으로 형성된 가공막 상에 포토레지스트를 형성하여 패터닝 하는 포토리소그래피(photolithography) 공정과, 상기 포토리소그래피 공정으로 형성된 포토레지스터 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 가공막을 패터닝하는 식각 공정을 포함하여 이루어진다.The manufacturing technology of a semiconductor device is largely divided into a deposition process for forming a processed film on a wafer, a photolithography process for forming and patterning a photoresist on the processed film formed by the deposition process, and the photolithography process. And etching the patterned process film by using the formed photoresist pattern as an etching mask.

상기 식각공정은 습식식각과 건식식각에 의해 수행될 수 있는 데, 최근의 서브마이크론 디자인 룰을 요구하는 미세 패턴을 형성하기 위한 식각은 주로 건식식각에 의해 이루어지고 있다. The etching process may be performed by wet etching and dry etching, and etching for forming a fine pattern requiring a recent submicron design rule is mainly performed by dry etching.

이와 같은 건식식각은 챔버내에 충만한 불활성 기체 및 식각용 반응가스에 RF(Radio Frequency)전원 전압을 인가하여 상기 반응가스(process gas)를 플라즈마(plasma) 상태로 만들고, 상기 가공막을 상기 플라즈마 상태의 반응가스에 노출시킴으로서 이루어질 수 있다.Such dry etching applies an RF (Radio Frequency) power supply voltage to an inert gas and an etching reaction gas filled in the chamber, thereby making the process gas into a plasma state, and reacting the processed film to the plasma state. By exposing to gas.

또한, 상기 웨이퍼 상에 균일한 가공막을 증착하거나 식각하기 위해 상기 웨이퍼를 안정적인 상태로 유지하는 웨이퍼 척을 필수적으로 구비한다. 이때, 상기 웨이퍼 척은 상기 증착 공정 또는 식각공정 중에 움직이거나 오정렬되는 것을 방지하기 위해 상기 웨이퍼의 외주면에서 메카니컬 클램프를 사용하여 상기 웨이퍼를 직접 잡는 기계척과, 상기 웨이퍼의 후면에서 진공으로 상기 웨이퍼를 잡는 진공척과, 상기 웨이퍼를 정전기 인력 (electrostatic attraction forces)으로 잡는 정전척등 다양한 종류가 있다.In addition, the wafer chuck is essentially provided to keep the wafer in a stable state in order to deposit or etch a uniform processed film on the wafer. In this case, the wafer chuck is a mechanical chuck that directly holds the wafer using a mechanical clamp on the outer circumferential surface of the wafer to prevent movement or misalignment during the deposition process or the etching process, and holds the wafer by vacuum at the rear surface of the wafer. There are various types such as vacuum chucks and electrostatic chucks that hold the wafers with electrostatic attraction forces.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 반도체 식각설비에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a semiconductor etching apparatus according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 제조장치는, 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 반응 챔버(10)와, 상기 반응 챔버(10)에 반응 가스를 공급하는 반응가스 공급부(20)와, 상기 반응가스 공급부(20)에서 공급된 반응 가스를 상기 반응 챔버(10)의 상단에서 분사하는 샤워헤드(12)와, 상기 샤워헤드(12)에서 분사된 상기 반응가스를 고온의 플라즈마 상태로 반응시키는 플라즈마 전극(도시하지 않음)과, 상기 반응 챔버(10)의 상단에 형성된 샤워헤드(12)에 대향하여 상기 반응 챔버(10)의 하단에서 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 정전척(14)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus according to the related art includes a reaction chamber 10 providing a space independent from the outside, a reaction gas supply unit 20 supplying a reaction gas to the reaction chamber 10, and a reaction chamber 10. The shower head 12 spraying the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit 20 from the upper end of the reaction chamber 10 and the reaction gas injected from the shower head 12 in a high temperature plasma state. An electrostatic chuck which horizontally supports the wafer W at the lower end of the reaction chamber 10 opposite to the plasma electrode (not shown) to react and the shower head 12 formed at the upper end of the reaction chamber 10 ( 14).

여기서, 상기 플라즈마 전극은 상기 샤워헤드(12)의 상부에 형성된 상부 전 극 또는 상기 정전척(14)의 하부에 형성된 하부 전극을 포함하여 이루어지며, 외부에서 인가되는 고주파 전원전압(Radio Frequency power)에 의해 상기 반응 챔버(10) 내부에 충만되는 상기 반응 가스 또는 불활성 기체를 고온에서 전자와 양이온으로 분리여기 시켜 플라즈마 상태로 만들 수 있다. 이때, 상기 반응 가스는 균일한 혼합가스로 혼합되고, 상기 정전척(14) 또는 상기 정전척(14) 하부의 상기 하부 전극에 인가되는 고주파 전원전압에 의해 상기 정전척(14) 상에서 지지되는 상기 웨이퍼(W)로 집중된다.Here, the plasma electrode includes an upper electrode formed on the shower head 12 or a lower electrode formed on the lower portion of the electrostatic chuck 14, and is applied from outside. By the reaction gas or the inert gas filled in the reaction chamber 10 by the excitation of the electrons and cations at a high temperature can be made into a plasma state. At this time, the reaction gas is mixed into a uniform mixed gas, and is supported on the electrostatic chuck 14 by a high frequency power supply voltage applied to the electrostatic chuck 14 or the lower electrode below the electrostatic chuck 14. Concentrated on the wafer W.

이때, 고온의 플라즈마 상태의 반응 가스가 상기 웨이퍼(W)의 표면 또는 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 박막을 식각하기 위해 상기 웨이퍼(W) 상으로 유동되면서 상기 웨이퍼(W)를 고온으로 가열시킬 수 있다. 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 반도체 소자가 상기 고온에 의해 열화될 수 있기 때문에 상기 웨이퍼(W)의 후면에서 상기 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 상기 정전척(14)으로 냉매 공급부(30)에서 냉매 공급라인(32)을 통해 공급되는 냉매를 유동시켜 상기 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있다. 그리고, 상기 정전척(14)은 외부에서 인가되는 전원전압을 이용하여 상기 웨이퍼(W)를 대전시켜 플라즈마 상태의 반응가스에 의해 식각되는 웨이퍼(W)를 정전기적으로 고정시켜 식각불량을 방지할 수 있다.At this time, the reaction gas in a high temperature plasma state is heated on the wafer (W) to etch the surface of the wafer (W) or the thin film formed on the wafer (W) to heat the wafer (W) to a high temperature Can be. Since the semiconductor device formed on the wafer W may be deteriorated by the high temperature, the refrigerant supply unit 30 is connected to the electrostatic chuck 14 directly in contact with the wafer W from the rear surface of the wafer W. The wafer W may be cooled by flowing a refrigerant supplied through the refrigerant supply line 32. In addition, the electrostatic chuck 14 charges the wafer W using a power supply voltage applied from the outside to electrostatically fix the wafer W etched by the reaction gas in a plasma state to prevent etch failure. Can be.

도 2는 도 1의 정전척(14)을 나타내는 구성 단면도로서, 정전척(14)은 상기 웨이퍼(W)와 직접 접촉되도록 형성된 세라믹 원판(puck, 14a)과, 상기 세라믹 원판(14a)을 지지하며 냉매 공급부(30)에서 연통되는 단일 냉매 공급라인(32)이 내부로 유입되어 상기 세라믹 원판(14a)에 형성된 다수개의 기공(도시하지 않음)을 통해 상기 냉매를 방출토록 형성된 척바디(14b)를 포함하여 이루어진다.FIG. 2 is a sectional view showing the electrostatic chuck 14 of FIG. 1, wherein the electrostatic chuck 14 supports a ceramic puck 14a formed to be in direct contact with the wafer W, and the ceramic disc 14a. And the chuck body 14b formed to discharge the refrigerant through a plurality of pores (not shown) formed in the ceramic disc 14a by introducing a single refrigerant supply line 32 communicating with the refrigerant supply unit 30. It is made, including.

도시되지는 않았지만, 상기 척바디(14b)는 상기 세라믹 원판(14a)을 지지하며 상기 웨이퍼(W)를 대전시키는 원형 솔레노이드와, 상기 원형 솔레노이드에서 발생되는 열을 제거하기 위해 상기 원형 솔레노이드 주위에 형성된 냉각수가 순환 라인을 구비하여 이루어진다. 예컨대, 상기 척바디(14b)는 금속으로 이루어진다.Although not shown, the chuck body 14b is formed around the circular solenoid to remove the heat generated in the circular solenoid and the circular solenoid supporting the ceramic disc 14a and charging the wafer W. Cooling water is provided with a circulation line. For example, the chuck body 14b is made of metal.

또한 세라믹 원판(14a)은 상기 플라즈마 상태의 반응 가스에 노출될 수 있어 표면이 손상되기 때문에 소정의 사용시간을 주기로 재생 또는 교체되어야만 한다. 이때, 상기 세라믹 원판(14a)은 상기 웨이퍼(W)의 후면으로 상기 냉매를 방출시키는 다수개의 기공이 상기 웨이퍼(W)가 접촉되는 면에 균일하게 형성되어 있다. In addition, since the ceramic disc 14a may be exposed to the reaction gas in the plasma state and the surface thereof is damaged, the ceramic disc 14a must be regenerated or replaced at regular intervals. At this time, the ceramic disc 14a is uniformly formed in the surface where the plurality of pores for discharging the refrigerant to the rear surface of the wafer (W) is in contact with the wafer (W).

하지만, 종래 기술에 따른 반도체 식각설비는 다음과 같은 문제점이 있었다. However, the semiconductor etching apparatus according to the prior art has the following problems.

종래의 반도체 식각설비는 척바디(14b)의 중심으로 연결되는 단일 냉매 공급라인(32)을 통해 유동되는 냉매가 상기 척바디(14b) 상의 세라믹 원판(14a)에 형성된 다수개의 기공에 배분되어 상기 웨이퍼(W)의 후면으로 방출되는 과정에서 상기 웨이퍼(W)에 접촉되는 상기 세라믹 원판(14a)의 상면에 대응되는 하면의 표면을 따라 유동되는 상기 냉매가 소정의 온도로 가열되어 상기 웨이퍼(W)의 중심과 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에서 소정의 온도 편차를 갖게 하여 상기 웨이퍼(W)의 식각불량을 유발시키기 때문에 생산수율이 떨어지는 단점이 있었다. In the conventional semiconductor etching facility, the refrigerant flowing through a single refrigerant supply line 32 connected to the center of the chuck body 14b is distributed to a plurality of pores formed in the ceramic disc 14a on the chuck body 14b. In the process of being discharged to the rear surface of the wafer (W), the refrigerant flowing along the surface of the lower surface corresponding to the upper surface of the ceramic disc 14a in contact with the wafer (W) is heated to a predetermined temperature to the wafer (W) ) Has a disadvantage in that the production yield is lowered by having a predetermined temperature deviation at the center of the wafer and the edge of the wafer (W) to cause an etching failure of the wafer (W).

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 웨이퍼(W)의 중심과 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에서의 온도 편차에 기인되는 웨이퍼(W)의 식각불량을 방지하여 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 식각설비를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to prevent the poor etching of the wafer (W) caused by the temperature deviation at the center of the wafer (W) and the edge of the wafer (W) to increase the production yield or It is to provide a semiconductor etching facility that can be maximized.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 반도체 식각설비는, 웨이퍼의 반도체 제조공정을 수행하기 위해 외부로부터의 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 반응 가스를 공급하는 반응가스 공급부; 상기 반응가스 공급부에서 공급되는 상기 반응가스를 분사하기 위해 상기 반응 챔버의 상단에 형성된 샤워헤드; 상기 샤워헤드에서 분사된 상기 반응가스를 고온의 플라즈마 반응시키는 플라즈마 전극; 상기 고온의 플라즈마 반응에 의해 상기 웨이퍼가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉매를 공급하는 냉매 공급부: 및 상기 반응 챔버의 상단에 형성된 샤워헤드에 대향하여 상기 반응 챔버의 하단에서 상기 웨이퍼를 수평으로 지지하고, 상기 웨이퍼 후면 전체가 동일 또는 유한 온도를 갖도록 하기 위해 상기 냉매 공급부에서 연결되는 냉매 공급라인에서 다수개의 냉매 분배라인으로 분배된 냉매가 상기 웨이퍼 후면 전체에 유동되도록 형성된 정전척을 포함함을 특징으로 한다.A semiconductor etching apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the reaction chamber for providing a closed space from the outside to perform a semiconductor manufacturing process of the wafer; A reaction gas supply unit supplying a reaction gas to the reaction chamber; A shower head formed at an upper end of the reaction chamber to inject the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit; A plasma electrode for high temperature plasma reaction of the reaction gas injected from the shower head; A coolant supply unit supplying a coolant to prevent the wafer from being overheated by the high temperature plasma reaction; and supporting the wafer horizontally at a lower end of the reaction chamber opposite to a shower head formed at an upper end of the reaction chamber, It characterized in that it comprises an electrostatic chuck is formed so that the refrigerant distributed in the plurality of refrigerant distribution lines in the refrigerant supply line connected from the refrigerant supply unit to ensure that the entire wafer rear surface has the same or finite temperature flows through the entire rear surface of the wafer; .

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 식각설비를 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으 로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 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 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, the semiconductor etching apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 식각설비를 개략적으로 나타내는 구성 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor etching apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 식각설비는, 웨이퍼(W)의 식각공정과 같은 반도체 제조공정을 수행하기 위해 외부로부터의 밀폐된 공간을 제공하는 반응 챔버(110)와, 상기 반응 챔버(110)에 상기 반도체 제조공정에서 요구되는 반응 가스를 공급하는 반응가스 공급부(120)와, 상기 반응가스 공급부에서 공급되는 상기 반응가스를 균일하게 분사하기 위해 상기 반응 챔버(110)의 상단에 형성된 샤워헤드(112)와, 상기 샤워헤드(112)에서 분사된 상기 반응가스를 고온의 플라즈마 반응시키는 플라즈마 전극(도시하지 않음)과, 상기 고온의 플라즈마 반응에 의해 상기 웨이퍼(W)가 과열되는 것을 방지하기 위해 냉매를 공급하는 냉매 공급부(130)와, 상기 반응 챔버(110)의 상단에 형성된 샤워헤드(112)에 대향하여 상기 반응 챔버(110)의 하단에서 상기 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하고, 상기 웨이퍼(W) 후면 전체가 동일 또는 유한 온도를 갖도록 하기 위해 상기 냉매 공급부(130)에서 연 결되는 냉매 공급라인(132)에서 다수개의 냉매 분배라인(114c)으로 분배된 냉매가 상기 웨이퍼(W) 후면 전체에 유동되도록 형성된 정전척(114)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the semiconductor etching apparatus of the present invention includes a reaction chamber 110 that provides an enclosed space from the outside for performing a semiconductor manufacturing process such as an etching process of a wafer W, and the reaction. Reaction gas supply unit 120 for supplying the reaction gas required in the semiconductor manufacturing process to the chamber 110, and to the top of the reaction chamber 110 to uniformly spray the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit The shower head 112 is formed, a plasma electrode (not shown) for reacting the reaction gas injected from the shower head 112 with a high temperature plasma, and the wafer W is overheated by the high temperature plasma reaction. In order to prevent the refrigerant from the coolant supply unit 130 and the shower head 112 formed on the upper end of the reaction chamber 110 and the lower side of the reaction chamber (110) To a plurality of refrigerant distribution lines 114c from the refrigerant supply line 132 connected to the refrigerant supply unit 130 so as to support W) horizontally and to ensure that the entire back surface of the wafer W has the same or finite temperature. The distributed refrigerant is configured to include an electrostatic chuck 114 formed to flow over the entire back surface of the wafer (W).

여기서, 상기 반응 챔버(110)는 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 단일 유닛 내에서 상기 정전척(114)이 정전척 리프터(115)에 의해 수직 왕복하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 반응가스 공급부(120)로부터 공급되는 상기 반응가스를 안정적으로 공급하기 위해 고정되는 상부 챔버(도시하지 않음)와, 정전척 리프터(115)의 수직 이동에 의해 상기 상부 챔버와 결합 또는 분리되며 상기 상부 챔버와의 결합 시 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 하부 챔버(도시하지 않음)로 이루질 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 반응 챔버(110)의 하단에서 상기 반응 가스를 소정의 진공압으로 펌핑하는 복수개의 진공펌프가 형성되어 있다. 예컨대, 상기 진공펌프는 상기 반응 챔버(110) 내부의 상기 반응 가스 또는 공기를 고진공으로 펌핑하는 터보 펌프(turbo pump)와 같은 고진공 펌프와, 상기 반응 가스 또는 공기를 저진공으로 펌핑하는 드라이 펌프(dry pump)와 같은 저진공 펌프로 이루어진다.Here, the reaction chamber 110 may be formed such that the electrostatic chuck 114 is vertically reciprocated by the electrostatic chuck lifter 115 in a single unit providing a space independent from the outside. In addition, the upper chamber (not shown) fixed to stably supply the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit 120, and coupled or separated from the upper chamber by the vertical movement of the electrostatic chuck lifter 115 And it may be made of a lower chamber (not shown) that provides an independent space from the outside when combined with the upper chamber. Although not shown, a plurality of vacuum pumps are formed at the lower end of the reaction chamber 110 to pump the reaction gas to a predetermined vacuum pressure. For example, the vacuum pump may include a high vacuum pump such as a turbo pump that pumps the reaction gas or air in the reaction chamber 110 at high vacuum, and a dry pump that pumps the reaction gas or air at low vacuum. low vacuum pumps such as dry pumps).

또한, 상기 정전척 리프터(115)의 외주면 주위에 원형으로 형성된 후프(hoop, 16)를 수직으로 이동시키는 웨이퍼 리프터(17)에 의해 상기 정전척(114) 상에 고정 지지되는 상기 웨이퍼(W)를 상기 정전척(114)으로부터 분리하고, 상기 반응 챔버(110) 내부로 이동되는 상기 웨이퍼(W)를 상기 정전척(114)의 상부에서 안착시키기 위해 수직왕복 이동되는 복수개의 리프트 핀(lift pin, 18)이 상기 정전척(114)에 형성된 핀홀(pin hole, 도시하지 않음)을 통해 상기 정전척(114)을 관통하도록 형성되어 있다.In addition, the wafer W fixedly supported on the electrostatic chuck 114 by a wafer lifter 17 for vertically moving a hoop 16 formed in a circular shape around an outer circumferential surface of the electrostatic chuck lifter 115. A plurality of lift pins vertically reciprocated to separate the wafer from the electrostatic chuck 114 and to seat the wafer W moved into the reaction chamber 110 on the top of the electrostatic chuck 114. , 18 is formed to penetrate the electrostatic chuck 114 through a pin hole (not shown) formed in the electrostatic chuck 114.

상기 정전척(114)은 상부에서 지지되는 웨이퍼(W)의 상부 표면으로 유동되는 고온의 플라즈마 상태의 반응 가스에 의해 상기 웨이퍼(W)가 과열되어 열화될 수 있기 때문에 상기 웨이퍼(W)와 접촉되는 상기 웨이퍼(W)의 후면으로 상기 냉매 공급부(130)에서 공급된 냉매를 유동시켜 상기 웨이퍼(W)가 냉각되도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 웨이퍼(W)를 냉각시키는 냉매는 -268.9℃정도의 액상에서 기화된 헬륨(He) 가스이다. The electrostatic chuck 114 is in contact with the wafer W because the wafer W may be overheated and deteriorated by a high-temperature plasma reactant gas flowing to the upper surface of the wafer W supported thereon. It is formed to cool the wafer (W) by flowing the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit 130 to the rear surface of the wafer (W). For example, the refrigerant for cooling the wafer W is helium (He) gas vaporized in a liquid phase of about -268.9 ° C.

도 4는 도 3의 정전척(114)을 나타낸 단면도로서, 상기 정전척(114)은 상기 웨이퍼(W)와 직접 접촉되는 표면에 다수개의 기공이 형성된 세라믹 원판(114a)과, 상기 세라믹 원판(114a)의 가장자리에서 상기 세라믹 원판(114a)을 지지하며 냉매 공급부(130)에서 연결되는 냉매 공급라인(132)을 통해 공급되는 냉매를 상기 웨이퍼(W)의 후면으로 균일하게 분배시키도록 형성된 다수개의 냉매 분배라인(114c)을 구비한 척바디(114b)를 포함하여 이루어진다.4 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck 114 of FIG. 3, wherein the electrostatic chuck 114 includes a ceramic disc 114a having a plurality of pores formed on a surface in direct contact with the wafer W, and the ceramic disc ( Supporting the ceramic disc 114a at the edge of 114a and a plurality of formed to uniformly distribute the coolant supplied through the coolant supply line 132 connected from the coolant supply unit 130 to the rear surface of the wafer (W) It comprises a chuck body (114b) having a refrigerant distribution line (114c).

도시되지는 않았지만, 상기 척바디(114b)는 상기 세라믹 원판(114a) 상에서 지지되는 상기 웨이퍼(W)를 외부에서 공급되는 전원전압으로 대전시키는 원형 솔레노이드와, 상기 원형 솔레노이드에서 발생되는 열을 제거하기 위해 상기 원형 솔레노이드 주위에 형성된 냉각수가 순환되는 냉각수 순환 라인을 구비하여 이루어진다. 예컨대, 상기 척바디(114b)는 상기 냉각수 순환 라인 또는 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)이 형성된 금속 재질로 이루어진다.Although not shown, the chuck body 114b includes a circular solenoid for charging the wafer W supported on the ceramic disc 114a with a power voltage supplied from the outside, and removing heat generated from the circular solenoid. And a coolant circulation line through which coolant is formed around the circular solenoid. For example, the chuck body 114b is made of a metal material in which the cooling water circulation line or the plurality of refrigerant distribution lines 114c are formed.

상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)은 상기 냉매 공급부(130)에서 상기 냉매 공급라인(132)을 통해 공급되는 상기 냉매를 상기 웨이퍼(W) 후면 전체에 균일한 온도를 갖고 유동될 수 있도록 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 상기 세라믹 원판(114a)에 수직하는 방향으로 상기 냉매를 고르게 분배시킨다. 이때, 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)은 상기 냉매 공급라인(132)을 통해 공급되는 냉매를 상기 세라믹 원판(114a)의 표면을 따라 유동되지 않고, 상기 세라믹 원판(114a)에 형성된 기공을 통해 곧바로 방출되도록 할 수 있기 때문에 상기 세라믹 원판(114a)의 위치에 관계없이 동일 또는 유사한 온도를 갖는 냉매가 상기 세라믹 원판(114a)에서 상기 웨이퍼(W) 후면으로 방출되도록 할 수 있다. The plurality of coolant distribution lines 114c may allow the coolant supplied from the coolant supply unit 130 to flow through the coolant supply line 132 to the entire surface of the back surface of the wafer W at a uniform temperature. The coolant is evenly distributed in the direction perpendicular to the ceramic disc 114a supporting (W). In this case, the plurality of refrigerant distribution lines 114c do not flow the refrigerant supplied through the refrigerant supply line 132 along the surface of the ceramic disc 114a, but through pores formed in the ceramic disc 114a. Since it can be discharged immediately, a refrigerant having the same or similar temperature can be discharged from the ceramic disc 114a to the back surface of the wafer W regardless of the position of the ceramic disc 114a.

세라믹 원판(114a)은 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)을 통해 분배된 냉매를 상기 웨이퍼(W)의 후면으로 방출시키는 다수개의 기공이 균일하게 형성되어 있다. 또한, 상기 세라믹 원판(114a)은 상기 웨이퍼(W)의 가장자리 또는 웨이퍼(W) 후면으로 유동되는 반응가스에 의해 표면이 손상될 수 있기 때문에 상기 반도체 공정을 수행하는 웨이퍼(W)의 일정 개수 또는 일정 누적 공정시간을 주기로 교체 또는 재생될 수 있다.In the ceramic disc 114a, a plurality of pores for uniformly discharging the refrigerant distributed through the plurality of refrigerant distribution lines 114c to the rear surface of the wafer W are formed. In addition, since the surface of the ceramic disc 114a may be damaged by the reaction gas flowing to the edge of the wafer W or to the back surface of the wafer W, a predetermined number of wafers W performing the semiconductor process or It can be replaced or regenerated at a certain cumulative process time.

이때, 상기 세라믹 원판(114a)으로 상기 냉매를 분배시켜 공급하는 냉매 분배라인(114c)이 상기 웨이퍼(W)의 중심에서 가장자리까지 균일하게 등면적을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 중심에 대응되는 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)을 통해 분배되어 상기 세라믹 원판(114a)과 웨이퍼(W)의 후면사이로 유동되는 냉매의 온도와 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에 대응되는 다수개의 냉매 분배라인(114c)을 통해 분배되어 상기 세라믹 원판(114a)과 상기 웨이퍼(W)의 후면사이로 유동되는 냉매의 온도가 동일 또는 유사할 수 있다. 그러나, 상기 웨이 퍼(W)의 중심에 대응되는 상기 세라믹 원판(114a)과 상기 웨이퍼(W)의 후면사이로 유동되어 소정온도로 가열된 냉매가 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에 대응되는 상기 세라믹 원판(114a)과 상기 웨이퍼(W)의 후면사이로 유동되어 상기 웨이퍼(W) 가장자리의 온도를 상승시킬 수 있다.At this time, the refrigerant distribution line 114c for distributing and supplying the refrigerant to the ceramic disc 114a may be formed to have a uniform area from the center of the wafer W to the edge. Accordingly, the temperature of the refrigerant flowing through the plurality of refrigerant distribution lines 114c corresponding to the center of the wafer W and flowing between the ceramic disc 114a and the rear surface of the wafer W and the wafer W The temperature of the coolant distributed through the plurality of coolant distribution lines 114c corresponding to the edges of the coolant flowing between the ceramic disc 114a and the back surface of the wafer W may be the same or similar. However, the ceramic disc, which flows between the ceramic disc 114a corresponding to the center of the wafer W and the back surface of the wafer W and heated to a predetermined temperature, corresponds to the edge of the wafer W. Flow between the 114a and the rear surface of the wafer W may increase the temperature of the edge of the wafer (W).

따라서, 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)을 상기 웨이퍼(W)의 중심에 비해 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에 대응되는 상기 척바디(114b)에 단위 면적당 더 많은 개수를 형성하여 상기 웨이퍼(W) 가장자리에 대응되는 상기 세라믹 원판(114a)과 상기 웨이퍼(W) 후면사이로 유동되는 냉매의 공급을 증가시킬 수도 있다.Therefore, the plurality of coolant distribution lines 114c are formed in the chuck body 114b corresponding to the edge of the wafer W more than the center of the wafer W so that the number of refrigerant distribution lines 114c per unit area is increased. Supply of the refrigerant flowing between the ceramic disc 114a corresponding to the edge and the back surface of the wafer W may be increased.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 식각설비를 이용한 식각특성과 종래의 반도체 식각설비를 이용한 식각특성을 비교하기 위해 나타낸 그래프들이다.5 is a graph illustrating an etching characteristic using a semiconductor etching apparatus according to the present invention and an etching characteristic using a conventional semiconductor etching apparatus.

도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 냉매 분배라인(114c)으로 분배되어 세라믹 원판(114a)과 웨이퍼(W) 후면사이로 냉매를 유동시키도록 형성된 본 발명의 반도체 식각설비의 식각특성(a)은, 단일 냉매 공급라인(132)을 통해 세라믹 원판(114a)과 웨이퍼(W) 후면사이로 냉매를 유동시키도록 형성된 종래의 반도체 식각설비의 식각특성(b)에 비해 우수하게 나타난다.As shown in FIG. 5, the etching characteristics (a) of the semiconductor etching apparatus of the present invention, which are distributed to the plurality of refrigerant distribution lines 114c and flow the refrigerant between the ceramic disc 114a and the back surface of the wafer W, As compared with the etching characteristics (b) of the conventional semiconductor etching apparatus, the refrigerant is formed to flow between the ceramic disc 114a and the back surface of the wafer W through the single refrigerant supply line 132.

여기서, 그래프의 가로축은 웨이퍼(W)의 중심을 기준으로 지름 방향에 대칭적인 위치를 나타낸 점이고, 세로축은 실리콘 산화막의 식각비율이다. 이때, 상기 가로축의 단위는 정의되지 않고, 상기 세로축의 단위는 Å이다. 또한, 종래의 반도체 식각설비의 식각특성(b)에 나타나는 복수개의 그래프는 식각시간을 달리하여 산출한 값들이다.Here, the horizontal axis of the graph shows a position symmetrical in the radial direction with respect to the center of the wafer (W), the vertical axis is the etching rate of the silicon oxide film. At this time, the unit of the horizontal axis is not defined, the unit of the vertical axis is k. In addition, the plurality of graphs shown in the etching characteristics (b) of the conventional semiconductor etching apparatus are values calculated by varying the etching time.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 식각설비는 냉매 공급부(130)에서 냉매 공급라인(132)을 통해 공급되는 냉매를 웨이퍼(W)의 중심 또는 가장자리에 대응되는 세라믹 원판(114a)에 분배시켜 수직하는 방향으로 유동시키는 다수개의 냉매 분배라인(114c)이 형성된 정전척(114)을 구비하여 웨이퍼(W)의 중심과 상기 웨이퍼(W)의 가장자리에서의 온도 편차에 기인되는 웨이퍼(W)의 식각불량을 방지할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있다.Accordingly, the semiconductor etching apparatus according to the present invention distributes the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit 130 through the refrigerant supply line 132 to the ceramic disc 114a corresponding to the center or the edge of the wafer W and is perpendicular to the ceramic wafer 114. An electrostatic chuck 114 having a plurality of coolant distribution lines 114c flowing therein is provided to correct an etching defect of the wafer W due to a temperature deviation between the center of the wafer W and the edge of the wafer W. It can prevent or increase production yield.

또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다. 예컨대, 상기 고온의 플라즈마 상태의 반응가스에 의해 가열되는 상기 웨이퍼(W)를 냉각하기 위해 상기 웨이퍼(W)의 후면과 세라믹 원판(114a)사이에 냉매를 유동시키는 상기 다수개의 냉매 분배라인(114c)의 크기와 개수가 증가되거나 줄어듦이 가능함은 당연하다.In addition, the description of the above embodiment is merely given by way of example with reference to the drawings in order to provide a more thorough understanding of the present invention, it should not be construed as limiting the present invention. In addition, for those skilled in the art, various changes and modifications may be made without departing from the basic principles of the present invention. For example, the plurality of coolant distribution lines 114c for flowing coolant between the rear surface of the wafer W and the ceramic disc 114a to cool the wafer W heated by the reaction gas in the high temperature plasma state. Of course, it is possible to increase or decrease the size and number of the.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 냉매 공급부에서 냉매 공급라인을 통해 공급되는 냉매를 웨이퍼의 중심 또는 가장자리에 대응되는 세라믹 원판에 분배시켜 수직하는 방향으로 유동시키는 다수개의 냉매 분배라인이 형성된 정전척을 구비하여 웨이퍼의 중심과 상기 웨이퍼의 가장자리에서의 온도 편차에 기인되는 웨이퍼의 식각불량을 방지할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an electrostatic chuck having a plurality of coolant distribution lines for distributing the coolant supplied through the coolant supply line from the coolant supply unit to a ceramic disc corresponding to the center or the edge of the wafer and flowing in a vertical direction is provided. It is possible to prevent the wafer etch defects caused by the temperature deviation from the center of the wafer and the edge of the wafer has an effect that can increase or maximize the production yield.

Claims

A reaction chamber providing an enclosed space from the outside for performing a semiconductor manufacturing process of the wafer;

A reaction gas supply unit supplying a reaction gas to the reaction chamber;

A shower head formed at an upper end of the reaction chamber to inject the reaction gas supplied from the reaction gas supply unit;

A plasma electrode for high temperature plasma reaction of the reaction gas injected from the shower head;

Refrigerant supply unit for supplying a refrigerant to prevent the wafer is overheated by the high temperature plasma reaction: And

A plurality of refrigerant supply lines connected in the refrigerant supply unit to horizontally support the wafer at the lower end of the reaction chamber and to have the same or finite temperature at the bottom of the reaction chamber, opposite to the shower head formed at the upper end of the reaction chamber; And an electrostatic chuck formed to flow the refrigerant distributed through the two refrigerant distribution lines to the entire back surface of the wafer.

The method of claim 1,

The electrostatic chuck includes a ceramic disc having a plurality of pores formed on a surface in direct contact with the wafer, and a refrigerant supplied through a refrigerant supply line connected to a refrigerant supply unit supporting the ceramic disc at an edge of the ceramic disc. And a chuck body having the plurality of refrigerant distribution lines formed to be uniformly distributed to the rear surface.

The method of claim 2,

And the plurality of refrigerant distribution lines form a larger number per unit area in the chuck body corresponding to the edge of the wafer than the center of the wafer.