KR20090069361A - Clamp ring of a plasma etching chamber - Google Patents

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Abstract

A clamp ring of a plasma etching chamber is provided to improve uniformity of the etch rate for wafer by confining plasma in the top of the clamp ring. A clamp ring of a plasma etching chamber comprises a ring(110), and a holding part(120) and a trapping part(130). The Ring moves up and down to the upper of the wafer chuck by a lift. The holding part is formed in the inner circumference of ring and fixes the edge of wafer. The trap is protruded to the upper along the upper side of ring and confines the plasma in the top of ring. The trap has a guide unit.

Description

플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링{Clamp ring of a plasma etching chamber}Clamp ring of a plasma etching chamber

본 발명은 상부에 플라즈마를 가두도록 함으로써 에칭의 대상이 되는 웨이퍼 상의 플라즈마 밀도가 높아지도록 하여 웨이퍼에 대한 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)을 향상시키는 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링에 관한 것이다.The present invention relates to a clamp ring of a plasma etching chamber that improves the uniformity of the etch rate to the wafer by increasing the plasma density on the wafer to be etched by confining the plasma thereon. .

일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정 중에서 에칭 공정이란 포토레지스트(Photo resist)를 이용하여 형성된 마스크 지역 이외의 막질(Poly, Oxide, Metal)을 가스 또는 케미컬 용액의 에칭 물질을 이용하여 제거하는 것으로, 방법에 따라 습식 에칭(Wet etching)과, 건식 에칭(Dry etching) 또는 플라즈마 에칭(Plasma etching)으로 나누어진다. 여기서, 건식 에칭은 플라즈마 가스를 이용하는 것으로 이방성(Anisotropic) 에칭 특성을 가지며, 하부 막질에 대한 손상(Damage)이 발생하고, 폴리머의 찌꺼기 등이 발생하지만, 현재 대부분의 에칭 공정에 이용되고 있다.In general, in the semiconductor device manufacturing process, an etching process is to remove a film (Poly, Oxide, Metal) other than the mask area formed by using a photoresist using an etching material of a gas or a chemical solution. Depending on the wet etching (Wet etching), dry etching (Dry etching) or plasma etching (Plasma etching). Here, dry etching uses an anisotropic etching characteristic by using a plasma gas, damaging the lower film quality, polymer residues, and the like, but is currently used in most etching processes.

플라즈마 에칭에 사용되는 플라즈마란 진공 분위기에서 가스 상태의 분자에 고에너지를 가하여 분자를 이온화, 분해시켜서 활성화된 이온, 전자, 레디 칼(Radical), 중성자 등이 형성되는 상태를 의미하는 것으로, 최근의 플라즈마 에칭의 반응 방식은 주로 레디칼과 반응성 이온에 의한 에칭 방법으로 물리적 반응과 화학반응의 효과를 동시에 이용하는 RIE(Reactive ion etch) 방식이 주를 이루고 있다. 즉, 이온의 물리적 충돌로 막질의 결정 구조를 깨트리면서 화학 반응으로 에칭함으로서 물리적인 손상을 최소화하면서도 이방성 에칭이 가능하여 널리 이용되고 있다.Plasma used for plasma etching refers to a state in which activated ions, electrons, radicals, and neutrons are formed by ionizing and decomposing molecules by applying high energy to gas molecules in a vacuum atmosphere. Reaction method of plasma etching is mainly an etching method using radicals and reactive ions, and mainly a reactive ion etch (RIE) method that uses the effects of physical reactions and chemical reactions. In other words, etching is performed by chemical reaction while breaking the crystal structure of the film due to the physical collision of ions, so that anisotropic etching is possible while minimizing physical damage, and is widely used.

종래의 플라즈마 에칭 챔버를 첨부되는 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A conventional plasma etching chamber is described below with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 기술에 따른 플라즈마 에칭 챔버를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 플라즈마 에칭 챔버(10)는 플라즈마 에칭 공정이 실시되는 밀폐된 공간을 제공하는 챔버(11)와, 챔버(11) 내측에 설치되어 게이트(11a)를 통해 로딩되는 웨이퍼(W)가 상면에 안착되는 웨이퍼 척(12)과, 웨이퍼 척(12)의 상측에 승강되도록 설치되는 클램프 링(13)과, 클램프 링(13)을 승강시키는 리프트(14)와, 플라즈마를 발생시키는데 필요한 고주파 전력을 발생하는 RF 발생기(15)를 포함한다. 1 is a cross-sectional view showing a plasma etching chamber according to the prior art. As shown in the drawing, the plasma etching chamber 10 according to the related art is provided with a chamber 11 that provides an enclosed space in which a plasma etching process is performed, and is installed inside the chamber 11 and loaded through the gate 11a. A wafer chuck 12 having a wafer W to be seated on an upper surface thereof, a clamp ring 13 provided to be elevated above the wafer chuck 12, a lift 14 for elevating the clamp ring 13, and RF generator 15 for generating the high frequency power required to generate the plasma.

클램프 링(13)은 리프트(14)에 의해 하강시 내측에 웨이퍼(W)가 위치하고, 내주면을 따라 다수로 형성되는 고정돌기(13a)가 웨이퍼(W)의 에지 상단에 위치하게 됨으로써 웨이퍼(W)를 클램핑한다.When the clamp ring 13 is lowered by the lift 14, the wafer W is positioned on the inner side, and a plurality of fixing protrusions 13a formed along the inner circumferential surface are positioned on the upper edge of the wafer W, thereby allowing the wafer W to be positioned. ).

상기한 바와 같은, 종래의 기술에 따른 플라즈마 에칭 챔버는 에칭 과정에서 갭(gap)을 사용하지 않는 챔버 특성을 가지고 있어서 플라즈마의 밀도가 낮고 넓게 분포되도록 형성됨으로써 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.As described above, the plasma etching chamber according to the related art has a chamber characteristic that does not use a gap in the etching process, so that the density of the plasma is low and widely distributed, so that the uniformity of the etching rate ( Uniformity) had a problem of deterioration.

본 발명은 플라즈마 에칭 챔버에서 웨이퍼를 클램핑하는 클램프 링이 상부에 플라즈마를 가두도록 함으로써 에칭의 대상이 되는 웨이퍼 상의 플라즈마 밀도가 높아지도록 하여 웨이퍼에 대한 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)을 향상시킨다.According to the present invention, the clamp ring clamping the wafer in the plasma etching chamber traps the plasma thereon, thereby increasing the plasma density on the wafer to be etched, thereby improving uniformity of the etching rate for the wafer. Improve.

본 발명에 따른 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링은, 플라즈마 에칭 챔버 내의 웨이퍼 척 상측에 리프트에 의해 승강하도록 설치되어 웨이퍼를 클램핑하는 클램프 링에 있어서, 웨이퍼 척의 상측에 리프트에 의해 승강하도록 설치되는 링과, 링의 내주면에 형성되며, 웨이퍼의 에지를 고정시키는 홀딩부와, 링의 상부에 플라즈마를 가두기 위하여 링의 상부면을 따라 상측으로 돌출되도록 형성되는 트랩부를 포함한다.The clamp ring of the plasma etching chamber according to the present invention is a clamp ring provided to lift up and down by a lift on a wafer chuck in a plasma etching chamber, the clamp ring being provided to lift up and down by a lift on an upper side of the wafer chuck, It is formed on the inner circumferential surface of the ring, and includes a holding portion for fixing the edge of the wafer, and a trap portion formed to protrude upward along the upper surface of the ring to trap the plasma on the top of the ring.

본 발명은 플라즈마 에칭 챔버에서 웨이퍼를 클램핑하는 클램프 링이 상부에 플라즈마를 가두도록 함으로써 에칭의 대상이 되는 웨이퍼 상의 플라즈마 밀도가 높아지도록 하며, 이로 인해 웨이퍼에 대한 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)을 향상시킴으로써 반도체 소자의 품질 및 에칭 공정의 안정성을 높이도록 하는 효과를 가지고 있다.According to the present invention, the clamp ring for clamping the wafer in the plasma etching chamber traps the plasma thereon, thereby increasing the plasma density on the wafer to be etched, thereby increasing the uniformity of the etch rate for the wafer. By improving the uniformity, it has the effect of increasing the quality of the semiconductor device and the stability of the etching process.

본 발명은, 웨이퍼 척의 상측에 리프트에 의해 승강하도록 설치되는 링 내주면에 웨이퍼의 에지를 고정시키는 홀딩부가 형성되고, 링의 상부에 플라즈마를 가두기 위한 트랩부가 링이 상부면을 따라 형성된다. 따라서, 상부에 플라즈마를 가두도록 함으로써 에칭의 대상이 되는 웨이퍼 상의 플라즈마 밀도가 높아지도록 하여 웨이퍼에 대한 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)을 향상시킨다.According to the present invention, a holding portion for fixing the edge of the wafer is formed on an inner circumferential surface of the ring provided to be elevated by a lift on the upper side of the wafer chuck, and a trap portion for confining plasma on the upper portion of the ring is formed along the upper surface. Therefore, by confining the plasma on the top, the plasma density on the wafer to be etched is increased to improve uniformity of the etch rate with respect to the wafer.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 클램프 링이 설치된 플라즈마 에칭 챔버를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링을 도시한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링(100)은 웨이퍼 척(12)의 상측에 설치되는 링(110)과, 링(110)의 내주면에 형성되는 홀딩부(120)와, 링(110)의 상부에 형성되는 트랩부(130)를 포함한다.2 is a cross-sectional view illustrating a plasma etching chamber in which a clamp ring is installed according to the present invention, and FIG. 3 is a plan view illustrating a clamp ring of the plasma etching chamber according to the present invention. As shown, the clamp ring 100 of the plasma etching chamber according to the present invention includes a ring 110 provided on the upper side of the wafer chuck 12, and a holding part 120 formed on the inner circumferential surface of the ring 110. , And a trap part 130 formed on an upper portion of the ring 110.

링(110)은 챔버(11) 내측에 설치된 웨이퍼 척(12) 상측에 위치하여 리프 트(lift; 14)에 의해 승강하도록 설치되고, 리프트(14)와 결합되기 위하여 하부에 둘레를 따라 다수의 고정홀(111)이 형성되며, 고정홀(111)을 통해서 고정볼트(112)로 리프트(14)에 고정된다.The ring 110 is located above the wafer chuck 12 installed inside the chamber 11 and installed to be lifted by a lift 14. The fixing hole 111 is formed, and is fixed to the lift 14 by the fixing bolt 112 through the fixing hole 111.

홀딩부(120)는 링(110)이 리프트(14)에 의해 하강시 링(110)의 내측에 위치하는 웨이퍼(W)의 에지를 고정시키고, 이를 위해 일 예로 내주면을 따라 간격을 두고서 배열되는 다수의 고정돌기(121)로 이루어지며, 고정돌기(121)가 웨이퍼(W)의 에지 상단에 위치하게 됨으로써 웨이퍼(W)가 외측으로 이탈되는 것을 방지한다.The holding part 120 fixes the edge of the wafer W positioned inside the ring 110 when the ring 110 descends by the lift 14, and is arranged at intervals along the inner circumferential surface, for example. It is made of a plurality of fixing protrusions 121, the fixing protrusion 121 is located on the upper edge of the wafer (W) to prevent the wafer (W) is separated out.

트랩부(130)는 링(110)의 상부에 플라즈마(P)를 가두기 위하여 링(110)의 상부면을 따라 형성됨과 아울러 상측으로 돌출되도록 형성된다. The trap part 130 is formed along the upper surface of the ring 110 and protrudes upward in order to trap the plasma P on the upper part of the ring 110.

트랩부(130)는 플라즈마(P)를 웨이퍼(W) 상측으로 이동하도록 가이드하는 가이드부(131)가 마련될 수 있다.The trap unit 130 may be provided with a guide unit 131 for guiding the plasma P to move above the wafer (W).

가이드부(131)는 트랩부(130)의 상부에 둘레를 따라 형성되되, 외측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지도록 형성됨으로써 플라즈마(P)가 경사진 부분을 따라서 웨이퍼(W) 상측으로 이동하도록 한다.The guide part 131 is formed along the circumference of the upper part of the trap part 130, and is formed to be inclined upwardly toward the outside so that the plasma P moves upward along the inclined portion.

트랩부(130)는 둘레를 따라 다수의 배기홀(132)이 형성되고, 배기홀(132)을 통해서 에칭 공정에서 발생되는 부산물을 균일하게 배출시키도록 한다.The trap 130 has a plurality of exhaust holes 132 formed along the circumference, and uniformly discharges the by-products generated in the etching process through the exhaust holes 132.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the clamp ring of the plasma etching chamber according to the present invention having such a configuration as follows.

리프트(14)에 의해 클램프 링(100)이 상승하여 웨이퍼 척(12)으로부터 이격된 상태에서 챔버(11)의 게이트(11a)를 통해서 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(12)의 상면 에 로딩되면, 리프트(14)가 클램프 링(100)을 하강시킴으로써 웨이퍼(W)의 에지가 홀딩부(120)의 고정돌기(121)에 의해 고정되도록 하여 웨이퍼(W)가 이탈되지 못하도록 한다.When the clamp ring 100 is lifted by the lift 14 and spaced apart from the wafer chuck 12, the wafer W is loaded on the upper surface of the wafer chuck 12 through the gate 11a of the chamber 11. The lift 14 lowers the clamp ring 100 so that the edge of the wafer W is fixed by the fixing protrusion 121 of the holding part 120 so that the wafer W cannot be separated.

그런 다음, RF 발생기(15)로부터 플라즈마(P)를 발생시키는데 필요한 고주파 전력의 발생을 시작으로 플라즈마 에칭 공정을 진행하게 되고, 이 때, 발생되는 플라즈마(P)는 트랩부(130)에 의해 웨이퍼(W) 상측에 가두어짐으로써 에칭의 대상이 되는 웨이퍼(W) 상의 플라즈마(P) 밀도가 높아지도록 하며, 이로 인해 웨이퍼(W)에 대한 에치율(Etch rate)의 균일성(Uniformity)을 향상시킴으로써 반도체 소자의 품질 및 에칭 공정의 안정성을 높이도록 한다.Then, the plasma etching process is performed starting with the generation of the high frequency power required to generate the plasma P from the RF generator 15. At this time, the generated plasma P is transferred to the wafer by the trap unit 130. (W) is confined on the upper side to increase the plasma P density on the wafer W to be etched, thereby improving uniformity of the etch rate with respect to the wafer W. This improves the quality of the semiconductor device and the stability of the etching process.

또한, 가이드부(131)에 의해 플라즈마(P)가 웨이퍼(W) 상으로 이동하도록 가이드됨으로써 웨이퍼(W) 상의 플라즈마(P) 밀도를 높이도록 하는데 기여하며, 에칭 공정 진행시 발생하는 부산물은 배기홀(132)을 통해서 균일하게 배출됨으로써 에치율의 균일성을 안정적으로 확보하도록 한다.In addition, the guide part 131 is guided to move the plasma P onto the wafer W, thereby contributing to increasing the plasma P density on the wafer W, and by-products generated during the etching process are exhausted. By uniformly discharging through the hole 132 to ensure a uniformity of the etch rate.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.As described above, specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, but it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art, and such modified embodiments are defined in the claims of the present invention. It will be included in the technical spirit described.

도 1은 종래의 기술에 따른 플라즈마 에칭 챔버를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a plasma etching chamber according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 클램프 링이 설치된 플라즈마 에칭 챔버를 도시한 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a plasma etching chamber provided with a clamp ring according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링을 도시한 평면도이다.3 is a plan view illustrating the clamp ring of the plasma etching chamber according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 링 111 : 고정홀110: ring 111: fixing hole

112 : 고정볼트 120 : 홀딩부112: fixing bolt 120: holding part

121 : 고정돌기 130 : 트랩부121: fixing protrusion 130: trap part

131 : 가이드부 132 : 배기홀131: guide portion 132: exhaust hole

W : 웨이퍼 P : 플라즈마W: Wafer P: Plasma

Claims (3)

플라즈마 에칭 챔버 내의 웨이퍼 척 상측에 리프트에 의해 승강하도록 설치되어 웨이퍼를 클램핑하는 클램프 링에 있어서,A clamp ring provided to lift up and down by a lift on a wafer chuck in a plasma etching chamber, wherein the clamp ring clamps the wafer. 상기 웨이퍼 척의 상측에 상기 리프트에 의해 승강하도록 설치되는 링과,A ring installed on the wafer chuck to be elevated by the lift; 상기 링의 내주면에 형성되며, 상기 웨이퍼의 에지를 고정시키는 홀딩부와,A holding part formed on an inner circumferential surface of the ring and fixing an edge of the wafer; 상기 링의 상부에 플라즈마를 가두기 위하여 상기 링의 상부면을 따라 상측으로 돌출되도록 형성되는 트랩부A trap portion formed to protrude upward along the upper surface of the ring to trap the plasma on the top of the ring 를 포함하는 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링.Clamp ring of the plasma etching chamber comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트랩부는,The trap unit, 상부에 둘레를 따라 형성되되, 외측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지도록 형성되는 가이드부가 마련되는 것Is formed along the circumference at the top, provided with a guide portion formed to be inclined upward toward the outside 을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링.Clamp ring of the plasma etching chamber, characterized in that. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 트랩부는,The trap unit, 상부에 둘레를 따라 다수의 배기홀이 형성되는 것In which a plurality of exhaust holes are formed along the perimeter 을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 챔버의 클램프 링.Clamp ring of the plasma etching chamber, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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