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KR20020082556A - Edge ring of ESC for dry etching - Google Patents

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KR20020082556A
KR20020082556A KR1020010022001A KR20010022001A KR20020082556A KR 20020082556 A KR20020082556 A KR 20020082556A KR 1020010022001 A KR1020010022001 A KR 1020010022001A KR 20010022001 A KR20010022001 A KR 20010022001A KR 20020082556 A KR20020082556 A KR 20020082556A
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Abstract

본 발명은 건식 식각용 정전 척의 에지 링에 관한 것으로서, 본 발명은 챔버내에서 정전 척의 상단부 외주연에 구비되어 정전 척에 고정되는 웨이퍼에 플라즈마가 집중되도록 링형상으로 구비되는 에지 링의 구성에 있어서, 하부 링(20)은 세라믹의 재질로 구비하고, 상부 링(10)은 상기 하부 링(20)의 상측면에 측방으로 유동되지 않도록 안치되는 베스펠 소재로서 구비되도록 하는 구성으로 이에 따라 공정 수행 직후의 웨이퍼에 잔류하는 파티클을 최대한 저감되도록 하므로서 보다 양질의 디바이스 제공이 가능토록 하는데 특징이 있다.The present invention relates to an edge ring of an electrostatic chuck for dry etching, and the present invention relates to a configuration of an edge ring provided in a ring shape so that plasma is concentrated on a wafer which is provided at the outer periphery of the upper end of the electrostatic chuck in the chamber and is fixed to the electrostatic chuck. , The lower ring 20 is provided with a material of ceramic, the upper ring 10 is configured to be provided as a Vespel material that is placed so as not to flow laterally on the upper side of the lower ring 20 to perform the process accordingly It is characterized in that it is possible to provide a higher quality device by minimizing the particles remaining on the wafer immediately after.

Description

건식 식각용 정전 척의 에지 링{Edge ring of ESC for dry etching}Edge ring of ESC for dry etching

본 발명은 건식 식각용 정전 척의 에지 링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부 링과 하부 링의 결합 구성으로 형성하면서 특히 상부 링은 하부 링에 측방 유동이 방지되도록 하는 안치되는 베스펠(vespel) 소재로서 이루어지게 하므로서플라즈마와의 충돌에 의한 폴리머의 생성시 이들 폴리머가 상부 링과 긴밀하게 점착되므로서 웨이퍼에서의 파티클 형성이 대폭적으로 저감될 수 있도록 하는 건식 식각용 정전 척의 에지 링에 관한 것이다.The present invention relates to an edge ring of a dry etching electrostatic chuck, and more particularly to a formed configuration of the combination of the upper ring and the lower ring, in particular the upper ring is settled to prevent lateral flow to the lower ring (vespel) material An edge ring of a dry etch electrostatic chuck which allows the formation of polymers by collision with a plasma, so that these polymers adhere closely to the top ring, thereby greatly reducing particle formation on the wafer.

일반적으로 플라즈마(plasma)를 이용한 반도체 소자의 미세 가공시 웨이퍼를 안착시킬 수 있도록 클램핑(clamping)하기 위하여 척을 사용하고 있는 바 특히 정전기를 이용하여 웨이퍼를 척킹(chucking)하는 장치를 정적 척(electrical static chuck, 약칭하여 ESC라고 함)이라 한다.In general, a chuck is used to clamp a wafer so that the wafer can be seated during the microfabrication of a semiconductor device using plasma. In particular, a device for chucking a wafer using static electricity is used as a static chuck. static chuck, abbreviated as ESC).

이러한 정전기를 이용한 종래의 정전 척은 도 1에 도시된 바와 같이 정전 척(1)에 웨이퍼(2)를 올려 놓은 후 전압 발생부로부터 소정의 전류를 인가시키게 되면 웨이퍼(2)와 정전 척(1)의 사이에는 직류의 고전압(DC 650∼700V)에 의해 전위차가 발생한다.In the conventional electrostatic chuck using the static electricity, as shown in FIG. 1, when the wafer 2 is placed on the electrostatic chuck 1 and a predetermined current is applied from the voltage generator, the wafer 2 and the electrostatic chuck 1 ), A potential difference occurs due to a high direct current voltage (DC 650 to 700 V).

이렇게 발생된 전위차에 의해서 절연체(3) 내부에 유전 분극현상이 일어나 +극 가까운 곳의 웨이퍼(2)에는 -전하가, 먼 곳에서는 +전하가 대전된다.As a result of the potential difference, a dielectric polarization phenomenon occurs in the insulator 3, and negative charges are charged to the wafer 2 near the positive pole, and positive charges are located far away.

이러한 전하량에 의해 정전기력이 발생하여 웨이퍼(2)를 정전 척(1)의 절연체(3) 위에서 클램핑하게 된다.Electrostatic force is generated by this amount of charge to clamp the wafer 2 on the insulator 3 of the electrostatic chuck 1.

이와같은 정전 척(1)은 주로 건식식각장치에서 사용하며, 이때 웨이퍼(W)에 침적되는 박막을 가스 플라즈마에 의한 에칭으로 웨이퍼(2)의 패턴을 따라 식각하게 된다.Such an electrostatic chuck 1 is mainly used in a dry etching apparatus, wherein the thin film deposited on the wafer W is etched along the pattern of the wafer 2 by etching with a gas plasma.

한편 정전 척(1)에 의한 웨이퍼 척킹구조에서 플라즈마가 웨이퍼(2)에 집중될 수 있도록 하기 위해 사용되는 것이 에지 링(4)이다.On the other hand, in the wafer chucking structure by the electrostatic chuck 1, the edge ring 4 is used to enable the plasma to be concentrated on the wafer 2.

에지 링(4)은 통상 세라믹 재질로서 이루어지고, 정전 척(1)의 상부로 척킹되는 웨이퍼(2)의 외주연을 감싸도록 하고 있다.The edge ring 4 is usually made of a ceramic material and wraps around the outer periphery of the wafer 2 chucked to the top of the electrostatic chuck 1.

한편 플라즈마는 웨이퍼(2)에만 충돌하게 되는 것이 아니라 에지 링(4)에도 충돌하면서 도 2에서와 같이 세라믹 재질인 에지 링의 구성 성분 중 알루미늄 원자를 확산시키는 현상을 유발하게 된다.On the other hand, the plasma not only collides with the wafer 2 but also collides with the edge ring 4, causing a phenomenon of diffusing aluminum atoms among the components of the edge ring made of ceramic, as shown in FIG. 2.

알루미늄 원자는 반응성이 뛰어난 불소(에칭가스에서 발생)와의 화학적 반응에 의해 폴리머(불화알루미늄)를 생성하게 된다.Aluminum atoms generate polymers (aluminum fluoride) by chemical reaction with highly reactive fluorine (which occurs in etching gas).

이러한 폴리머는 대부분이 배기라인을 통해서 배출이 되기는 하지만 일부는 에지 링의 표면에 증착되기도 한다.Most of these polymers are discharged through the exhaust line, but some are deposited on the surface of the edge ring.

그러나 이러한 폴리머는 에지 링과의 점착성이 좋지 못하므로 후속 열공정이나 챔버내의 압력 변화에 의해 챔버내에서 날리는 현상을 유발하게 된다.However, these polymers do not have good adhesion with the edge ring, which causes blowing in the chamber by subsequent thermal process or pressure change in the chamber.

이러한 폴리머들의 점착성 불량에 따라 이들이 웨이퍼에 떨어지게 되므로서 파티클을 유발시키게 되는 문제가 있다.Due to poor adhesion of these polymers, they fall on the wafer, causing particles.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마와 충돌하는 상부를 탄소성분을 갖는 베스펠(vespel) 소재로서 형성하므로서 플라즈마의 충돌에 의해 발생되는 부산물의 점착성을 향상시켜 웨이퍼에서의 파티클 생성이 최대한 저감되도록 하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to form an upper portion that collides with the plasma as a vespel material having a carbon component, and the by-product generated by the collision of the plasma. It is to improve the adhesion of the particle so that the particle generation on the wafer as possible as possible.

도 1은 종래의 건식 식각 장치를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a conventional dry etching device,

도 2는 종래 에지 링의 성분 분석표,2 is a component analysis table of a conventional edge ring,

도 3은 본 발명에 따른 에지 링의 분리 사시도,3 is an exploded perspective view of the edge ring according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 에지 링의 결합 단면도,4 is a cross-sectional view of the coupling of the edge ring according to the present invention,

도 5는 본 발명의 에지 링의 다른 결합 단면도,5 is another cross-sectional view of the edge ring of the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 에지 링에서 상부 링의 성분 분석표6 is a component analysis table of the upper ring in the edge ring according to the present invention

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 상부 링 20 : 하부 링10: upper ring 20: lower ring

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 챔버내에서 정전 척의 상단부 외주연에 구비되어 정전 척에 고정되는 웨이퍼에 플라즈마가 집중되도록 링형상으로 구비되는 에지 링의 구성에 있어서, 하부 링은 세라믹의 재질로 구비하고, 상부 링은 상기 하부 링의 상측면에 측방으로 유동되지 않도록 안치되는 베스펠 소재로 구비되는 구성이 가장 두드러진 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides an edge ring configured in a ring shape so that plasma is concentrated on a wafer fixed to the electrostatic chuck provided at the outer periphery of the upper end of the electrostatic chuck in the chamber. It is provided with, the upper ring is characterized in that the configuration is provided with a Vespel material is placed so as not to flow laterally on the upper side of the lower ring.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 에지 링을 도시한 분리 사시도이다.3 is an exploded perspective view showing the edge ring according to the present invention.

본 발명의 에지 링은 종전과 마찬가지로 링형상이다.The edge ring of the present invention is ring-like as before.

다만 에지 링을 상부 링(10)와 하부 링(20)이 분리되도록 하되 상부로부터 하부 링(20)에 상부 링(10)이 안치되는 단순 조립되는 구성으로 이루어지도록 하는데 특징이 있다.However, the edge ring is characterized in that the upper ring 10 and the lower ring 20 are separated, but are made of a simple assembly configuration in which the upper ring 10 is placed in the lower ring 20 from the top.

또한 하부 링(20)은 종전의 에지 링과 동일한 세라믹으로 이루어지고, 상부 링(10)은 베스펠 소재로서 이루어지도록 한다.In addition, the lower ring 20 is made of the same ceramic as the conventional edge ring, the upper ring 10 is made of a Vespel material.

베스펠은 주요 성분이 탄소로 이루어지는 소재로서, 세라믹보다는 강성이 강하고, 특히 플라즈마와의 충돌시에는 탄소를 부산물로서 생성한다.Vespel is a material whose main component is carbon, which is more rigid than ceramic, and produces carbon as a by-product, especially when colliding with plasma.

한편 상술한 바와같이 상부 링(10)은 하부 링(20)의 상부에 안치되는 구성이다.Meanwhile, as described above, the upper ring 10 is disposed on the upper portion of the lower ring 20.

도 4에서와 같이 상부 링(10)의 상단면은 내측으로 단층지게 하고, 하부링(20)의 저면에는 그와 대응되는 형상으로 단층지게 하므로서 상부 링(10)의 상부로 하부 링(20)이 간단히 적층되는 결합구조로 이루어지도록 한다.As shown in FIG. 4, the upper surface of the upper ring 10 is monolayered inward, and the lower surface of the lower ring 20 is monolayered in a corresponding shape, thereby lowering the upper ring 10 to the upper portion of the upper ring 10. It is to be made of a simple laminated coupling structure.

단지 하부 링(20)에 안치되는 상부 링(10)은 측방으로의 유동이 방지되도록 각 링간 측면간 접촉은 긴밀하게 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable that the upper ring 10 settled only by the lower ring 20 is in close contact between the sides of each ring so that the flow to the side is prevented.

또한 본 발명은 도 5에서와 같이 상부 링(10)의 상단면은 외측으로 단층지게 하면서 하부 링(20)의 저면은 그와 대응되는 형상으로 형성되게 하여 측방 유동이 방지되도록 결합되는 구성으로도 실시가 가능하다.In addition, the present invention is a configuration that is coupled to prevent the lateral flow by making the bottom surface of the lower ring 20 is formed in a shape corresponding thereto while the top surface of the upper ring 10 is monolayer to the outside as shown in FIG. Implementation is possible.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 에지 링은 공정 수행시 플라즈마와 충돌되는 부위는 상부 링(10)이 되고, 이때 상부 링(10)에서는 도 6에서와 같이 탄소를 부산물로서 생성하게 된다.In the edge ring according to the present invention configured as described above, the site collided with the plasma during the process becomes the upper ring 10, and the upper ring 10 generates carbon as a by-product as shown in FIG. 6.

이렇게 생성되는 부산물은 다시 상부 링(10)에서의 점착성이 양호하여 비록 챔버의 내부 압력이 변하게 되더라도 폴리머의 유동을 방지시킬 수가 있게 된다.The by-products thus produced have good tack in the upper ring 10 again to prevent the flow of polymer even if the internal pressure of the chamber changes.

즉 상부 링(10)을 이루는 베스펠 소재는 비록 플라즈마와의 충돌에 의해 폴리머를 생성하게 되더라도 이러한 폴리머들을 다시 긴밀하게 점착되게 할 수가 있다.That is, the Vespel material constituting the upper ring 10 may cause the polymers to be closely adhered again even though the polymer is produced by the collision with the plasma.

폴리머가 상부 링(10)에 긴밀하게 점착되면 챔버의 내부에서 압력 변화에 따른 폴리머들의 유동이 대폭적으로 감소되므로 웨이퍼에 떨어지게 되는 파티클의 생성을 최대한 방지할 수가 있게 된다.When the polymer is closely adhered to the upper ring 10, the flow of the polymers due to the pressure change in the inside of the chamber is greatly reduced, thereby preventing the generation of particles falling on the wafer as much as possible.

따라서 챔버의 내부에서 웨이퍼로 떨어지는 폴리머를 최소량으로 저감시키게 되면 웨이퍼에서의 파티클 생성이 억제되므로 보다 양질의 디바이스를 얻을 수가있게 된다.Therefore, if the minimum amount of polymer falling into the wafer from the inside of the chamber is reduced, particle generation on the wafer is suppressed, and thus a higher quality device can be obtained.

또한 종래의 세라믹 재질로서만 에지 링을 형성하게 될 때에는 플라즈마와의 충돌에 의해 에지 링의 외측단부가 심하게 마모되기도 하였으나 본 발명에 따라 에지 링의 상부측을 베스펠 소재로서 사용하게 되면 이같은 마모가 저감되면서 내구력을 더욱 증강시킬 수가 있게 된다.In addition, when the edge ring is formed only of a conventional ceramic material, the outer end portion of the edge ring is badly worn by the collision with the plasma. However, when the upper side of the edge ring is used as a Vespel material according to the present invention, such wear is caused. As it decreases, durability can be further increased.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 플라즈마를 웨이퍼에 집중되도록 하는 에징 링의 구성을 상부 링(10)과 하부 링(20)으로 각각 형성하면서 특히 상부 링(10)을 폴리머의 점착성이 우수한 베스펠 소재로서 구비되도록 하여 공정 수행 직후의 웨이퍼에 잔류하는 파티클을 최대한 저감되도록 하므로서 보다 양질의 디바이스를 제작할 수 있도록 한다.As described above, according to the present invention, an upper ring 10 and a lower ring 20 are respectively formed of an edging ring configured to concentrate plasma on a wafer, and in particular, the upper ring 10 is a Vespel material having excellent polymer adhesion. In order to reduce the amount of particles remaining on the wafer immediately after the process, the device can be manufactured with higher quality.

또한 에지 링의 마모를 저감시키므로 내구력을 향상시켜 유지 관리가 경제적으로 이루어질 수 있도록 한다.In addition, the wear of the edge ring is reduced, thereby improving durability and economical maintenance.

Claims (4)

챔버내에서 정전 척의 상단부 외주연에 구비되어 정전 척에 고정되는 웨이퍼에 플라즈마가 집중되도록 링형상으로 구비되는 에지 링의 구성에 있어서,In the configuration of the edge ring provided in a ring shape so that the plasma is concentrated on the wafer is provided on the outer periphery of the upper end of the electrostatic chuck in the chamber, 하부 링(20)은 세라믹의 재질로 구비하고, 상부 링(10)은 상기 하부 링(20)의 상측면에 측방으로 유동되지 않도록 안치되는 베스펠 소재로서 구비되는 건식 식각용 정전 척의 에지 링.The lower ring 20 is formed of a ceramic material, and the upper ring 10 is an edge ring of a dry etching electrostatic chuck provided as a Vespel material which is placed on the upper side of the lower ring 20 so as not to flow laterally. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 링(10)은 상단면이 내측으로 단층지고, 상기 하부 링(20)은 저면이 상기 상부 링(10)의 상단면과 대응되는 형상으로 단층지게 하므로서 상기 상부 링(10)의 상부로 상기 하부 링(20)이 적층되는 구성인 건식 식각용 정전 척의 에지 링.2. The upper ring of claim 1, wherein the upper ring 10 has a top surface single layered inward, and the lower ring 20 has a bottom surface single layered in a shape corresponding to the top surface of the upper ring 10. Edge ring of the electrostatic chuck for dry etching, wherein the lower ring (20) is stacked on top of the (10). 제 1 항에 있어서, 상기 상부 링(10)은 상단면이 외측으로 단층지고, 상기 하부 링(20)은 저면이 상기 상부 링(10)의 상단면과 대응되는 형상으로 단층지게 하므로서 상기 상부 링(10)의 상부로 상기 하부 링(20)이 적층되는 구성인 건식 식각용 정전 척의 에지 링.2. The upper ring of claim 1, wherein the upper ring 10 has a top surface monolayered outward, and the lower ring 20 has a bottom surface monolayered in a shape corresponding to the top surface of the upper ring 10. Edge ring of the electrostatic chuck for dry etching, wherein the lower ring (20) is stacked on top of the (10). 제 1 항에 있어서, 상기 상부 링(10)은 하부 링(20)에 안치되면서 측방으로의 유동이 방지되도록 각 링간 측면간 긴밀하게 접촉되는 구성인 건식 식각용 정전척의 에지 링.The edge ring of the dry etching electrostatic chuck according to claim 1, wherein the upper ring (10) is placed in the lower ring (20) and is in intimate contact between the sides of each ring to prevent the flow to the side.
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