KR200423373Y1 - 무선주파수 접지봉 - Google Patents

Abstract

반도체 설비의 플라즈마 챔버 내에 적용되는 무선주파수 (RF) 접지봉이 개시된다. 상기 무선주파수 접지봉은 접촉 헤드 및 메인 로드를 포함한다. 상기 접촉 헤드는 상기 플라즈마 챔버의 무선주파수 메쉬에 연결된다. 상기 메인 로드는 금, 은, 니켈, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 전도층으로 피복되며, 일단부는 상기 접촉 헤드에 연결되고, 타단부는 상기 플라즈마 챔버의 접지 베이스에 전기적으로 연결되어 전기 전도 경로를 형성한다. 상기 메인 로드는 상부 로드, 하부 로드, 및 그들 사이의 연결 수단으로 구성된다. 상기 연결 수단은 금, 은, 니켈, 알루미늄, 구리 및 그들의 합금을 납땜함으로써 형성되거나, 스크루 및 너트의 체결에 의해 형성될 수 있다.

접지봉, 플라즈마, 전도층, 연결수단

Description

무선주파수 접지봉{RADIO FREQUENCY GROUNDING ROD}

도 1은 통상의 절연 증착 시스템을 도시하는 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 히터의 바닥 부분을 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 적용예를 도시하는 사시도이다.

도 4(a)는 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 제 1 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 4(b)는 도 4(a)의 1-1선을 따른 단면도이다.

도 5는 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 제 2 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 6은 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 제 3 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 7(a) 및 도 7(b)는 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 제 4 실시예를 도시하는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12: 히터 로드 13': 무선주파수 접지봉

17: 히터 130: 돌출 스프링

132: 메인 로드 135: 연결 수단

본 고안은 무선주파수(RF) 접지봉에 관한 것으로서, 특히, 플라즈마 공정 챔버에 채용되는 무선주파수 접지봉에 관한 것이다.

플라즈마는 통상 반도체 산업에서의 웨이퍼 제조를 위해 사용되는바, 예를 들면, 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 또는 모든 에칭 공정에서 플라즈마를 사용한다. 플라즈마는 분자의 이온화에 의해 발생하는 이온화된 가스 및 고에너지 전자를 포함하여, 웨이퍼의 표면에 이온 충격 및 흡착을 일으켜 에칭 또는 증착을 수행한다. 플라즈마가 공정 반응 속도를 높이고 필요한 공정 온도를 낮출수 있다 하더라도, 전하가 축적되게 되며, 시간이 감에 따라 아크가 발생할 수도 있다.

따라서, 반도체 공정 챔버의 구성요소들, 특히, 웨이퍼를 이송하는 플랫폼은 통상 접지 장치를 구비한다. 절연 화학 기상 증착 챔버는 다음의 설명에서와 같이 하나의 예가 된다.

절연 증착은 반도체 공정에 있어 중요한 공정으로서, 금속 층간 절연층(IMD)을 형성할 수 있으며, 패시베이션 공정에서 소자 회로가 외부 습기 및 금속 이온으로부터 영향받지 않도록 하며, 또는 리소그래피 공정에서의 빛의 반사를 방지하는 절연 반사 방지 코팅(DARC)을 형성할 수 있다. 도 1은 공정 챔버(11), 무선주파수(RF) 발생기(18), 무선주파수 매치 박스(19), 및 무선주파수 매치 회로(19')를 포함하는 절연 증착 시스템(1)을 도시한다. 상기 공정 챔버(11)는 절연 증착을 수행하도록 형성되며, 히터(17) 및 음극판(14)을 포함한다. 상기 히터(17)는 웨이퍼(16)를 운반 및 공정 온도까지 가열하도록 사용된다. 상기 히터(17) 내의 무선주파수 메쉬(10) 및 무선주파수 접지봉(13), 및 상기 음극판(17)은 플라즈마(15)를 생성하도록 전기 전도 경로로서 연결된다. 상기 무선주파수 발생기(18), 상기 무선주파수 매치 박스(19) 및 상기 무선주파수 매치 회로(19')는 무선주파수 시스템을 형성하여 플라즈마 생성용 무선주파수 전력을 절연 증착용 상기 공정 챔버까지 안정적으로 이송한다. 상기 히터(17)의 웨이퍼(16)를 (접촉하여) 이송하는 표면은 세라믹 표면(도시하지 않음)이며, 상기 무선주파수 메쉬(10)는 상기 세라믹 표면 아래에 배치되며, 상기 무선주파수 접지봉(13)의 상부에 연결되는 반면, 상기 무선주파수 접지봉(13)의 바닥은 접지된다. 히터 저항기(도시하지 않음)는 상기 히터(17) 내에 제공되어 상기 웨이퍼(16)를 그의 표면상의 절연 증착을 위한 공정 온도(다양한 공정들에 따라 다르지만, 통상 200℃ 이상)까지 가열한다.

도 2는 상기 무선주파수 접지봉(13)의 적용예를 보여주기 위한 히터의 바닥 단면도이다. 상기 히터(17)의 단부는 상기 무선주파수 접지봉(13)을 돌출 스프링들(130)을 사용하여 점-접촉 방식으로 가압하여 그들 사이에 전기적 접속을 형성한다. 그러나, 상기 돌출 스프링들(13)은 통상 오랜 기간 동안 고온 환경에 노출된다. 그 결과, 상기 무선주파수 접지봉(13)의 단부를 가압하는 상기 돌출 스프링들(130)의 탄성력은 약해지게 될 것이며, 피로를 유발하여 그들 사이에 접촉 저항을 증가시킬 수도 있다. 높은 접촉 저항의 결과, 무선주파수 전력이 통과함에 따 라 아크가 발생할 수도 있다. 입력 전원의 누설 전력이 높아지면 공정이 불안정해질 뿐만 아니라, 상기 무선주파수 접지봉(13)의 단부가 산화된다. 따라서, 아크로 인한 보다 높은 저항은 아크가 반복적으로 발생할 가능성을 높이며, 이러한 잘못된 사이클은 웨이퍼의 수율에 나쁜 영향을 미치며, 장비들이 수리로 인해 가동을 멈추게 된다.

게다가, 상기 무선주파수 접지봉(13), 또는 전체 히터(17)가 상기 무선주파수 접지봉(13)의 손상시 교체되어야 함으로써 히터(17)의 수명이 짧아지고, 설비의 가동 시간은 감소한다.

따라서, 웨이퍼의 제조 비용이 상승하게 된다.

본 고안의 목적은 무선주파수 접지봉을 제공하는 것으로서, 특히, 아크 발생 가능성을 감소시키기 위해 전도 효율을 증가시킬 수 있는, 플라즈마 챔버 내에 적용되는 무선주파수 접지봉을 제공하는 데 있다. 상기 무선주파수 접지봉이 파손되는 경우, 수리 후 재사용이 가능하다. 따라서, 제조 비용이 현저하게 감소하며, 설비의 가동 시간을 증가시킬 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉은 반도체 설비의 플라즈마 챔버 내에 적용된다. 상기 무선주파수 접지봉은 접촉 헤드와 메인 로드를 포함한다. 상기 접촉 헤드는 상기 플라즈마 챔버의 무선주파수 메쉬에 연결된다. 상기 메인 로드는 금, 은, 니켈, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 전도층으로 피복되며, 그의 일단부는 상기 접촉 헤드에 연결되고, 타단부는 상기 플 라즈마 챔버의 접지 베이스에 전기적으로 연결되어 전기 전도 경로를 형성한다.

본 고안의 실시예에 따라, 상기 메인 로드는 상부 로드, 하부 로드, 및 상기 상부 및 하부 로드를 연결하는 연결 수단으로 구성된다. 상기 연결 수단은 금, 은, 니켈, 알루미늄, 또는 그들의 합금을 납땜하거나, 스크루 및 너트의 체결을 통해 형성된다.

본 고안에 따른 설계를 고려하여, 메인 로드의 손상 부분, 예를 들면, 하부 로드는 교체 가능하며, 전체 무선주파수 접지봉은 전도층으로 피복되어 전기적 접지 효과를 증가시킨다. 따라서, 전체 무선주파수 접지봉 및 전체 히터는 교체될 필요가 없게 되어, 제조 비용은 감소하고, 공정 설비의 가동 시간은 증가한다.

본 고안의 무선주파수 접지봉은 이하의 도면을 참조하여 설명될 것이며, 그에 따라, 본 고안의 특징들은 보다 명료하게 될 것이다.

도 3은 본 고안에 따른 무선주파수 접지봉의 적용예를 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시된 구조는 설명의 편의상 실제상태로부터 뒤집힌 모양이다. 무선주파수 접지봉(13')은 플라즈마 챔버, 예를 들면, 본 실시예의 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)용 챔버의 히터(17)에 적용된다. 두 개의 히터 로드(12) 및 무선주파수 접지봉(13')은 상기 히터(17)의 바닥으로부터 돌출한다.

도 4(a)는 무선주파수 접지봉(13')을 도시하는 사시도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 1-1선을 따른 단면도이다. 상기 무선주파수 접지봉(13')은 메인 로드(132) 및 상기 메인 로드(132)의 상부에 연결되는 접촉 헤드(131)를 포함한다. 상기 접 촉 헤드(131)는 무선주파수 메쉬(10)와 전기적으로 연결되도록 채용되며, 플라즈마에 의해 발생하는 전하들을 접지하기 위해 높은 전기 전도성 및 고온 내구성을 필요로 한다. 상기 접촉 헤드(131)는 니켈 합금 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 메인 로드(132)의 하부는 돌출 스프링들(130)에 의해 고정되어 상기 전하들을 전기 접지용 접지 베이스(도시하지 않음)로 안내한다. 상기 메인 로드(132)는 니켈 합금, 구리 합금 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 금, 은, 니켈, 알루미늄 또는 구리로 이루어진 전도층(140)으로 피복된다. 상기 전도층(140)의 두께는 3mm 보다 작다. 그 결과, 상기 메인 로드(132)와 상기 돌출 스프링들(130) 사이의 전도성은 증가하며, 그들 사이의 접촉 불량으로 인한 아크의 발생 가능성은 현저하게 감소할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 무선주파수 접지봉(13')은 각기 다른 직경의 상부 로드(133) 및 하부 로드(134)를 포함할 수 있으며, 하부 로드(134)의 직경은 상부 로드(133)의 직경보다 0.1 ~ 4mm 정도 작아서, 하부 로드(134)가 히터(17)로부터 용이하게 돌출할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 공지된 무선주파수 접지봉(13)에 아크가 발생하는 경우, 본 실시예의 하부 로드(134)에 해당하는, 아크에 의해 손상된 부분은 절단되고, 전도성 금속봉이 상부 로드(133)의 바닥에 납땜 되어 새로운 하부 로드를 구성할 수 있으며, 동시에 연결 수단(135)이 그 사이에 형성된다. 상기 전도성 금속봉은 금, 은, 구리 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 상부 로드(133) 및 하부 로드(134) 사이의 상기 연결 수단(135)은 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 그들의 합금을 납땜함으로써 형성될 수 있다. 이어서, 상기 상부 로드(133), 연결 수단(135) 및 하부 로드(134)를 포함하는 전체 로드는 금속, 예를 들면, 금, 은 또는 구리로 피복되어 본 고안의 실시예의 무선주파수 접지봉(13')을 형성한다.

도 7(a)은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 무선주파수 접지봉을 도시하는 도면이며, 도 7(b)은 도 7(a)의 2-2선을 따른 단면도이다. 납땜 방식 외에도, 상기 연결 수단(135)은 스크루 및 너트(139)를 통해 체결되어 상부 로드(133)와 하부 로드(134)를 연결할 수 있다. 예를 들면, 상부 로드(133)의 하단부는 스크루 부분을 구비하고, 하부 로드(134)의 상단부는 그에 대응하는 너트 부분을 구비하여 서로 체결될 수 있다. 또한, 납땜 블록(138)은 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 그들의 합금을 납땜함으로써 접촉 인터페이스의 원주를 따라 형성되어 전도성을 높일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 하부 로드(134)는 상기 스크루 및 너트 부분(139)을 수용하기 위한 넓은 상부와, 상기 돌출 스프링들(130)에 의해 고정되는 동일한 직경의 좁은 하부를 포함하는 구조로 설계된다.

전술한 바와 같이, 히터(17)의 바닥으로부터 돌출하는 통상의 무선주파수 접지봉(13)의 일부는 돌출 스프링들(130)과 접촉하며, 상기 돌출 스프링들(130)의 피로로 인해 시간이 흐름에 따라 그로부터 아크가 발생하게 된다. 따라서, 상기 무선주파수 접지봉(13)은 자주 교체할 필요가 생긴다. 상기 연결 수단(135)을 설계함으로써, 상기 무선주파수 접지봉(13)의 하부가 아크에 의해 손상되어도, 상기 무선주파수 접지봉, 또는 상기 히터(17) 전체까지는 교체하지 않아도 된다. 그 대신, 손상된 부분만 새것으로 바로 교체하고 전도층(140)으로 피복하면 된다. 그 결과, 비용이 현저하게 절감되고, 공정 설비의 가동 시간은 증가할 수 있다.

본 고안의 적용은 위에서 예시된 PECVD 프로세스 챔버에 한정되지 않으며, 다른 반도체 공정, 예를 들면, CVD, PVD, 또는 에칭 챔버들에도 사용될 수 있다.

본 고안의 전술된 실시예들은 예시적 목적으로 설명되었을 뿐이다. 당업자라면 이하의 청구범위의 범주를 이탈하지 않고도 많은 변형 실시예가 구현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 플라즈마 챔버 내에 채용되는 무선주파수 (RF) 접지봉에 있어서:

   상기 플라즈마 챔버의 무선주파수 메쉬에 전기적으로 연결되는 접촉 헤드; 및

   전기 전도층으로 피복되는 메인 로드를 포함하되, 상기 메인 로드의 일단부는 상기 접촉 헤드에 연결되고, 타단부는 상기 플라즈마 챔버의 접지 베이스에 전기적으로 연결되어 전기 전도 경로를 형성하는 무선주파수 접지봉.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 로드는 상부 로드, 하부 로드, 및 상기 상부 로드 및 하부 로드를 연결하는 연결 수단을 포함하는 무선주파수 접지봉.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연결 수단은 금속을 납땜함으로써 형성되는 무선주파수 접지봉.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속은 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 및 그들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 무선주파수 접지봉.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 연결 수단은 스크루 및 너트의 체결부인 무선주파수 접지봉.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도층은 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 그들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 무선주파수 접지봉.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 전도층의 두께는 3mm 보다 작은 무선주파수 접지봉.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 로드는 넓은 상부와 좁은 하부를 포함하는 무선주파수 접지봉.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 접지봉은 상기 플라즈마 챔버의 히터에 설치되는 무선주파수 접지봉.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 화학 기상 증착용으로 사용되는 무선주파수 접지봉.

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