KR20030041561A - 반도체 제조용 건식식각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 건식식각장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 내부로 반응가스가 유입되는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부 하측에 위치하여 웨이퍼가 안착되는 정전척; 상기 정전척에 안착된 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하도록 내주면에 다수의 핑거가 돌출 형성된 소정재질의 클램프 링; 상기 클램프 링의 외주에 상기 클램프 링과 일체로 상기 클램프 링과 동일한 재질로 형성되어 상기 클램프 링을 지지하는 아우터 링을 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 클램프 링과 아우터 링을 베스펠 재질로 일체로 형성함으로써 공정챔버 내부의 온도상태에 따라 클램프 링과 아우터 링이 미세하게 함께 팽창 수축하도록 하여 종래에 클램프 링만의 팽창에 의한 아우터 링의 파손을 방지할 수 있고, 또한 클램프 링과 아우터 링의 별도 조립에 의한 불량이 발생하는 것을 방지하여 보다 향상된 건식식각장치 운용효율로 반도체 제조 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

반도체 제조용 건식식각장치{Dry etching apparatus for semiconductor processing}

본 발명은 반도체 제조용 건식식각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전척 상부에 안착된 웨이퍼를 고정하는 클램프 링과 아우터 링을 일체로 제작한 반도체 제조용 건식식각장치 관한 것이다.

일반적으로, 식각공정은 식각방식에 따라 케미컬(Chemical)을 이용하여 등방성 식각하는 습식식각방식과 식각가스를 이용하여 이방성 식각하는 건식식각방식으로 구분할 수 있는데, 이 습식식각방식과 건식식각방식은 각각의 특성과 장점을 가지고 있으므로 공정의 성질에 따라 선택적으로 사용되고 있다.

특히 건식식각방식은 정밀 자동화에 적합하고, 식각 종말점 조절이 용이하고, 폐수가 발생하지 않으며, 미세 패턴 형성에 용이한 이점이 있다.

이러한 건식식각방식을 적용한 공정은, 이온밀링(Ion milling)과 같은 물리적인 식각, RIE(Reactive Ion Etching)와 같은 물리 화학적인 식각, 플라즈마 식각과 같은 화학적인 식각 등으로 나눌 수 있다.

여기서 플라즈마 건식식각은, 식각공정이 진행되는 밀폐된 내부공간에 소정간격 이격 설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파전력을 인가하여 전기장을 형성함으로써 밀폐공간 내부로 공급된 반응가스를 전기장에 의해서 활성화시켜 플라즈마 상태로 형성한 후, 플라즈마 상태의 이온이 정전척 상에 위치한 웨이퍼를 식각하는 것이다.

한편, 종래의 일반적인 플라즈마 건식식각장치는 고주파가 인가되며 웨이퍼가 안착되는 정전척과 도 4에 도시된 바와 같이 이 정전척의 상측으로 안착되며 웨이퍼를 지지하는 다수개의 핑거(11)가 형성된 클램프 링(10)이 설치되고, 클램프 링(10)의 외측으로 클램프 링(10)의 외주를 안정되게 지지하는 아우터 링(20)이 장착되어 있다.

여기서 이 클램프 링(10)과 아우터 링(20)은 서로 다른 재질로 구현되어 있는데, 건식식각장치의 기종중의 하나인 아메리카 머티리얼사의 P-5000의 경우 클램프 링(10)이 절연체인 베스펠(VESPEL: 듀폰사의 제품)로 되어 있고, 아우터 링(20)은 석영(quartz)으로 되어 있다.

그런데, 클램프 링(10)을 형성하는 베스펠의 경우는 대략 40℃ - 50℃ 내외의 온도에서 관리되는 공정챔버 내부의 온도상태에 따라 미세하게 팽창 또는 수축을 반복하게 된다. 반면에 석영으로 된 아우터 링(20)은 견고한 고형물 상태를 유지하고 있기 때문에 팽창한 이 클램프 링(10)에 의하여 파손되거나 또는 클램프 링(10)과의 조립이 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생한다.

이러한 이유로 설비의 사전예방정비(P.M: Preventive Maintenance) 후에 다시 사전예방정비를 하는 경우가 다발하여 이에 따른 건식식각장치의 운용정지에 따른 손실의 유발과 공정 생선성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 클램프 링과 아우터 링을 동일한 재질 및 일체로 형성하여 종래 서로 다른 재질일 때 발생하였던 클램프 링의 미세 팽창에 의한 아우터 링의 파손 및 조립불량을 방지할 수있도록 한 반도체 제조용 건식식각장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 클램프 링이 적용된 반도체 제조용 건식식각장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 아우터 링과 일체형으로 된 클램프 링을 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 클램프 링과 아우터 링을 도시한 단면도이다.

도 4는 종래의 반도체 제조용 건식식각장치에 적용된 클램프 링과 아우터 링을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100...공정챔버

110...상부전극

120...정전척

130...포커스 링

200...클램프 링

210...아우터 링

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 내부로 반응가스가 유입되는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부 하측에 위치하여 웨이퍼가 안착되는 정전척; 상기 정전척에 안착된 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하도록 내주면에 다수의 핑거가 돌출 형성된 소정재질의 클램프 링; 상기 클램프 링의 외주에 상기 클램프 링과 일체로 상기 클램프 링과 동일한 재질로 형성되어 상기 클램프 링을 지지하는 아우터 링을 구비한다.

그리고 바람직하게 상기 클램프 링과 상기 아우터 링은 베스펠 재질로 된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치에 대한 구성을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 도 1에 도시된 바와 같이 공정챔버(100)와 이 공정챔버(100)의 상측으로 형성되어 식각용 반응가스가 유입되는 가스주입구(101)가 형성된다.

그리고 공정챔버(100)의 측방에는 진공환경 조성 및 반응성 부산물을 배출하기 위한 배기구(102)가 마련되어 있고, 공정챔버(100) 내부에 고주파(RF)를 인가하기 위하여 공정챔버(100) 상측에 설치된 상부전극(110)과 공정챔버(100) 내부의 하측에 설치되어 공정 진행을 위한 웨이퍼(140)가 안착되는 정전척(120)이 마련되고, 이 상부전극(110)과 정전척(120) 사이의 고전계에 의해 플라즈마가 발생하게 되어있다..

이러한 구성의 본 발명에 따른 건식식각장치는 공정 진행을 위하여 정전척(120)의 상부로 척킹된 웨이퍼(140)의 주위에 포커스 링(130)이 세팅되어 안착되고, 포커스링(130)의 상부로 클램프 링(200)이 세팅되어 안착된다. 이때 웨이퍼(140)는 클램프 링(200)의 내주에 형성된 다수의 핑거(201)에 의하여 견고하게 그 설치상태가 유지되게 되어 있다.

한편, 클램프 링(200)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 대략 원통형태로 구현되며, 상단 내주에 웨이퍼(140)의 상면 가장자리를 눌러 지지하기 위하여 전술한 바와 같이 다수의 핑거(201)가 돌출 형성되어 있고, 외주에는 이 클램프 링(200)을 지지하기 위한 아우터 링(210)이 구현된다.

여기서 클램프 링(200)과 아우터 링(210)은 서로 일체형으로 구현되어 있으며, 그 재질은 듀폰사 제품인 베스펠(VESPEL) 절연체로 되어 있다. 따라서 공정챔버(100) 내부의 온도상태에 따라 클램프 링(200)과 아우터 링(210)은 함께 팽창 수축하게 된다. 그리고 다르게 이 클램프 링(200)과 아우터 링(210)은 폴리이미드 재질로도 구현할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 정전척(120) 상에 웨이퍼(140)가 안착되면 반응가스가 공정챔버(100)의 주입구(101)로부터 공정챔버(100) 내부로 공급되고, 고주파가 정전척(120)으로 인가되면 정전척(120)과 상부전극(110) 사이에 플라즈마가 발생하고, 이때의 플라즈마로 발생한 식각 반응가스에 의해 웨이퍼(140)의 선택적인 부분에 대한 식각이 이루어진다.

이러한 식각공정 진행시에 공정챔버(100) 내부의 온도는 대략 40℃ - 50℃ 정도로 상승하게 된다. 따라서 베스펠 재질로 된 클램프 링(200)과 아우터 링(210)은 미세하게 팽창하게 된다. 그러나 종래와 같이 클램프 링(200)과 아우터 링(210)이 서로 다른 재질로 되어 있지 않고, 동일한 베스펠 재질로 형성되어 있기 때문에 클램프 링(200)의 팽창으로 아우터 링(210)이 파손되는 경우는 발생하지 않는다.

또한, 클램프 링(200)과 아우터 링(210)을 별도로 제작하지 않고 일체로 제작하였기 때문에 종래에 클램프 링(200)의 팽창에 의한 이후 클램프 링(210)과 아우터 링(210)의 조립 불량도 발생하지 않게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 클램프 링(200)과 아우터 링(210)을 일체로 동일 재질로 형성하였다는 것인데, 그 추구하고자 하는 기술적 요지는 클램프 링(200)과 아우터 링(210)이 같은 팽창 및 수축이 이루어지도록 하여 아우터 링(210)의 파손 및 클램프 링(200)과 아우터 링(210)의 조립 불량을 방지하고자 하는 것이다.

그리고 이를 달성하기 위한 가장 바람직한 방법은 클램프 링(200)과 아우터 링(210)을 일체로 동일한 재질로 구현하는 것이다. 따라서 다른 실시상태에서 클램프 링(200)과 아우터 링(210)을 일체로 형성하되, 그 재질을 동일하게 한 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 반도체 제조용 건식식각장치는 클램프 링과 아우터 링을 베스펠 재질로 일체로 형성함으로써 공정챔버 내부의 온도상태에 따라 클램프 링과 아우터 링이 미세하게 함께 팽창 수축하도록 하여 종래에 클램프 링만의 팽창에 의한 아우터 링의 파손을 방지할 수 있고, 또한 클램프 링과 아우터 링의 별도 조립에 의한 불량이 발생하는 것을 방지하여 보다 향상된 건식식각장치 운용효율로 반도체 제조 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부로 반응가스가 유입되는 공정챔버;

   상기 공정챔버의 내부 하측에 위치하여 웨이퍼가 안착되는 정전척;

   상기 정전척에 안착된 상기 웨이퍼의 가장자리를 지지하도록 내주면에 다수의 핑거가 돌출 형성된 소정재질의 클램프 링;

   상기 클램프 링의 외주에 상기 클램프 링과 일체로 상기 클램프 링과 동일한 재질로 형성되어 상기 클램프 링을 지지하는 아우터 링을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식식각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클램프 링과 상기 아우터 링은 베스펠 재질로 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 건식식각장치.