KR20230009191A - C-ring for semiconductor diffusion process with isolation structure that enables uniform plasma treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 균일한 플라즈마 처리가 가능한 분리구조의 반도체 확산공정용 C링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 C링을 베이스링과 슬롯링으로 각각 분리형태로 구성하고 상기 베이스링과 슬롯링을 결합구성하되 상호 마주하는 부분에 홀과 홈을 형성하여 결합부재를 이용하여 결합될 수 있도록 한 기술이다.The present invention relates to a C-ring for a semiconductor diffusion process with a separation structure capable of uniform plasma treatment, and more particularly, the C-ring is configured in a separate form into a base ring and a slot ring, and the base ring and the slot ring are combined. However, it is a technology that forms holes and grooves in mutually facing parts so that they can be combined using a coupling member.
통상적으로 반도체 Etching(식각) 공정은, 도 1에 도시된 바와 같이 Wafer가 놓여있는 진공 챔버 공간에 가스를 흘려주고, 상하 전극(Electrode)에 전압을 가할 때 발생하는 플라즈마의 반응으로 웨이퍼 표면의 산화막을 선택적으로 제거하여 회로 패턴을 형성한다. In general, in the semiconductor etching (etching) process, as shown in FIG. 1, gas flows into the vacuum chamber space where the wafer is placed, and the oxide film on the surface of the wafer is formed by the reaction of plasma generated when voltage is applied to the upper and lower electrodes. is selectively removed to form a circuit pattern.
이러한, Etching 공정에서 가장 중요한 사항은 웨이퍼 전체에 균일한 식각을 오랫동안 유지하는 것인데, 그 중심에 C-Ring이 있다. C-Ring은 가스의 배출과 밀폐 공정을 통해 플라즈마 환경을 조성해주는 역할을 한다. The most important thing in the etching process is to maintain uniform etching over the entire wafer for a long time, and the C-Ring is at the center. The C-Ring plays a role in creating a plasma environment through the gas discharge and sealing process.
상기 Etching 공정의 특성상 플라즈마에 의한 식각으로 인해 공정 부품의 수명이 제한되어 있어, 주기적인 교체가 필요하다. 부품을 교체할 경우 소모품에 대한 직접비용도 발생하지만, 챔버를 한번 오픈할 때 공정 중단으로 발생하는 부가적인 Loss가 상당하여 업계에서는 제조원가 절감이 절실한 상황이다. Due to the nature of the etching process, the lifetime of process components is limited due to etching by plasma, and therefore, periodic replacement is required. When replacing parts, direct costs for consumables are incurred, but additional losses caused by process stoppage when the chamber is opened once are considerable, so the industry desperately needs to reduce manufacturing costs.
도 2에 도시된 바와 같이, C-Ring의 단면은 ‘ㄷ’형상으로 under cut의 구조로 인해 가공하는데 매우 많은 시간과 비용이 소모된다. 내경 홈 가공을 위해서는 1차적으로 원통 연삭기를 통해 황삭 가공을 수행 한 후, 2차 정삭 가공 및 마무리 정밀 가공의 복잡한 단계를 거치게 되는데, 내경 형상을 구현하기 위해 많은 단계의 가공을 거치다 보니 시간이 매우 오래 걸리고, 제품 단가 상승의 핵심 요인으로 작용하며, 이는 반도체 부품의 경쟁력 저하로 이어져 가공 시간을 획기적으로 단축하여 경쟁력을 회복하기 위한 공정의 개발이 필요하다. As shown in FIG. 2, the cross section of the C-Ring is in a 'c' shape, and a lot of time and money are consumed in processing due to the structure of the under cut. For internal grooving, roughing is first performed using a cylindrical grinding machine, followed by complex steps of secondary finishing and finishing precision machining. Many steps are required to realize the inner diameter shape, which is very time consuming. It takes a long time and acts as a key factor in increasing the unit price of a product, which leads to a decrease in the competitiveness of semiconductor parts, and it is necessary to develop a process to recover competitiveness by dramatically shortening the processing time.
C-Ring은 Etching 장비의 하부에 Wafer와 ESC Chuck을 감싸는 형태의 부품으로, 이상적인 식각을 위해 Plasma, Gas, Vacuum 환경을 챔버 내부에 효율적으로 조성하는 역할을 한다. The C-Ring is a part that wraps the wafer and ESC Chuck at the bottom of the etching equipment, and plays a role in efficiently creating a plasma, gas, and vacuum environment inside the chamber for ideal etching.
한편 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버 내에서 Plasma를 발생시키기 위해서는 저진공 상태를 유지하여야 하는데 진공이 시작되면 챔버 내에 유입되어있는 Gas가 C-Ring의 Slot을 통해 외부로 빠져나가게 된다. Gas가 빠져나갈 때 C-Ring에 부분적 식각이 발생하고, Slot의 구조에 따라 Wafer 식각의 영향이 달라지게 된다. 무엇보다도 C-Ring의 수명은 6개월 정도로 짧으며, 사이즈가 크고 가공이 어려운 특성으로 인해 단가가 높게 형성되어 있는 문제가 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, in order to generate plasma in the chamber, a low vacuum state must be maintained. When the vacuum starts, the gas introduced into the chamber escapes to the outside through the slot of the C-Ring. When gas escapes, partial etching occurs on the C-Ring, and the effect of wafer etching varies depending on the structure of the slot. Above all, there is a problem in that the life of the C-Ring is short, about 6 months, and the unit price is high due to the large size and difficult processing characteristics.
최근 몇 년간 반도체 회로의 고집적화로 선폭이 작아지고 정도가 향상됨에 따라 생산 수율을 향상하기 위한 공정기술 개발을 지속적으로 수행해왔다. 그 결과로, 현재 국내의 반도체 및 디스플레이 공정용 소모성 부품 업종은 IT 산업의 중요한 후방산업 중 하나로, 경쟁력 있는 산업 생태계가 조성돼있다. In recent years, as the line width has become smaller and the accuracy has improved due to the high integration of semiconductor circuits, process technology development has been continuously performed to improve production yield. As a result, the domestic consumable parts industry for semiconductor and display processes is one of the important downstream industries of the IT industry, and a competitive industrial ecosystem has been created.
하지만, 반도체 산업은 그간의 지속적인 성장과 투자로 인해 장비의 공급 확대가 정점에 이르러 시장의 규모에 비해 성장률은 급격히 하락하고 있는 추세다. 장비에 대한 투자가 이루어지지 않고 있다 보니 장비 내부에 들어가는 소모성 부품의 신규 수요가 축소되고, 소모품에 대한 매출 의존도가 높은 국내의 반도체 후방산업 업계는 즉각적인 위기에 처하게 되었다. However, the growth rate of the semiconductor industry is rapidly declining compared to the size of the market as the expansion of equipment supply has reached its peak due to continuous growth and investment. As investment in equipment is not being made, new demand for consumable parts that goes inside the equipment is reduced, and the domestic semiconductor downstream industry, which is highly dependent on sales from consumables, is in immediate danger.
반도체 공정용 부품은 높은 가공정밀도를 요구하는 경우가 대부분이어서 앞선 기술을 보유한 해외 수입 의존도가 매우 높은 산업이다. 본 개발 제품이 적용되는 Etching 공정용 부품의 경우 국내 기술 수준이 85%로 비교적 높은 상황이긴 하지만, 아직 국산화율은 65%로 그리 높은 상황은 아니며, 더 많은 연구·개발이 필요한 상황이다. Semiconductor processing parts often require high processing precision, so the industry is highly dependent on foreign imports with advanced technology. In the case of parts for the etching process to which this product is applied, the domestic technology level is relatively high at 85%, but the localization rate is still not so high at 65%, and more research and development is needed.
반도체 공정 부품의 가공 기술력의 측면에서 국내 기업들의 끊임없는 노력으로 기존의 해외 선진 기술을 많이 따라잡긴 하였지만, 반도체 산업이 고도화, 세분화 되면서 새로운 장비의 구조와 소재가 개발이 계속 이루어지고 있으며, 이에 따른 부품이 세계 최고 수준을 만족하기 위해서는 부품산업도 개선된 구조와 체계화된 가공기술의 개발이 필요하다.In terms of processing technology for semiconductor processing parts, domestic companies have been catching up with existing foreign advanced technologies through ceaseless efforts, but as the semiconductor industry is advanced and subdivided, new equipment structures and materials are being developed. In order for parts to satisfy the world's highest level, the parts industry also needs to develop an improved structure and systematic processing technology.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, C-Ring의 제작 단가를 혁신적으로 절감하기 위해서는 제작 공정 중 가장 많은 부분을 차지하는 내경 연삭 가공을 대체하기 위하여, 베이스링과 슬롯링을 분리하여 가공 후 결합하는 구조를 제공하여, 종래의 내경 연삭 가공을 1,2,3차에 거?? 수행하던 공정을 평면 연삭가공으로 대체하여 과다하게 소모되는 내경 가공 시간을 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 균일한 플라즈마 처리가 가능한 분리구조의 반도체 확산공정용 C링을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and in order to innovatively reduce the manufacturing cost of the C-Ring, to replace the inner diameter grinding process that occupies the largest part of the manufacturing process, base ring and slot ring By providing a structure that separates and combines after processing, the conventional inner diameter grinding processing is performed in the 1st, 2nd, and 3rd?? Completed as a technical task with a focus on providing a C-ring for semiconductor diffusion process with a separation structure capable of uniform plasma treatment that can drastically reduce the excessively consumed inner diameter machining time by replacing the process that was being performed with plane grinding It was done.
이에 본 발명은, 다수의 슬롯이 형성되는 반도체 확산공정용 C링에 있어서, 원형의 형상을 하고, 중앙부가 관통되는 관통홀이 형성되며, 가장자리를 따라 관통되는 다수의 슬롯이 형성되며, 상측에 상기 슬롯과 일정간격 이격되는 체결홀이 형성되는 슬롯링; 중앙부에 관통되게 형성되며 상기 슬롯링의 상부에 구성되되, 하부에 상기 체결홀과 대응되게 형성되는 결합홈이 형성되어 상기 체결홀과 동일선상에 배치되어, 체결부재에 의해 체결되는 베이스링; 으로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, in the C-ring for semiconductor diffusion process in which a plurality of slots are formed, it has a circular shape, a through hole is formed through the central portion, and a plurality of slots are formed along the edge. a slot ring in which a fastening hole spaced apart from the slot is formed; A base ring formed to penetrate the central portion and formed on an upper portion of the slot ring, with a coupling groove formed at the lower portion corresponding to the coupling hole, disposed on the same line as the coupling hole, and fastened by a coupling member; It is characterized by technical features consisting of.
본 발명의 균일한 플라즈마 처리가 가능한 분리구조의 반도체 확산공정용 C링에 의하면, 언더슬롯 타입으로 가스의 자연적인 배출을 유도하여 웨이퍼 전체에 식각의 균일성을 향상시킬 수가 있음과 아울러, C링을 구성함에 있어 슬롯링과 베이스링으로 분리되게 구성하여 상기 슬롯링과 베이스링을 볼트결합을 통해 일체화시킴으로, 운반, 장기간 사용 등에 따른 훼손 및 파손이 발생할 경우 훼손 및 파손이 발생한 슬롯링 또는 베이스링만을 교체토록 하여 경제적 효율성이 높은 유용한 발명이다.According to the C-ring for semiconductor diffusion process with a separation structure capable of uniform plasma treatment of the present invention, it is possible to improve the uniformity of etching over the entire wafer by inducing natural discharge of gas in an underslot type, and at the same time, the C-ring In the configuration, the slot ring and the base ring are configured to be separated into a slot ring and the base ring, and the slot ring and the base ring are integrated through bolt coupling, so that damage or damage occurs due to transportation, long-term use, etc. Slot ring or base ring that is damaged or damaged It is a useful invention with high economic efficiency by replacing only the
도 1은 종래의 C링과 그 C링이 적용된 반도체 에칭공정용 장비에 대한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 2는 종래의 일체형 C링의 가공에 대한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 3은 종래의 일체형 C링을 적용한 반도체 에칭공정 중 플라즈마의 방향성을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 분리구조의 C링에 대한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 분리구조의 C링에 대한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 분리구조의 C링의 슬롯링과 베이스링의 볼트결합구조에 대한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 분리구조의 C링이 적용된 에칭장치에서 플라즈마 가스의 방향성을 나타내는 도면1 is a view showing a preferred embodiment of a conventional C-ring and equipment for a semiconductor etching process to which the C-ring is applied.
Figure 2 is a view showing a preferred embodiment for the processing of the conventional integral C-ring
3 is a view showing the directionality of plasma during a semiconductor etching process using a conventional integral C-ring;
Figure 4 is a view showing a preferred embodiment of the C ring of the separation structure of the present invention
5 is a view showing a preferred embodiment of the C ring of the separation structure of the present invention
Figure 6 is a view showing a preferred embodiment of the bolt coupling structure of the base ring and the slot ring of the C ring of the separation structure of the present invention
7 is a view showing the directionality of plasma gas in an etching apparatus to which the C-ring of the separation structure of the present invention is applied.
통상적으로 C링의 제작 단가를 혁신적으로 절감하기 위해서 제작 공정 중 가장 많은 부분을 차지하는 내경 연삭 가공을 대체하고, 내경 연삭 가공은 제품의 Under Cut 형상 때문에 필요한 부분인데, 구조적 개선을 통해 가공 프로세스를 단축할 수가 있는데, 이러한 프로세서 단축을 위해 베이스링과과 슬롯링을 분리하여, 가공 후 결합하는 방식의 분리형 구조를 적용함에 따라, 종래의 내경 연삭 가공을 1, 2, 3차에 걸쳐 수행하던 공정을 평면 연삭가공으로 대체하여 과다하게 소모되는 내경 가공 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 수명연장을 도모할 수 있는 분리구조의 반도체 확산공정용 C링을 제공한다. Normally, in order to innovatively reduce the manufacturing cost of C-rings, internal grinding, which takes up the largest part of the manufacturing process, is replaced, and internal grinding, which is a necessary part because of the under cut shape of the product, shortens the machining process through structural improvement. In order to shorten the processor, the base ring and the slot ring are separated and combined after machining, so that the process of performing the conventional inner diameter grinding process in 1, 2, and 3 rounds is applied to the plane. Provided is a C-ring for a semiconductor diffusion process of a separate structure that can dramatically reduce the inner diameter processing time that is excessively consumed by replacing it with grinding processing and promote life extension.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 4 내지 도 7을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a preferred configuration and operation of the present invention for achieving the above object in relation to the accompanying drawings will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
먼저 본 발명은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 슬롯이 형성되는 반도체 확산공정용 C링에 있어서, 원형의 형상을 하고, 중앙부가 관통되는 관통홀이 형성되며, 가장자리를 따라 관통되는 다수의 슬롯이 형성되며, 상측에 상기 슬롯과 일정간격 이격되는 체결홀이 형성되는 슬롯링; 중앙부에 관통되게 형성되며 상기 슬롯링의 상부에 구성되되, 하부에 상기 체결홀과 대응되게 형성되는 결합홈이 형성되어 상기 체결홀과 동일선상에 배치되어, 체결부재에 의해 체결되는 베이스링; 으로 구성된다. First, as shown in FIGS. 4 to 6, in the C-ring for semiconductor diffusion process in which a plurality of slots are formed, a through hole is formed in a circular shape and the central portion passes through, along the edge. A slot ring formed with a plurality of slots passing through and having a fastening hole spaced apart from the slots at a predetermined interval on the upper side; A base ring formed to pass through the central portion and formed on the upper portion of the slot ring, having a coupling groove formed at the lower portion corresponding to the coupling hole, disposed on the same line as the coupling hole, and fastened by a coupling member; It consists of
여기서, 상기 슬롯링과 베이스링을 체결하기 위해 체결부재를 사용하기 마련인데, 상기 체결부재의 경우 통상적으로 홈 또는 홀이 형성된 서로 다른 구성요소를 체결하기 위해 본 발명에서는 볼트로 설명 및 도시하였으며, 필요에 따라서 볼트-너트 구조를 가변시켜 구성할 수도 있는 등 본 발명의 실시 예로써 한정짓지 아니한다. Here, in order to fasten the slot ring and the base ring, a fastening member is used. In the case of the fastening member, a bolt is described and illustrated in the present invention to fasten different components having grooves or holes, It is not limited to the embodiment of the present invention, such as the configuration by varying the bolt-nut structure as needed.
또한, 상기 슬롯링에 일정간격 이격되게 형성되는 다수의 슬롯의 경우 그 간격을 필요에 따라 다양한 간격으로 조절하여 구성될 수가 있고, 슬롯의 내경 또한 필요에 따라 다양한 간격으로 조절할 수도 있다. In addition, in the case of a plurality of slots formed at regular intervals on the slot ring, the intervals may be adjusted to various intervals as needed, and the inner diameter of the slots may also be adjusted to various intervals as needed.
이러한 본 발명의 C링을 분리형 구조를 적용함에 따라 반도체 공정 개선의 향상 효과를 가져 올 수가 있다. By applying a separable structure to the C ring of the present invention, an improvement effect of semiconductor process improvement can be obtained.
한편, 에칭 공정상 플라즈마 가스가 C링의 슬롯을 통해 배출되다 보니 해당 부위에 주로 식각이 발생하여 수명에 영향을 끼치기 마련인데, 본 발명은 베이스링은 그대로 사용하고 슬롯링만 교체를 할 수 있도록 하여 전체적인 교체를 하지 않음으로, 고가의 교체비용을 절감토록 하여 경제적 효율성을 높일 수가 있고, 공정 중 발생하는 불량으로 인해 챔버를 오픈해야 하는 부가비용을 감안하면 상기한 경제적 효율성이 그 이상이 된다. On the other hand, since the plasma gas is discharged through the slot of the C-ring in the etching process, etching mainly occurs in the corresponding area, affecting the lifespan. In the present invention, the base ring is used as it is and only the slot ring can be replaced Therefore, by not replacing the entire chamber, it is possible to increase economic efficiency by reducing expensive replacement costs, and considering the additional cost of opening the chamber due to defects occurring during the process, the above-mentioned economic efficiency is more than that.
여기서, 본 발명의 슬롯링의 경우, 하부방향으로 에칭 공정에서 웨이퍼 가장자리의 식각 불균일과 같은 문제점을 보완함으로써, 종래의 일체형 C링의 경우 강제로 가스를 배출함에 따라 가장자리의 유동이 발생하는 문제점을 극복할 수가 있다. Here, in the case of the slot ring of the present invention, by compensating for problems such as uneven etching of the edge of the wafer in the downward etching process, in the case of the conventional integral C-ring, the problem of flow of the edge occurs as the gas is forcibly discharged. can overcome
다시 말해, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯링의 구조상, 가스를 강제적으로 배출시키는 것이 아닌, 자연적인 배출을 유도하여 웨이퍼 전체에 식각의 균일성을 향상시킬 수가 있다.In other words, as shown in FIG. 7, due to the structure of the slot ring, it is possible to improve etching uniformity over the entire wafer by inducing natural gas discharge rather than forced gas discharge.
실험Experiment
상기 표에서 나타나는 바와 같이, 종래의 C링과 본 발명의 C링의 유동 개선 양상을 사전 검증하기 위해 유동해석을 수행하였다. As shown in the table above, flow analysis was performed to pre-verify the flow improvement aspects of the conventional C-ring and the C-ring of the present invention.
본 발명의 C링은 Gas의 경로 및 방향성이 수직으로 향하는 것을 확인하였으나, 종래의 C링은 유동의 경로 및 방향성이 Under Type보다 비효율적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. In the C-ring of the present invention, it was confirmed that the gas path and direction were directed vertically, but the conventional C-ring showed that the flow path and direction were less efficient than the Under Type.
유동 속도를 비교하였을 때 종래의 C링은 3.045m/s, 본 발명의 C링은 4.84m/s로 유동성이 좋아짐을 예측할 수 있었다. When the flow speed was compared, the conventional C-ring was 3.045 m/s and the C-ring of the present invention was 4.84 m/s, predicting improved fluidity.
즉, 이러한 유동해석을 통해 본 발명의 C링은 Etching 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.That is, through this flow analysis, the C-ring of the present invention can improve the efficiency of the etching process.
Claims (1)
원형의 형상을 하고, 중앙부가 관통되는 관통홀이 형성되며, 가장자리를 따라 관통되는 다수의 슬롯이 형성되며, 상측에 상기 슬롯과 일정간격 이격되는 체결홀이 형성되는 슬롯링;
중앙부에 관통되게 형성되며 상기 슬롯링의 상부에 구성되되, 하부에 상기 체결홀과 대응되게 형성되는 결합홈이 형성되어 상기 체결홀과 동일선상에 배치되어, 체결부재에 의해 체결되는 베이스링; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 처리가 가능한 반도체 확산공정용 C링.In the C-ring for semiconductor diffusion process in which a plurality of slots are formed,
A slot ring having a circular shape, a through hole through which a central portion passes, a plurality of slots passing along an edge, and a fastening hole spaced apart from the slot at a predetermined interval on an upper side thereof;
A base ring formed to penetrate the central portion and formed on an upper portion of the slot ring, with a coupling groove formed at the lower portion corresponding to the coupling hole, disposed on the same line as the coupling hole, and fastened by a coupling member; A C ring for a semiconductor diffusion process capable of uniform plasma treatment, characterized in that composed of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210089908A KR20230009191A (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | C-ring for semiconductor diffusion process with isolation structure that enables uniform plasma treatment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210089908A KR20230009191A (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | C-ring for semiconductor diffusion process with isolation structure that enables uniform plasma treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=85111051
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| KR (1) | KR20230009191A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102576740B1 (en) * | 2023-05-02 | 2023-09-11 | 주식회사 두리머트리얼즈 | C type ring assembly for plasma etching system |
-
2021
- 2021-07-08 KR KR1020210089908A patent/KR20230009191A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
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