KR100737311B1 - 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

반응 부산물이 라이너의 구멍들에 부착되기 용이하도록 하여 진공펌프 쪽에 부착되는 반응 부산물의 양을 최소화할 수 있는 반도체 제조장치를 개시한다.
개시한 반도체 제조장치는 반응 부산물로부터 반응실 내벽의 보호를 위해 반응실 내에 설치되며 공정가스가 통과하는 다수의 구멍들이 형성된 바닥판을 갖춘 라이너를 포함하며, 반응 부산물과 구멍들 내면의 접촉이 높아지도록 구멍들이 공정가스의 유동방향에 대하여 경사를 가지도록 형성된 것이다.

Description

반도체 제조장치{DEVICE FOR MAKING SEMICONDUCTOR}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 라이너 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 라이너 바닥판에 형성되는 구멍들의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 라이너 바닥판에 형성되는 구멍들의 형태를 나타낸 단면도로, 다른 실시 예를 보인 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 라이너 바닥판에 형성되는 구멍들의 형태를 나타낸 단면도로, 또 다른 실시 예를 보인 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 몸체, 12: 덮개,
13: 반응실, 14: 척,
15: 가스공급노즐, 16: 가스공급부,
19: 상부전극, 21: 하부전극,
23: 배출구, 25: 진공펌프,
26: 압력제어장치, 30: 라이너,
31: 외측벽, 32: 내측벽,
33: 바닥판, 34: 구멍들.
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응실의 내벽 보호를 위한 라이너를 갖춘 반도체 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정 중 하나인 식각공정은 진공상태의 반응실 내부에 반응성 공정가스를 공급한 후, 고주파전원을 인가하여 플라즈마 방전이 생기도록 함으로써 반도체 기판 표면에 형성된 막이 식각될 수 있도록 한다.
식각공정을 수행할 때는 반응실 내에 반응 부산물이 생기고, 반응 부산물이 반응실의 내면에 부착되어 필름형태로 쌓이는 현상이 발생한다. 그런데 이처럼 반응실 내면에 쌓이는 부산물은 공정에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 종래에는 반응실 내벽에 라이너을 설치하여 반응 부산물이 라이너에 부착되도록 함으로써 반응실 내벽을 보호함과 동시에 추후 반응 부산물을 용이하게 제거할 수 있도록 하였다. 즉 반응 부산물이 라이너에 부착됨으로써 반응실 내벽에 부착되는 현상을 막을 수 있도록 하였다.
대한민국 공개특허공보 특2001-0079914호에는 반도체 제조장치의 반응실 내에 설치되는 라이너의 구조가 개시되어 있다. 개시된 라이너는 반응실의 내벽 둘레를 커버하는 원통형 외측벽과, 반도체 기판이 탑재되는 정전척 주위의 외면을 커버 하는 원통형의 내측벽과, 내측벽과 외측벽 하단 사이를 연결하며 반응가스의 통과를 허용하는 다수의 구멍들이 형성된 플라즈마 밀폐덮개를 포함한다.
이러한 라이너는 외측벽과 내측벽이 반응실 내벽을 커버함으로써 반응 부산물로부터 반응실 내벽을 보호하는 기능을 하고, 하측의 플라즈마 밀폐덮개가 플라즈마 영역을 반응실 상부영역으로 한정한다. 또 플라즈마 밀폐덮개에 형성된 다수의 구멍들은 반응실 상부의 공정가스가 하부의 진공펌프 쪽으로 흐를 수 있도록 하여 반응실 상부영역이 진공상태로 유지될 수 있도록 한다. 또 이러한 구멍들은 원활한 공정가스의 유동이 가능해지도록 적절한 크기를 구비한다.
그러나 이러한 반도체 제조장치의 라이너는 플라즈마 밀폐덮개에 형성되는 다수의 구멍들이 플라즈마 밀폐덮개의 상면 및 하면에 대하여 수직을 이루도록 상하방향으로 관통되어 있기 때문에 라이너 내부의 반응영역에서 생긴 반응 부산물이 구멍들을 통과하여 하부의 진공펌프 쪽으로 배출되기 쉬웠고, 진공펌프 쪽으로 배출된 반응 부산물이 진공펌프의 입구 쪽에 부착되는 문제로 인한 유지보수의 어려움을 야기하였다. 즉 이러한 라이너를 채용한 반도체 제조장치는 진공펌프 쪽에 부착되는 반응 부산물을 추후 세정해야 하는데, 세정이 용이하지 않은 진공펌프 쪽에 많은 양의 반응 부산물이 부착되기 때문에 진공펌프 쪽의 세정을 자주 수행해야 하는 등 유지보수가 어려웠다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 라이너의 구멍들에 반응 부산물이 부착되기 용이하도록 하여 진공펌프 쪽에 부착되는 반응 부산물의 양이 최소화되도록 함으로써 유지보수가 용이해질 수 있도록 하는 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 반응 부산물로부터 반응실 내벽의 보호를 위해 상기 반응실 내에 설치되며 공정가스가 통과하는 다수의 구멍들이 형성된 바닥판을 갖춘 라이너를 포함하며, 상기 반응 부산물과 상기 구멍들 내면의 접촉이 높아지도록 상기 구멍들이 상기 공정가스의 유동방향에 대하여 경사를 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구멍들은 상기 바닥판의 상면 및 하면과 수직을 이루는 방향에 대하여 소정각도의 경사를 유지하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 바닥판은 각각의 구멍들이 상호 연통된 상태로 복수개가 적층되어 이루어지고, 상호 인접하는 각 바닥판의 구멍들은 경사방향이 다르게 된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 반응실을 형성하기 위한 원통형 내부공간을 갖춘 몸체와, 상기 몸체의 개방된 상부를 덮는 덮개와, 반도체기판의 재치를 위해 상기 반응실 내에 설치되는 척을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 라이너는 상기 몸체의 내면을 커버하는 원통형 외측벽과, 상기 척의 외면을 커버하는 원통형 내측벽을 포함하며, 상기 바닥판이 상기 외측벽의 하단과 상기 내측벽의 하단을 연결하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세 히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 제조장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(W)의 가공공정을 수행하기 위한 반응실(13)을 형성하는 것으로 상부가 개방된 원통형의 몸체(11)와, 몸체(11)의 개방된 상부를 덮는 덮개(12)를 포함한다.
반응실(13) 내에는 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 척(14)이 설치되고, 덮개(12)의 중앙부에는 반응실(13) 내부로 공정가스를 공급하기 위한 가스공급노즐(15)이 설치된다. 가스공급노즐(15)은 공정가스를 공급하는 가스공급부(16)와 배관(17)을 통해 연결된다. 또 반응실(13) 상부의 덮개(12) 내면에는 반응실(13) 내부로 공급되는 공정가스를 플라스마 상태로 만들 수 있도록 RF(radio frequency)전원(18)이 인가되는 상부전극(19)이 설치되고, 척(14)에는 플라즈마 상태의 공정가스를 반도체 기판(W)으로 유도할 수 있도록 바이어스 전원(20)이 인가되는 하부전극(21)이 설치된다.
몸체(11) 하부 쪽에는 반응실(13) 내부의 미 반응 공정가스를 배출시키기 위한 배출구(23)가 형성되고, 배출구(23)와 연결된 배출관(24)에는 반응실(13) 내부를 진공상태로 유지할 수 있는 진공펌프(25) 및 압력제어장치(26)가 설치된다.
이러한 반도체 제조장치는 반응실(13) 내부로 공급되는 공정가스 및 공정변수들을 조절하는 것에 의해 반도체 기판(W)의 표면에 막을 형성시키는 증착공정을 수행하거나 기판(W) 표면의 막을 식각하는 식각공정을 수행하는데 이용할 수 있다. 즉 증착공정은 실란(SiH4)가스와 산소가스 등을 반응실(13)에 공급하여 플라즈마 상태가 되도록 하고 공정변수들을 증착에 적합하도록 조절해 줌으로써 가능해지고, 식각공정은 불화메탄(CHF3)가스 등을 반응실(13)에 공급한 후 플라즈마 상태가 되도록 하고 해당 공정변수들을 식각에 적합하도록 조절해 줌으로써 가능해진다. 각 공정에서의 공정변수들이란 공정가스뿐 아니라, 압력, 온도, 시간 등일 수 있다.
또 본 발명은 이와 같은 반도체 제조공정을 수행하는 과정에서 반응실(13) 내부에 생기는 반응 부산물들이 반응실(13)의 내벽에 부착되는 것을 방지하여 반응실(13)의 내벽을 보호할 수 있도록 반응실(13) 내에 설치되는 라이너(30)를 구비한다.
라이너(30)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 반응실(13) 상부의 몸체(11) 내면을 커버하도록 원통형으로 형성된 외측벽(31)과, 반도체 기판(W)이 재치되는 척(14)의 둘레를 커버하도록 원통형으로 형성된 내측벽(32)과, 외측벽(31)과 내측벽(32)의 하단 사이을 연결하며 외측벽(31) 및 내측벽(32)과 대체로 수직을 이루는 바닥판(33)을 포함한다.
또 라이너(30)의 외측벽(31)의 상단에는 몸체(11)의 상단과 덮개(12) 사이에 개재되어 지지될 수 있도록 외측으로 연장되는 플랜지부(31a)가 마련되며, 플랜지부(31a) 상면과 덮개(12) 사이 및 플랜지부(31a) 하면과 몸체(11) 상단 사이에는 기밀유지를 위한 실링부재들(40)이 설치된다. 또한 바닥판(33)에는 반응실(13) 상부영역의 공정가스가 진공펌프(25) 쪽으로 배출되어 반응실(13)이 진공으로 유지될 수 있도록 공정가스가 통과하는 다수의 구멍들(34)이 형성된다.
이러한 라이너(30)는 반응실(13) 내에 생기는 반응 부산물이 라이너(30)의 내면에 부착되도록 함으로써 반응 부산물의 부착으로부터 몸체(11)의 내면 및 척 (14)의 외면을 보호할 수 있도록 한다. 또 추후 반응 부산물이 부착된 라이너(30)만을 분리하여 세정함으로써 기기의 유지보수를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
라이너(30)의 바닥판(33)에 형성되는 구멍들(34)은 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 바닥판(33)의 상면과 하면사이를 관통하는 다수의 슬롯들로 이루어지며, 반응실(13) 상부영역으로부터 배출구(23) 쪽으로 유동하는 공정가스의 유동방향에 대하여 소정각도(θ) 경사를 가지도록 형성된다. 즉 구멍들(34)은 도 3에 도시한 바와 같이, 바닥판(33)의 상면 및 하면과 수직을 이루는 수직선(A)에 대하여 소정각도(θ) 경사를 가지도록 형성된다. 여기서 본 실시 예는 구멍들(34)이 슬롯형태인 경우를 나타낸 것이나 이러한 구멍들은 원통, 타원형, 다각형의 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 구성은 바닥판(33)의 구멍들(34)을 통과하여 배출구(23) 쪽으로 유동하는 공정가스와 구멍들(34) 내면 사이의 접촉 면적이 커지도록 하여 공정가스에 포함된 반응 부산물들이 구멍들(34)을 통과하는 과정에서 구멍들(34)의 내면에 부딪혀 부착되기 용이하도록 함으로써 배출구(23) 쪽으로 유동하는 반응 부산물의 양이 최소화될 수 있도록 한 것이다. 그리고 이러한 현상을 통해 라이너(30) 하측의 반응실(13) 하부영역에 반응 부산물이 부착하는 것을 최소화하여 반응실(13)을 세정하는 것과 같은 유지보수작업을 줄여 기기의 유지보수가 용이해질 수 있도록 한다. 특히 이러한 구성은 세정작업이 용이하지 않은 배출구(23) 쪽 내면에 반응 부산물이 부착하는 것을 줄일 수 있으므로 기기의 유지보수가 용이하도록 할 뿐 아니라 유지보수작업의 주기를 그 만큼 연장할 수 있게 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예로 라이너(30)의 바닥판이 2겹으로 적층된 경우를 보인 것이다. 즉 도 4의 실시 예는 각 바닥판(33a,33b)의 구멍들(34a,34b)이 상호 연통되도록 2개의 바닥판이 적층된 것이고, 각 바닥판(33a,33b)에 형성되는 구멍들(34a,34b)의 경사방향이 다르게 된 것이다. 이는 두 바닥판(33a,33b)에 형성되는 구멍들(34a,34b)의 경사방향이 반대가 되도록 함으로써 굴절유로가 형성하도록 하여 구멍들(34a,34b)을 통과하는 공정가스의 접촉이 상술한 예에 비해 커져 구멍들 내면에 부착되는 반응 부산물의 부착율이 더욱 커질 수 있도록 한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예로 라이너(30)의 바닥판이 3겹으로 적층된 경우를 보인 것이다. 즉 도 5의 실시 예는 각 바닥판(33a,33b,33c)의 구멍들(34a,34b,34c)이 상호 연통되도록 3개의 바닥판이 적층된 것이고, 상호 인접하는 각 바닥판(33a,33b,33c)의 구멍들(34a,34b,34c)의 경사방향이 다르게 된 것이다. 이는 구멍들의 유로가 지그재그 형태로 굴절되도록 함으로써 공정가스의 접촉 면적이 더욱 커져 공정가스가 구멍들을 통과하는 과정에서의 반응 부산물의 부착이 더욱 용이해질 수 있도록 한 것이다.
한편 도 1의 실시 예는 반응실(13)의 배출구(23)가 몸체(11) 하부의 측방에 형성된 형태의 반도체 제조장치에 본 발명의 라이너(30)가 적용된 경우를 나타낸 것이지만, 본 발명의 라이너(30)는 대한민국 공개특허공보 특2001-0079914호에 개시된 예처럼 배출구가 반응실의 하측 중앙부에 마련되는 반도체 제조장치에도 적용될 수 있다. 이처럼 배출구가 반응실의 하측 중앙부에 마련되는 경우에 본 발명의 라이너(30)가 적용될 경우에는 라이너(30)의 바닥판(33)에 형성되는 구멍들(34)의 출구가 하측 중앙부의 배출구를 향하도록 하여 공정가스가 하측 중앙부의 배출구 쪽으로 원활히 유동하도록 함으로써 라이너 하부영역의 몸체 내면에 반응 부산물이 부착되는 현상을 최소화할 수 있도록 함이 좋다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조장치는 라이너의 바닥판에 형성되는 구멍들이 공정가스의 유동방향에 대하여 경사를 가지도록 형성되기 때문에 구멍들을 통과하는 공정가스와 구멍들 내면 사이의 접촉 면적이 커져 반응 부산물이 구멍 내면에 부착되기 용이해지며, 이를 통해 배출구 쪽으로 유동하는 반응 부산물의 양이 최소화되는 효과가 있다. 따라서 라이너 하측의 반응실 하부영역 및 배출구 쪽에 반응 부산물이 부착되는 양을 줄여 기기의 유지보수작업을 줄이고, 유지보수작업의 주기를 그 만큼 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 라이너의 바닥판을 겹층으로 구성하고 각 바닥판에 형성되는 구멍들의 경사방향을 다르게 할 경우 구멍들을 통과하는 공정가스와 구멍들 내면사이의 접촉이 더욱 커져 구멍의 내면에 부착되는 반응 부산물의 부착율이 더욱 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 반응 부산물로부터 반응실 내벽의 보호를 위해 상기 반응실 내에 설치되며 공정가스가 통과하는 다수의 구멍들이 형성된 바닥판을 갖춘 라이너를 포함하는 반도체 제조장치에 있어서,
    상기 반응 부산물과 상기 구멍들 내면의 접촉이 높아지도록 상기 구멍들은 상기 바닥판의 상면 및 하면과 수직을 이루는 방향에 대하여 소정각도의 경사를 유지하도록 형성되고, 상기 바닥판은 각각의 구멍들이 상호 연통된 상태로 복수개가 적층되어 이루어지고, 상호 인접하는 각 바닥판의 구멍들은 경사방향이 다르게 된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응실을 형성하기 위한 원통형 내부공간을 갖춘 몸체와, 상기 몸체의 개방된 상부를 덮는 덮개와, 반도체기판의 재치를 위해 상기 반응실 내에 설치되는 척을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 라이너는 상기 몸체의 내면을 커버하는 원통형 외측벽과, 상기 척의 외면을 커버하는 원통형 내측벽을 포함하며, 상기 바닥판이 상기 외측벽의 하단과 상기 내측벽의 하단을 연결하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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TWI747103B (zh) * 2018-12-27 2021-11-21 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 電漿侷限系統及方法

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