KR20090029914A - 반도체 식각장치 및 방법과 그 식각장치의 정전척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 식각장치에서 식각공정 진행 중에 정전척(Electro Static Chuck:ESC) 상부표면에 떨어지는 파티클을 제거함에 의해 척킹포스가 감소되지 않도록 하여 헬륨리크를 최소화하는 반도체 식각장치 및 그 식각방법에 관한 것이다.
디척킹시나 웨이퍼 이송 시 정전척의 상부에 폴리머가 떨어지지 않도록 하여 웨이퍼 척킹불량에 의한 식각공정불량을 방지하기 위한 반도체 식각장치는, 챔버 내부에 투입되는 웨이퍼를 고정하는 정전척과, 상기 정전척의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링과, 상기 에지링의 하부에서 상기 에지링을 지지하고 상기 정전척의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링과, 상기 하부쿼츠링의 상부에 위치하고 상기 에지링과 상기 하부쿼츠링을 감싸도록 설치되는 상부쿼츠링과, 상기 정전척의 가장자리의 상부에 일체형으로 돌출되어 진공통로를 차단하는 진공통로 차단부를 포함한다.
반도체 식각장치에서 정전척과 정전척 측면에 접촉되는 파트들간의 공극을 통해 개스가 플로우되지 않도록 하여 공정진행 중에 발생된 폴리머가 정전척의 측면에 흡착되지 않게 되어 공정이 완료된 후 디척킹(Dechucking)시나 웨이퍼 이송 시 와류가 발생되어도 폴리머가 정전척의 상부로 올라오지 않으므로, 공정진행 시 헬륨리크 에러에 의한 공정불량 발생을 방지할 수 있고, 또한 헬륨리크 에러발생에 따른 설비의 PM횟수가 줄어 설비가동률이 향상되어 생산성을 증대시킨다.
Figure P1020070095094
정전척, 에지링, 웨이퍼 식각, 플라즈마식각, 고주파 전원

Description

반도체 식각장치 및 방법과 그 식각장치의 정전척{SEMICONDUCTOR ETCHING DEVICE AND METHOD AND ELECTRO STATIC CHUCK OF THE SAME DEVICE}
본 발명은 반도체 식각장치에 관한 것으로, 특히 반도체 식각장치에서 식각공정 진행 중에 정전척(Electro Static Chuck:ESC) 상부표면에 떨어지는 파티클을 제거함에 의해 척킹포스가 감소되지 않도록 하여 헬륨리크를 최소화하는 반도체 식각장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 그 소재가 되는 웨이퍼에 대하여 산화, 마스킹, 포토레지스트코팅, 식각, 확산 및 적층공정들과 이들 공정들의 전, 후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 여러 공정들이 수행되어야 한다. 특히, 식각공정은 실질적으로 웨이퍼 상에 패턴을 형성시키는 중요한 공정의 하나로서, 포토레지스트코팅공정과 함께 사진식각공정을 이루는 것으로서, 감광성을 갖는 포토레지스트를 웨이퍼 상에 코팅하고, 패턴을 전사한 후, 그 패턴에 따라 식각을 수행하여 상기 패턴에 따라 적절한 소자의 물리적 특성을 부여하는 것이다.
식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 대별될 수 있으며, 습식식각은 제거되어야 하는 웨이퍼의 최상단층을 효과적으로 제거할 수 있는 화학물질을 담은 습식조에 웨이퍼를 담갔다가 꺼내는 방식이나, 또는 그 화학물질을 웨이퍼의 표면으로 분사하는 방식이나, 일정각도로 경사지게 고정시킨 웨이퍼 상으로 화학물질을 흘려보내는 방식 등이 개발되어 사용되고 있다.
또한, 건식식각은 기체상의 식각가스를 사용하는 플라즈마식각, 이온빔식각 및 반응성 이온식각 등을 예로 들 수 있다. 그 중, 반응성 이온식각은 식각가스를 반응용기내로 인입시키고, 이온화시킨 후, 웨이퍼 표면으로 가속시켜 웨이퍼 표면의 최상층을 물리적, 화학적으로 제거하며, 식각의 조절이 용이하고, 생산성이 높으며, 1μm 정도의 패턴형성이 가능하여 널리 사용되고 있다.
반응성 이온식각에서의 균일한 식각을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 식각할 층의 두께와 밀도, 식각가스의 에너지 및 온도, 포토레지스트의 접착성과 웨이퍼 표면의 상태 및 식각가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 식각가스를 이온화시키고, 이온화된 식각가스를 웨이퍼 표면으로 가속시켜 식각을 수행하는 원동력이 되는 고주파(RF ; Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 식각과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.
최근, 0.15㎛이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는 반도체장치에서는 플라즈마 상태의 반응 가스를 사용하는 건식 식각 방법이 주로 사용되고 있다.
PECVD 장치와 건식 식각 장치는 플라즈마 상태의 가스를 사용한다는 점에서 공통점이 있으며, 장치의 내부 구성도 유사하다. 상기 가공 장치들은 반도체 기판을 가공하기 위한 챔버와, 챔버로 공급되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전원이 인가되는 전극과, 반도체 기판을 지지하기 위한 척을 갖는다.
상기 가공 장치들에 대한 일 예로서, 미합중국 등록특허 제5,510,297호(issued to Telford, et al.)와 미합중국 등록 특허 제5,565,382호(issued to Tseng, et al.)에는 플라즈마 상태의 반응 가스를 사용하여 서셉터 상에 지지된 반도체 기판 상에 막을 형성하는 장치가 개시되어 있으며, 미합중국 등록특허 제 5,259,922호(issued to Yamano, et al)와 미합중국 등록특허 제6,239,036호(issued to Arita, et al)에는 RF 전원 인가에 의해 형성된 플라즈마 상태의 반응가스를 사용하여 반도체 기판 상에 막을 식각하는 장치가 개시되어 있다.
상기 가공 장치의 챔버 내부에 구비되어 반도체 기판을 지지하는 척의 상부면 가장자리 부위에는 챔버 내부에서 형성된 플라즈마 반응 가스를 반도체 기판으로 집중시키기 위한 에지 링(edge ring)이 구비되어 있다. 에지 링은 척에 지지된 반도체 기판의 둘레를 감싸도록 배치되어 있으며, 챔버 내부의 플라즈마 반응 가스 가 반도체 기판으로 균일하게 공급되도록 한다.
이러한 반도체식각장치는 고진공하에서 에칭개스를 흘려 플라즈마를 발생시켜 공정을 진행한다. 웨이퍼에 형성된 막질을 식각할 때 필수적으로 많은 열이 발생되어 웨이퍼의 온도를 상승시키게 된다. 이런 온도상승은 에칭 유니포미 티(Etching Uniformity)에 지대한 영향을 주게되어 공정 저해요인으로 작용하게 됨에 따라 에칭공정에서는 항상 웨이퍼를 일정온도로 유지하기 위해 하부에 형성된 정전척(ESC)을 통해 쿨런트(Coolant)를 흐르게 하여 쿨링을 하게 된다. 고진공하에서 웨이퍼와 정전척 간에 열교환을 원활히 하기 위해 웨이퍼의 백싸이드(Backside)로 헬륨(He)을 플로우하게 되며 헬륨의 압력에 의한 웨이퍼 이탈을 방지하기 위해 정전척에 고주파전원(High Power)을 걸어 웨이퍼와 쿨롱포쓰(Coulomb Force)를 발생시켜 웨이퍼를 척킹하게 된다. 이때 에칭개스가 챔버 내에 들어오면 고주파전원(RF Power)을 인가하여 챔버내에 플라즈마를 형성시킨다. 플라즈마 내에는 전자와 래디컬(Radical) 및 이온이 존재하게 되며, 이러한 이온들은 강한 반응력을 가지고 정전척에 인가된 바이어스 전원에 의해 웨이퍼로 끌려오게 되고 웨이퍼에 형성된 막질과 반응하여 식각공정이 이루어진다. 이때 필수적으로 반응부산물인 폴리머가 발생되며 이 폴리머의 대부분은 챔버 하단부의 터보펌프를 통해 외부로 배출되고 일부는 챔버 내 파트에 부착된다.
도 1은 종래의 정전척 어셈블리 모듈의 구조도이다.
챔버 내부에는 투입 위치되는 웨이퍼를 선택적으로 고정하고, 고주파 파워가 인가되는 하부전극부를 포함하는 정전척(10)이 설치되어 정전척(10) 조립체가 승·하강 가능하도록 한다. 에지링(12)은 상기 정전척(10)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 한다. 하부쿼츠링(14)은 에지링(12)의 하부에 정전척(18)의 단차진 부위의 외측으로 연장 돌출되도록 설치된다. 상부쿼츠링(16)은 상기 하부쿼츠링(14)의 상부에 위치하고 상기 에지링(12)을 감싸 도록 설치되어 있다. 절연링(18)은 상기 하부쿼츠링(14)를 지지하고 플라즈마 반응 시 상기 정전척(10)의 측벽을 보호하도록 상기 정전척(10)의 둘레를 감싸도록 설치되어 있다.
이와 같은 종래의 정전척 어셈블리 모듈은 정전척(10)의 측면부에 공정 균일성(Uniformity)을 좋게 하기 위해 공정에 따라 주로 에지링(12), 하부쿼츠링(14), 상부쿼츠링(16), 절연링(18)으로 이루어진 여러 Parts가 결합되어 있다. 이러한 Parts는 정전척(10)과 결합 공차를 가지고 조립이 되는데 체결은 되지 않고 단순히 정전척(10)의 에지하단의 돌출부에 얹혀지게 되며, Al+Anodizing 재질로 되어 있는 정전척(10)과 접촉(Contact)하게 된다. 정전척(10)과 에지링(12)은 상호 조립 공차로 인해 약간의 간극을 가지고 조립이 된다. 에지링(12)의 하단부는 정전척(10)과 접촉되어 있으나 Metal to Metal Contact으로 상호 Roughness로 인해 미세한 간극들이 존재하게 되며 이를 통해 진공통로(Vacuum Path)가 형성되게 되어 공정 진행 시 발생되는 폴리머(Polymer) 중 일부는 상부쿼츠링(16)을 넘기 전에 정전척(10)의 측면부로 형성된 진공통로(Vacuum Path)를 따라 하단부로 이동한다. 이때 정전척(10)의 측면부에는 플라즈마(Plasma)에 노출되어 온도가 높은 에지링(12)보다 항시 냉각(Cooling)이 되어 있으므로 측벽부에 도 2와 같이 폴리머가 달라 붙는 현상이 발생된다. 이렇게 정전척(10)의 측벽부에 누적된 폴리머(Polymer)는 안정적이지 못하며 공정 후 웨이퍼 디척킹(Wafer Dechucking)시 또는 웨이퍼 이송 시 와류로 인해 정전척(10)의 측벽부에서 떨어진 폴리머가 정전척(10)의 상부 표면으로 올라가는 현상이 발생된다. 상기 정전척(10)의 상부표면에 폴리머가 존재하게 되면 웨 이퍼 척킹 시 정전척(10)에 웨이퍼가 밀착되지 못하게 되어 백싸이드 헬륨리크가 발생하므로 인해 에러가 발생된다. 이러한 에러가 발생되게 되면 웨이퍼는 냉각(Cooling)되지 못하고 온도가 급상승하게 되며, 챔버의 임피던스변화로 인해 플라즈마(Plasma)의 불안정을 야기시켜 식각공정 불량을 유발시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 디척킹시나 웨이퍼 이송 시 정전척의 상부에 폴리머가 떨어지지 않도록 하여 웨이퍼 척킹불량에 의한 식각공정불량을 방지하는 반도체 식각장치 및 그 방법과 정전척을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 정전척 상에 폴리머가 부착되지 않도록 하여 웨이퍼 척킹불량으로 의한 헬륨리크에러를 최소화하여 에칭공정불량을 방지하는 반도체 식각장치 및 그 방법과 정전척을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 적용되는 반도체 식각장치의 정전척는, 상기 정전척과 파트의 사이에 형성되는 진공통로를 차단하기 위해 챔버 내부로 투입되는 웨이퍼를 고정하는 상기 정전척의 최외각부위에 진공통로 차단부가 형성됨을 특징으로 한다.
상기 진공통로 차단부는 상기 정전척과 일체형으로 형성됨을 특징으로 한다.
상기 진공통로 차단부는 상기 정전척의 최외곽부에 수직방향으로 돌출됨을 특징으로 한다.
상기 진공통로 차단부의 상부면의 높이는 상기 정천적의 상부면의 높이와 동일하거나 상기 정천적의 상부면보다 높게 형성함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 식각장치는, 챔버 내부에 투입되는 웨이퍼를 고정하는 정전척과, 상기 정전척의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링과, 상기 에지링의 하부에서 상기 에지링을 지지하고 상기 정전척의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링과,상기 하부쿼츠링의 상부에 위치하고 상기 에지링과 상기 하부쿼츠링을 감싸도록 설치되는 상부쿼츠링과, 상기 정전척의 가장자리의 상부에 일체형으로 돌출되어 진공통로를 차단하는 진공통로 차단부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 상부쿼츠링은 상기 에지링의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되는 구조임을 특징으로 한다.
상기 상부쿼츠링은 상기 정전척에 일체형으로 형성된 진공통로 차단부의 상부를 감싸도록 형성함을 특징으로 한다.
상기 전공통로 차단부의 상부면의 높이는 상기 정천적의 상부면의 높이와 동일한 높이나 상기 정천적의 상부면보다 높게 형성함을 특징으로 한다.
상기 상부쿼츠링은 상기 에지링을 경유하여 플로우되는 폴리머를 진공라인으로 유도함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 적용되는 반도체 식각방법은, 챔버 내부로 웨이퍼를 투입하고 정전척에 상기 투입된 웨이퍼를 진공 흡착하는 단계와, 상기 챔버 내부를 고진공상태로 유지하고 상기 챔버 내부에 형성된 상부전극과 하부전극으로 고주파 파워를 인가하고, 플라즈마 반응 가스를 공급하여 플라즈마를 형성하는 단계와, 상기 형성된 플라즈마에 의해 상기 웨이퍼에 형성된 막질을 식각하는 단계와, 상기 웨이퍼에 형성된 막질을 식각할 시 발생되는 폴리머를 외부로 배출하는 단계와, 상기 폴리머를 외부로 배출할 시 상기 정전척의 최외각부위에 형성된 진공통로 차단부에 의해 상기 정전척과 파트사이의 공극이 형성된 진공통로로 개스가 플로우되지 않도록 차단하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 식각장치에서 정전척과 정전척 측면에 접촉되는 파트들간의 공극을 통해 개스가 플로우되지 않도록 하여 공정진행 중에 발생된 폴리머가 정전척의 측면에 흡착되지 않게 되어 공정이 완료된 후 디척킹(Dechucking)시나 웨이퍼 이송시 와류가 발생되어도 폴리머가 정전척의 상부로 올라오지 않으므로, 공정진행 시 헬륨리크 에러에 의한 공정불량 발생을 방지할 수 있고, 또한 헬륨리크 에러발생에 따른 설비의 PM(Preventive Maintenance)횟수가 줄어 설비가동률이 향상되어 생산성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 단면 구조도이다.
챔버 내부에 투입되는 웨이퍼를 고정하고, 고주파 파워가 인가되는 하부전극부를 포함하는 정전척(40)과,
상기 정전척(40)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링(42)과,
상기 에지링(42)의 하부에서 상기 에리링(42)을 지지하고 정전척(40)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링(44)와,
상기 하부쿼츠링(44)의 상부에 위치하고 상기 에지링(42)과 상기 하부쿼츠링(44)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(42)의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되는 상부쿼츠링(46)과,
상기 정전척(40)의 가장자리의 상부에 일체형으로 돌출되어 진공통로를 차단하는 진공통로 차단부(48)로 구성되어 있다.
상술한 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
챔버 내부에는 투입 위치되는 웨이퍼를 선택적으로 고정하고, 고주파 파워가 인가되는 하부전극부를 포함하는 정전척(40)이 설치되어 정전척(40) 조립체가 승· 하강 가능하도록 한다. 정전척(40)과 그 정전척(40)의 에지에 파트들이 접촉하도록 설치되어 있다.
파트는 상기 정전척(40)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링(42)과, 상기 에지링(42)의 하부에서 상기 에지링(42)을 지지하고 정전척(40)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링(44)와, 상기 하부쿼츠링(44)의 상부에 위치하고 상기 에지링(42)과 상기 하부쿼츠링(44)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(42)의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되는 상부쿼츠링(46)으로 구성되어 있다.
에지링(42)은 상기 정전척(40)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 한다. 하부쿼츠링(44)은 상기 에지링(42)의 하부에 위치하며, 상기 에리링(42)을 지지하고 정전척(40)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있다. 상부쿼츠링(46)은 상기 하부쿼츠링(44)의 상부에 위치하고 상기 에지링(42)과 상기 하부쿼츠링(44)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(42)의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되어 상기 에지링(42)을 경유하여 배출되는 폴리머를 진공라인으로 배출하도록 유도한다. 이때 상기 정전척(10)의 가장자리부위(최외곽부)에 수직방향으로 돌출된 진공통로 차단부(48)를 일체형으로 형성하여 정전척(40)의 단차부위와 상기 하부쿼츠링(44)의 하단부 사이에 개스의 진공통로(Vacuum Path)가 형성되지 않도록 하여 개스가 플로우되는 것을 차단한다. 상기 진공통로 차단부(48)는 정전척(40)과 하부쿼츠링(44)간의 메탈 투 메탈 콘택(Metal to Metal contact)의 라피니스(roughness)에 의한 진공통로를 차단하였다. 상기 정 전척(40)의 가장자리 부분에 돌출된 진공통로 차단부(48)는 정전척(40)의 상부면과 동일한 높이로 형성한다. 그리고 상기 상부쿼츠링(44)은 상기 진공통로 차단부(48)의 상부를 감싸고 있다. 상기 진공통로 차단부(48)는 정전척(40)과 일체형으로 형성하고 있으나, 정전척(40)의 최외곽부위에 접착하거나 스크류로 체결하는 것도 가능하다.
웨이퍼 백사이드(Backside)에는 항상 헬륨(He)플로우가 이루어지며 웨이퍼와 정전척(40)의 에지부로 약 1Sccm미만의 헬륨리크가 발생되며, 이로인해 정전척(40)의 측면에 결합된 파트와 갭부위에는 챔버 내부 압력대비 항상 높은 압력상태를 유지하게 되어 공정진행 시 폴리머가 발생되어도 정전척(40)의 측면으로 상부쿼츠링(46)의 상부를 거쳐 하단에 형성된 터보펌프로 배출된다.
따라서 정전척(40)의 측면의 공극에 흡착된 폴리머가 웨이퍼 디척킹시나 웨이퍼 이송 시 와류로 인해 정전척(40)의 상부로 올라가는 현상이 발생되지 않도록 하므로 웨이퍼 백사이드 헬륨리크 에러가 발생되지 않으며, 헬륨리크 에러발생에 따른 설비의 PM(Preventive Maintenance)횟수가 줄어 설비가동률이 향상되어 생산성을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 종래의 정전척 어셈블리 모듈은 도 1에서 보는 바와 같이 정전척(10)의 측면부에 공정 균일성(Uniformity)을 좋게 하기 위해 공정에 따라 주로 에지링(12), 하부쿼츠링(14), 상부쿼츠링(16), 절연링(18)으로 이루어진 여러 Parts가 결합되어 있다. 이러한 Parts들은 정전척(10)과 결합 공차를 가지고 조립이 되는데 체결은 되지 않고 단순히 정전척(10)의 에지하단의 돌출부에 얹혀지게 되며, Al+Anodizing 재질로 되어 있는 정전척(10)과 접촉(Contact)하게 된다. 정전척(10)과 에지링(12)은 상호 조립 공차로 인해 약간의 간극을 가지고 조립이 된다. 에지링(12)의 하단부는 정전척(10)과 접촉되어 있으나 Metal to Metal Contact으로 상호 Roughness로 인해 미세한 간극들이 존재하게 된다. 상기 미세한 간극들은 진공통로(Vacuum Path)된다. 이로인해 공정 진행 시 발생되는 폴리머(Polymer) 중 일부는 상부쿼츠링(16)을 넘기 전에 정전척(10)의 측면부로 형성된 상기 진공통로(Vacuum Path)를 따라 하단부로 이동한다.
그러나 본 발명에서는 정전척(40)의 가장자리 부위에 진공통로 차단부(48)가 수직방향으로 형성되어 있어 정전척(40)과 하부쿼츠링(44) 사이의 공극을 통해 개스가 플로우되지 않도록 하였다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 단면 구조도이다.
챔버 내부에 투입되는 웨이퍼를 고정하고, 고주파 파워가 인가되는 하부전극부를 포함하는 정전척(60)과,
상기 정전척(60)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링(62)과,
상기 에지링(62)의 하부에서 상기 에지링(62)을 지지하고 정전척(60)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링(64)과,
상기 하부쿼츠링(64)의 상부에 위치하고 상기 에지링(62)과 상기 하부쿼츠링(64)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(62)으로부터 진공통로 차단부(68)의 상부까지 일정각도 경사를 갖도록 형성되는 상부쿼츠링(66)과,
상기 정전척(60)의 가장자리의 상부에 일체형으로 돌출되어 진공통로를 차단하는 진공통로 차단부(68)로 구성되어 있다.
상술한 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
챔버 내부에는 투입 위치되는 웨이퍼를 선택적으로 고정하고, 고주파 파워가 인가되는 하부전극부를 포함하는 정전척(60)이 설치되어 정전척(60) 조립체가 승·하강 가능하도록 한다. 정전척(60)과 그 정전척(60)의 에지에 파트들이 접촉하도록 설치되어 있다.
파트는 상기 정전척(60)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링(62)과, 상기 에지링(62)의 하부에서 상기 에지링(62)을 지지하고 정전척(60)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링(64)와, 상기 하부쿼츠링(64)의 상부에 위치하고 상기 에지링(62)과 상기 하부쿼츠링(64)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(62)의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되는 상부쿼츠링(66)으로 구성되어 있다.
에지링(62)은 상기 정전척(60)의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 한다. 하부쿼츠링(64)은 상기 에지링(62)의 하부에 위치하며, 상기 에지링(62)을 지지하고 정전척(60)의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있다. 상부쿼츠링(66)은 상기 하부쿼츠링(64)의 상부에 위치하고 상기 에지링(62)과 상기 하부쿼츠링(64)을 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 에지링(62)의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되어 상기 에지링(62)을 경유하여 배출되는 폴리머 를 진공라인으로 배출하도록 유도한다. 이때 상기 정전척(10)의 가장자리부위(최외곽부)에 수직방향으로 돌출된 진공통로 차단부(68)를 일체형으로 형성하여 정전척(60)의 단차부위와 상기 하부쿼츠링(64)의 하단부 사이에 개스의 진공통로(Vacuum Path)가 형성되지 않도록 하여 개스가 플로우되는 것을 차단한다. 상기 진공통로 차단부(68)는 정전척(60)과 하부쿼츠링(64)간의 메탈 투 메탈 콘택(Metal to Metal contact)의 라피니스(roughness)에 의한 진공통로를 차단하였다. 상기 정전척(60)의 가장자리 부분에 돌출된 진공통로 차단부(68)는 상기 상부쿼츠링(66)의 경사면 최상단면과 동일한 높이로 형성한다. 상기 진공통로 차단부(68)는 정전척(60)과 일체형으로 형성하고 있으며, 세라믹재질로 형성할 수 있다.
웨이퍼 백사이드(Backside)에는 항상 헬륨(He)플로우가 이루어지며 웨이퍼와 정전척(60)의 에지부로 약 1Sccm미만의 헬륨리크가 발생되며, 이로인해 정전척(60)의 측면에 결합된 파트와 갭부위에는 챔버 내부 압력대비 항상 높은 압력상태를 유지하게 되어 공정진행 시 폴리머가 발생되어도 정전척(60)의 측면으로 상부쿼츠링(66)과 진공통로 차단부(68)의 상부를 거쳐 하단에 형성된 터보펌프로 배출된다.
따라서 정전척(60)의 측면의 공극에 흡착된 폴리머가 웨이퍼 디척킹시나 웨이퍼 이송 시 와류로 인해 정전척(60)의 상부로 올라가는 현상이 발생되지 않도록 하므로 웨이퍼 백사이드 헬륨리크 에러가 발생되지 않으며, 헬륨리크 에러발생에 따른 설비의 PM(Preventive Maintenance)횟수가 줄어 설비가동률이 향상되어 생산성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서는 정전척(60)의 가장자리 부위에 진공통로 차단부(68)가 수직방 향으로 형성되어 있어 정전척(60)과 하부쿼츠링(64) 사이의 공극을 통해 개스가 플로우되지 않도록 하였다.
상기와 같은 반도체 식각장치의 식각공정의 진행과정을 도 4를 참조하여 살펴보면, 챔버 내부(100)로 투입되는 웨이퍼(61)는 정전척(60)에 의해 진공 흡착된다. 그리고 챔버 내부(100)는 진공펌핑 동작에 의해 고진공상태로 유지된다. 그런 후 챔버 내부에서는 상부전극과 하부전극으로 고주파 파워가 인가되고, 플라즈마 반응 가스가 공급되면 플라즈마의 발생에 의해 웨이퍼(61)에 형성된 막질을 식각하게 된다. 반응부산물인 폴리머가 식각공정 중에 필수적으로 발생되며, 이 폴리머의 대부분은 챔버 하단부의 터보펌프(도시하지 않음)를 통해 외부로 배출된다. 종래에는 정전척(60)과 파트사이의 공극이 형성된 진공통로를 통해 개스가 플로우되어 상기 폴리머의 일부가 파트에 흡착된다. 그러나 본 발명에서는 정전척(60)의 최외각부위에 형성된 진공통로 차단부(68)에 의해 정전척(60)과 파트사이의 공극이 형성된 진공통로로 개스가 플로우되지 않도록 차단하므로 진공통로상에 폴리머가 흡착되지 않게 된다.
도 1은 종래의 정전척 어셈블리 모듈의 구조도
도 2는 도 1의 정전척 어셈블리 모듈에 폴리머가 흡착된 상태도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 단면 구조도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 식각장치의 단면 구조도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
40: 정전척 42: 에지링
44: 하부쿼츠링 46: 상부쿼츠링
48: 진공통로 차단부

Claims (14)

  1. 반도체 식각장치의 정전척에 있어서,
    상기 정전척과 파트의 사이에 형성되는 진공통로를 차단하기 위해 상기 정전척의 최외각부위에 진공통로 차단부가 형성됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치의 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부는 상기 정전척과 일체형으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치의 정전척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부는 상기 정전척의 최외곽부위에 수직방향으로 돌출됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치의 정전척.
  4. 반도체 식각장치에 있어서,
    웨이퍼를 고정하는 정전척과,
    상기 정전척과 파트의 사이에 형성되는 진공통로를 차단하기 위해 상기 정전척의 최외각부위에 형성된 진공통로 차단부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부는 상기 정전척과 일체형으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부는 상기 정전척의 최외곽부에 수직방향으로 돌출됨을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부의 상부면의 높이는 상기 정천적의 상부면의 높이와 동일하거나 상기 정천적의 상부면보다 높게 형성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부의 상부면의 높이는 상기 상부쿼츠링의 경사진 최상부면의 높이와 동일하게 형성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 진공통로 차단부는 세라믹재질로 형성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  10. 반도체 식각장치에 있어서,
    챔버 내부로 투입되는 웨이퍼를 고정하는 정전척과,
    상기 정전척의 단차부위에 설치되어 공정진행 시 생성되는 폴리머 등의 배출을 유도하도록 하는 에지링과,
    상기 에지링의 하부에서 상기 에지링을 지지하고 상기 정전척의 단차진 부위의 측벽을 감싸고 있는 하부쿼츠링과,
    상기 하부쿼츠링의 상부에 위치하고 상기 에지링과 상기 하부쿼츠링을 감싸도록 설치되는 상부쿼츠링과,
    상기 정전척의 가장자리의 상부에 일체형으로 돌출되어 진공통로를 차단하는 진공통로 차단부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부쿼츠링은 상기 에지링의 상부로부터 일정각도 경사를 갖도록 연장되는 구조임을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상부쿼츠링은 상기 정전척에 일체형으로 형성된 진공통로 차단부의 상부를 감싸도록 형성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전공통로 차단부의 상부면의 높이는 상기 정천적의 상부면의 높이와 동일한 높이나 상기 정천적의 상부면보다 높게 형성함을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  14. 반도체 식각방법에 있어서,
    챔버 내부로 웨이퍼를 투입하고 정전척에 상기 투입된 웨이퍼를 진공 흡착하는 단계와,
    상기 챔버 내부를 고진공상태로 유지하고 상기 챔버 내부에 형성된 상부전극과 하부전극으로 고주파 파워를 인가하고, 플라즈마 반응 가스를 공급하여 플라즈마를 형성하는 단계와,
    상기 형성된 플라즈마에 의해 상기 웨이퍼에 형성된 막질을 식각하는 단계와,
    상기 웨이퍼에 형성된 막질을 식각할 시 발생되는 폴리머를 외부로 배출하는 단계와,
    상기 폴리머를 외부로 배출할 시 상기 정전척의 최외각부위에 형성된 진공통로 차단부에 의해 상기 정전척과 파트사이의 공극이 형성된 진공통로로 개스가 플로우되지 않도록 차단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 식각방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475336B1 (en) * 2000-10-06 2002-11-05 Lam Research Corporation Electrostatically clamped edge ring for plasma processing
US20030106646A1 (en) * 2001-12-11 2003-06-12 Applied Materials, Inc. Plasma chamber insert ring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009034639A1 (de) 2008-08-04 2010-02-11 Hyundai Motor Co. Kühlvorrichtung und Einsatzteil für Wassermantel eines Verbrennungsmotors

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