KR20030025007A - 쉴드링을 가지는 식각장비 - Google Patents

Abstract

내식각성이 우수하고 파티클의 발생을 억제하는 개선된 쉴드 링을 가지는 식각장비가 개시된다. 반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 식각장비는, 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 분위기를 제공하는 챔버와, 상기 챔버의 상부쪽에 설치되어 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하는 상부 전극과, 상기 상부전극의 외곽에 장착되어 상기 플라즈마가 상기 반도체 웨이퍼의 상부로 집중되도록 하고 주위의 부품을 식각으로부터 보호하는 세라믹 재질의 쉴드 링을 구비함을 특징으로 한다.

Description

쉴드 링을 가지는 식각장비{dry eatcher with shield ring}

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로, 특히 쉴드 링을 개선한 식각 장비에 관한 것이다.

최근 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 프로세스(공정) 및 프로세싱 시스템도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다.

일반적으로, 반도체 제조 프로세스중 제조대상물인 반도체 웨이퍼의 표면에가스 또는 일단의 재료를 직접 또는 간접적으로 입히는 작업 즉, 데포지션(deposition) 프로세스가 완료되면, 필요한 부분에만 막을 형성하기 위해 필요 없는 막을 식각하는 식각(에칭)프로세스가 진행된다. 이 경우에 식각 프로세스(공정)은 프로세스 챔버의 온도와 압력 등의 분위기, 촉매 가스, 그리고 반응 가스 등의 파라메타들에 의해 주로 결정된다.

SCCM장비 등과 같은 식각장비에서 챔버내에 설치되는 쉴드 링은 도 1 내지 도 4에서 보여지는 바와 같이 챔버 부품들 중 하나이며, 플라즈마의 차폐역할을 하기 위해 상부 전극의 외곽을 둘러싸면서 설치된다. 상기 쉴드 링의 재질을 석영으로 되어 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 쉴드 링의 사용시 식각 형상을 보인 도면들이고, 도 5는 쉴드 링의 장착 위치를 보인 조립도면이다. 도 1은 쉴드 링의 정면을 보인 도면이고, 도 2는 측면을 보인 도면이며, 도 3은 후면을 보인 도면이다. 도 4에서 참조부호 10은 쉴드 링을 가리키고, 20은 쉴드 링에서 식각이 상대적으로 적게 되는 외곽부위를 가리킨다. 참조부호 30은 식각이 상대적으로 많이 되는 안쪽 부위를 가리키고, 참조 부호 40은 상부 전극을 가리킨다.

상기한 도면들을 참조하면, 상부 전극을 가리키는 셀 부위에서 가스가 플로우되고, 고주파 파워가 온되면서 챔버의 내부에는 플라즈마가 형성된다. 상기 쉴드 링을 설치하는 주목적은 발생된 플라즈마가 옆으로 빠져 나가지 않도록 하는 것이고, 셀 에지 부위에서 셀을 고정하기 위한 고정 볼트를 커버하여 볼트의 식각을 방지케 하는 것이 부수적인 목적이다. 따라서, 상기 쉴드 링은 실질적으로 공정 진행에 직접적인 영향을 미치는 부품중의 하나임을 알 수 있다.

도 1은 식각공정을 진행하여 50시간 되었을 때의 석영 재질의 쉴드 링의 형상을 보인 것인데, 쉴드 링(10)의 안쪽 부위가 상대적으로 외곽부위에 비해 식각이 많이 되어 두께가 달라진다. 사용주기가 어느정도 되면 안쪽 부위의 두께가 현저히 줄어들어 사용을 할 수 없게 되고, 또한 두께가 얇아질 수록 공정에도 바람직하지 못한 변화가 생긴다. 폴리머 데포지션 또한 불안정하게 되어 파티클 발생측면에서도 좋지 않다.

결국, 부품의 재질 특성상 쉴드 링은 플라즈마에 노출이 되면서 직접적으로 식각의 영향을 받아 식각이 되어 버린다. 그러므로 사용주기가 짧아 교체를 빈번하게 하여야 하므로 기료비가 상승한다. 또한 사용시간이 지나면서 에치율과 크리티컬 디멘젼등 공정변화가 발생되어 문제시 된다.

상기한 바와 같이, 종래에는 쉴드 링이 석영재질로 되어 있어 안쪽 부위가 식각이 많이 된다. 따라서, 사용주기가 짧아서 기료비가 많이 들고 사용주기마다 공정에 변화를 야기하여 수율이 저하되는 문제점이 발생되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 쉴드 링 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 내식각성이 우수하고 파티클의 발생을 억제하는 개선된 쉴드 링을 가지는 식각장비를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 양상에 따라, 반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 식각장비에 있어서,

반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 분위기를 제공하는 챔버와;

상기 챔버의 상부쪽에 설치되어 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하는 상부 전극과;

상기 상부전극의 외곽에 장착되어 상기 플라즈마가 상기 반도체 웨이퍼의 상부로 집중되도록 하고 주위의 부품을 식각으로부터 보호하는 세라믹 재질의 쉴드 링을 구비함을 특징으로 한다.

상기한 쉴드 링에 따르면, 식각공정시 파티클의 발생을 억제하여 부품의 수명을 증대시킴과 아울러 공정불량을 최소화할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1 내지 도 4는 종래의 쉴드 링의 사용시 식각 형상을 보인 도면들

도 5는 쉴드 링의 장착 위치를 보인 도면

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 세라믹 재질의 쉴드 링을 보인 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 개선된 쉴드 링의 구조에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 세라믹 재질의 쉴드 링을 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 쉴드 링(10)의 형상이 보여진다.

상기 쉴드 링(10)은 내경이 형성되어 링형상을 가지는 제1단부(12)와, 상기 제1단부에서 웨이퍼의 설치방향으로 굽어 상기 제1단부와는 단차를 가지며 상기 제1단부와 일체로 형성된 제2단부(12)를 가진다. 상기 쉴드 링(10)은, 반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 분위기를 제공하는 챔버와, 상기 챔버의 상부쪽에 설치되어 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하는 상부 전극을 구비하는 식각 장비에서, 상기 상부전극의 외곽에 장착되어 상기 플라즈마가 상기 반도체 웨이퍼의 상부로 집중되도록 하고 주위의 부품을 식각으로부터 보호하는 세라믹 재질의 쉴드 링이다. 여기서, 상기 쉴드 링(10)의 세라믹 재질은 산화 알루미나 또는 산화 티타늄계열의 세라믹 재질일 수 있다.

결국, 본 발명의 실시 예에서는 종래의 문제를 해결하기 위해 부품의 재질을 변경하여 내 식각성이 우수하고 폴리머 데포지션이 양호하게 한다. 세라믹으로 변경을 행할 시 식각공정에서 식각이 거의 생기지 않게 하여 재료비 절감의 효과 및 공정의 변화에 문제도 최소화된다.

그렇게 함에 의해, 파티클의 발생요소를 억제하여 웨이퍼 수율향상에 기여하고, 폴리머 데포지션이 종래보다 하드하게 되어 예방보전의 주기가 연장된다.

상기한 설명에서 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 쉴드 링의 형태를 변경시킬 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 식각공정에서 쉴드 링이 쉽게 식각되는 것을 억제하여 기료비를 절감하고 식각 공정에서의 불량을 방지 또는 최소화하는효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 식각장비에 있어서,

   반도체 웨이퍼에 형성된 막을 식각하기 위한 분위기를 제공하는 챔버와;

   상기 챔버의 상부쪽에 설치되어 플라즈마를 생성하기 위한 전원을 공급하는 상부 전극과;

   상기 상부전극의 외곽에 장착되어 상기 플라즈마가 상기 반도체 웨이퍼의 상부로 집중되도록 하고 주위의 부품을 식각으로부터 보호하는 세라믹 재질의 쉴드링을 구비함을 특징으로 하는 식각장비.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 재질은 산화 알루미나 또는 산화 티타늄계열의 세라믹 재질임을 특징으로 하는 식각장비.
3. 제2항에 있어서, 상기 쉴드 링은,

   내경이 형성되어 링형상을 가지는 제1단부와,

   상기 제1단부에서 웨이퍼의 설치방향으로 굽어 상기 제1단부와는 단차를 가지며 상기 제1단부와 일체로 형성된 제2단부를 가짐을 특징으로 하는 식각장비.