KR100218269B1 - 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 진공 예비실 및 에칭실 내로 로딩/언로딩 되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭한 후 반응 가스를 외부로 펌핑/퍼지하는 건식 에칭기에 있어서, 상기 진공 예비실 또는 에칭실 내에는 에칭 공정을 행한 후에 외부로 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축되지 않도록 가열 수단이 구비된 것을 특징으로 하여, 잔류 가스 제거를 위한 별도의 공정 설비를 갖출 필요가 없게 되어, 결국 반도체 제조 공정의 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치 및 방법
제1도는 종래의 건식 에칭기를 개략적으로 나타낸 구성도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치를 발췌 도시한 개략도.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치를 발췌 도시한 개략도.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치를 발췌 도시한 개략도.
제5도는 본 발명의 제4실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치를 발췌 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 웨이퍼 50 : 에칭실
60 : 진공 예비실 80 : 가열 수단
90 : 세정 수단
본 발명은 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체의 에칭 공정에서 사용되는 반응 가스가 공정을 거치면서 웨이퍼의 표면에 잔류하여 응축되는 것을 별도의 후처리 공정없이 제거시킬 수 있는 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조에 사용되는 에칭기(Etcher)는 감광막 현상 공정이 끝난 후 감광막 밑에 성장 또는 증착시킨 박막들, 예를 들어 Si 막, 폴리 실리콘(Poly Si) 막, SiO2막 등을 공정 목적에 따라 선택적으로 제거하는 장비로서, 에칭 방식에 따라 화학약품에 의한 습식(Wet)과 가스를 이용하는 건식(Dry) 방식으로 나뉠 수 있다.
제1도는 종래의 건식 에칭기(Dry Etcher)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
제1도에서, 종래의 건식 에칭기(Dry Etcher)는, 카세트(1)에 여러매 적재된 웨이퍼(2)를 이송대(3)를 따라 로딩/언로딩(Loading/Unloading)되게 하는 웨이퍼 이송 수단(4)과, 반응 가스의 공급과 더불어 고 진공 상태를 유지하며 에칭이 진행되는 에칭실(Etching Chamber)(5)과, 상기 에칭실(5)의 출입구(5a)(5b)에 설치되어 웨이퍼(2)의 공정 예비 환경을 조성시키는 진공 예비실(Loadlock Chamber)(6)과, 상기 진공 예비실(6)과 에칭실(5) 내부를 고 진공 상태로 유지시킬 뿐만 아니라 반응 가스들을 펌핑/퍼지(Pumping/Purge)시키는 가스 배기계(7)를 구비한다.
이와 같은 건식 에칭기(Dry Etcher)를 이용하여, 예를 들어, 폴리 실리콘(Poly Si) 막질을 에칭할 때에는 주로 C12, HBr 등의 반응 가스가 사용되는 데, 이 들은 대기 상태에 노출되면 응축되는 성향이 매우 강하다.
이러한 반응 가스를 이용하여 에칭 공정을 수행한 후에는 가스 배기계(7)에 의하여 에칭실(5) 및 진공 예비실(6)에서 반응하고 남은 가스를 펌핑/퍼지하게 되지만, 후속 공정으로 진행되기 위하여 대기 중으로 나오게 되는 웨이퍼(2)의 표면에는 반응 가스의 일부가 응축, 액화되어 잔류한 상태로 존재하게 된다.
이렇게 웨이퍼(2) 표면에 잔류한 가스들은 공정 불량의 원인으로 작용될 수 있으므로, 이를 제거하기 위한 별도의 후처리 공정 설비가 추가로 필요하다.
그러나, 별도의 후처리 공정 설비를 설치하게 되면 비용이 많이 소모되어 제품의 단가를 상승시키는 용인으로 작용될 뿐만 아니라, 공정에 소요되는 시간이 연장되는 등의 여러 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 여러 문제점 들을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에칭을 수행하고 남은 반응 가스가 웨이퍼 표면에 응축되는 것을 방지할 수 있도록 에너지를 가함으로써 별도의 후처리 공정 없이 자체적으로 잔류 가스를 제거시킬 수 있는 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 장치는, 진공 예비실 및 에칭실 내로 로딩/언로딩되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭한 후 반응 가스를 외부로 펌핑/퍼지하는 건식 에칭기에 있어서, 상기 진공 예비실 또는 에칭실 내에는 에칭 공정을 행한 후에 외부로 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축되지 않도록 가열 수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 건식 에칭기(Dry Etcher)의 잔류 가스 제거 방법은, 진공 예비실을 통하여 고 진공 상태를 유지하며 에칭실 내로 로딩/언로딩되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭시키도록 반응 가스를 공급하는 가스 공급 단계와, 상기 반응 가스와의 작용으로 에칭을 수행한 후 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축시키지 않도록 진공 예비실 또는 에칭실을 가열시키는 가열 단계와, 상기 가열 단계에 수반하여 잔류 가스를 에칭실 및 진공 예비실 외부로 펌핑 및 퍼지시키는 가스 배출 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시에를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.
제2도 내지 제5도는 본 발명의 제 1∼4 실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치를 발췌 도시한 개략도이다.
제2도에서, 본 발명은 도시되지 않은 웨이퍼 이송 수단에 의하여 웨이퍼(20)가 로딩되어 에칭 작업이 수행되는 고 진공 상태의 에칭실(Etching Chamber)(50)과, 웨이퍼(20)가 에칭실로 로딩/언로딩(Loading/Unloading)되기 전, 후에 고 진공 상태의 에칭 환경을 예비적으로 조성시킬수 있는 진공 예비실(Loadlock Chamber)(60)을 구비한다.
상기 에칭실(50)에는 에칭 공정에 소요될 반응 가스, 예를 들어 C12, HBr 등을 공급하는 가스 공급계(52)가 설치된다.
또한, 상기 에칭실(50) 및 진공 예비실(60)에는 반응하고 남은 잔류 가스를 펌핑/퍼지(Pumping/Purge) 함과 동시에 진공 상태를 조성할 수 있는 가스 배기계(70)가 부설된다.
특히, 상기 진공 예비실(60)에는 잔류 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축되지 않도록 빛 에너지를 이용한 가열 수단(80), 예를 들어 자외선 램프나 할로겐 램프가 장착된다.
한편, 제3도에 따르면, 본 발명 장치는 진공 예비실(40) 내에 빛 에너지를 이용한 가열 수단이 아니라, 전기적 에너지를 이용한 열로써 가열하는 가열 수단(80)인 히터를 설치한 것이다.
제4도에 따르면, 본 발명 장치는 상술한 바와는 달리 자외선 램프나 할로겐 램프 등의 가열 수단(80)을 진공 예비실(60)이 아니라 에칭실(50) 내에 직접 장착한 것이다.
제5도에 따르면, 본 발명의 장치는 진공 예비실(60) 내에 순수(De-ionized Water)를 이용하여 세척할 수 있는 세정 수단(90)을 장착한 것이다.
이와 같이 본 발명의 여러 실시예에 따른 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치에서, 도시 생략된 웨이퍼 이송 수단에 의하여 이송되는 웨이퍼(20)는 에칭실(50)로 로딩된 후, 가스 공급계(52)로부터 공급되는 반응 가스와 반응하여 고 진공 상태에서 에칭이 수행된다.
이 후, 반응하고 남은 가스는 가스 배기계(70)에 의하여 펌핑/퍼지(Pumping/Purge)될 때, 진공 예비실(60)이나 에칭실(50)에 설치된 가열 수단(80)에 의하여 가열되어지면 가스의 분자 운동이 활성화된다.
이렇게 되면, 웨이퍼(20)가 진공 예비실(60)을 거쳐 후속 공정을 수행하기 위하여 대기 중에 나오더라도, 상기 웨이퍼(20)의 표면에는 잔류 가스가 응축되지 않게 된다.
비록, 웨이퍼(20) 표면에 잔류되는 가스를 가열 수단(80)으로 가열시켜 활성화하지 않더라도, 세정 수단(90)에 의하여 세척하게 되어도 본 발명의 효과는 동일하다.
따라서, 상술한 본 발명에 의하면, 에칭 공정 후에 대기 상태로 나온 웨이퍼 표면에 잔류 가스가 응축되지 않으므로 잔류 가스 제거를 위한 별도의 공정 설비를 갖출 필요가 없게 되어, 결국 반도체 제조 공정의 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
더욱이, 반도체 웨이퍼가 대 구경화, 고 집적화되면서 설비의 멀티 챔버(Multi Chamber)화 내지는 챔버의 기능을 다양화하여 하나의 시스템으로 가는 추세로 볼 때 반도체 설비의 개선에 상당한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 진공 예비실 및 에칭실 내로 로딩/언로딩되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭한 후 반응 가스를 외부로 펌핑/퍼지하는 건식 에칭기에 있어서, 상기 진공 예비실 또는 에칭실 중 적어도 어느 하나의 내부에는 에칭 공정을 행한 후에 외부로 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축되지 않도록 빛 에너지에 의하여 가열할 수 있는 자외선 램프, 할로겐 램프 중 적어도 어느 하나의 가열 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치.
  2. 진공 예비실 및 에칭실 내로 로딩/언로딩되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭한 후 반응 가스를 외부로 펌핑/퍼지하는 건식 에칭기에 있어서, 상기 진공 예비실 내에는 에칭 공정을 행한 후에 외부로 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 대기 중에서 응축되지 않게 세척할 수 있는 세정 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세정 수단에 사용되는 용액은 순수를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 장치.
  4. 진공 예비실을 통하여 고 진공 상태를 유지하며 에칭실 내로 로딩/언로딩되는 웨이퍼 상에 소정의 박막을 에칭시키도록 반응 가스를 공급하는 가스 공급 단계와, 상기 반응 가스와의 작용으로 에칭을 수행한 후 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 활성화시켜 대기 중에서 응축시키지 않도록 진공 예비실 또는 에칭실 중 적어도 어느 하나의 내부를 가열시키는 가열 단계와, 에칭 공정을 행한 후 외부로 언로딩되는 웨이퍼 표면에 잔류한 반응 가스를 대기 중에서 응축되지 않게 상기 진공 예비실 내부를 순수로 세척시킬 수 있는 세정 단계와, 상기 가열 단계 또는 세정 단계에 수반하여 잔류 가스를 에칭실이나 진공 예비실 외부로 펌핑 및 퍼지시키는 잔류 가스 배출 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 건식 에칭기의 잔류 가스 제거 방법.
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