KR20050015801A - 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비 - Google Patents

Abstract

포커스 링의 구조가 개선된 반도체제조설비는 소정의 처리공간을 제공하는 공정챔버와 공정챔버의 내부 하측에 설치되 그 상면에 웨이퍼를 안착시키며 웨이퍼의 직경보다 작은 직경을 갖는 척과 웨이퍼의 에지면과 척의 상면과 비접촉하는 웨이퍼의 저면을 비롯하여 상기 척의 외면을 에워싸게 설치되며 그 내주면이 상기 웨이퍼의 저면과의 사이에 소정의 공간을 확보하도록 형성된 포커스 링을 포함한다.

Description

포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비 { IMPROVING FOCUS RING STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURE EQUIPMENT }

본 발명은 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 포커스 링의 구조를 개선하여 포커스 링에 축적되는 파티클의 세정주기를 증가시키는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서 집적 회로를 구성하는 단위 소자들은 반도체 웨이퍼 상에 사진, 확산, 식각, 증착 등의 공정이 반복적으로 이루어져 반도체장치로 제작된다.

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

이와 같은 식각공중 중 건식식각공정은 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.

상기 플라즈마 건식식각공정은 식각공정이 진행되는 밀폐된 공정챔버 내부에 소정간격 이격되게 설치된 상부전극 및 하부전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성함으로써 공정챔버 내부로 공급된 공정가스를 전기장에 의해서 활성화시켜 플라즈마 상태로 형성한 후, 플라즈마 상태의 이온이 하부전극 상에 위치한 웨이퍼상의 상면 또는 패턴 마스크로부터 노출되는 부위에서 반응하도록 하여 식각공정을 수행한다.

이와 같은 공정을 수행함에 있어, 공급된 공정가스를 상기 웨이퍼가 안착된 측으로 집중시키고, 상기 웨이퍼가 하부전극으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 포커스 링이 채용된다.

도 1은 종래의 포커스 링이 설치된 반도체 제조설비를 도시한 도면으로써, 공정챔버(1) 내부에 설치되는 척(2)은 원통형 평판으로 형성되어 그 상면에 웨이퍼(W)를 안착시키도록 구성된다.

상기 척(2)의 가장자리에는 척(2)의 외측면을 지지하며 웨이퍼(W)의 이탈 및 공정가스의 분사를 가이드하는 포커스 링(5)이 설치된다.

상기 포커스 링(5)은 에지부에 돌출되게 소정의 단을 갖는 링 형상으로 웨이퍼(W)의 에지부가 안착되는 상면과 척(2)의 외측면과 접촉되는 내측면이 연결되는 모서리부에 소정의 홈(3)이 형성된다.

이에 따라, 상기 척(2)의 외주면에 포커스 링(5)을 장착하거나 분리할 때, 작업자는 상기 홈(3)을 잡고 작업을 진행한다.

여기서, 상기 척(2)에는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위해 웨이퍼(W)의 배면으로 헬륨을 공급하는 헬륨공급관(7)이 설치되고, 공정챔버(1)의 일측에는 공정챔버(1) 내부를 진공분위기로 조성하고, 공정진행에 의해 발생하는 폴리머를 진공흡입하여 제거하기 위한 배기라인(9a) 및 배기펌프(9)가 설치된다.

이러한 구성에 의해, 웨이퍼(W)는 척(2)의 상면에 안착되되 웨이퍼(W)의 에지부가 포커스 링(5)의 홈(3)을 커버하며 포커스 링(5)의 상면에 안착된다.

그리고, 도시되지 않은 가스분배장치에 의해 분사된 공정가스는 포커스 링(5)의 가이드에 의해 상기 척(2)에 안착된 웨이퍼(W)의 상면에 분사된다.

이때, 헬륨공급관(7)으로 공급된 헬륨은 공정이 진행될 때, 소정의 온도로 가열되는 척(2)에 안착된 웨이퍼(W)가 공정이 진행되는 동안 온도가 상승하는 것을 방지하고 적정 온도로 유지시키기 위해 웨이퍼(W)의 배면으로 공급되고, 배기펌프(9)는 배기라인(9a)을 통해 폴리머를 진공흡입한다.

그런데, 종래의 이러한 반도체 제조설비에서 상기 배기펌프(9)의 흡입에 의해 제거되지 못한 폴리머가 포커스 링(5)과 척(2) 사이의 갭으로 유입되어 축적되므로 웨이퍼(W)의 배면에 묻어 공정불량을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 폴리머가 척(2)에 흡착되어 정전기 유도가 발생되면 전하가 축적됨에 따라, 척(2)의 처킹능력을 저하시키는 문제점이 있다.

더불어, 미세 폴리머가 웨이퍼(W)와 척(2) 사이에 유입되면 척(2)에 안착된 웨이퍼(W)가 들떠, 공정진행 과정에서 온도가 상승한 웨이퍼(W)를 쿨링하도록 웨이퍼(W)의 배면으로 공급되는 헬륨가스가 새어나와 쿨링 능력이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라, 미세 폴리머가 흡착된 포커스 링(5) 및 척(2)의 세정주기가 짧아져 공정이 지연되는 문제점이 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 웨이퍼와 포커스 링의 접촉됨을 방지하여 포커스 링에 폴리머가 도포될 경우 웨이퍼에 흡착되는 것을 방지하여, 포커스 링 및 척의 세정주기를 늘리는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정의 처리공간을 제공하는 공정챔버와 상기 공정챔버의 내부 하측에 설치되되 그 상면에 웨이퍼를 안착시키며 상기 웨이퍼의 직경보다 작은 직경을 갖는 척과 상기 웨이퍼의 에지면과 척의 상면과 비접촉하는 웨이퍼의 저면을 비롯하여 상기 척의 외면을 에워싸게 설치되며 그 내주면이 상기 웨이퍼의 저면과의 사이에 소정의 공간을 확보하도록 형성된 포커스 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비를 제공한다.

나아가, 상기 포커스 링은 상기 웨이퍼의 저면으로부터 소정거리 떨어지도록 하여 단부가 형성되되 그 단부측의 모서리부를 절취하는 절취면이 마련된 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 포커스 링은 그 내주면의 하단으로부터 소정의 높이에 이르는 위치로에서 상기 웨이퍼 저면으로부터 소정거리 떨어진 내주면의 위치까지 소정 각도로 경사진 경사면이 마련된 것이 바람직하다.

또한, 상기 포커스 링의 그 내주면에는 소정의 곡률반경을 갖는 곡면이 마련된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2은 본 발명에 따른 포커스 링이 장착된 건식식각설비를 도시한 도면으로써, 이 도면에 도시된 바와 같이, 건식식각설비는 소정의 처리공간을 제공하는 공정챔버(10)와 상기 공정챔버(10)의 내부 하측에 설치되어 웨이퍼(W)를 안착시키는 척(12) 그리고, 상기 척(12)의 측면에 설치되어 웨이퍼(W)의 에지부를 감싸도록 설치되는 포커스 링(17)으로 구성된다.

상기 포커스 링(17)은 웨이퍼(W)의 이탈을 방지도록 에지부에 소정의 단을 형성하여, 공정챔버(10)에 주입되는 공정가스가 웨이퍼(W)에 분사될 때 이를 안내하는 것으로서, 척(12)에 안착된 웨이퍼(W)의 에지면과 척(12)의 상면과 비접촉하는 웨이퍼(W)의 저면을 비롯하여, 상기 척(12)의 외면을 에워싸게 설치되며, 그 내주면(17c)이 상기 웨이퍼(W)의 저면과의 사이에 소정의 거리(B)를 확보하여 소정의 공간(C)이 형성된다.

상기 포커스 링(17)은 그 내주면에 상기 웨이퍼(W)의 저면으로부터 소정거리 떨어지도록 하여 단부(17c)가 형성되되, 그 단부(17c)측의 모서리부를 절취하는 절취면(17a)이 마련된다.

이와 같이 절취면(17a)을 형성하는 것에 의해 웨이퍼(W) 저면에 더 넓은 공간을 확보하게 되고 그 공간(C)을 통해 폴리머가 축적된다.

도 3a는 상기 공간(C)을 형성하기 위한 다른 예의 포커스 링(17)의 구조를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 포커스 링(17)은 그 내주면의 하단으로 부터 소정의 높이에 이르는 위치에서 웨이퍼(W)의 저면에서 소정거리 떨어진 내주면의 위치까지 소정 각도로 경사진 경사면(17a')에 의해 상기 공간(C)을 확보한다.

도 3b는 상기 공간(C)을 형성하기 위한 또 다른 예의 포커스 링의 구조를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 포커스 링(17)은 그 내주면이 소정의 곡률반경을 갖는 곡면(17a'')에 의하여 웨이퍼(W) 저면과의 공간확보가 이루어 진다.

한편, 상기 공정챔버(10)의 상부에는 공정에 사용되는 공정가스가 주입되는 가스주입관(16)이 설치되고, 공정챔버(10)의 일측에는 공정챔버(10)에 연결되어 공정부산물을 배기시키는 배기펌프(14)가 구비된 배기라인(14a)이 설치된다.

또한, 공정챔버(10)의 상부에는 상부전극(20)이 설치되고, 하부에 설치되는 척(12)이 하부전극이 되어 공급된 공정가스를 활성화 시켜 플라즈마 상태의 이온을 발생시키기 위한 고주파전력을 인가하기 위한 전원(22)이 설치된다.

그리고, 상기 척(12)에는 공정이 진행되는 과정에 의해 온도가 상승하는 웨이퍼(W)를 냉각시켜 적정한 온도로 유지하기 위해 웨이퍼(W)의 배면으로 헬륨을 공급하는 다수개의 헬륨공급관(19)이 설치된다.

이하에서는 이러한 구성에 의하여 본 발명에 따른 포커스 링의 구조가 개선된 건식식각설비의 일실시예인 도 2에 의한 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.

먼저, 웨이퍼(W)가 안착된 공정챔버(10) 내부에 가스주입관(16)을 통해 공정가스가 주입되면, 상부전극(20)과 하부전극인 척(12)에 전원(20)이 인가되면, 상기 상부전극(20) 및 척(12)은 인가된 전원(22)에 의해 공정가스가 플라즈마 상태의 이온이 되어 웨이퍼(W)의 상면에 분사된다.

그와 같은 공정이 진행됨에 있어, 상기 웨이퍼(W)의 에지부를 감싸도록 설치된 포커스 링(17)은 웨이퍼(W)의 이탈이 방지됨과 아울러, 플라즈마 상태의 공정가스가 웨이퍼(W)에 분사되는 것을 안내한다.

플라즈마 상태의 이온이 웨이퍼(W)에 분사되어 웨이퍼(W)의 온도가 상승하면, 헬륨가스 공급관(19)을 통해 헬륨가스가 웨이퍼(W)의 배면으로 공급되어 웨이퍼(W)를 냉각시키고, 배기펌프(14)는 배기라인(14a)을 통해 공정챔버(10) 내부의 폴리머를 흡입배기시킨다.

여기서, 웨이퍼(W)와 포커스 링(17) 사이에 유입된 폴리머는 배기펌프(14)에 의해 배기되지 않으므로, 상기 포커스 링(17)의 그 내주면에 웨이퍼(W)의 저면으로부터 소정의 거리(B) 떨어지게 형성된 소정의 공간(C)에 공정 과정에서 발생한 폴리머가 절취면(17a)이나, 경사면(17a') 또는 곡면(17a'') 등으로 형성된 내주면을 따라 축적되도록 한다.

이에 따라, 웨이퍼(W)와 포커스 링(17) 사이에 폴리머가 유입되어도 일정기간동안 상기 소정의 공간(C)에 축적하였다가 세정을 통해 제거된다.

상기의 내용에 있어 건식식각공정의 예를 들어 설명하였으나, 포커스 링(17)을 사용하는 전 분야에 적용가능함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포커스 링의 구조가 개선된 건식식각설비는 포커스 링의 구조를 개선하여 소정의 공간에 폴리머를 축적시키므로 폴리머가 척이나 웨이퍼에 흡착되어 공정불량을 유발하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 포커스 링 및 척에 폴리머가 흡착되는 기간을 지연시켜 세정주기를 늘여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 포커스 링이 설치된 반도체 제조설비를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 포커스 링이 장착된 건식식각설비를 도시한 도면,

도 3a, 3b는 본 발명에 따른 포커스 링의 다른 일실시예들을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 공정챔버 12 : 척

14 : 배기펌프 14a : 배기라인

16 : 가스주입관 17 : 포커스 링

19 : 헬륨공급관 20 : 상부전극

W : 웨이퍼 C : 공간

Claims (4)

1. 소정의 처리공간을 제공하는 공정챔버;

   상기 공정챔버의 내부 하측에 설치되되 그 상면에 웨이퍼를 안착시키며 상기 웨이퍼의 직경보다 작은 직경을 갖는 척; 및

   상기 웨이퍼의 에지면과 척의 상면과 비접촉하는 웨이퍼의 저면을 비롯하여 상기 척의 외면을 에워싸게 설치되며 그 내주면이 상기 웨이퍼의 저면과의 사이에 소정의 공간을 확보하도록 형성된 포커스 링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 포커스 링은 상기 웨이퍼의 저면으로부터 소정거리 떨어지도록 하여 단부가 형성되되 그 단부측의 모서리부를 절취하는 절취면이 마련된 것을 특징으로 하는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 포커스 링은 그 내주면의 하단으로부터 소정의 높이에 이르는 위치에서 상기 웨이퍼 저면으로부터 소정거리 떨어진 내주면의 위치까지 소정 각도로 경사진 경사면이 마련된 것을 특징으로 하는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 포커스 링의 그 내주면에는 소정의 곡률반경을 갖는 곡면이 마련된 것을 특징으로 하는 포커스 링의 구조가 개선된 반도체 제조설비.