KR20070007449A - 반도체 식각설비의 싱글링 및 그 싱글링을 이용한 플라즈마처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 에칭설비에서 챔버의 싱글링이 정전척 상부의 내부공간을 감싸도록 하여 유니포미티를 개선하는 플라즈마 처리장치 및 그 싱글링에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 플라즈마처리장치는, 공정가스가 유입되어 식각공정을 진행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버 내부에 설치된 정전척과, 상기 정전척의 상부 공간을 감싸도록 형성되어 플라즈마가 상기 정전척 상에 놓여진 웨이퍼에 집중되도록 하는 싱글링을 포함한다.

플라즈마, 싱글링, 정전척, 식각설비, 웨이퍼에지, 에칭레이트

Description

반도체 식각설비의 싱글링 및 그 싱글링을 이용한 플라즈마 처리장치{SINGLE RING OF SEMICONDUCTOR ETCHING DEVICE AND PLASMA PROCESS EQUIPMENT USING SINGLE THEREOF}

도 1은 종래의 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버를 도시한 분해사시도

도 2는 도 1의 싱글링(13)의 사시도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버를 도시한 분해사시도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버의 요부를 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 공정챔버 11: 하부플레이트

12: 정전척 13: 싱글링

14: 승강핀

본 발명은 반도체 플라즈마 처리장치 및 싱글링구조에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용한 에칭설비에서 챔버의 싱글링이 정전척 상부의 내부공간을 감싸도록 하여 유니포미티를 개선하는 플라즈마 처리장치 및 그 싱글링에 관한 것이다.

통상적으로 반도체장치를 제조하기 위한 웨이퍼는 세정, 확산, 포토레지스트 코팅, 노광, 현상, 식각 및 이온주입 등과 같은 공정을 반복하여 거치게 되며, 이들 과정별로 해당 공정을 수행하기 위한 설비가 사용된다.

이러한 공정중 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 있으며, 습식식각은 소자의 최소선폭이 수백 내지 수십 마이크로대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나 VLSI, ULSI소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 따라서 현재 일반적으로 건식식각을 사용하고 있으며, 건식식각 설비중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초미세 가공하는 공정설비는 공정챔버에서 가스와 고주파 파워 등 각종요소를 이용하여 공정을 진행할 때 외부와 완전히 차단된 초고진공을 요구하고 있다.

플라즈마 가스는 전기적인 파괴에 의해 생성되어 가스의 종류에 따라 강한 화학반응을 일으킬 수 있다. 즉, 플라즈마 건식식은 반도체 제조 시 실리콘층, 실리콘 질화막, 다결정 실리콘막, 그리고 실리콘 산화막을 식각할 수 있다.

이와같이, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 플라즈마(plasma)를 이용하여 건식 식각(dry etching)공정을 실시하는 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버에 는 프로세스 챔버 내측에 형성된 플라즈마를 웨이퍼로 모아주기 위해 싱글링(single ring)이 구비된다.

종래의 플라즈마 에칭공정시 웨이퍼로 플라즈마를 모아주기 위한 싱글링이 구비된 플라즈마 식각장비의 프로세스챔버를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버를 도시한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 식각장비의 프로세스 챔버(10)는 내측 바닥에 하부플레이트(11)가 설치되고, 하부플레이트(11)의 상측에 웨이퍼(W)를 공정시 척킹하는 정전척(12)이 스크루(S)에 의해 고정되며, 정전척(12)의 가장자리에 싱글링(13)이 놓여진다.

하부플레이트(11)는 상부에 상하로 이동가능하게 복수의 승강핀(14)이 설치되며, 승강핀(14)은 정전척(12)에 관통 결합되어 정전척(12)에 놓여진 웨이퍼를 승하강시킨다.

승강핀(14)은 정전척(12)의 상면으로부터 돌출되거나 삽입됨으로써 정전척(12)에 웨이퍼를 로딩/언로딩시킨다.

하부플레이트(11)는 웨이퍼의 냉각을 위한 헬륨(He)가스를 정전척(12)으로 공급하기 위한 가스공급홀(11a)이 형성되고, 스크루(S)로 정전척(12)을 고정시키기 위한 복수의 나사홈(11b)이 가장자리를 따라 형성되며, 상면중 복수의 나사홈(11b) 외측에 정전척(12)의 가장자리를 지지하는 원형의 지지부(11c)가 돌출 형성된다.

정전척(12)은 하부플레이트(11)의 가스공급홀(11a)로부터 공급되는 헬륨가스를 웨이퍼의 하면으로 공급하기 위하여 상면에 여러 갈래의 가스방출홈(12a)이 형성되며, 가장자리를 따라 일정간격으로 복수의 관통홀(12b)이 형성된다.

정전척(12)은 하부플레이트(11)의 지지부(11c) 내측에 놓여져서 스크루(S)가 관통홀(12b)을 통과하여 하부플레이트(11)의 나사홈(11b)에 체결됨으로써 하부플레이트(11)에 고정된다.

싱글링(13)은 세라믹 재질로 형성되어 정전척(12)의 가장자리에 놓여지며, 프로세스 챔버(10) 내에 형성된 플라즈마를 내측에 위치하는 웨이퍼로 모아주는 역할을 한다.

이와 같은 종래의 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버(10)의 싱글링은 도 2와 같이 평평하게 형성되어 웨이퍼 에지부위의 에지 레이트가 센터부위보다 낮아 싱글링 바깥으로 유실되는 플라즈마가 웨이퍼로 집중되지 않는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 싱글리 바깥으로 유실되는 플라즈마를 웨이퍼로 집중될 수 있도록 하는 싱글링 및 그 싱글링을 이용한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마처리장치는, 공정가스가 유입 되어 식각공정을 진행하는 공정챔버와, 상기 공정챔버 내부에 설치된 정전척과, 상기 정전척의 상부 공간을 감싸도록 형성되어 플라즈마가 상기 정전척 상에 놓여진 웨이퍼에 집중되도록 하는 싱글링을 포함함을 특징으로 한다.

상기 싱글링은 하부면이 외측에서 내측으로 일정폭만큼의 평면을 이루며, 그 평면의 내측 끝단에 일정길이만큼 절곡된 수직면을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 식각설비의 싱글링은, 하부면이 외측에서 내측으로 일정폭만큼의 평면을 이루며, 상기 평면의 내측 끝단에 일정길이만큼 절곡된 수직면을 갖는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버를 도시한 분해사시도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버의 요부를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 내측 바닥에 하부플레이트(11)가 설치되고, 웨이퍼(W)를 척킹함과 아울러 가장자리를 따라 복수로 형성되는 관통홀(12)을 통해 복수의 스크루(S)로 하부플레이트(11) 상측에 고정되는 정전척(12)과, 정전척(12)의 가장자리에 결합고정되고, 하부면이 외측에서 내측으로 일정폭만큼의 평면을 이루며, 그 평 면의 내측 끝단에 일정길이만큼 절곡된 수직면을 갖는 싱글링(16)을 포함한다.

하부플레이트(11)와 정전척(12), 그리고, 하부플레이트(11)와 정전척(12)에 설치되는 승강핀(14)에 대해서는 이미 종래에서 상세히 언급하였으므로 그 설명을 생략하기로 하겠다.

싱글링(13)은 정전척(12)의 가장자리에 하측면이 면접하고, 정전척(12) 상부의 내부공간을 감싸도록 하여 플라즈마가 정전척(12) 상에 놓여진 웨이퍼에 집중되도록 한다.

따라서 프로세스 챔버(10) 내측의 플라즈마를 웨이퍼(W)로 안정적으로 모아주게 되어 웨이퍼(W)가 에칭공정을 정상적으로 실시하도록 한다.

그리고, 싱글링(13)이 정전척(12)의 가장자리에 틈새없이 고정됨으로써 하부플레이트(11)의 가스공급홀(11a)로부터 공급되어 정전척(12)의 가스방출홈(12a)을 통해 방출되는 웨이퍼(W) 냉각을 위한 헬륨(He)가스가 리크(leak)되지 않게 됨으로써 웨이퍼(W)를 균일하게 냉각시켜 온도 균일성을 유지한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 싱글링이 정전척 상부의 내부 공간을 감싸도록 하여 챔버 내측의 플라즈마를 정전척 위에 놓여진 웨이퍼로 안정적으로 모아주도록 하여 , 정전척으로부터 공급되는 냉각용 헬륨가스의 리크(leak)를 방지함으로써 웨이퍼의 온도 균일성을 유지하여 웨이퍼의 수율을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭장비의 프로세스 챔버를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 플라즈마처리장치에 있어서,

   공정가스가 유입되어 식각공정을 진행하는 공정챔버와,

   상기 공정챔버 내부에 설치된 정전척과,

   상기 정전척의 상부 공간을 감싸도록 형성되어 플라즈마가 상기 정전척 상에 놓여진 웨이퍼에 집중되도록 하는 싱글링을 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 싱글링은 하부면이 외측에서 내측으로 일정폭만큼의 평면을 이루며, 그 평면의 내측 끝단에 일정길이만큼 절곡된 수직면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 반도체 식각설비의 싱글링에 있어서,

   하부면이 외측에서 내측으로 일정폭만큼의 평면을 이루며, 상기 평면의 내측 끝단에 일정길이만큼 절곡된 수직면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 식각설비의 싱글링.

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