KR20060077683A - 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법 - Google Patents

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KR20060077683A
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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법은 상기 챔버 내에 구비된 포커스 링 하층을 TiO2층으로 코팅함으로써 플라즈마 식각 과정에서 발생되어 웨이퍼 백사이드에 증착되는 폴리머가 TiO2층의 광촉매 작용에 의해 분해되어 추가적인 세정 공정이 필요없게 되어 제조 비용이 감소된다. 또한, 상기 플라즈마 식각 진행시 폴리머 증착에 대한 문제가 없어 식각 특성이 안정된 챔버 상태를 유지할 수 있으므로 반도체 소자의 신뢰성이 증가한다. 또한, 상기 폴리머에 의한 파티클 발생을 방지하여 소자의 수율을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

Description

플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법{PLASMA ETCHING CHAMBER AND METHOD FOR COATING FOCUS RING}
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링을 도시한 도식도.
도 2은 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링을 도시한 도식도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하층의 반응과정을 도시한 도면들.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10, 100 : ESC 20, 110 : 웨이퍼
30 : 지지대 40, 140 : 포커스 링
50 : 전극 120 : 실리콘층
130 : TiO2층
본 발명은 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법에 관한 것으로, 플라 즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하층을 TiO2층으로 코팅함으로써 플라즈마 식각 과정에서 발생되어 웨이퍼 백사이드에 증착되는 폴리머가 TiO2층의 광촉매 작용에 의해 분해되어 추가적인 세정 공정이 필요없게 되어 제조 비용이 감소된다. 또한, 상기 플라즈마 식각 진행시 폴리머 증착에 대한 문제가 없어 식각 특성이 안정된 챔버 상태를 유지할 수 있으므로 반도체 소자의 신뢰성이 향상된다. 또한, 상기 폴리머에 의한 파티클 발생을 방지하여 소자의 수율을 향상시키는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 챔버 및 종래 기술에 따른 문제점을 도시한 도식도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 플라즈마 식각 챔버의 도식도로서 플라즈마 식각시 웨이퍼를 고정하기 위하여 ESC(Electro Static Chuck)를 구비하며, 식각을 위해 형성된 플라즈마를 웨이퍼 지역내로 가두기 위하여 웨이퍼 재질과 동일한 실리콘으로 형성된 포커스 링이 구비된다.
여기서, 'A'를 확대하여 보면 상기 웨이퍼 가장자리와 포커스 링간의 유격이 발생하며, 식각 공정이 진행 될수록 포커스 링이 식각됨으로써 상기 유격의 크기가 진다. 따라서, 식각시 발생되는 폴리머가 'B'와 같이 웨이퍼 백사이드로 유입되어 증착된다.
상술한 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법에서, 웨이퍼 가장자리와 포커스 링간의 유격이 발생하여 식각 공정이 진행 될 수록 상기 포커스링이 식각됨으로 유격의 크기가 커지며, 식각시 발생되는 폴리머가 상기 웨이퍼 백사이드로 유입되어 증착되면서 상기 적층된 폴리머로 인하여 후속 공정시 챔버의 오염이 유발되며 상기 폴리머가 웨이퍼 전면으로 재증착됨으로써 파티클에 의한 소자의 수율이 악화된다. 또한, 상기 폴리머 제거를 위하여 웨이퍼 백사이드 세정 공정이 추가되며 상기 포커스 링 주위로 적층된 폴리머에 의해 챔버 세정 주기도 짧아지게 되어 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하층을 TiO2층으로 코팅함으로써 플라즈마 식각 과정에서 발생되어 웨이퍼 백사이드에 증착되는 폴리머가 TiO2층의 광촉매 작용에 의해 분해되어 추가적인 세정 공정이 필요없게 되어 제조 비용이 감소된다. 또한, 상기 플라즈마 식각 진행시 폴리머 증착에 대한 문제가 없어 식각 특성이 안정된 챔버 상태를 유지할 수 있으므로 반도체 소자의 신뢰성이 향상된다. 또한, 상기 폴리머에 의한 파티클 발생을 방지하여 소자의 수율이 향상시키는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버는
ESC(Electro Static Chuck), 전극 및 포커스 링을 구비한 플라즈마 식각 공정에 사용되는 챔버에 있어서,
상기 포커스 링은 코팅된 TiO2층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, ESC(Electro Static Chuck), 전극 및 포커스 링이 구비되며, 상기 ESC는 챔버내에 웨이퍼를 고정하기 위하여 사용되며 ESC가 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼 크기보다 작은 크기로 구비된다.
또한, 포커스 링은 식각을 위해 형성된 플라즈마를 웨이퍼 지역내로 가두기 위하여 구비된다. 이때, 상기 포커스 링은 실리콘층 및 TiO2층의 이중층으로 구성되며, 상기 TiO2층으로 코팅된 포커스 링 하층은 상기 ESC의 상부에서 1 내지 2mm 아래에 구비되는 것
여기서, TiO2층 밴드갭은 크기가 3.0eV으로 플라즈마 식각시 발생되는 광에 의해 활성 산소의 생성과 물분자의 배위가 동시에 일어나면서 활성 산소의 힘으로 분해력을 상기 물분자의 배위 영향으로 친수성을 나타낸다. 상기 산소로부터는 슈퍼옥사이드 음이온(O2-)이 상기 물로부터는 수산라디칼(OH)이 생성되며, 상기 슈퍼옥사이드 음이온(O2-) 및 수산라디칼(OH)의 분해작용으로 플라즈마 식각 과정에서 발생되는 웨이퍼 백사이드에 증착되는 폴리머가 분해된다.
본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 코팅 방법은
Ti(OC3H7)4 와 O2를 소스가스로 하고 Ar을 캐리어 가스로 Ti(OC 3H7)4와 O2를 반응시켜 상기 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하층을 TiO2층으로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 챔버 내의 포커스 링 하층에 Ti02층을 코팅하는 공정은 CVD 장치를 이용하여 형성하며 Ti(OC3H7)4 와 O2를 소스가스로 하고 Ar을 캐리어 가스로 Ti(OC3H7)4와 O2를 반응시켜 Ti02층을 코팅하되, 상기 Ti(OC3H7)4 은 1000 내지 2000sccm의 유량으로 공급되며, 상기 반응은 0.1 내지 0.2torr의 압력, 750 내지 800K의 온도에서 수행하여 50 내지 100um의 두께로 증착되는 것이 바람직하다.
이때, 반응 압력을 낮추거나 온도를 높여 상기 Ti(OC3H7)4 의 공급량을 증가시키면 TiO2층의 성장속도는 증가되지만 결정구조 및 배향성은 변화되지 않으며 상기 Ti(OC3H7)4를 너무 많이 공급하게 되면 반응 활성 농도가 높아져 기상 반응에 의하여 파티클이 생성되어 증착속도가 감소되며, 상기 플라즈마 식각 챔버의 오염을 유발할 수 있으므로 상기 반응 조건에서 수행하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하층의 반응과정을 도시한 도면들이다.
도 3a을 참조하면, 플라즈마 식각시 발생되는 밴드갭 이상의 에너지를 가지는 광이 상기 포커스 링 하층의 TiO2 표면에 조사되면서 전자(e-) 및 정공(h+)이 발 생한다. 이때, TiO2층 표면에 조사되는 광은 400nm 이하의 파장을 가지는 것이 바람직하다.
도 3b를 참조하면, 상기 전자(e-) 및 정공(h+)이 각각 챔버내의 O2 및 H2O와 반응하여 OH 라디칼 및 02 2- 라디칼이 생성되며 상기 OH 라디칼 및 02 2- 라디칼의 산화작용에 의하여 TiO2층 표면의 유기물질인 폴리머가 분해된다.
본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버는 상기 챔버 내의 포커스 링 하층을 TiO2층으로 코팅함으로써 플라즈마 식각 과정에서 발생되어 웨이퍼 백사이드에 증착되는 폴리머가 TiO2층의 광촉매 작용에 의해 분해되어 추가적인 세정 공정이 필요없게 되어 제조 비용이 감소되며, 상기 플라즈마 식각 진행시 폴리머 증착에 대한 문제가 없어 식각 특성이 안정된 챔버 상태를 유지할 수 있으므로 반도체 소자의 신뢰성이 증가한다. 또한, 상기 폴리머에 의한 파티클 발생을 방지하여 소자의 수율이 향상되는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. ESC(Electro Static Chuck), 전극 및 포커스 링을 구비한 플라즈마 식각 공정에 사용되는 챔버에 있어서,
    상기 포커스 링은 그 표면을 코팅하는 TiO2층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TiO2로 코팅된 포커스 링 하부를 상기 ESC의 상부에서 1 내지 2mm 하측에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법.
  3. 플라즈마 식각 챔버 내 포커스 링 코팅 방법에 있어서,
    Ti(OC3H7)4 와 O2를 소스가스로 하고 Ar을 캐리어 가스로 Ti(OC 3H7)4와 O2를 반응시켜 상기 플라즈마 식각 챔버 내의 포커스 링 하부를 TiO2로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 Ti(OC3H7)4 은 1000 내지 2000sccm의 유량으로 공급되며, 상기 반응은 0.1 내지 0.2torr의 압력, 750 내지 800K의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 TiO2은 50 내지 100μm의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 챔버 및 포커스 링 코팅 방법.
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CN104008946A (zh) * 2014-06-12 2014-08-27 上海华力微电子有限公司 铝刻蚀工艺用聚焦环、铝刻蚀工艺

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