(57)【要約】【課題】シールドリングへのポリマー蒸着、および、プラズマによるシールドリング及びフォーカスリングの食刻によるパーチクル生成を抑制することができる半導体食刻装置を提供する。【解決手段】チャンバー１０の内部で互いに対向される上部と下部にそれぞれ上部電極２０と下部電極３０を備え、上部電極１０は周縁部がシールドリング４０によりカバーされ、下部電極３０の上部にはウェハＷが安着される静電チャック５０を備えると共に、静電チャック５０の外周縁端部がフォーカスリング６０に覆われる構成からなる半導体食刻装置において、シールドリング４０は、フォーカスリング６０の上部に位置し、内周面が垂直下向き延長され、放射状に多数の排気ホールが水平方向に形成される。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの内部で互いに対向される上部と下部にそれぞれ上部電極と下部電極を備え、前記上部電極は周縁部がシールドリングによりカバーされ、前記下部電極の上部にはウェハが安着される静電チャックを備えると共に、前記静電チャックの外周縁端部上にはフォーカスリングが配置される構成からなる半導体食刻装置において、
前記シールドリングは、前記フォーカスリングの上部に位置し、内周面が垂直下向き延長されて放射状に多数の排気ホールが水平方向に形成されてなることを特徴とする半導体食刻装置。
【請求項２】
前記シールドリングは、前記上部電極の外周面をカバーするカバー部と、前記上部電極が安着される安置部と、前記安置部の内径面から垂直下向きに前記フォーカスリングの上段部近傍まで延長してプラズマの直進流動を案内するガイド部とからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体食刻装置。
【請求項３】
前記ガイド部の内径は前記静電チャックに安着されるウェハの外径よりも大きく形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体食刻装置。
【請求項４】
前記ガイド部の周面に多数の排気ホールが放射状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体食刻装置。
【請求項５】
前記シールドリングは石英でなることを特徴とする請求項１に記載の半導体食刻装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、半導体食刻装置に係るもので、詳しくは、上部電極でプラズマのフォーカシング（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）のために具備されるシールドリング（ｓｈｉｅｌｄ　ｒｉｎｇ）の構成を簡単に改善してシールドリングへのポリマー蒸着とプラズマによるシールドリング及びフォーカスリングの食刻に従うパーチクル生成を最大限防止及び抑制することができる半導体食刻装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体を製造する設備において食刻装置は、ウェハの絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成するために用いられる装備である。このような食刻装置は通常図６に示すような構成を有する。
【０００３】
半導体を製造する際に用いられる食刻装置は、チャンバー１の内部で上部と下部に互いに所定の高さだけを離隔して上部電極２と下部電極３を備え、下部電極３の上部にはウェハを静電気力によりチャッキングする静電チャック４が備えられる。静電チャック４にはウェハＷが安着され、上部電極２側のガス流入口を通じてソースガスが充填され、上部電極２と下部電極３にはＲＦ電源が印加される。
【０００４】
そのため、静電チャック４にウェハＷが安着した状態でガス流入口を通じてソースガスが流入され、上部電極２と下部電極３にＲＦ電源が印加されると、上部電極２とウェハＷとの間ではプラズマが発生し、このプラズマによりウェハＷへの膜質を食刻する食刻工程を行うことになる。
【０００５】
このとき、上部電極２はその底面と外周面がシールドリング５によりカバーされることにより、プラズマから上部電極２が保護され、このときのシールドリング５は通常絶縁性材質、代表的には石英からなっている。
【０００６】
上部電極２の底面と外周面をカバーするシールドリング５の主な機能は上部電極２へのポリマー付着を防止することである。
【０００７】
このシールドリング５については、既に多様に改善されている。（例えば、特許文献１〜５参照）
また、静電チャック４の外周縁上部には上下部電極２，３の間で発生されるプラズマがウェハＷに集中的に集まるようにフォーカスリング６が具備される。
【０００８】
一方、シールドリング５は、通常円形のリング形状でなり、上部電極２の底面をカバーする水平面にはセンターからウェハＷより大きい直径の貫通孔が形成されている。
【０００９】
また、水平面外側の終端部は所定の高さだけ垂直に突出されて上部電極２の底面と共に外側面が同時にカバーされる。
【００１０】
【特許文献１】
韓国公開特許公報第１９９５−３４５８９号
【特許文献２】
韓国公開特許公報第１９９８−７０７００号
【特許文献３】
特開平５−２７１９１７号公報
【特許文献４】
特開平第８−３３５５６８号公報
【特許文献５】
特開平第１１−２１９９３５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、食刻装置の工程実行のときには、余儀なく副産物のポリマーが生成され、これらのポリマーは高温では吸着力が弱いのに比べ、低温では吸着される性質があるため、特にシールドリング５の外周縁部に図７に示すようにポリマーが付着されるという問題点がある。このポリマーがＲＦパワーのオフのときにチャンバー１内部での流動渦流の影響でシールドリング５から落ちながらウェハＷに安着されてウェハ汚染を誘発させるという問題点があった。
【００１２】
また、上部電極２とウェハＷとの間で発生されるプラズマは、イオン成分が非方向性、即ち、図８に示すような散乱分布をもちながらシールドリング５と共にフォーカスリング６の一部を同時に食刻する。これに従い、多数のパーチクルが生成されると共にウェハＷでのスクラップ発生を招来してウェハ収率が減少されるという深刻な問題点が発生する。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、食刻工程の実行中に発生するポリマーがシールドリングに吸着するのを防止して悪性ポリマーによるウェハ汚染を防止することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、プラズマの直進性を向上させて食刻効率を向上させると共に円滑な排気と部品の耐久力を向上させて使用寿命を延長させることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため本発明は、チャンバーの内部で互いに対向される上部と下部にそれぞれ上部電極と下部電極を備え、前記上部電極は周縁部がシールドリングによりカバーされ、前記下部電極の上部にはウェハが安着される静電チャックを備えながら前記静電チャックの外周縁端部上にはフォーカスリングが配置される構成からなる半導体食刻装置において、前記シールドリングは、前記フォーカスリングの上部に位置し、内周面が垂直下向き延長されて放射状に多数の排気ホールが水平方向に形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図１は本発明による食刻装置の側断面図、図２は本発明によるシールドリングの拡大された側断面図である。
【００１８】
本発明は半導体の食刻装置で上部電極をカバーするように備えられるシールドリングの構成を改善して食刻工程実行中のポリマー及びパーチクルによる影響を最小化することにある。
【００１９】
即ち、図１に示すように、工程が実行されるチャンバー１０の内部には互いに対向する上部と下部に所定高さだけ離隔させてそれぞれ上部電極２０と下部電極３０を備え、この中で上部電極２０は外周縁部がシールドリング４０によりカバーされ、下部電極３０には上部にウェハが安着される静電チャック５０を備え、静電チャック５０の外周縁端部は上方に配置されたフォーカスリング６０に覆われる。
【００２０】
このとき、静電チャック５０を固定する下部電極３０を含むアセンブリは昇降可能になっている。
【００２１】
そのため、上部電極２０の上側からソースガスが流入され、上部電極２０と下部電極３０との間にＲＦパワーが印加されると、上部電極２０と静電チャック５０との間でプラズマが発生され、このときに発生されるプラズマが静電チャック５０に安着されたウェハＷの上部面に衝突しながら絶縁膜などの食刻によりコンタクトホールを形成する。
【００２２】
このような構成は従来と類似である。本発明は、上述のように上部電極２０をカバーするシールドリング４０の構成を改善させることができるという特長を有する。
【００２３】
即ち、図２に示すように、本発明のシールドリング４０は、上部の直径が下部よりも大きく、垂直の段差をもつ円筒形の形状に形成されている。なお、シールドリング４０の材質は石英である。
【００２４】
本発明のシールドリング４０はカバー部４１と安置部４２とガイド部４３とからなる。
【００２５】
カバー部４１は、半導体食刻装置のＲＦパワーが印加される上部電極２０の外周面下部を外側から覆う形状を有する。このようなカバー部４１の外側はボルト締結により上部電極２０と堅固に固定される。上部電極２０とのボルト締結のためにカバー部４１の周面に沿って放射状に複数個の締結ホール４１ａが形成される。
【００２６】
そして、安置部４２は、カバー部４１の下段部が内側に向かって水平に折り曲げられた水平面をなす部分で、安置部４２上には上部電極２０が安置される。
【００２７】
このようにカバー部４１の内側へ上部電極２０を挿入すると、上部電極２０は安置部４２に安全に安着される状態となる。
【００２８】
一方、カバー部４１及び安置部４２は従来のシールドリングにも形成された構成であり、本発明はこのような構成に加えて、安置部４２の内径面から垂直下向きに延長されて所定の高さをもつ円通形のガイド部４３が一体に形成されることをその特徴としている。
【００２９】
ガイド部４３の内径は、静電チャック５０に安着されるウェハＷの直径よりも大きく形成され、垂直下向きに延長される下段部は静電チャック５０の外周縁を覆うように備えられるフォーカスリング６０の直上部に微細な間隙だけを維持して近接している。
【００３０】
また、ガイド部４３には周面にそって放射状に多数の排気ホール４３ａが形成されている。これらの排気ホール４３ａは、ポンピングにより工程実行直後の副産物を円滑に排出させることができる最小限の大きさと個数で形成されるのが最も好ましい。
【００３１】
以下、図３〜図５を参照して、上記構成の本発明の作用について説明する。
【００３２】
図３は、本発明による食刻装置においてウェハがローディングされる状態を示す側断面図、図４は本発明による食刻工程中でプラズマの流動性向を示す側断面図、図５は本発明に従い食刻工程を実行した直後にチャンバー内に発生される副産物の排出状態を示した側断面図である。
【００３３】
チャンバー１０の内部にウェハＷをローディングする場合、下部電極３０側のアセンブリは所定高さに下降しながらシールドリング４０とフォーカスリング６０との間に一定間隔のウェハローディング間隔を形成する（図３参照）。このとき、静電チャック５０からは既に複数のリフトピン（図示せず）が所定の高さに上昇した状態であるため、上部電極２０と静電チャック５０との間に誘導されたウェハＷをリフトピンの上部に安置することになる。
【００３４】
ウェハＷを安置させた状態でリフトピンが下降してウェハＷを静電チャック５０の上面に密着する（図４参照）。このとき、下部電極３０側のアセンブリがもとの位置に上昇しながらシールドリング４０のガイド部４３の下段部がフォーカスリング６０の上段部と相当に近接する状態になる。
【００３５】
このような状態で上部電極２０の上部からソースガスが流入され、同時に上部電極２０と下部電極３０にＲＦ電源が印加されると、ウェハＷと上部電極２０との間ではプラズマが生成されながらプラズマがウェハＷの絶縁膜と衝突してウェハＷを食刻する。
【００３６】
このようにプラズマによるウェハ食刻の際、プラズマは、垂直にカバーされるシールドリング４０のガイド部４３により直進性を一層向上させることができる。
【００３７】
また、シールドリング４０でプラズマに直接接触されるガイド部４３の内周面は、高温に露出されることにより食刻作用の時に余儀なく発生されるポリマーの蒸着を未然に防止できる。ＲＦ電源がオフにされてもチャンバー１０内で発生される副産物はガイド部４３に形成した多数の排気ホール４３ａを通じて強制ポンピングにより円滑に排出させることにより、ウェハＷへのポリマー蒸着による工程不良及び製品不良を大幅に減少することができる。
【００３８】
このようにシールドリング４０でその直下部のフォーカスリング６０に近接するようにガイド部４３を垂直下向き延長させる本発明の構成により、シールドリング４０の比較的低温の状態に維持される外周縁側でのポリマー蒸着を防止することになる。
【００３９】
つまり、図４に示すように本発明の食刻装置ではプラズマの形成時にプラズマがシールドリング４０の内周面にそって垂直の直進性だけをもつため、プラズマをウェハＷに集中的に供給することができて、ウェハＷへの食刻効率を一層増大させることになる。
【００４０】
また、プラズマの直進性はシールドリング４０及びフォーカスリング６０の食刻を防止するため、これらの部品の使用寿命を大幅に延長させることができる。
【００４１】
特に、本発明の食刻装置は図５に矢印で示すようにガイド部４３の周面に形成される排気ホール４３ａを通じて、工程実行時に余儀なく発生されるポリマーの蒸着を防止すると共に円滑に排気させることができ、ポリマーがウェハＷに落ちることにより誘発されるウェハ不良を未然に防止することができる。
【００４２】
一方、上記の説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものでなく、好ましい実施例の例示として解釈されるべきである。
【００４３】
従って、本発明の範囲は説明された実施例により限定されず、特許請求範囲に記載された技術的思想により決めるべきである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、上部電極２０の外周縁をカバーするために具備されるシールドリング４０に簡単な改善、即ち、ガイド部４３を形成してそのガイド部４３に排気ホール４３ａを形成するという改善により、食刻工程の実行中に発生するポリマーによるウェハ汚染を防止することができ、加えて、プラズマの垂直方向の直進流動性を向上させてウェハの食刻効率を増大させることができる。特にシールドリング４０及びフォーカスリング６０の食刻防止により、パーチクルの低減及び使用寿命を延長することができ、より経済的な維持管理が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による食刻装置の側断面図である。
【図２】本発明によるシールドリングの拡大された側断面図である。
【図３】本発明による食刻装置においてウェハがローディングされる状態を示す側断面図である。
【図４】本発明による食刻工程中でプラズマの流動性向を示す側断面図である。
【図５】本発明に従い食刻工程を実行した直後にチャンバー内に発生される副産物の排出状態を示した側断面図である。
【図６】従来の食刻装置の側断面図である。
【図７】従来の食刻装置を用いた食刻工程の実行中に発生されるポリマーがシールドリングに付着される構成を示した一部拡大例示図である。
【図８】従来の食刻装置を用いた食刻工程の実行中にプラズマの分散によるシールドリング及びフォーカスリングが食刻される状態を示した一部拡大例示図である。
【符号の説明】
１０：チャンバー
２０：上部電極
３０：下部電極
４０：シールドリング
４１：カバー部
４２：安置部
４３：ガイド部
４３ａ：排気ホール
５０：静電チャック
６０：フォーカスリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004088051.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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