KR100268436B1 - 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리 - Google Patents

반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체장치 제조용 에칭설비에서 에칭시 발생하는 파티클들을 증착시켜 제거하기 위한 고주파캐처어셈블리에 관한 것이다.
도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리는, 고주파캐처(4), 상기 고주파캐처(4)의 저면에 위치하여 파티클들이 증착되는 캐칭플레이트(5), 상기 캐칭플레이트(5)의 저면에 취부되는 보조캐칭플레이트(11) 및 상기 고주파캐처(4)의 상단에 일체로 취부되는 손잡이(6)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 보조캐칭플레이트(11)의 홀 이외의 부분들과 상기 홀에 의하여 노출되는 캐칭플레이트(5)의 표면에 의한 증착면의 증대 및 상기 홀에 의하여 형성되는 증착층(7)의 불연속에 의한 증착층(7)내의 스트레스의 감소 등으로 인하여 파티클들의 증착율을 향상시켜 파티클의 제거율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리
본 발명은 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 반도체장치 제조용 에칭설비에서 에칭시 발생하는 파티클들을 증착시켜 제거하기 위한 고주파캐처어셈블리에 관한 것이다.
반도체장치의 제조공정 중 포토리소그래피공정은 포토레지스트를 웨이퍼 상에 도포하고, 패턴을 형성하는 등의 레지스트공정에 후속하여 에칭공정의 수행으로 완결된다.
에칭공정에는 화학약품에 의한 웨트방식과 가스를 이용한 드라이방식이 있으며, 상기한 바의 레지스트 마스크를 사용한 리소그래피에서의 에칭 이외에 웨이퍼 상에 레지스트가 존재하지 않는 전면에칭도 있다.
에칭공정은 화학반응이 주체이고, 그것에 스퍼터링 등의 물리적인 요소가 가해지고 있는 기술이다. 원래 표면처리의 일환으로서 실리콘 등의 에칭에서 출발하여 플레이너 기술의 등장과 함께 산화실리콘막의 선택에칭기술 및 전극 등으로 사용되는 알루미늄막의 에칭기술 등으로 발전하여 왔다.
특히, 알루미늄막의 에칭은 알루미늄막이 전극이나 배선 등으로서 반도체장치 내에서 주로 사용되기 때문에 알루미늄막의 에칭효율은 반도체장치의 생산성이나 수율에 큰 영향을 미친다고 할 수 있다.
종래의 경우, 에칭은 주로 웨트방식이 사용되고 있었으며, 웨트방식의 에칭의 경우에는 에칭공정을 조절할 조절인자로서 에칭액의 조성, 온도, 교반조건, 경시변화 및 처리매수 효과 등을 들 수 있으며, 특히 조성의 변화와 온도조절 등은 에칭의 성패를 좌우하는 주요한 조절인자로 고려되고 있다. 그러나, 이러한 웨트방식의 에칭에서 에칭동안의 조성의 변화나, 온도의 변화 등 극히 미세하게 조절하여야 할 인자들로 인하여 에칭의 조절이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
그에 따라, 최근에는 습식에칭에서 스퍼터링(Sputtering)에 의한 드라이방식 에칭으로 바뀌는 추세이며, 적절한 드라이방식 에칭설비가 개발되어 상용화되고 있다. 드라이방식 에칭은 제어가 용이하고, 포토레지스트와 바탕의 밀착성의 유지가 용이하고, 웨트방식으로는 가공이 불가능한 것을 가공할 수 있으며, 종점의 확인검출이 가능하고, 자동화 및 양산화의 가능성이 높다는 점 등을 장점으로 들 수 있다.
한편, 이러한 드라이방식의 에칭설비에서는 반응부산물로서 발생하는 파티클들을 효율적으로 제거할수록 에칭속도의 향상은 물론 에칭후 웨이퍼의 오염의 정도를 낮출 수 있으며, 그에 따라 수득되는 반도체장치의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 잘 알려져 있다. 이때의 반응부산물로서의 파티클들은 주로 금속알루미늄 등과 같은 금속성 파티클, 질화규소(SixNy) 및 각종의 산화물들이다.
따라서, 종래의 드라이방식 에칭설비는, 도 1에서와 같이, 에칭될 웨이퍼(3)를 에칭분위기 속으로 승하강시키기 위한 승하강장치(2), 상기 승하강장치(2)의 상단에 위치하며, 에칭될 웨이퍼(3)를 받쳐주는 테이블(1), 상기 테이블(1) 상에 얹혀진 웨이퍼(3)의 상방에 위치하는 고주파캐처어셈블리를 포함하며, 상기 고주파캐처어셈블리는 고주파캐처(4)와 상기 고주파캐처(4)의 저면에 위치하여 상기 파티클들이 증착되어 포집되는 캐칭플레이트(5) 및 고주파캐처어셈블리 자체의 취급을 용이하게 하기 위한 손잡이(6)를 포함한다.
이러한 구성에서 웨이퍼(3)가 테이블(1)에 얹혀진 채 승하강장치(2)에 의하여 에칭분위기 속으로 승강되면 웨이퍼(3) 상에서 에칭이 개시되고, 에칭시 발생되는 파티클들은 상기 고주파캐처어셈블리의 캐칭플레이트(5)에 증착되어 포집된다.
그러나, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 고주파캐처어셈블리의 경우, 고주파캐처어셈블리의 캐칭플레이트(5)에의 파티클들의 증착율이 낮아 파티클들을 충분히 제거하지 못한다는 단점이 있었으며, 상기 캐칭플레이트(5)에의 파티클들의 증착율이 낮은 이유는 상기 캐칭플레이트(5)의 표면적이 제한되어 있고, 상기 캐칭플레이트(5)의 표면에 접근하여 증착되는 하전된 파티클들은 서로에 대한 반발력으로 인하여 상기 캐칭플레이트(5) 상에 증착된 증착층(7)에 심한 스트레스를 유발시키며, 상기 캐칭플레이트(5)의 제한된 표면적과 증착층(7)에서의 스트레스들은 파티클들의 증착에 의한 제거효율을 저해시키는 원인으로 작용한다. 이는 비록 수 옹스트롬(Å) 정도의 차에 불과하기는 하나, 상기 캐칭플레이트(5)에 증착된 파티클층이 중심부가 가장자리보다 두껍고, 캐칭플레이트(5)의 가장자리로 갈수록 얇아지는 태양을 보여주는 것에 의하여 확인되었다. 따라서, 종래의 고주파캐처어셈블리에 의하여서는 캐칭플레이트(5)에 많은 파티클들이 증착되지 못하여, 파티클들의 제거효율이 낮으며, 그에 따라 대략 500매 정도의 웨이퍼(3)의 에칭 후, 고주파캐처어셈블리를 분리하고, 상기 고주파캐처어셈블리로부터 캐칭플레이트(5)를 교체하여야 하는 등 유지, 보수에 많은 노력과 시간과 비용이 소모되는 단점이 있었으며, 이러한 작업은 역시 번거롭고, 제조설비의 가동율을 저하시켜 반도체장치의 수율을 저하시키는 문제점으로 작용하였다.
본 발명의 목적은 파티클의 증착율을 높여 파티클의 제거가 용이한 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 반도체장치 제조용 에칭설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2의 플레이트고정링의 사시도이다.
도 4는 도 2의 보조캐칭플레이트의 평면도이다.
도 5는 종래의 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리에서의 캐칭플레이트에 증착된 증착층을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리에서의 보조캐칭플레이트와 캐칭플레이트에 증착된 증착층을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 테이블 2 : 승하강장치
3 : 웨이퍼 4 : 고주파캐처
5 : 캐칭플레이트 6 : 손잡이
7 : 증착층 11 : 보조캐칭플레이트
12 : 플레이트고정링 13 : 링고정구
111 : 대구경홀 112 : 소구경홀
121 : 링본체 122 : 받침리브
본 발명에 따른 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리는, 고주파캐처, 상기 고주파캐처의 저면에 위치하여 파티클들이 증착되는 캐칭플레이트, 상기 캐칭플레이트의 저면에 취부되는 보조캐칭플레이트 및 상기 고주파캐처의 상단에 일체로 취부되는 손잡이를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 식각설비의 고주파캐처어셈블리는, 고주파캐처(4), 상기 고주파캐처(4)의 저면에 위치하여 파티클들이 증착되는 캐칭플레이트(5), 상기 캐칭플레이트(5)의 저면에 취부되는 보조캐칭플레이트(11) 및 상기 고주파캐처(4)의 상단에 일체로 취부되는 손잡이(6)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에서는 종래의 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리에 보조캐칭플레이트(11)를 더 포함시켜 파티클의 증착율을 향상시킨 점에 특징이 있는 것이다.
상기에서 고주파캐처(4)는 실질적으로 에칭을 위한 고주파를 제공하는 전극으로서 기능하며, 또한 캐칭플레이트(5)는 에칭 중에 발생하는 부산물로서의 파티클들을 증착시키는 증착판으로서 기능하며, 이들 고주파캐처(4)와 캐칭플레이트(5)는 모두 종래의 고주파캐처어셈블리의 그것들과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있는 것이다.
상기 보조캐칭플레이트(11)는 상기 종래의 캐칭플레이트(5)의 저면에 더 취부되는 것으로서, 재질은 파티클의 증착이 용이한 알루미늄 등의 금속판으로 이루어진다.
상기 보조캐칭플레이트(11)는 캐칭플레이트(5)와 함께 원형의 플레이트고정링(12)에 의하여 상기 고주파캐처(4)에 착탈가능하게 고정될 수 있으며, 이 플레이트고정링(12)을 도 3에 상세하게 도시하였다. 이 플레이트고정링(12)은 상기 고주파캐처(4)의 외주면에 면접하는 링본체(121)와 상기 링본체(121)에 수직으로 연장되어 상기 캐칭플레이트(5)와 보조캐칭플레이트(11)를 받쳐주는 받침리브(122)들로 이루어진다. 따라서, 상기 캐칭플레이트(5)와 보조캐칭플레이트(11)들은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 받침리브(122)들에 의하여 지지되어 상기 고주파캐처(4)에 착탈가능하게 고정될 수 있다.
상기 플레이트고정링(12)은 상기 고주파캐처(4)에 압입되어 고정될 수 있으며, 또한 적어도 하나의 나사와 같은 링고정구(13)에 의하여 더욱 긴밀하게, 그리고 착탈가능하게 상기 고주파캐처(4)에 고정될 수 있다. 상기 링고정구(13)는 도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 일측에 절단부가 형성된 원형의 플레이트고정링(12)을 그 절단부에 형성된 리브들에 결합되어 상기 플레이트고정링(12)이 하나의 완전한 원형으로 되도록 체결하는 기능을 하며, 그에 의하여 상기 플레이트고정링(12)이 풀린 상태에서 상기 고주파캐처(4)에 삽입된 후, 상기 링고정구(13)를 체결함으로써 상기 플레이트고정링(12)이 상기 고주파캐처(4)에 고정되도록 하는 기능을 한다.
특히, 상기 보조캐칭플레이트(11)는 다수개의 홀들이 형성되어 있으며, 이들 홀들을 통하여 그 상방에 위치하는 캐칭플레이트(5)의 표면에도 파티클들의 증착이 가능하게 된다. 이들 보조캐칭플레이트(11)에 형성된 다수개의 홀들에 의하여 상기 캐칭플레이트(5)와 보조캐칭플레이트(11)의 노출된 부분들이 모두 파티클들이 증착될 수 있는 증착면으로 기능할 수 있게 되고, 그에 따라 실질적으로 파티클들이 증착될 수 있는 증착면적이 증대되어 보다 많은 파티클들이 증착될 수 있게 된다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 평면형으로 된 캐칭플레이트(5) 상에 형성되는 파티클들의 증착층(7)이 연속성을 가짐에 비하여, 본 발명에 따라 상기 보조캐칭플레이트(11)에 형성된 홀들은 상기 보조캐칭플레이트(11)의 홀 이외의 표면과 상기 홀에 의하여 노출되는 상기 캐칭플레이트(5)의 표면들이 모두 증착면으로 기능하게 하고, 또한 상기 보조캐칭플레이트(11)의 표면과 상기 홀에 의하여 노출되는 캐칭플레이트(5)의 표면 사이의 단차(보조캐칭플레이트의 두께에 해당하는 높이)에 의하여 파티클들의 증착으로 형성되는 증착층(7)의 연속성을 단절시키므로써, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 보조캐칭플레이트(11)와 캐칭플레이트(5)의 표면 상에 형성되는 파티클들의 증착층(7)내에서의 스트레스를 완화시키는 기능을 한다.
따라서, 상기 캐칭플레이트(5) 및 보조캐칭플레이트(11)들은 상기 고주파캐처(4)의 하단에 착탈가능하게 고정되며, 상기 보조캐칭플레이트(11)에 형성된 다수개의 홀들에 의하여 증가된 증착면적과 파티클들의 증착층(7)의 불연속성에 의한 스트레스의 감소 등에 의하여 파티클들의 증착효율을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 상기 보조캐칭플레이트(11)에 형성된 다수개의 홀들은, 파티클들의 증착율이 높은 중심부와 파티클들의 증착율이 낮은 가장자리에 서로 다른 직경의 홀들이 형성되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 중심부에서 가장자리로 갈수록 직경이 큰 홀들이 형성되도록 할 수 있으며, 특히 바람직하게는 보조캐칭플레이트(11)의 단순화를 위하여는, 도 4에 도시한 바와 같이, 중심부에는 소구경홀(112)이 그리고 가장자리에는 대구경홀(111)이 각각 중심부와 가장자리부로 이분적으로 구분되어 형성될 수 있다. 그러나, 이외에도 보조캐칭플레이트(11)의 표면을 구분하여 서로 다른 구경을 갖는 홀들을 구분하여 형성할 수 있음은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 당연히 이해될 수 있음은 자명한 것이다.
또한, 상기 캐칭플레이트(5)와 보조캐칭플레이트(11) 사이에는 인위적으로 형성시키지 않더라도 자연히 형성되는 틈(t)이 존재할 수 있으며, 이 틈에 의하여 수 옹스트롬의 두께에 불과한 파티클의 증착층(7)이 상기 보조캐칭플레이트(11)의 홈에 의하여 노출된 부분을 중심으로 상기 캐칭플레이트(5)의 표면을 따라 퍼지면서 증착될 수 있으며, 또한 인위적으로 상기 캐칭플레이트(5)와 보조캐칭플레이트(11) 사이에 미세한 틈을 더 형성시킬 수도 있다.
이렇게 형성된 본 발명에 의한 고주파캐처어셈블리에 의하면 유지, 보수 없이 약 2,500매 정도의 웨이퍼(3)의 연속적인 에칭을 가능하게 할 수 있으며, 그에 따라 고주파캐처어셈블리의 유지, 보수율을 5배 이상 향상시킬 수 있음이 실험적으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에 의하면 보조캐칭플레이트(11)의 홀 이외의 부분들과 상기 홀에 의하여 노출되는 캐칭플레이트(5)의 표면에 의한 증착면의 증대 및 상기 홀에 의하여 형성되는 증착층(7)의 불연속에 의한 증착층(7)내의 스트레스의 감소 등으로 인하여 파티클들의 증착율을 향상시켜 파티클의 제거율을 높일 수 있는 효과가 있다.
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.

Claims (10)

  1. 고주파캐처, 상기 고주파캐처의 저면에 위치하여 파티클들이 증착되는 캐칭플레이트, 상기 캐칭플레이트의 저면에 취부되는 보조캐칭플레이트 및 상기 고주파캐처의 상단에 일체로 취부되는 손잡이를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트가 알루미늄 등의 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트가 캐칭플레이트와 함께 원형의 플레이트고정링에 의하여 상기 고주파캐처에 착탈가능하게 고정됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플레이트고정링이 상기 고주파캐처의 외주면에 면접하는 링본체와 상기 링본체에 수직으로 연장되어 상기 캐칭플레이트와 보조캐칭플레이트를 받쳐주는 받침리브들로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 플레이트고정링이 상기 고주파캐처에 압입되어 고정됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트에 다수개의 홀들이 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트에 형성된 다수개의 홀들이 파티클들의 증착율이 높은 중심부와 파티클들의 증착율이 낮은 가장자리에 서로 다른 직경의 홀들로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트에 형성된 다수개의 홀들이 중심부에서 가장자리로 갈수록 직경이 큰 홀들로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조캐칭플레이트의 중심부에 소구경홀들을, 그리고 가장자리에 대구경홀들을 각각 중심부와 가장자리부로 이분적으로 구분되어 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐칭플레이트와 보조캐칭플레이트 사이에 틈을 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 에칭설비의 고주파캐처어셈블리.
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