KR100689810B1

KR100689810B1 - 반도체장치 제조용 식각장치의 배플

Info

Publication number: KR100689810B1
Application number: KR1020010019330A
Authority: KR
Inventors: 김종현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2007-03-08
Also published as: KR20020080127A

Abstract

본 발명은 식각 공정 중 발생되는 반응부산물(이하, '폴리머'라고 함)이 식각이 진행되는 공정챔버의 내벽면에 흡착되는 것을 최소화한 반도체장치 제조용 건식 식각장치의 배플에 관한 것으로, 이와 같은 본 발명 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플은 공정챔버 내에 위치하는 정전척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 공정챔버의 상부로 공급되는 반응가스가 공정챔버의 하부로 배기되도록 다수의 슬릿이 형성된 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플에 있어서, 위 배플에는 슬릿을 통해 공정챔버의 하부로 배기되는 반응가스가 공정챔버의 내벽에 증착되는 것을 방지하는 증착방지수단이 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 공정챔버 내벽에 증착되어 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼에 파티클의 원인이 되었던 폴리머가 본 발명에 따른 원통형 배플의 내벽에 증착되기 때문에, 종래 공정챔버의 내벽에 불안정하게 적층된 폴리머가 공정진행시 웨이퍼의 표면에 떨어져 웨이퍼를 오염시키는 문제점 등을 모두 미연에 방지할 수 있다

식각장치, 배플

Description

반도체장치 제조용 식각장치의 배플{Baffle of etching apparatus used to manufacture a semiconductor device}

도 1은 본 발명의 일실시예인 반도체장치 제조용 식각장치를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시한 배플을 도시한 사시도.

도 3은 도 1에 도시한 반도체장치 제조용 식각장치의 작용상태를 개략적으로 도시한 단면도.

본 발명은 반도체장치 제조용 식각장치의 배플에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식각 공정 중 발생되는 반응부산물(이하, '폴리머(Polymer)'라고 함)이 식각이 진행되는 공정챔버의 내벽면에 흡착되는 것을 최소화한 반도체장치 제조용 건식 식각장치의 배플에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치는 반도체장치로 제조할 수 있는 반도체기판 즉, 웨이퍼 표면에 절연막 또는 금속막 등과 같은 막을 형성시킨 후, 이 막을 반도체장치의 특성에 따른 패턴(Pattern)으로 형성시킴으로써 제조된다.

이때, 반도체기판 표면에 형성시킬 수 있는 패턴은 주로 웨이퍼 상에 형성시킨 막을 완전히 제거시키거나 또는 선택적으로 제거시킴으로써 형성시킬 수 있으며, 이는 주로 식각공정에서 수행된다.

이와 같은 식각공정은 반도체장치의 고집적화에 따라 케미컬(Chemical)을 이용한 습식식각(Wet etcing)공정에서 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식식각(Dry etching)공정으로 그리고 최근에는 플라즈마의 효율을 더욱 향상시킨 반응성이온식각공정(Reactive ion etching)으로 발달되어가는 추세에 있다.

이때, 종래 건식식각 공정을 수행하는 건식식각 장치를 설명하면 다음과 같다.

종래 건식식각 장치는 공정이 진행되는 공정챔버(Process chamber)와, 공정챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위해 고주파의 전력을 인가시키는 상부전극 및 하부전극과, 공정챔버 내에 발생되는 폴리머를 외부로 배기하는 배기유닛으로 구성된다.

여기에서, 상부전극에는 공정수행시 공정챔버에 필요한 반응가스를 공급하는 가스공급관이 구비되며, 하부전극에는 웨이퍼가 안착되도록 하는 정전척(Electro static chuck)과, 공정챔버 내의 미반응가스 및 폴리머 등을 공정챔버 하부로 배기시키는 배플 그리고 정전척을 상하로 이동시키는 웨이퍼 승강기가 구비된다.

이때, 이와 같이 구성된 종래 건식식각 장치는 공정챔버 내에 공급되는 반응가스를 상부전극 및 하부전극에 인가되는 고주파 전력을 이용하여 플라즈마 상태로 변환시켜 웨이퍼 표면에 소정 식각반응이 발생되도록 한다. 여기에서, 배플은 다수 의 슬릿(Slit)이 방사선 형태로 형성된 원형플레이트(Plate)로, 정전척이 승강기에 의해 상하 이동될 때, 공정챔버 내의 미반응가스 및 폴리머 등을 공정챔버 하부로 균일하게 배기시켜 웨이퍼에 균일한 식각이 발생되도록 한다.

그러나, 종래 건식식각 장치에서는 배플의 슬릿을 통해 공정챔버 하부로 배기되는 폴리머가 곧바로 배기유닛을 거쳐 외부로 배기되지 않고, 일부 폴리머가 공정챔버의 내벽면에 증착되어 순차적으로 적층되게 된다.

이에, 이와 같이 공정챔버의 내벽에 적층되게 증착된 폴리머는 웨이퍼가 정전척에 안착되어 상하로 이동될 때 배플의 외주면과 부딛치게 되어 될 뿐만아니라 공정챔버의 내벽에 불안정하게 적층된 폴리머는 공정진행시 웨이퍼의 표면에 떨어져 웨이퍼를 오염시키는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 식각 공정 중 발생되는 폴리머가 식각이 진행되는 공정챔버의 내벽면에 흡착되는 것을 최소화할 수 있는 건식 식각장치의 배플을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플은 공정챔버 내에 위치하는 정전척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 공정챔버의 상부로 공급되는 반응가스가 공정챔버의 하부로 배기되도록 다수의 슬릿이 형성된 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플에 있어서,

상기 배플에는 슬릿을 통해 공정챔버의 하부로 배기되는 반응가스가 공정챔 버의 내벽에 증착되는 것을 방지하는 증착방지수단이 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 증착방지수단은 공정챔버의 내벽을 커버하는 원통형 통채인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증착방지수단은 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄 (Aluminum)인 것이 바람직하다.

이하, 도 1내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예인 건식식각장치(100)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 건식식각장치(100)는 전체적으로 보아 공정챔버(120), 반응가스 공급유닛(Reaction gas supply unit,140), 배기유닛(160), 웨이퍼 안착유닛(180), 플라즈마 형성유닛 및 건식식각장치(100)를 전반적으로 제어하는 중앙제어유닛(미도시)으로 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 공정챔버(120)는 원통 형상으로, 식각공정이 진행되도록 외부와 밀폐된 소정 공간을 마련해주는 역할을 하는 바, 공정챔버(120)의 상면에는 웨이퍼(50)에 식각이 진행되도록 하는 반응가스(도3의 80)가 공급되는 가스공급구(121)가 형성되며, 공정챔버(120)의 일측면에는 공정챔버(120)에 웨이퍼(50)가 출입할 수 있도록 하는 게이트(Gate,127)가 형성되고, 공정챔버(120)의 타측면에는 공정진행 중 발생되는 폴리머가 외부로 배기되도록 하는 배기구(123)가 형성된다.

그리고, 공정챔버(120)의 상부 내벽에는 데포 쉴드(Depo shield,125)가 탈착가능하게 장착되며, 이 데포 쉴드(125)는 공정챔버(120)의 내벽 상부에 위치하여 공정챔버(120)의 상부가 반응가스(80)에 의해 오염될 때, 공정챔버(120)의 상부만을 선택적으로 세정할 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 반응가스 공급유닛(140)은 반응가스 공급기(145), 가스공급배관(147), 가스공급판(143)으로 구성되며, 가스공급구(121)를 통해 웨이퍼(50)에 식각이 발생되도록 CHF_3,Ar, O₂와 같은 반응가스(80)를 공정챔버(120) 내에 공급하는 역할을 한다. 이때, 가스공급판(143)은 다수의 가스홀(Hole,144)이 형성된 플레이트 형상으로, 공정챔버(120) 내에 공급된 반응가스(80)가 웨이퍼(50) 표면에 폭 넓게 공급될 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 배기유닛(160)은 공정챔버(120)에 형성된 배기구(123)와 배기배관(165)을 매개로 하여 연결되며, 공정이 진행될 때 공정챔버(120) 내의 폴리머를 외부로 배기시키는 역할을 한다.

한편, 웨이퍼 안착유닛(180)은 웨이퍼 승강기(181), 정전척(183), 포커스 링(Focus ring,189) 및 배플(185)로 구성되며, 공정챔버(120) 내의 밑면에 장착되어 웨이퍼(50)를 안착시키고 공정의 진행에 따라 웨이퍼(50)를 상하로 이동시키는 역할을 한다.

이때, 정전척(183)은 원형 플레이트 형상으로 공정챔버(120) 내로 이송되는 웨이퍼(50)가 안착되도록 하는 역할을 하며, 웨이퍼 승강기(181)는 일측 단면이 공정챔버(120) 밑면에 안착되고, 타측 단면은 정전척(183)의 밑면에 장착되어 정전척(183)을 하부에서 지지하고 공정의 진행에 따라 정전척(183)을 상하로 이동 시켜주는 역할을 한다. 여기에서, 본 발명에서는 일실시예로 웨이퍼 승강기(181)에 의해 웨이퍼(50)가 후술될 상부전극과 27mm의 간격이 되면 공정이 진행되도록 구성된다.

또, 포커스 링(189)은 중앙에 웨이퍼(50)가 안착되도록 소정 공간이 마련된 원형 링 형상으로 정전척(183)의 상면에 장착되며, 반응가스(80)가 플라즈마 상태로 변환될 때, 이 플라즈마 상태의 반응가스가 웨이퍼(50)에 집중되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 배플(185)은 정전척(183)의 외주면에 면접되게 장착되며, 반응가스(80)가 공정챔버(120)의 상부로 공급될 때 이 반응가스(80)를 공정챔버(120) 하부로 균일하게 배기시켜 정전척(183)에 안착된 웨이퍼(50) 주위의 반응가스(80) 흐름을 일정하게 유지시켜 줌으로써 웨이퍼(50)에 균일한 식각이 발생되도록 하는 역할을 한다.

이때, 본 발명의 일실시예인 배플(185)을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일실시예인 배플(185)은 공정챔버(120)의 상부로 공급된 반응가스(80)가 공정챔버(120)의 하부로 균일하게 배기되도록 다수의 슬릿(186)이 형성된 플레이트(182)와, 위 슬릿(186)을 통해 공정챔버(120)의 하부로 배기되는 반응가스(80)가 공정챔버(120)의 하부 내벽에 증착되는 것을 방지하는 증착방지수단 역할을 하는 원통형 통채(184)가 일체로 형성된다.

여기에서, 배플(185)의 외경은 공정챔버(120)의 내주면 직경에 근접한 크기로 형성되며, 배플(185)의 일측 단부 즉, 공정챔버(120)의 밑면에 대향되는 단부는 전면 개구되고, 배플(185)의 타측단부 즉, 공정챔버(120)의 상면에 대향되는 단부는 중앙에 정전척(183) 외주면 크기의 내경이 형성되며, 일부 개구된다. 또, 배플(185)의 상부에 위치한 내경과 외경사이에는 공정챔버(120) 내 반응가스(80)가 공정챔버(120) 하부로 균일하게 배기되도록 다수의 슬릿(186)이 방사선 형태로 배열 형성된다. 이때, 위 증착방지수단은 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄(Aluminum)으로 형성됨이 바람직하다.

한편, 플라즈마 형성유닛은 2개의 전극을 공정챔버(120) 내에서 서로 마주보도록 한 다음 공정챔버(120)에 고주파 전력을 인가하여, 공정챔버(120)에 공급되는 반응가스(80)를 플라즈마 상태로 변환시키는 역할을 하는 바, 크게 전력을 공급하는 전력 공급원(190)과, 일측 방향에 전력이 공급되는 제 1전극과, 타측 방향에 전력이 공급되는 제 2전극으로 구성된다.

이때, 본 발명에서는 일실시예로 일측 방향에 공급되는 전력이 공정챔버(120)의 상부에 위치한 가스공급판(143)에 연결되어 이 가스공급판(143)이 제 1전극 즉, 상부전극 역할을 하게 되며, 타측 방향에 공급되는 전력은 공정챔버(120)의 하부에 위치한 정전척(183)에 연결되어 이 정전척(183)이 제 2전극 즉, 하부전극 역할을 하게 된다.

이하, 본 발명의 일실시예인 건식식각장치(100)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 선행공정을 완료한 웨이퍼(50)가 이송장치(미도시)에 의해 본 발명의 일실시예인 건식식각장치(100)의 공정챔버(120) 내에 위치한 정전척(183)에 이송되 면, 중앙제어유닛은 전력 공급원(190)을 컨트롤(Control)하여 상부전극과 하부전극에 각각 소정 전압의 전력이 인가되도록 한다.

이후, 웨이퍼 승강기(181)는 웨이퍼(50)가 안착된 정전척(183)을 상부전극 방향으로 상승시킨다.

이때, 웨이퍼(50)와 상부전극의 간격이 27mm가 되면, 웨이퍼 승강기(181)는 웨이퍼(50)의 상승을 중지시키며, 반응가스 공급기(145)는 공정챔버(120) 내로 반응가스(80)를 분사시킨다.

계속해서, 공정챔버(120) 내로 분사된 반응가스(80)는 상부전극과 하부전극에 인가되는 고주파 전력에 의해 플라즈마 상태로 변환되고, 이 플라즈마 상태로 변환된 반응가스(80) 중 일부는 웨이퍼(50) 표면에 형성된 막과 반응하여 이 막을 선택적으로 제거하면서 동시에 반응 부산물인 폴리머를 생성하게 된다.

이후, 웨이퍼(50)에 형성된 막과 반응되지 않은 비반응가스와 폴리머 중 일부는 공정챔버(120) 내에 방사형으로 형성된 배플(185)의 슬릿(186)을 통해 공정챔버(120) 하부를 거쳐 배기구(123)로 배기되고, 비반응가스와 폴리머 중 다른 일부는 배플(185)의 슬릿(186)을 통해 배기되어 배플(185)의 원통형 통채(1840 내벽에 증착된다.

이때, 공정챔버(120) 내부로 분사된 반응가스(80)는 방사형 형태로 형성된 배플(185)의 슬릿(186)을 통해 공정챔버(120) 하부로 균일하게 배기되기 때문에 상부전극과 배플(185)사이 즉, 공정챔버(120) 상부에 위치한 반응가스(80)의 흐름은 모든 위치에서 균일한 흐름을 유지하게 된다. 따라서, 이와 같이 반응가스(80)가 모든 위치에서 균일한 흐름을 유지하기 때문에 이러한 반응가스(80)에 의해 식각되는 웨이퍼(50)도 전 면적에서 균일하게 식각되게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 건식식각장치(100)의 배플(185)을 이용하면, 종래 공정챔버 내벽에 증착되어 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼에 파티클의 원인이 되었던 폴리머가 배플(185)의 원통형 통채(184) 내벽에 증착되기 때문에, 종래 공정챔버의 내벽에 적층되게 증착된 폴리머가 웨이퍼가 정전척에 안착되어 상하로 이동될 때 배플의 외주면과 부딛치게 되는 문제점과, 종래 공정챔버의 내벽에 불안정하게 적층된 폴리머가 공정진행시 웨이퍼의 표면에 떨어져 웨이퍼를 오염시키는 문제점 등을 모두 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 공정챔버 내벽에 증착되어 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼에 파티클의 원인이 되었던 폴리머가 본 발명에 따른 배플의 원통형 통채 내벽에 증착되기 때문에, 종래 공정챔버의 내벽에 적층되게 증착된 폴리머가 웨이퍼가 정전척에 안착되어 상하로 이동될 때 배플의 외주면과 부딛치게 되는 문제점과, 종래 공정챔버의 내벽에 불안정하게 적층된 폴리머가 공정진행시 웨이퍼의 표면에 떨어져 웨이퍼를 오염시키는 문제점 등을 모두 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims

공정챔버 내에 위치하는 정전척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치되며, 상기 공정챔버의 상부로 공급되는 반응가스가 상기 공정챔버의 하부로 배기되도록 다수의 슬릿이 형성된 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플에 있어서,

상기 배플에는 상기 슬릿을 통해 상기 공정챔버의 하부로 배기되는 상기 반응가스가 상기 공정챔버의 내벽에 증착되는 것을 방지하는 증착방지수단이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플.
제 1항에 있어서, 상기 증착방지수단은 상기 공정챔버의 내벽을 커버하는 원통형 통채인 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플.
제 1항에 있어서, 상기 증착방지수단은 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄(Aluminum)인것을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 건식식각장치의 배플.