KR20210146100A - 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 효율성을 향상시킨 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라즈마 에칭 플레이트에 있어서, SiC소재로 형성되는 상부플레이트(11)와 Si소재로 형성되는 하부플레이트(12)를 각각 형성한 후, 볼트(b)로 일측을 결합하여 플레이트(10)를 구성하고, 상기 상부플레이트(11)와 하부플레이트(12)의 상호 마주하는 외측에 제1홀(11a)과 제2홀(12a)을 각각 형성하여, 상기 제1,2홀(11a, 12a)이 연장되게 형성됨과 동시에, 제1홀(11a)에서 제2홀(12a) 측방향으로 점차적으로 넓어지게 형성됨으로써, 에칭 플레이트의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 상, 하부플레이트를 서로 다른 소재로 각각 형성하고 볼트 결합된 이체형 플레이트를 통해, SiC와 Si소재를 통해 플레이트의 전체적인 수명을 연장시킬 수가 있고, 장기간 사용 후 부분적인 교체를 통해 경제적 효율성을 높일 수가 있으며, 챔버에 장착 시, 플라즈마 가스가 하부로 이동시 그 확산성을 극대화시킬 수 있는 유용한 발명이다.

Description

이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트{Double material transfer type plasma etching plate}

본 발명은 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플레이트를 이중소재 및 구조를 통해 플레이트의 수명을 향상시키면서도 유지보수가 및 플라즈마 가스의 확산성을 높일 수 있는 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트에 관한 기술이다.

통상적으로 반도체 에칭공정은 포토 공정을 이용해 부식 방지막을 형성하고 부식액 역할을 하는 Plasma 상태의 Etchant(부식액)로 불필요한 회로를 벗겨내어 반도체 회로패턴을 만드는 핵심공정이다.

Plasma 상태의 Etchant의 분포는 Etching 공정에서 가장 핵심이 되는 부분으로 Plasma Diffusion Plate(PDP)의 상태에 따라 공정에 직접적인 영향이 있다.

한편, 상기 Plasma Diffusion Plate(PDP)는 반도체 제조공정 중 에칭공정에 사용되는 에칭장비 내부 부품으로 상부전극에 체결되어 가스를 챔버내부에 고루 분포시키는 역할을 하는 반도체 제조공정의 핵심부품이다.

기본적인 구조는 원형의 평판이나 일정 형상에 가스 분포를 위한 수백 개의 미세홀로 구성되어 있고, 업계의 기술변화에 따라 시중에 개발된 제품의 형상은 크게 일체형 및 이체형으로 에칭장치에 적용되어 사용되고 있다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

출원번호 10-2013-0167857호(특) 챔버; 상기 챔버에 설치되며 기판이 안치되는 안치수단; 상기 안치수단의 상부에 위치되는 제1전극; 상기 제1전극 하부에 위치되며, 복수의 관통공을 가지는 제2전극; 및 상기 제1전극의 하면에서 상기 제2전극의 상기 관통공으로 각각 연장되고 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되는 하나 이상의 전극봉을 포함하는 기판처리장치에 관한 기술이다.

출원번호 10-2015-0019726호(특) 백킹 플레이트로서, 상기 백킹 플레이트를 수직으로 관통하는 가스 공급 홀을 포함하는, 상기 백킹 플레이트; 상기 백킹 플레이트를 둘러싸는 가드 링; 상기 백킹 플레이트와 연결되는 내부 전극으로서, 상기 백킹 플레이트를 마주보는 상부면은 가장자리에 돌출부를 갖고, 상기 상부면의 반대면인 하부면에 단차를 포함하며, 상기 가스 공급 홀과 매칭하는 패턴으로 배열되어 상기 내부 전극을 수직으로 관통하는 가스 유출입 홀을 포함하는, 상기 내부 전극; 및 상기 백킹 플레이트와 연결되는 외부 전극을 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리에 관한 기술이다.

출원번호 10-2006-0072177호(특) 플라즈마 발생 시스템에서 반응 가스 공급라인에 장착되는 노즐로서: 몸체; 상기 몸체 내에 소정 깊이까지 형성되어 상기 반응 가스 공급라인과 연통되며, 바닥 부위에 하나 이상의 경사면을 갖는 유입구; 및

상기 몸체 내에서 소정의 길이를 갖고, 상기 유입구와 연결되고 반응챔버 내로 가스를 분사하도록 형성된 하나 이상의 분사홀;을 포함하고, 상기 경사면에 상기 분사홀의 일단이 형성되며, 상기 하나 이상의 분사홀은 상기 반응챔버 내의 처리대상물이 놓여있는 면에 대하여 직하방향에서 수평방향 사이의 분사각도를 가지는 것인, 노즐에 관한 기술이다.

그러나 종래의 기술들에는 이중소재를 이용하고 볼트를 통한 이체형 구조를 통해 플라즈마 확산, 유지보수, 플레이트의 수명을 향상시킬 수 있는 방법 및 구조가 개시되어 있지 않다.

따라서, 플라즈마 에칭 플레이트의 이체형구조와 더불어, 플라즈마 가스가 배출될 시, 그 확산효율성을 높일 수 있도록 함과 아울러, 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수 있고, 플레이트의 수명을 연장시킬 수 기술이 필요한 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은, SiC와 Si소재로 상, 하부플레이트를 각각 구성하여 겹침시킨 후, 일측을 볼트 결합하여 플레이트를 구성하되, 필요에 따라 상부 또는 하부플레이트를 교체할 수 있는 이체형 구조로 구성하여 선택적인 교체를 통한 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수 있도록 하고, 상기 상, 하부플레이트와 대응하는 부분에 홀을 형성하되, 하부플레이트의 홀을 더 크게 형성함과 동시에 하부방향으로 갈수록 점차적으로 커지도록 형성하여, 플라즈마 가스가 하부로 이동 시 확산의 효율성을 높일 수 있도록 하는 가공 효율성을 향상시킨 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트를 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 플라즈마 에칭 플레이트에 있어서, SiC소재로 형성되는 상부플레이트(11)와 Si소재로 형성되는 하부플레이트(12)를 각각 형성한 후, 볼트(b)로 일측을 결합하여 플레이트(10)를 구성하고, 상기 상부플레이트(11)와 하부플레이트(12)의 상호 마주하는 외측에 제1홀(11a)과 제2홀(12a)을 각각 형성하여, 상기 제1,2홀(11a, 12a)이 연장되게 형성됨과 동시에, 제1홀(11a)에서 제2홀(12a) 측방향으로 점차적으로 넓어지게 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가공 효율성을 향상시킨 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트에 의하면, 에칭 플레이트의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 상, 하부플레이트를 서로 다른 소재로 각각 형성하고 볼트 결합된 이체형 플레이트를 통해, SiC와 Si소재를 통해 플레이트의 전체적인 수명을 연장시킬 수가 있고, 장기간 사용 후 부분적인 교체를 통해 경제적 효율성을 높일 수가 있으며, 챔버에 장착 시, 플라즈마 가스가 하부로 이동시 그 확산성을 극대화시킬 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 정단면도
도 2는 본 발명의 상부플레이트의 상부와 하부플레이트의 하부를 나타내는 도면

통상적으로 플라즈마 에칭 플레이트의 수명문제는 해당 기술분야에서 잠정적인 개선이 요구되고 있는 실정이고, Si 또는 SiC 소재를 기반으로 선진사의 독점적 시장구조로 제작되었기에 비싼 가격에도 불구하고 사용할 수밖에 없었으며, Si 또는 Si+Carbon 소재 Plasma Diffusion Plate(PDP)의 수명문제(부식)에 따라 1~2개월마다 교체를 하여 주는데 교체 비용 역시 상당한 업계의 부담으로 작용하고 있었다.

한편, 플라즈마 에칭 플레이트는 열에 의하여 체적이 변하는 현상이 있으며, 이것은 형태에 따라 다른 방향의 열팽창계수를 가지고, 챔버 내부에 설치된 상부전극은 상부를 휨이 생기며, Si소재의 플레이트는 하부로 휘는 형태를 가지고 있다. 상부 전극은 Al에 아노다이징 한 것으로써 Si소재보다 큰 열팽창계수를 가짐으로써 많은 휨을 가진다.

또한, Si 소재 Plasma Diffusion Plate(PDP)는 상부 Heated upper electrode와의 열팽창계수 차이로 인하여 상/하부로 휘는 문제점을 가지고 있으며, Si 소재 Plasma DiffusionPlate(PDP) 12인치 원판 사용으로 소재 비용의 과다로 제품 단가 상승의 문제점을 가지고 있다.

Si+Carbon 소재 Plasma Diffusion Plate의 경우 샌드위치 구조로 제품 단가 적인 측면과 열팽창계수에 의한 변형문제점은 해결하였으나, Particle Source 부분에 있어 Carbon의 경도 및 강도가 약해 작은 Damage에도 Scratch가 발생하여 ParticleSource가 발생한다. 또한 Si와 Carbon의 Bonding시 사용되는 Elastomer Bond가 공정에 직접적으로 노출되어 고온에 의한 Particle Issue로 이어지는 문제점을 가지고 있는 실정이다.

공정 안정성에 있어 단일 재질이 아님으로 인한 열전도율, 기계적 강도, 소재의 특성 등에 의한 변화의 폭이 넓어 문제 발생의 확률이 상당히 높다.

이에 본 발명에서는 플레이트를 이중소재 및 구조를 통해 플레이트의 수명을 향상시키면서도 유지보수가 및 플라즈마 가스의 확산성을 높일 수 있는 가공 효율성을 향상시킨 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트를 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 2를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 도 2를 참고하여 설명하면, 플라즈마 에칭 플레이트에 있어서, SiC소재로 형성되는 상부플레이트(11)와 Si소재로 형성되는 하부플레이트(12)를 각각 형성한 후, 볼트(b)로 일측을 결합하여 플레이트(10)를 구성하고, 상기 상부플레이트(11)와 하부플레이트(12)의 상호 마주하는 외측에 제1홀(11a)과 제2홀(12a)을 각각 형성하여, 상기 제1,2홀(11a, 12a)이 연장되게 형성됨과 동시에, 제1홀(11a)에서 제2홀(12a) 측방향으로 점차적으로 넓어지게 형성된다.

즉, 본 발명의 종래의 단일 재질로 구성되는 것과 달리, 상부플레이트(11)을 SiC소재로 형성하고, 하부플레이트(12)를 Si소재로 형성하여 볼트(b)를 이용하여 결합하는 구조로 구성된다.

이러한 본 발명의 구조는 반도체 에칭공정 시, 공정수율을 높이기 위하여 플레이트의 성능을 개선하고, 업그레이드 된 구조와 소재이다.

다시 말해, Plasma Diffusion Plate(PDP) 제품으로 웨이퍼의 수율을 좌우하는 핵심으로 공정의 특성상 고온의 내 변형성, 고 청정성 및 화학적으로 내식성이 우수하게 됨으로써, 장기간 사용이 가능함과 아울러, 자칫 사용 중 플레이트(10)의 구성 중 상부플레이트(11), 하부플레이트(12), 볼트(b)중 어느 하나의 구성이 변형이 일어날 경우, 전체적인 교체를 하지 않고서도, 그 변형된 부분만을 교체할 수 있게 되어, 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수가 있어 경제적 효율성을 극대화시킬 수가 있다.

이러한 본 발명의 플레이트(10)의 구성하는 방법을 보면,

먼저, SiC소재로 형성되는 원판형상의 상부플레이트(11)와 Si소재로 형성되는 원판형상의 하부플레이트(12)를 각각 구성한 후, 상기 상, 하부플레이트(11, 12)의 가장자리 둘레를 따라 하기될 볼트(b) 결합을 위한 결합홀을 각각 형성하되, 상기 상, 하부플레이트(11, 12)를 결합 시 결합홀이 동일선상에 배치될 수 있도록 그 간격과 크기가 완전히 동일하도록 형성하여 상,하부플레이트(11, 12)를 형성한 후, 상기 볼트(b)를 이용하여 각각의 결합홀에 각각의 볼트(b)를 결합하여 고정시키게 된다.

그 후에는, 실질적으로 에칭장치를 통해 에칭공정 시, 플라즈마 가스가 원활하게 투입되어 배출될 수 있도록 상기 상, 하부플레이트(11, 12)가 상호 마주하는 외측의 동일선상에 제1,2홀(11a, 12a)을 형성하되, 상기 다수의 제1,2홀(11a, 12a)을 일정간격으로 이격되게 각각 형성하고, 상기 제2홀(12a)은 상기 제1홀(11a)과 연장되지 않은 측 방향으로 갈수록 그 지름이 점차적으로 커지도록 형성한다.

그 이유로는, 상기 상부플레이트(11)의 제1홀(11a)을 통해 플라즈마 가스가 투입된 후, 제2홀(12a)을 통해 플라즈마 가스가 배출되되, 배출되는 효율성을 높이기 위하여 증폭될 수 있는 구조를 제공하기 위함이다.

본 발명에 따른 가공 효율성을 향상시킨 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트에 의하면, 에칭 플레이트의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 상, 하부플레이트를 서로 다른 소재로 각각 형성하고 볼트 결합된 이체형 플레이트를 통해, SiC와 Si소재를 통해 플레이트의 전체적인 수명을 연장시킬 수가 있고, 장기간 사용 후 부분적인 교체를 통해 경제적 효율성을 높일 수가 있으며, 챔버에 장착 시, 플라즈마 가스가 하부로 이동시 그 확산성을 극대화시킬 수 있는 유용한 발명이다.

10 : 플레이트
11 : 상부플레이트 11a : 제1홀
12 : 하부플레이트 12a : 제2홀
b: 볼트

Claims (1)

1. 플라즈마 에칭 플레이트에 있어서,
   SiC소재로 형성되는 상부플레이트(11)와 Si소재로 형성되는 하부플레이트(12)를 각각 형성한 후, 볼트(b)로 일측을 결합하여 플레이트(10)를 구성하고,
   상기 상부플레이트(11)와 하부플레이트(12)의 상호 마주하는 외측에 제1홀(11a)과 제2홀(12a)을 각각 형성하여, 상기 제1,2홀(11a, 12a)이 연장되게 형성됨과 동시에,
   제1홀(11a)에서 제2홀(12a) 측방향으로 점차적으로 넓어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중소재 이체형 플라즈마 에칭 플레이트.

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