KR100358968B1

KR100358968B1 - 건식식각장치

Info

Publication number: KR100358968B1
Application number: KR1020000040529A
Authority: KR
Inventors: 오광식; 장병수; 권혁주; 최부연; 박경호; 정수홍; 배남진
Original assignee: 주식회사 피케이엘
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-10-30
Also published as: JP2002043278A; KR20020006945A

Abstract

본 발명은 건식식각장치에 관한 것으로서, 플라즈마에 의한 식각 공정이 수행되는 진공챔버(10)와, 진공챔버(10)의 상단에 장착되어 DC 바이어스를 인가하는 상부전극(21)과, 진공챔버(10)의 하단에 장착되어 고주파 에너지를 발생하는 고주파발생부(31)와, 진공챔버(10)내로 플라즈마용 반응가스를 공급하기 위한 반응가스공급부(25)와, 진공챔버(10)로부터 식각 작용에 의한 부산물이 배기되는 배기부(33)와, 진공챔버(10)에 마련된 게이트(32)로 마스크(M)를 이송시키기 위한 로봇을 포함하는 건식식각장치에 있어서, 진공챔버(10)는 상호 결합 및 분리되는 덮개(20) 및 용기(30)로 구성되고, 덮개(20)에는 마스크(M)를 로딩하는 로딩수단(22)이 설치된 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구조의 건식식각장치를 채용하는 것에 의하여, 마스크의 로딩/언로딩을 자동으로 수행할 수 있으며, 플라즈마의 균일도를 향상시킴으로써 식각균일도를 높일 수 있다는 효과가 있다.

Description

건식식각장치{Apparatus for etching a mask}

본 발명은 건식식각장치에 관한 것으로서, 상세하게는 식각되어야 할 패턴이 하방으로 향하는 마스크의 로딩/언로딩을 자동으로 수행할 수 있는 건식식각장치에 관한 것이다.

건식식각장치는, 마스크가 수납된 진공챔버 내부로 반응가스를 분사하고, 이후 고주파에 의한 플라즈마를 이용하여 그 반응가스를 이온화시킨 후, 이온화된 반응가스를 포토레지스터가 마련된 마스크의 표면으로 입사시켜 마스크에 소정 패턴을 형성하는 장치이다. 이러한 건식식각장치는 반도체를 제조하는 다양한 분야에서 응용되고 있다.

상기와 건식식각장치에 있어서, 마스크를 진공챔버 내부로 로딩/언로딩하는 일련의 연속적인 동작이 필요하다.

그런데, 진공챔버 내부로 마스크를 로딩/언로딩하는 동작은 매우 정밀하여야 하는데, 이러한 정밀한 동작을 수행하는 장치의 구현이 용이하지 않았다.또한, 플라즈마의 균일도를 향상시키기 위하여 진공챔버내의 반응가스의 밀도가 고르게 되어야 하는데, 이 역시 용이하지 않다라는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 진공챔버내로 마스크의 로딩/언로딩 동작이 정밀하게 자동으로 수행되며, 반응가스의 밀도가 고르게 구현될 수 있는 개선된 구조의 건식식각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 식각되는 패턴이 하방으로 마련된 마스크를 진공챔버 내의 상방에 위치시켜, 식각공정중 반응부산물로부터 분리되는 파티클에 의하여마스크가 손상될 수 있는 가능성을 완전히 배제한 건식식각장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건식식각장치에 있어서, 덮개가 용기에서 열려진 상태를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 홀딩부를 발췌하여 도시한 사시도,

도 3은 도 1의 덮개에서, 마스크가 로딩되기 전 상태를 도시한 도면,

도 4는 도 1의 덮개에서, 마스크가 로딩된 상태를 도시한 도면,

도 5는 도 1의 덮개의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 ... 진공챔버 20 ... 덮개

21 ... 상부전극 21a ... 마스크수납홈

22 ... 로딩수단 23 ... 홀딩부

24 ... 승강부 24a ... 벨로우즈 실린더

24b ... 스프링 25 ... 반응가스공급부

25a ... 노즐 25b ... 유로

30 ... 용기 31 ... 고주파발생부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 건식식각장치는, 플라즈마에 의한 식각 공정이 수행되는 진공챔버(10)와, 상기 진공챔버(10)의 상단에 장착되어 고주파를 인가하여 DC 바이어스를 조절하는 상부전극(21)과, 상기 진공챔버(10)의 하단에 장착되어 고주파 에너지를 발생하는 고주파발생부(31)와, 상기 진공챔버(10)내로 플라즈마용 반응가스를 공급하기 위한 반응가스공급부(25)와, 상기 진공챔버(10)로부터 식각 작용에 의한 부산물이 배기되는 배기부(33)와, 상기 진공챔버(10)에 마련된 게이트(32)로 마스크(M)를 이송시키기 위한 로봇을 포함하는 건식식각장치에 있어서, 상기 진공챔버(10)는 상호 결합 및 분리되는 덮개(20) 및 용기(30)로 구성되고, 상기 덮개(20)에는 상기 마스크(M)를 로딩하는 로딩수단(22)이 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 로딩수단(22)은, 상기 마스크(M)를 지지하는 적어도 3개 이상의 홀딩부(23)와, 상기 덮개(20)에 설치되어 상기 홀딩부(23)를 그 덮개(20)에 대하여 승강시키는 승강부(24)를 포함한다.

또한, 상기 승강부(24)는, 공기의 유입/유출에 따라 상기 홀딩부(23)를 승강시키는 공기압축식 벨로우즈 실린더(24a)와, 상기 홀딩부(23)의 승강동작중 충격을 완화시키기 위하여 탄성력을 인가하는 스프링(24b)으로 구성된다.

한편, 상기 홀딩부(23)의 단부에는 상기 마스크(M)의 모서리가 안착될 수 있도록 직각으로 형성된 직각홈(23a)이 형성된다.

또, 상기 홀딩부(23)가 하강되었을 때, 상기 게이트(32)를 통하여 상기 마스크(M)가 이송될 수 있는 위치에 도달된다.

그리고, 상기 반응가스공급부(25)는, 상기 상부전극(21)의 가장자리의 덮개(20) 하부에 대칭으로 적어도 2개 이상의 노즐(25a)과, 상기 노즐(25a)과 연결되며 상기 반응가스가 상기 마스크(M)의 중심 하단을 향하도록 경사지게 형성된 유로(25b)를 포함하고, 상기 유로(25b)는 상기 마스크(M)의 중심 법선에 대하여 30°∼ 60°를 향하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 건식식각장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 건식식각장치에 있어서, 덮개가 용기에서 열려진 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 홀딩부를 발췌하여 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 덮개에서, 마스크가 로딩되기 전 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 덮개에서, 마스크가 로딩된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 1의 덮개의 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 건식식각장치는, 플라즈마에 의한 식각 공정이 수행되는 진공챔버(10)를 포함한다. 진공챔버(10)는 힌지(미도시)에 의하여 상호 결합 및 분리되는 덮개(20) 및 용기(30)로 구성된다.

진공챔버의 상단인 덮개(20)에는 고주파를 인가하여 DC 바이어스를 조절하는 상부전극(21)이 마련되고, 진공챔버의 하단인 용기(30)의 바닥에는 고주파 에너지를 발생하는 고주파발생부(31)가 장착된다. 상부전극(21)이나 고주파발생부(31)는 식각전조장치에서 일반적으로 채용하는 것이기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 이때, 상부전극(21)에는 마스크(M)와 같은 식각 대상물이 수납되는 마스크수납홈(21a)이 형성되어 있다.

덮개(20)에는 마스크(M)를 로딩하는 로딩수단(22)이 설치되어 있다. 로딩수단(22)은, 마스크(M)를 지지하는 적어도 3개 이상의 홀딩부(23)와, 덮개(20)에 설치되어 홀딩부(23)를 덮개에 대하여 승강시키는 승강부(24)를 포함한다.

홀딩부(23)는 전체적으로 "ㄴ" 형상을 가지며, 그 단부에는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 마스크(M)의 모서리가 안착될 수 있도록 직각으로 형성된 직각홈(23a)이 형성되어 있다. 또, 직각홈(23a)이 형성된 모서리 부분은 라운드되어 있어 마스크(M)가 안착될 때 그 마스크의 모시리가 손상되는 것을 최대한 방지한다. 본 실시예에서 홀딩부(23)는 4개를 채용하였으나, 이는 일 실시예에 불과하고, 마스크의 형상이나 크기에 따라 홀딩부의 개수는 늘어날 수도 있고 줄어들 수도 있다.

승강부(24)는, 공기의 유입/유출에 따라 홀딩부(23)를 승강시키는 공기압축식 벨로우즈 실린더(24a)와, 홀딩부(23)가 덮개(20)에 대하여 초기 위치를 유지하며 충격을 완화시킬 수 있도록 탄성력을 인가하는 스프링(24b)으로 구성된다. 벨로우즈 실린더(24a)는 공기의 유출입에 의하여 팽창 또는 수축됨으로써 홀딩부(23)를 덮개(20)에 대하여 승강시킨다. 여기서, 홀딩부(23)를 승강시키기 위한 수단으로 벨로우즈 실린더를 채용하였지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 공지의 공기압축식실린더, 유압식 실린더, 자기식을 이용한 솔레노이드 실린더등 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

용기(30)에는 식각되는 마스크(M)가 출입하는 게이트(32)가 형성되어 있고,게이트(32)에는 마스크를 이송시키기 위한 로봇(미도시)이 설치된다. 로봇은 마스크(M)를 게이트(32)를 통하여 이송시켜 덮개(20)에 대해 하강되어 있는 로딩수단(22)의 홀딩부(23)에 로딩시킨다.

한편, 덮개(20)에는 플라즈마용 반응가스를 용기(30) 내부로 분사하기 위한 반응가스공급부(25)가 마련되어 있다. 반응가스공급부(25)는, 상부전극(21)의 가장자리의 덮개(20) 하부에 대칭으로 적어도 2개 이상 형성된 노즐(25a)과, 노즐(25a)과 연결되며 반응가스가 마스크(M)의 중심 하단을 향하도록 경사지게 형성된 유로(25b)를 포함한다. 유로(25b)는, 덮개(20)가 용기(30)에 덮여질 때, 용기(30)에 마련되며 외부의 반응가스 소스와 연결되는 반응가스이송유로(34)와 밀봉되게 결합된다. 이때, 유로(25b)는 반응가스가 마스크(M)의 중심 하단으로 분사될 수 있도록 경사져 있으며, 마스크(M)의 중심의 법선에 대하여 30°∼ 60 °를 향하고 있으며, 본 실시예에서는 45°를 향하고 있다.

상기와 같은 구조에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀딩부(23)가 하강된 상태에서 로봇은 하면에 소정의 패턴이 마련되어 있는 마스크(M)를 게이트(32)를 통하여 이송시켜 홀딩부(23)의 직각홈(23a)에 로딩시킨다. 이후, 벨로우즈 실린더(24a)를 작동시켜 홀딩부(23)를 상승시킴으로써 마스크(M)가 마스크수납홈(21a)에 로딩되도록 한다.

다음, 외부의 반응가스 소스와 연결된 반응가스이송유로(34) 및 반응가스공급부(25)의 유로(25b)를 통하여 이송되는 반응가스를 노즐(25a)을 통하여 마스크(M)의 중심으로 분사시킨다. 그리고, 고주파발생부(31)는 고주파를 발생하여 플라즈마를 생성하고, 플라즈마에 의하여 이온화된 반응가스는 상부전극(21)에 장착된 마스크(M)로 이동하여 패턴 형상대로 식각을 수행한다.

식각이 되면서 배기부(33)를 통하여 반응가스가 배기되고, 이후 벨로우즈 실린더(24a)가 홀딩부(23)를 하강시킴으로써 로봇이 마스크(M)를 홀딩부(23)로부터 언로딩 할 수 있도록 하고, 로봇은 마스크를 초기 유입된 경로를 다시 역행함으로서 진공챔버(10) 외부로 이송시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 건식식각장치는, 마스크를 덮개에 로딩시켜 결과적으로 진공챔버의 상방에 위치시킴으로써, 식각 공정에서 반응 부산물로부터 분리된 파티클에 의한 마스크의 손상을 최소화 할 수 있다.

또, 로딩 및 언로딩이 로봇과 로딩수단에 의하여 자동으로 수행되기 때문에 공정 자동화를 실현할 수 있다.

한편, 진공챔버의 중앙, 즉 마스크의 하방 중심으로 반응가스를 고르게 분사할 수 있으므로, 공정시 마스크에 대한 플라즈마 균일도를 높일 수 있고, 이에 따라 균일한 식각을 도모할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

플라즈마에 의한 식각 공정이 수행되는 진공챔버(10)와, 상기 진공챔버(10)의 상단에 장착되어 고주파를 인가하여 DC 바이어스를 조절하는 상부전극(21)과, 상기 진공챔버(10)의 하단에 장착되어 고주파 에너지를 발생하는 고주파발생부(31)와, 상기 진공챔버(10)내로 플라즈마용 반응가스를 공급하기 위한 반응가스공급부(25)와, 상기 진공챔버(10)로부터 식각 작용에 의한 부산물이 배기되는 배기부(33)와, 상기 진공챔버(10)에 마련된 게이트(32)로 마스크(M)를 이송시키기 위한 로봇을 포함하는 건식식각장치에 있어서,

상기 진공챔버(10)는 상호 결합 및 분리되는 덮개(20) 및 용기(30)로 구성되고,

상기 덮개(20)에는 상기 마스크(M)를 로딩하는 로딩수단(22)이 설치된 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제1항에 있어서,

상기 로딩수단(22)은, 상기 마스크(M)를 지지하는 적어도 3개 이상의 홀딩부(23)와, 상기 덮개(20)에 설치되어 상기 홀딩부(23)를 그 덮개(20)에 대하여 승강시키는 승강부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제2항에 있어서,

상기 승강부(24)는, 공기의 유입/유출에 따라 상기 홀딩부(23)를 승강시키는 공기압축식 벨로우즈 실린더(24a)와, 상기 홀딩부(23)의 승강동작중 충격을 완화시키기 위하여 탄성력을 인가하는 스프링(24b)으로 구성된 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제2항에 있어서,

상기 홀딩부(23)의 단부에는 상기 마스크(M)의 모서리가 안착될 수 있도록 직각으로 형성된 직각홈(23a)이 형성된 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제2항에 있어서,

상기 홀딩부(23)가 하강되었을 때, 상기 게이트(32)를 통하여 상기 마스크(M)가 이송될 수 있는 위치에 도달되는 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제1항에 있어서,

상기 반응가스공급부(25)는,

상기 상부전극(21)의 가장자리의 덮개(20) 하부에 대칭으로 적어도 2개 이상의 노즐(25a)과, 상기 노즐(25a)과 연결되며 상기 반응가스가 상기 마스크(M)의 중심 하단을 향하도록 경사지게 형성된 유로(25b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치.
제6항에 있어서,

상기 유로(25b)는 상기 마스크(M)의 중심 법선에 대하여 30°∼ 60°를 향하는 것을 특징으로 하는 건식식각장치.