KR100415435B1 - 반도체 소자 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부와 차단된 반응공간을 제공하는 반응기, 반도체 기판을 지지하기 위하여 상기 반응기내에 설치된 서셉터, 상기 반응기내에 반도체 기판을 장입시키기 위한 기판 이송관, 및 상기 반응 공간에 플라즈마를 형성시키기 위하여 상기 서셉터 상부와 하부에 각각 설치된 상부 플라즈마 전극과 하부 플라즈마 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치는 RF 와이어에 의해 상기 하부 플라즈마 전극과 연결되는 슬롯 밸브 플라즈마 전극을 상기 기판 이송관내에 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 상부 및 하부 플라즈마 전극이 동일한 RF 전력공급장치에 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상기 하부 플라즈마 전극 및 슬롯 밸브 플라즈마 전극에 의해 상기 서셉터의 하부 및 기판 이송관이 플라즈마에 의해서 건식 세정이 되므로 별도로 습식 세정을 할 필요가 없게 된다. 따라서, 종래와 같이 원하지 않는 미세입자가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.

Description

반도체 소자 제조장치 {Apparatus for fabricating semiconductor devices}
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로서 특히, 플라즈마를 이용하여 효과적으로 반응기 내부를 세정할 수 있도록 반응기내에 세정용 플라즈마 전극을 더 구비한 반도체 소자 제조 장치에 관한 것이다.
반응기 내에서 반도체 소자가 제조되는 중에 원하지 않는 미세입자가 그 반응기 내부에 발생되는 것을 방지하기 위해서는 반응기를 자주 세정해 주어야 한다. 일반적으로, 플라즈마를 이용하는 제조 공정의 경우에는 그 제조 공정에 사용되는 플라즈마를 그대로 이용하여 반응기 내부를 세정한다. 그러나, 반응기가 복잡한 경우에는 그 기하학적인 구조에 의해 구석구석이 잘 세정되지 않는다. 따라서, 별도의 습식 세정을 자주 해주어야 하며, 이로 인하여 반도체 소자의 제조 공정 중에 원하지 않는 미세입자(particle)가 발생하게 된다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 구체적으로, 외부와 차단된 반응 공간을 제공하는 반응기는 챔버(60)와 그 상부를 덮는 석영 돔(quartz dome, 30)으로 이루어진다. 상기 석영 돔(30)은 그 내부가 돔 형태를 하고 있는 벨자(belljar, 10)로 덮여지고, 플라즈마 전극(20)은 상기 벨자(10)의 내벽을 따라 상기 석영 돔(30)과 벨자(10) 사이에 설치된다. 돔(dome) 형상을 갖는 상기 플라즈마 전극(20)은 RF 케이블(Radio Frequency cable; 40)을 통하여 RF 전력공급장치(50)에 연결된다.
상기 챔버(60) 내로 반도체 기판을 장입시키는 통로인 기판 이송관(70)은 상기 챔버(60)의 측벽에 설치되고, 장입된 반도체 기판을 안착시키기 위한 서셉터(Susceptor, 80)는 상기 챔버(60)의 내부에 위치한다. 여기서, 상기 기판 이송관(70)은 슬롯 밸브(slot valve, 미도시)에 의해 개폐된다. 그리고, 상기서셉터(80)는 서셉터 이송수단(90)에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 상기 반응기내에 기체를 주입하거나 배출하기 위한 기체 주입구 및 기체 배기구는 도시를 생략하였다.
이와 같은 종래의 반도체 소자 제조 장치를 이용하여 반도체 기판상에 박막을 형성하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 상기 기판 이송관(70)을 통하여 반도체 기판을 상기 챔버(60)에 장입하여, 상기 서셉터(80)에 안착시킨다. 그리고, 서셉터 이송수단(90)을 이용하여 상기 서셉터(80)를 수행하고자 하는 공정에 최적화된 높이에 위치시킨다. 이 상태에서 진공펌프(미도시)를 사용하여 상기 반응기 내부를 고진공으로 만든 후 이를 유지시킨다.
다음에, 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 주입한 후, 상기 플라즈마 전극(20)에 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, 플라즈마는 상기 서셉터(80)와 플라즈마 전극(20) 사이에만 형성되고, 상기 서셉터(80)의 하부나 상기 기판 이송관(70)에는 형성되지 않는다. 형성된 플라즈마가 안정되면 형성하고자 하는 물질의 소스 기체를 주입하여 반도체 기판 상에 막을 형성한다.
이와 같은 박막 형성 공정이 끝난 후에는 반도체 기판을 상기 반응기로부터 유출시킨 후 상술한 바와 동일한 방법으로 다시 플라즈마를 발생시켜 이 플라즈마를 이용하여 상기 반응기의 내부를 건식 세정한다. 그러나, 플라즈마는 상술한 바와 같이 서셉터(80)와 플라즈마 전극(20) 사이에만 형성되므로 상기 서셉터(80)와 플라즈마 전극(20) 사이의 공간만이 세정되고, 상기 서셉터(80)의 하부 및 기판 이송관(70)에는 상기 플라즈마에 의한 건식 세정이 이루어지지 않는다.
따라서, 상기 서셉터(80)의 하부 및 기판 이송관(70)은 별도로 습식 세정을 자주 해줘야 하며, 이로 인하여 반도체 소자 제조 공정 중에 원하지 않는 미세입자(particle)가 발생하는 문제가 생기게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 습식 세정을 하지 않고도 반응기의 구석구석을 세정할 수 있도록 반응기내에 세정용 플라즈마 전극을 더 구비한 반도체 소자 제조 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조 장치를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치를 설명하기 위한 개략도.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10, 110: 벨자 20: 플라즈마 전극
120: 상부 플라즈마 전극 30, 130: 석영 돔
145: RF 릴레이 50, 150: RF 전력공급장치
60, 160: 챔버 70, 170: 기판 이송관
80, 180:서셉터 210a: 슬롯 밸브 플라즈마 전극
210b: 하부 플라즈마 전극
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명은 외부와 차단된 반응공간을 제공하는 반응기, 반도체 기판을 지지하기 위하여 상기 반응기내에 설치된 서셉터, 상기 반응기내에 반도체 기판을 장입시키기 위한 기판 이송관, 및 상기 반응 공간에 플라즈마를 형성시키기 위하여 상기 서셉터 상부와 하부에 각각 설치된 상부 플라즈마 전극과 하부 플라즈마 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치는 RF 와이어에 의해 상기 하부 플라즈마 전극과 연결되는 슬롯 밸브 플라즈마 전극을 상기 기판 이송관내에 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 상부 및 하부 플라즈마 전극이 동일한 RF 전력공급장치에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 RF 전력공급장치에서 공급되는 RF 전력이 상기 상부 또는 하부 플라즈마 전극에 선택적으로 공급되도록 RF 릴레이를 더 구비한다. 여기서, 상기 RF 릴레이는 외부 입력신호가 없을 때에는 상기 상부 플라즈마 전극으로만 RF 전력이 공급되도록 상기 RF 전력공급장치와 상부 플라즈마 전극을 전기적으로 서로 연결하고, 24V의 외부 입력신호가 있을 때에는 상기 하부 플라즈마 전극으로 RF 전력이 공급되도록 상기 상부 플라즈마 전극과 RF 전력공급장치는 서로 차단시키되 상기 RF 전력공급장치와 하부 플라즈마 전극은 전기적으로 서로 연결시킨다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 구체적으로, 외부와 차단되는 반응 공간은 반응기에 의해 제공되며, 상기 반응기는 챔버(160)와 그 상부를 덮는 석영 돔(quartz dome, 130)으로 이루어진다. 상기 석영 돔(130)은 그 내부가 돔 형태를 하고 있는 벨자(110)로 덮여지고, 상부 플라즈마 전극(120)이 상기 벨자(110)의 내벽을 따라 상기 석영 돔(130)과 벨자(110) 사이에 돔 형상으로 설치된다.
상기 챔버(160) 내로 반도체 기판을 장입시키는 통로인 기판 이송관(170)은 상기 챔버(160)의 측벽에 설치되고, 장입된 반도체 기판을 안착시키기 위한 서셉터(Susceptor, 180)는 상기 챔버(160)의 내부에 위치한다. 여기서, 상기 기판 이송관(170)은 슬롯 밸브(미도시)에 의해 개폐된다. 그리고, 상기 서셉터(180)는서셉터 이송수단(190)에 의해 상하로 이동시킬 수 있다. 상기 반응기내에 기체를 주입하거나 배출하기 위한 기체 주입구 및 기체 배기구는 도시를 생략하였다.
하부 플라즈마 전극(210b)은 상기 서셉터(180)의 하부에 위치하도록 상기 챔버(160)의 저면에 설치되고, 슬롯 밸브 플라즈마 전극(210a)은 상기 기판 이송관(170)내에 설치된다. 상기 하부 플라즈마 전극(210b)과 상기 슬롯 밸브 플라즈마 전극(210a)은 RF 와이어(215)에 의해 전기적으로 서로 연결된다. 따라서, 상기 하부 플라즈마 전극(210b)에 RF 전력이 공급되면 상기 슬롯 밸브 플라즈마 전극(210a)에도 RF 전력이 공급된다.
상기 상부 및 하부 플라즈마 전극(120, 210b)은 상부 및 하부 RF 케이블(140a, 140b)을 통하여 각각 RF 릴레이(145)에 연결되고, 상기 RF 릴레이(145)는 RF 전력공급장치(150)에서 공급되는 RF 전력을 상기 상부 또는 하부 플라즈마 전극(120, 210b)에 선택적으로 공급시킨다.
상기 RF 릴레이(145)는 24V의 외부 입력신호가 없을 때에는 상기 상부 플라즈마 전극(120)으로만 RF 전력이 공급되도록 상기 RF 전력공급장치(150)와 상부 플라즈마 전극(120)을 서로 연결하고, 24V의 외부 입력신호를 받았을 때에는 상기 하부 플라즈마 전극(210b)으로 RF 전력이 공급되도록 상기 상부 플라즈마 전극(120)과 RF 전력공급장치(150)는 서로 단락시키되 상기 RF 전력공급장치(150)와 하부 플라즈마 전극(210b)은 전기적으로 서로 연결시킨다.
이와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치에서 반응기를 세정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 석영 돔(130) 내에서 플라즈마를 이용하여 화학기상증착 또는 건식식각 등을 행하고자 할 때에는 상기 RF 릴레이(145)에 24V의 외부 입력신호을 입력시키지 않음으로써 RF 전력이 상기 상부 플라즈마 전극(120)에만 공급되도록 한다. 이 때, 플라즈마는 상기 상부 플라즈마 전극(120)과 서셉터(180) 사이 즉, 상기 석영 돔(130) 내에만 형성된다.
화학기상증착 또는 건식식각 등이 종료된 후에 상기 반응기를 세정하고자 할 때에는 상술한 바와 마찬가지로 상기 석영 돔(130) 내에만 플라즈마를 발생시켜 상기 서셉터(180) 상부를 세정하고, 그 후에 24V의 외부입력신호를 상기 RF 릴레이(145)에 가하여 상기 하부 플라즈마 전극(210b) 및 슬롯 밸브 플라즈마 전극(210a)에 RF 전력을 공급함으로써 상기 서셉터(180)의 하부 및 기판 이송관(170)을 건식 세정한다. 물론, 이와 같이 시간 차이를 두어서 건식 세정할 필요없이 상기 상부 및 하부 플라즈마 전극(120, 210b)에 동시에 RF 전력을 가하여 상기 반응기 내부를 한꺼번에 세정하여도 무방하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하부 플라즈마 전극(210b) 및 슬롯 밸브 플라즈마 전극(210a)에 의해 상기 서셉터(80)의 하부 및 기판 이송관(70)이 플라즈마에 의해서 건식 세정이 되므로 별도로 습식 세정을 할 필요가 없게 된다. 따라서, 종래와 같이 원하지 않는 미세입자가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 별도의 RF 전력공급장치 및 플라즈마 발생장치를 사용하지 않고 단지 적절한 곳에 세정을 위한 플라즈마 전극을 더 구비하는 것만으로도 효과적으로 반응기 내부를 세정할 수 있어 바람직하다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (6)

  1. 외부와 차단된 반응공간을 제공하는 반응기;
    반도체 기판을 지지하기 위하여 상기 반응기내에 설치된 서셉터;
    상기 반응기내에 반도체 기판을 장입시키기 위한 기판 이송관; 및
    상기 반응 공간에 플라즈마를 형성시키기 위하여 상기 서셉터 상부 및 하부에 각각 설치된 상부 플라즈마 전극 및 하부 플라즈마 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, RF 와이어에 의해 상기 하부 플라즈마 전극과 연결되는 슬롯 밸브 플라즈마 전극을 상기 기판 이송관내에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 플라즈마 전극이 동일한 RF 전력공급장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 RF 전력공급장치에서 공급되는 RF 전력이 상기 상부또는 하부 플라즈마 전극에 선택적으로 공급되도록 RF 릴레이를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 RF 릴레이가 외부 입력신호가 없을 때에는 상기 상부 플라즈마 전극으로만 RF 전력이 공급되도록 상기 RF 전력공급장치와 상부 플라즈마 전극을 전기적으로 서로 연결하고, 외부 입력신호가 있을 때에는 상기 하부 플라즈마 전극으로 RF 전력이 공급되도록 상기 상부 플라즈마 전극과 RF 전력공급장치는 서로 차단시키되 상기 RF 전력공급장치와 하부 플라즈마 전극은 전기적으로 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 외부 입력신호가 24V인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
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