KR100238942B1 - Lower electrode assembly for semiconductor etching equipment - Google Patents
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Abstract
공정챔버내에 설치되어 식각공정을 수행하고자하는 웨이퍼가 놓여지는 하부전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a lower electrode assembly installed in a process chamber and on which a wafer to be etched is placed.
본 발명은 웨이퍼가 놓여지는 하부전극(21)과, 상기 하부전극의 가장자리부에 설치되어 웨이퍼(W) 상에 플라즈마가 집중되어 잔류하도록 유도하는 포커스링(22)과, 상기 하부전극의 하부에 설치되어 하부전극과 함께 냉각통로(24)를 형성하는 베이스(23)와, 상기 냉각통로와 냉각매체 공급라인(25)를 연결하는 어뎁터(26)로 이루어진 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 있어서, 상기 어뎁터(26)를 단일부품으로 형성하고, 상기 냉각통로(24)의 유입포트(23a) 및 배출포트(23b)는 웨이퍼의 플렛존에 위치시켜 냉각통로의 양끝단을 밀착시켜 형성한 구성하며, 상기 하부전극과 밀착되는 포커스링의 저면의 일부에는 애노다이징 표면저리를 제거하여 하부전극과 전기적으로 연결되도록 접지시킨 구성이다.According to the present invention, a lower electrode 21 on which a wafer is placed, a focus ring 22 installed at an edge of the lower electrode to induce plasma to remain on the wafer W, and a lower portion of the lower electrode In the lower electrode assembly of the semiconductor etching equipment comprising a base 23 installed to form a cooling passage 24 together with the lower electrode, and the adapter 26 for connecting the cooling passage and the cooling medium supply line 25, The adapter 26 is formed as a single part, and the inlet port 23a and the outlet port 23b of the cooling passage 24 are positioned in the flat zone of the wafer so as to be in close contact with both ends of the cooling passage. The part of the bottom of the focus ring which is in close contact with the lower electrode is removed and the anodizing surface is removed so as to be electrically connected to the lower electrode.
따라서 부품이 간소화되어 원가가 절감되고, 예방정비시 조립 및 분해작업이 용이하여 작업성이 향상되며, 포커스링의 기능 및 냉각효율이 향상됨으로써 공정의 안정화로 생산수율이 향상되는 효과가 있다.Therefore, the parts are simplified and the cost is reduced, and the workability is improved by the easy assembly and disassembly work during the preventive maintenance, and the production efficiency is improved by stabilizing the process by improving the function and cooling efficiency of the focus ring.
Description
본 발명은 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정챔버내에 설치되어 식각공정을 수행하고자하는 웨이퍼가 놓여지는 하부전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a lower electrode assembly of a semiconductor etching facility, and more particularly, to a lower electrode assembly in which a wafer to be installed in a process chamber to perform an etching process is placed.
일반적으로 반도체장치는 포토 리소그래피(Photo Lithography), 식각, 박막형성 공정등 많은 공정을 반복적으로 수행하여 제조되고, 이러한 공정중 식각 공정은 웨이퍼상의 불필요한 막을 제거하는 공정으로써 크게 케미컬(Chemical)을 이용하는 습식 식각방법과 플라즈마(Plasma) 또는 이방성 건식 식각방법으로 구분된다.In general, semiconductor devices are manufactured by repeatedly performing many processes such as photolithography, etching, and thin film formation. During this process, an etching process is a process of removing unnecessary film on a wafer, and is a wet method using chemicals. It is divided into an etching method and a plasma or anisotropic dry etching method.
도1은 상기와 같은 식각 공정에서 플라즈마를 이용한 식각설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 공정챔버(1) 내의 상,하부에 상부전극(2)과 하부전극(3)이 각각 구비되어 있다. 따라서 미가공된 웨이퍼(W)를 공정챔버(1) 내의 하부전극(3) 상에 올려놓고, 가스주입 및 압력이 설정값에 도달하게 되면, R.F(Radio Frequency)파워가 상부전극(2)에 인가되어 플라즈마 가공이 이루어지게 된다.FIG. 1 schematically shows an etching apparatus using a plasma in an etching process as described above. An
도2는 이러한 식각설비에 있어서, 종래의 하부전극이 구비된 하부전극 조립체를 나타낸 것으로, 웨이퍼(W)가 놓여지는 하부전극(3)과, 하부전극(3)의 하부에 고정되는 고정링(4)으로 구성되고, 하부전극(3) 내부에는 냉각홈(3a)이 원주방향으로 형성되어 이와 밀착되는 고정링(4)의 상면과 함께 냉각통로(5)를 형성하게 되며, 고정링(4)의 일측에는 어뎁터조립체(6)가 설치되어 냉각통로(5)와 냉매 공급라인(7)을 연결하도록 된 구성이다.2 shows a lower electrode assembly having a conventional lower electrode in such an etching facility, and includes a
이러한 구성의 하부전극 조립체(9)는, 플라즈마 식각공정시 웨이퍼(W)의 막질(예를 들면 질화막, 산화막, 폴리(Poly), 패드(Pad)) 또는 포토 레지스트는 플라즈마 형성에 따른 화학 반응이 이루어져 이상퇴적(異狀堆積) 물질(부산물)을 발생하게 되고, 부산물은 일부 진공펌프(8)로 유동하며, 나머지는 가공 웨이퍼(W) 외각 근접부위부터 하부전극(3) 표면에 침적되어진다. 또한 부산물은 가공 웨이퍼(W) 누적매수 또는 식각시간 증가에 따라 침적량은 증가한다. 따라서 미가공 웨이퍼(W)가 부산물 위에 얹혀 들뜨게 되면, 냉각 및 불평형등으로 식각량의 재현성 저하 및 균일성불량, 아아크발생 등의 공정불량을 초래한다.The
또한 하부전극(3)의 표면은 30㎛ 두께의 애노다이징(Anodizing) 처리되어 있으며, 이 애노다이징은 클리닝시 또는 공정중 플라즈마에 의해 손상되어 하부전극(3)의 재질인 알루미늄이 노출된다. 이로써 하부전극(3)과 상부전극(2) 사이의 절연파괴현상 발생으로 가공 웨이퍼(W)에 응집될 플라즈마가 분산되어 가공 웨이퍼의 품질이 저하된다.In addition, the surface of the
그리고, 냉각통로(5)의 단면이 수직방향으로 길게 형성된 것이므로 냉각효율이 저하되고, 하부전극(3)의 냉각통로(5)와 냉각가스 공급라인(7)을 연결하는 어뎁터조립체가 매우 복잡한 구성으로 이루어져 분해 조립작업이 번거로워 하부전극 조립체의 정기점검시 작업성을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, since the cross section of the
도3 및 도4는 다른 타입의 하부전극 조립체를 나타낸 것으로, 웨이퍼(W)가 놓여지는 하부전극(11)과, 상기 하부전극(11)의 가장자리부에 설치되어 플라즈마가 웨이퍼(W)로 집중될 수 있도록 하는 포커스링(12)과, 상기 하부전극(11)의 하부에 설치되는 베이스(13)로 이루어지고, 하부전극(11)과 베이스(13)가 접하는 부위에 냉각통로(14)가 원주방향으로 형성되어 있으며, 베이스(13)에는 상기 냉각통로(14)로 통하는 유입포트(13a) 및 배출포트(13b)가 형성된 구성이다.3 and 4 illustrate different types of lower electrode assemblies, in which a
이러한 구성의 하부전극 조립체(10)는 냉각통로(14)가 수평방향으로 형성되어 냉각효율이 전술한 종래예보다 향상되지만 도4에 도시된 바와 같이 냉각매체의 유입포트(13a)와 배출포트(13b)가 형성된 부위는 냉각통로(14)의 양끝단 사이가 멀리 이격되어 있어 이부분에서의 냉각효율이 저하된다.The
또한 포커스링(12)에 의해서는 식각공정시 발생된 부산물이 하부전극(11)의 상면에 쌓이는 것을 방지하게 되고, 포커스링(12)에 부산물이 쌓이게 되면, 주기적으로 교체함으로써 부산물에 의한 공정불량을 방지하도록 된 것이나, 포커스링(12)의 상면이 편평한 구조이므로 플라즈마를 웨이퍼(W) 상으로 유도하여 집중시키고 오래 잔류하도록 하는 기능이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 하부전극 조립체의 구성을 간소화하여 정기 점검시 분해조립이 용이하도록 하여 작업성을 향상시킬 수 있고, 웨이퍼의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 반도체 식각설비의 하부전극 조립체를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object is to simplify the configuration of the lower electrode assembly to facilitate the disassembly and assembly during regular inspection to improve workability, improve the cooling efficiency of the wafer It is to provide a lower electrode assembly of the semiconductor etching equipment.
본 발명의 다른 목적은 포커스링의 구조를 개선하여 플라즈마가 웨이퍼상에 집중되도록 유도하고, 오래 잔류하도록 함으로써 식각공정을 안정화하고, 식각량의 재현성 및 균일성을 향상시킬 수 있는 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 의해 달성될 수 있다.Another object of the present invention is to improve the structure of the focus ring to induce the plasma to be concentrated on the wafer, and to remain for a long time to stabilize the etching process, the lower portion of the semiconductor etching equipment that can improve the reproducibility and uniformity of the etching amount It can be achieved by an electrode assembly.
도1은 일반적인 식각설비를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a general etching facility.
도2는 종래의 하부전극 조립체를 나타낸 단면구조도이다.2 is a cross-sectional view showing a conventional lower electrode assembly.
도3은 종래의 다른 하부전극 조립체를 나타낸 단면구조도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing another conventional lower electrode assembly.
도4는 도3의 평면도이다.4 is a plan view of FIG.
도5는 본 발명에 따른 식각설비의 하부전극 조립체를 나타낸 단면구조도이다.5 is a cross-sectional structural view showing a lower electrode assembly of an etching apparatus according to the present invention.
도6은 도5의 평면도이다.6 is a plan view of FIG.
도7은 본 발명에 따른 하부전극 조립체에서 어뎁터를 나타낸 평면도이다.7 is a plan view illustrating an adapter in a lower electrode assembly according to the present invention.
도8은 본 발명에 따른 하부전극 조립체에서 포커스링의 조립상태를 나타낸 요부 확대단면도이다.Figure 8 is an enlarged cross-sectional view showing the main portion showing the assembly state of the focus ring in the lower electrode assembly according to the present invention.
도9A 내지 9D는 본 발명에 따른 하부전극 조립체에서 포커스링의 변형예를 나타낸 단면구조도이다.9A to 9D are cross-sectional structural views showing a modification of the focus ring in the lower electrode assembly according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1 : 공정챔버2 : 상부전극1: process chamber 2: upper electrode
3, 11, 21 : 하부전극5, 14, 24 : 냉각통로3, 11, 21:
12, 22 : 포커스링 13, 23 : 베이스12, 22:
13a, 23a : 유입포트13b, 23b : 배출포트13a, 23a:
26 : 어뎁터27 : 고정나사26: adapter 27: fixing screw
28 : 스페이서29, 30 : 절연층28:
상기의 목적은 웨이퍼가 놓여지는 하부전극과, 상기 하부전극의 가장자리부에 설치되어 웨이퍼상에 플라즈마가 집중되어 잔류하도록 유도하는 포커스링과, 상기 하부전극의 하부에 설치되어 하부전극과 함께 냉각통로를 형성하는 베이스와, 상기 냉각통로와 냉각매체 공급라인를 연결하는 어뎁터로 이루어진 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 있어서, 상기 어뎁터의 일측에 나사부를 형성하여 냉각통로와 연통된 베이스의 유입포트에 나사결합하고, 어뎁터의 타측에는 톱니형상의 결합부를 형성하여 냉각매체 공급라인이 연결되도록 하며, 어뎁터의 외측형상은 나사결합시 회전이 용이하도록 다각형상으로 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 의해 달성될 수 있다.The object is to provide a lower electrode on which the wafer is placed, a focus ring installed at the edge of the lower electrode to induce plasma to remain on the wafer, and a cooling passage provided below the lower electrode. In the lower electrode assembly of the semiconductor etching equipment consisting of a base and an adapter connecting the cooling passage and the cooling medium supply line, the screw is formed on one side of the adapter screwed to the inlet port of the base in communication with the cooling passage In addition, the other side of the adapter to form a sawtooth coupling portion so that the cooling medium supply line is connected, the outer shape of the adapter is formed by forming a polygonal shape to facilitate rotation when screwing the lower electrode of the semiconductor etching equipment, characterized in that Achieved by assembly Can.
또한 상기 포커스링의 단면구조는 다양하게 형성하여 기능을 더욱 향상시키고, 냉각통로의 유입포트 및 배출포트는 웨이퍼의 플렛존에 위치되도록 하고 간격을 밀착시켜 형성함으로써 냉각효율을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the cross-sectional structure of the focus ring is variously formed to further improve the function, and the inflow port and the discharge port of the cooling passage are preferably positioned in the flat zone of the wafer and formed to be in close contact with each other to improve the cooling efficiency. Do.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도5 및 도6은 본 발명에 따른 반도체 식각설비의 하부전극 조립체를 나타낸 단면구조도 및 평면도로서, 웨이퍼(W)가 놓여지는 하부전극(21)과, 상기 하부전극(21)의 가장자리부에 설치되는 포커스링(22)과, 하부전극(21)의 저면에 밀착되어 고정되는 베이스(23)로 이루어진 구성이다.5 and 6 are cross-sectional structural views and a plan view showing a lower electrode assembly of a semiconductor etching apparatus according to the present invention, in which a
또한 상기 베이스(23)의 상면과 하부전극(21)의 저면이 밀착되어 이들 사이에 냉각통로(24)가 원주방향으로 형성되고, 베이스(23)에는 상기 냉각통로(24)와 연통하는 유입포트(23a) 및 배출포트(23b)가 형성되며, 상기 유입포트(23a)와 냉각매체 공급라인(25)은 어뎁터(26)에 의해 연결되어진다.In addition, the upper surface of the
이때 유입포트(23a) 및 배출포트(23b)는 웨이퍼(W)의 플랫존 위치에 위치시켜 형성하고, 냉각통로(24)의 양끝단은 최대한 근접시켜 플랫존 부위의 냉각효율을 향상시키도록 되어 있다. 어뎁터(26)는 몸체(26a) 양단에 유입포트(23a)와 나사결합하는 나사부(26b)와 냉각매체 공급라인(25)에 삽입되어 연결되는 톱니형상의 결합부(26c)가 형성된 단일부품으로 이루어지며, 몸체(26a)의 단면형상은 다각형, 예를 들면 도7에 도시된 바와 같이 육각형상으로 형성하여 나사결합시 회전을 용이하게 한다.At this time, the inlet port (23a) and the discharge port (23b) is formed to be located in the flat zone position of the wafer (W), both ends of the
따라서 어뎁터(26)의 나사부(26b)를 베이스(23)의 유입포트(23a)에 나사결합하고, 어뎁터(26)의 톱니형상의 결합부(26c)를 냉각매체 공급라인(25)에 삽입시켜 연결함으로써 간단하게 이루어지는 것으로, 부품이 단일화되어 조립 및 분리가 용이하며, 원가를 절감할 수 있게 된다.Therefore, the threaded
또한 하부전극(21)은 알루미늄 재질로 제조되는 것으로, 상면은 도8에 도시된 바와 같이 40∼60㎛ 두께로 소프트 애노다이징 표면처리하여 절연층(29)을 형성하고, 포커스링(22)은 전면에 역시 40∼60㎛ 두께로 소프트 애노다이징 표면처리하여 절연층(30)을 형성하며, 포커스링(22)의 내주연 및 외주연의 상측 모서리에 라운딩형상을 형성한다.In addition, the
그리고 도8에 도시된 바와 같이 포커스링(22)은 하부전극(21)에 고정나사(27)로 결합되는 것으로, 포커스링(22)에 받침부(22a)가 형성되도록 소정깊이의 홈부를 형성하고, 상기 받침부(22a)상에 고정나사(27)의 저면과 부합하는 형상의 경사면(28a)이 형성된 스페이서(28)를 개재하며, 고정나사(27)를 스페이서(28), 받침부(22a)로 관통시켜 하부전극(21)에 나사결합함으로써 고정되도록 한 구성이다. 이때 고정나사(27) 및 스페이서(28)의 표면에도 애노다이징 표면처리를 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 8, the
따라서 포커스링(22)의 조립 및 분해가 고정나사(27)에 용이하게 이루어지고, 고정나사(27)의 조임작업시 스페이서(28)에 의해 포커스링(22)의 받침부(22a)가 가압되어 하부전극(21)과 포커스링(22)가 고정되는 것이며, 스페이서(28)에 의해 포커스링(22)이 마모되는 것을 방지할 수 있다. 또한 정기적인 점검으로 고정나사(27)를 풀고 조일 때 스페이서(28)의 접촉면이 마모되는 경우 스페이서(28)만 교환하여 사용하는 것이므로 매우 경제적이다.Therefore, the assembly and disassembly of the
그리고, 하부전극(21)과 밀착되는 포커스링(22)의 저면의 일부에는 애노다이징 표면처리된 절연층(30)의 일부를 제거하여 하부전극(21)과 전기적으로 연결되도록 접지시킴으로써 포커스링(22)도 하부전극(21)의 기능을 수행하게 되므로 플라즈마를 웨이퍼(W) 상에 집중시키고 오래 잔류할 수 있도록 유도하는 기능이 더욱 향상되어지며, 포커스링(22)의 내주연은 하부전극(21)과 소정의 틈새(a)를 갖도록 이격시켜 식각공정시 발생하는 부산물이 틈새(a)로 들어가 쌓일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, a portion of the bottom surface of the
도9A 내지 도9D는 포커스링(22)의 단면형상을 나타낸 것으로, 포커스링(22)의 단면구조를 다양한 형상으로 형성하여 기능을 향상시킬 수 있도록 한다. 즉 도9A는 내주연측 두께는 낮게 하고, 외주연측 두께는 상대적으로 높게 형성한 것이고, 도9B는 내주연측 두께는 높게 하고, 외주연측 두께는 상대적으로 낮게 형성한 것이다.9A to 9D show the cross-sectional shape of the
또한 도9C는 내주연측 두께는 낮게 하고, 외주연측 두께는 상대적으로 높게 형성하며, 상면을 곡면으로 형성한 것이고, 도9D는 내주연측 두께는 높게 하고, 외주연측 두께는 상대적으로 낮게 형성하며, 상면은 곡면으로 형성한 것이다. 본 발명은 상기예의 형상에 한정하는 것은 아니고, 이와 유사한 형태의 다른 형상으로 형성할 수도 있다.In addition, Fig. 9C shows that the inner peripheral side thickness is low, the outer peripheral side thickness is relatively high, and the upper surface is formed in a curved surface, and FIG. 9D shows the inner peripheral side thickness is high, and the outer peripheral side thickness is relatively low. The upper surface is formed into a curved surface. This invention is not limited to the shape of the said example, It can also be formed in another shape of the similar form.
이상에서와 같이 본 발명의 반도체 식각설비의 하부전극 조립체에 의하면, 부품이 간소화되어 원가가 절감되고, 예방정비시 조립 및 분해작업이 용이하여 작업성이 향상되며, 포커스링의 기능 및 냉각효율이 향상됨으로써 공정의 안정화로 생산수율이 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the lower electrode assembly of the semiconductor etching apparatus of the present invention, the parts are simplified and the cost is reduced, and the workability is improved by the easy assembly and disassembly during preventive maintenance, and the function and cooling efficiency of the focus ring are improved. As a result, the production yield is improved by stabilization of the process.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
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