KR100460799B1 - Plasma Treatment Equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 챔버내에 위치하는 석영재질의 하부 윈도우에 웨이퍼를 지지하는 지지핀이 고정되는 부분을 하부 윈도우로부터 착탈가능하도록 형성함으로써 웨이퍼 이송 로봇암과 지지핀이 접촉되어 지지핀 고정부분에 손상을 입었을 때, 하부 윈도우 전체를 교체하지 않고 착탈되는 지지핀 고정부분만을 제거교체함으로써 하부 윈도우의 수명을 연장시킬 수 있다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, wherein the wafer transfer robot arm and the support pin are in contact with each other by forming a portion in which a support pin for supporting a wafer is fixed to a lower window of a quartz material located in a chamber so as to be detachable from the lower window. When the pin fixing part is damaged, the life of the lower window can be extended by removing and replacing only the supporting pin fixing part which is detached without replacing the entire lower window.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로세스 챔버내에 웨이퍼를 지지하는 지지핀이 고정되는 하부 윈도우의 소정 영역이 하부 윈도우로부터 착탈될 수 있도록 함으로써 웨이퍼를 이송하는 로봇암과 지지핀의 접촉으로 지지핀이 수납되는 수납홈의 에지 부분이 깨져 하부 윈도우 전체를 교환하는 것을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a robot arm and a support pin for transferring a wafer by allowing a predetermined area of a lower window to which a support pin for supporting a wafer is fixed in a process chamber to be detached from the lower window. The present invention relates to a plasma processing apparatus capable of preventing an edge portion of an accommodating groove in which a support pin is accommodated from being broken and contacting the entire lower window.
일반적으로 반도체 제조 공정에 있어서, 식각이란 웨이퍼상에 형성된 소정의 박막 위에 포토레지스트로 패턴 마스크를 하고 마스킹되어 있지 않은 부분을 화학적, 혹은 물리적인 반응을 이용하여 제거하는 것을 의미한다.In general, in a semiconductor manufacturing process, etching means pattern masking with a photoresist on a predetermined thin film formed on a wafer and removing unmasked portions using chemical or physical reactions.
이러한 식각 방법에는 건식 식각과 습식 식각으로 구분된다. 습식 식각법은 강력한 산화 작용을 가진 용액을 사용하여 포토레지스트를 제거하는 방법으로 웨이퍼에 손상을 주지 않고 부드럽게 제거하는 것이 가능하다.These etching methods are divided into dry etching and wet etching. Wet etching is a method that removes photoresist using a solution with strong oxidizing action, so that it can be removed smoothly without damaging the wafer.
건식 식각법은 밀폐된 챔버내의 캐소드에 웨이퍼를 장착한 후 웨이퍼 상에 기 형성된 절연막 또는 금속층을 플라즈마 상태의 가스에 의해 식각됨으로 식각된 웨이퍼의 세척 공정이 필요하지 않을 뿐 아니라 절연막 또는 금속층이 이방성 식각되는 특징을 갖고 있다. 이러한 특성을 갖는 건식 식각법들 중의 하나인 반응성 이온 식각법은 양호한 이방성 식각 특성을 갖고 있어 미세한 패턴을 형성하는데 주로 이용되고 있다. The dry etching method involves mounting a wafer on a cathode in a closed chamber and then etching the insulating film or metal layer formed on the wafer by a gas in a plasma state, so that the etching process is not necessary, and the insulating film or the metal layer is anisotropically etched. It has the characteristic to become. Reactive ion etching, which is one of the dry etching methods having such characteristics, has a good anisotropic etching property and is mainly used to form fine patterns.
이러한 건식 식각법에 의해 소정의 공정을 진행하는 설비가 플라즈마 식각 장치인 바, 여기서 이 플라즈마 식각 장치의 작용을 개략적으로 설명하면, 먼저 선행 공정을 완료한 웨이퍼는 로봇암에 의해 프로세스 챔버내로 로딩되는데, 이때 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(미도시)내에는 절연 및 부식에 강한 석영재질로 이루어진 하부 윈도우(5)가 배치되어 있으며, 하부 윈도우(5)에는 복수개의 지지핀(7)이 착탈될 수 있도록 설치되어 지지핀(7)상에 웨이퍼(미도시)가 로딩된다. 이후, 프로세스 챔버내로 에칭재료가스가 유입되어 고주파에 의해 플라즈마 가스 상태로 되고, 이어서, 웨이퍼상에 식각 작용이 발생하여 소정 패턴이 형성된다.The equipment that performs a predetermined process by the dry etching method is a plasma etching apparatus. Here, the operation of the plasma etching apparatus will be described schematically. First, the wafer having completed the preceding process is loaded into the process chamber by the robot arm. In this case, as shown in FIG. 1, a
그러나, 로봇암에 의해 웨이퍼가 챔버내의 지지핀상에 로딩 및 언로딩될 때, 로봇암은 설비상의 에러 발생으로 지지핀과 접촉하는 경우가 발생하게 된다. 이때 지지핀 및 지지핀이 수납되는 수납홈의 에지 부위가 깨지게 되는데, 지지핀 수납홈의 에지 부위가 깨지면 하부 윈도우에 고정되는 지지핀에 유동이 발생함으로 하부 윈도우 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.However, when the wafer is loaded and unloaded on the support pin in the chamber by the robot arm, the robot arm may come into contact with the support pin due to an error in the equipment. At this time, the edge of the support pin and the receiving groove receiving the support pin is broken, if the edge portion of the support pin receiving groove is broken, there is a problem that the entire lower window is replaced by the flow of the support pin fixed to the lower window.
따라서, 본 발명의 목적은 지지핀 수납홈의 에지 부위가 깨지더라도 하부 윈도우 전체를 교체하지 않도록 한 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus in which the entire lower window is not replaced even when the edge portion of the support pin receiving groove is broken.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 프로세스 챔버내에 위치하여 웨이퍼를 지지하는 하부 윈도우를 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma processing apparatus including a lower window positioned in a process chamber to support a wafer.
상기 하부 윈도우는 중앙에 형성된 관통홀과 상기 관통홀을 중심으로 방사상으로 형성된 다수의 수납홈들을 구비한 제 1 지지판과, 상기 수납홈들에 각각 착탈가능하게 삽입되고 상기 웨이퍼를 지지하는 지지핀들이 각각 고정된 제 2 지지판를 포함하는 것을 특징으로 한다.The lower window includes a first support plate having a through hole formed at the center and a plurality of receiving grooves formed radially around the through hole, and supporting pins detachably inserted into the receiving grooves and supporting the wafer, respectively. It characterized in that it comprises a second support plate, each fixed.
바람직하게, 상기 제 2 지지판상에 결합분리용 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, it is characterized in that the engaging separation projection is formed on the second support plate.
바람직하게, 상기 제 2 지지판은 절연재질인 것을 특징으로 한다.Preferably, the second support plate is characterized in that the insulating material.
바람직하게, 상기 절연재질은 석영인 것을 특징으로 한다.Preferably, the insulating material is characterized in that the quartz.
바람직하게, 상기 절연재질은 세라믹인 것을 특징으로 한다.Preferably, the insulating material is characterized in that the ceramic.
바람직하게, 상기 제 2 지지판의 외주면과 상기 수납홈의 내주면의 간격은 5㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.Preferably, the interval between the outer circumferential surface of the second support plate and the inner circumferential surface of the receiving groove is 5 mm or less.
바람직하게, 상기 제 2 지지판은 충격완충부재를 개재하여 상기 수납홈에 착탈되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second support plate is characterized in that detachable to the receiving groove via the impact buffer member.
바람직하게, 상기 충격완충부재는 오링인 것을 특징으로 한다.Preferably, the shock absorbing member is characterized in that the O-ring.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a plasma etching apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(10)내에는 선행 공정을 거친 시료, 예를 들어 다결정 실리콘 박막이 표면에 형성되고 동시에 포토레지스트 패턴이 다결정 박막상에 형성된 웨이퍼(12)가 위치해 있으며, 이 웨이퍼(12)는 프로세스 챔버(10)내에 배치되어 있는 석영재질로 이루어진 하부 윈도우(30) 위에 놓여진다. 이때 하부 윈도우(30)는 프로세스 챔버(10)내를 배기할 수 있도록 프로세스 챔버(10)외측에 위치한 진공 펌프(40)와 연결되어 있다 As shown, in the
또한, 웨이퍼(12)에 대향되는 위치에는 접지전위에 연결된 톱 리드(11)가 위치해 있고, 톱 리드(11) 하부에는 톱 리드(11)와 소정 거리 이격되어 반응성 가스인 에칭재료가스를 웨이퍼(12)를 향하여 균일하게 공급하기 위한 가스 분배 이중 조절 수단(20)이 위치해 있는 바, 이 가스 분배 이중 조절 수단(20)은 소정 직경을 갖는 홀들이 형성되어 톱 리드(11) 하부에 고정되는 제 1 가스 분배 이중 조절 수단(21)과, 제 1 가스 이중 조절 수단(21)으로부터 소정 간격 이격되어 고정되며 제 1 가스 분배 이중 조절 수단(21)의 홀들의 직경 보다 작은 직경의 홀을 갖는 제 2 가스 분배 이중 조절 수단(22)으로 이루어져 있다.In addition, the
또한, 하부 윈도우(30) 하부에는 챔버(10) 내부를 공정진행 조건에 맞는 소정의 온도로 유지할 수 있게 웨이퍼(12) 방향으로 광을 조사할 수 있도록 광반사부(51)를 구비한 복수개의 텅스텐 할로겐 램프(50)가 배열되어 있다.In addition, a plurality of
또한, 프로세스 챔버(10)에는 에칭재료가스를 프로세스 챔버(10)내로 공급하기 위한 가스 공급부(미도시)와, 상기 에칭재료가스를 플라즈마 상태가 되도록 고주파를 인가하는 마그네트론(미도시)이 설치되어 있다. In addition, the
여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하부 윈도우를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3은 하부 윈도우를 나타낸 분해 사시도 및 단면도이다.Here, the lower window according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3. 3 is an exploded perspective view and a cross-sectional view showing a lower window.
도시된 바와 같이, 하부 윈도우(30)는 석영재질로 이루어진 원형 형상의 제 1 지지판(31)에 소정 직경을 갖는 관통홀이 형성되어 있으며, 석영재질로 이루어지며 진공 펌프와 관련하여 연결되도록 소정의 직경을 갖는 가스 배기관(32)의 일단부는 관통홀에 삽입된 후 용접에 의해 제 1 지지판(31)과 가스 배기관(32)이 결합되어 있는 한편, 본 발명에 따라 가스 배기관(32)에 대향되는 제 1 지지판(31)상에는 소정의 직경을 갖는 수납홈(33)이 복수개 형성되어 있으며, 수납홈(33)내에는 중심부분이 돌출형성된 지지핀(34)을 고정지지하는 제 2 지지판(33)이 수납되어 있는 바, 제 2 지지판(33)상에는 작업자가 수납홈(33)내에 제 2 지지판(33)을 쉽게 착탈할 수 있도록 결합분리용 돌출부(35)가 형성되어 있다. 제 2 지지판의 외주면과 수납홈의 내주면의 간격은 대략 5㎜ 이하가 바람직하고, 또한 제 2 지지판(36)은 절연부재, 예를 들어 제 1 지지판(31)과 동일한 재질, 즉 높은 절연성을 갖는 석영이거나, 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.As shown in the drawing, the
이와 같은 하부 윈도우 구조는 로봇암과 지지핀의 접촉에 의해 제 2 지지판의 소정 영역이 깨지더라도 제 2 지지판과 제 1 지지판은 착탈결합되어 있어 제 1 지지판에는 영향을 미치지 않기 때문에 제 2 지지판만을 교체함으로써 하부 윈도우의 수명 및 원가 절감을 연장할 수 있다. The lower window structure replaces only the second support plate because the second support plate and the first support plate are detachably coupled and do not affect the first support plate even if a predetermined area of the second support plate is broken by the contact of the robot arm and the support pin. As a result, the life and cost savings of the lower window can be extended.
이와 같은 구조의 플라즈마 에칭 장치의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the plasma etching apparatus of such a structure in detail as follows.
먼저, 프로세스 챔버(10)내에 형성되어 있는 가스 공급부(미도시)로부터 에칭재료가스가 프로세스 챔버(10)내로 유입된다. 이때 에칭재료가스는 톱 리드(11)와 제 1 가스 분배 이중 조절 수단(21) 사이로 유입되어 제 1 가스 분배 이중 조절 수단(21)을 통해 1차적으로 분배되며, 1차적으로 분배된 에칭재료가스는 보다 고르게 제 2 가스 분배 이중 조절 수단(22)을 통해 분배되어 프로세스 챔버(10)내로 분사된다. First, the etching material gas flows into the
이어서, 마그네트론(미도시)으로부터 인가된 고주파에 의해 에칭재료가스는 글로우 방전이 생기며, 글로우 방전에 의해 에칭재료가스가 활성화되어 플라즈마를 발생하며, 활성화된 분자, 이온, 원자에 의해 웨이퍼의 에칭이 진행되어 소정의 패턴이 형성된다. Subsequently, a glow discharge is generated in the etching material gas by a high frequency applied from a magnetron (not shown), the etching material gas is activated by the glow discharge to generate a plasma, and etching of the wafer is performed by the activated molecules, ions and atoms Proceeds to form a predetermined pattern.
이와 같이 하부 윈도우는 웨이퍼를 지지하는 지지핀이 수납고정되는 제 2 지지판을 제 1 지지판에 형성된 수납홈에 착탈할 수 있도록 함으로써 시스템 에러로 인해 제 2 지지판과 지지핀의 결합부분이 깨지더라도 제 2 지지판만을 교체할 수 있다. 이에 따라, 수리시간이 단축되며, 또한 하부 윈도우의 수명이 연장된다. As such, the lower window allows the second support plate on which the support pin for supporting the wafer is fixed to be attached to or removed from the accommodation groove formed in the first support plate, so that the second support plate and the support pin may be broken due to a system error. Only support plates can be replaced. Thus, the repair time is shortened and the life of the lower window is extended.
또한, 본 발명의 다른 변형예로 제 1 지지판과 제 2 지지판의 수납홈 사이에 충격완충부재, 예를 들어 오링 등을 개재할 수도 있다.In addition, as another modification of the present invention, an impact buffer member such as an O-ring may be interposed between the receiving grooves of the first and second support plates.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 하부 윈도우에 웨이퍼를 지지하는 지지핀이 고정되는 부분을 하부 윈도우로부터 착탈가능하도록 형성함으로써 웨이퍼 이송 로봇암과 지지핀이 접촉되어 지지핀 고정부분에 손상을 입었을 때, 하부 윈도우 전체를 교체하지 않고 착탈되는 지지핀 고정부분만을 제거교체함으로써 수리시간을 단축할 수 있으며, 하부 윈도우의 수명을 연장시킬 수 있어 원가 절감의 효과를 기대할 수 있다. As described above, the present invention forms a portion in which the support pin for supporting the wafer is fixed to the lower window so as to be detachable from the lower window when the wafer transfer robot arm and the support pin are contacted to damage the support pin fixing part. By removing and replacing only the supporting pin fixing part that is detached without replacing the entire lower window, repair time can be shortened, and the life of the lower window can be extended, thereby reducing the cost.
도 1은 종래의 기술에 의한 하부 윈도우(lower window)를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a lower window according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a plasma etching apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 하부 윈도우를 나타낸 분해 사시도 및 단면도.3 is an exploded perspective view and a cross-sectional view showing a lower window according to the present invention.
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