KR100737989B1

KR100737989B1 - 이중 rf 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치

Info

Publication number: KR100737989B1
Application number: KR1020070007170A
Authority: KR
Inventors: 최연조
Original assignee: (주)플러스텍
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2007-07-13

Abstract

본 발명은 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 공간부가 형성된 하부챔버와 상부챔버, 상기 하부챔버의 하부공간의 중심부에 설치되어 상하방향으로 이동되는 척, 상기 상부챔버의 상부공간 내주면을 따라 설치된 유전체관, 상기 상부챔버의 외측에 위치되어 높이방향을 따라 다수개 설치된 제1안테나, 상기 제1안테나의 외측에 일정간격으로 이격되어 높이방향을 따라 다수 개 설치된 제2안테나, 및 상기 제1안테나와 상기 제2안테나에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부를 포함하여 이루어지고, 상기 RF주파수공급부에서 공급되는 RF주파수가 상기 유전관체를 통과하여 상기 상부공간부와 하부공간부에 플라즈마를 형성시킨다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 이중으로 설치된 안테나에 의해 챔버의 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 상기 챔버 측면 전반에 걸쳐 RF주파수를 전파할 수 있고, 상기 RF주파수에 의해 상기 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있다.

반도체, 웨이퍼, 플라즈마, 안테나

Description

이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치{The plasma processing system equipped with the double RF antenna}

도 1은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나를 도시한 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 계략도를 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,

도 5는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 RF주파수공급부의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 계략도를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 플라즈마 가공장치 100 : 하부챔버

110 : 하부공간 200 : 상부챔버

210 : 상부공간 300 : 척

400 : 유전체관 500 : 제1안테나

510 : 제1입력부 520 : 제1출력부

600 : 제2안테나 610 : 제2입력부

620 : 제2출력부 700 : RF주파수공급부

710 : 제1RF주파수공급부 720 : 제2RF주파수공급부

본 발명은 플라즈마 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버의 외측을 감싸는 안테나를 이중으로 병렬 설치하고, 상기 이중 안테나에 RF주파수를 동시에 또는 각각 공급하는 RF주파수공급부를 구비하여 이중으로 설치된 안테나에 의해 챔버의 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 상기 챔버 측면 전반에 걸쳐 RF주파수를 전파할 수 있고, 상기 RF주파수에 의해 상기 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있는 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체에 사용되는 웨이퍼 및 정밀을 요하는 박막 가공공정에 플라즈마를 이용한 식각과 증착법을 사용하여 제품의 정밀도를 향상시키고 있다.

상기와 같은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 가공장치는 안테나를 설치하여 주파수의 전류를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 것으로, 상기 안테나는 평면형 안테나를 사용하고 있다.

그러나, 상기 평면형 안테나는 발생되는 플라즈마의 균일성을 조정함에 많은 어려움이 발생하여 웨이퍼 및 박막의 식각 또는 증착에 있어 불량품이 많이 발생되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 상기 안테나를 나선형 코일 안테나로 사용하여 플라즈마를 발생하였으나, 이 역시, 상기 웨이퍼 및 박막에서 비균일성을 초래하여 불량 발생율이 높은 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 챔버의 외측을 감싸는 안테나를 이중으로 병렬 설치하고, 상기 이중 안테나에 RF주파수를 동시에 또는 각각 공급하는 RF주파수공급부를 구비하여 이중으로 설치된 안테나에 의해 챔버의 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 상기 챔버 측면 전반에 걸쳐 RF주파수를 전파할 수 있고, 상기 RF주파수에 의해 상기 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있는 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 내부에 상측으로 개방된 하부공간이 형성된 하부챔버, 상기 하부챔버의 상측에 설치되고, 내부가 하측으로 개방된 상부공간이 형성된 상부챔버, 상기 하부챔버의 하부공간의 중심부에 설치되어 상하방향으로 이동되는 척, 상기 상부챔버의 상부공간 내주면을 따라 설치된 유전체관, 상기 상부챔버의 외측에 위치되어 높이방향을 따라 다수개 설치된 제1안테나, 상기 제1안테나의 외측에 일정간격으로 이격되어 높이방향을 따라 다수 개 설치된 제2안테나, 및 상기 제1안테나와 상기 제2안테나에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부를 포함하여 이루어지고, 상기 RF주파수공급부에서 공급되는 RF주파수가 상기 유전관체를 통과하여 상기 상부공간부와 하부공간부에 플라즈마를 형성시킨다.

바람직하게, 상기 제2안테나는 상기 어느 하나의 제1안테나와 인접한 다른 하나의 제1안테나의 사이 외측에 설치된다.

그리고, 상기 제2안테나는 상기 제1안테나의 설치높이와 동일한 선상에 설치된다.

또한, 상기 RF주파수공급부는, 상기 제1안테나에 RF주파수를 공급하는 제1RF주파수공급부, 및 상기 제2안테나에 RF주파수를 공급하는 제2RF주파수공급부를 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 구성에 의하면, 이중으로 설치된 안테나에 의해 챔버의 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 상기 챔버 측면 전반에 걸쳐 RF주파수를 전파할 수 있고, 상기 RF주파수에 의해 상기 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 계략도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 RF주파수공급부의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치의 이중 안테나의 계략도를 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 플라즈마 가공장치(10)는 내부가 상측으로 개방된 하부공간(110)이 형성된 하부챔버(100)와 상기 하부챔버(100) 상측에 설치되어 내부가 하측으로 개방된 상부공간(210)이 형성된 상부챔버(200)로 외형이 구성된다.

그리고, 상기 하부챔버(100)의 하부공간(110)에는 척(300)이 설치되고, 상기 상부챔버(200)의 상부공간(210)에는 유전체관(400)이 설치되며, 상기 상부챔버(200)의 외측에는 제1안테나(500) 및 제2안테나(600)와 상기 제1,제2안테나(500, 600)에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부(700)로 이루어진다.

상기 척(300)은 상측에 반도체의 웨이퍼 또는 박막을 거치시켜 다양한 가공작업이 이루어지는 것으로, 상기 웨이퍼나 박막을 상하방향으로 이동시켜 가공높이를 조절할 수 있게 형성된다.

그리고, 상기 유전체관(400)은 상기 상부챔버(200)의 내주면을 따라 설치되는 것으로, 상기 상부공간(210)의 측면을 감싸 상기 상부챔버(200)에 공급되는 모든 주파수가 통과되게 된다.

상기 상부챔버(200)의 외측에는 상기 제1,제2안테나(500, 600)가 설치되는 것으로, 상기 제1안테나(500)는 상부챔버(200)의 외주면을 따라 일정간격으로 이격되어 상부챔버(200)의 높이방향을 따라 다수 개 설치된다.

상기 다수 개 설치되는 제1안테나(500)는 코일형상으로 상기 상부챔버(200)의 외측에 설치되어 내부가 통공된 관으로 형성되며, 양단에는 제1입력부(510)와 제1출력부(520)가 각각 형성된다.

상기 다수의 제1안테나(500)는 개별적으로 RF주파수가 공급되는 것으로, 각 제1안테나(500)는 각각의 제1입력부(510)와 제1출력부(520)가 형성되며, 상기 RF주파수공급부(700)에 의해 동시에 RF주파수가 공급된다.

그리고, 상기 제1안테나(500)의 외측에 상기 제2안테나(600)가 일정간격 이격되어 상기 상부챔버(200)의 높이방향을 따라 다수 개 설치되는 것으로, 상기 제1안테나(500)와 동일하게 코일형상으로 양단에 제2입력부(610)와 제2출력부(620)가 형성된다.

상기 제2안테나(600)는 상기 다수의 제1안테나(500)의 사이 외측에 각각 위 치되는 것으로, 상기 제1안테나(500)보다 직경이 크게 형성되어 상기 제1안테나(500)의 RF주파수가 균일하지 못한 부분을 보완하는 역할을 하게 된다.

다시 말해, 상기 제2안테나(600)는 어느 하나의 제1안테나(500)와 인접한 다른 하나의 제1안테나(500) 사이 외측에 일정간격으로 이격되어 위치되는 것으로, 상기 다수의 제1안테나(500) 사이 중간부 외측에 설치됨이 바람직하다.

이때, 상기 RF주파수는 고주파수로 높은 전류를 포함하고 있음으로, 상기 제1안테나(500)와 제2안테나(600)에 공급된 RF주파수에 의해 전자기 밀도가 높아지게 된다.

상기 높아진 전자기 밀도에 의해 생성된 에너지가 상기 유전체관(400)을 통과하며 플라즈마를 형성시켜 상기 상·하부챔버(100, 200)의 상·하부공간(110, 210)에 공급되는 것으로, 상기 제1안테나(500)와 제2안테나(600)는 상기 상·하부공간(110, 210)에 플라즈마를 균일하게 발생시키도록 상기 상부챔버(200)의 외측 높이방향으로 일정간격 이격되어 설치되는 것이다.

그리고, 상기 제2안테나(600)는 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1안테나(500)의 외측 동일선상에 설치될 수 있는 것으로, 상기 제2안테나(600)의 개수는 상기 제1안테나(500)의 개수와 동일하게 설치됨이 바람직하다.

상기와 같이, 제2안테나(600)가 상기 제1안테나(500)의 외측 동일선상에 위치되면, 상기 RF주파수공급부(700)에서 공급되는 RF주파수의 량이 증가되어 상기 유전체관(400)에 균일하게 공급될 수 있으며, 상기 유전체관(400)을 통과하며 균일한 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼나 박막을 가공하게 되는 것이다.

그리고, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, RF주파수공급부(700)가 제1RF주파수공급부(710)와 제2RF주파수공급부(720)로 구성되는 것으로, 상기 제1RF주파수공급부(710)는 제1안테나(500)에 RF주파수를 공급하게 되고, 상기 제2RF주파수공급부(720)는 제2안테나(600)에 RF주파수를 공급하게 된다.

상기 제1RF주파수공급부(710)와 제2RF주파수공급부(720)는 동시에 작동되거나 또는, 개별로 작동될 수 있는 것으로, 상기 제1RF주파수공급부(710) 또는 상기 제2RF주파수공급부(720)에 의해 상기 제1안테나(500)와 제2안테나(600)에 RF주파수를 공급할 수 있도록 설치될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치에 의하면, 이중으로 설치된 안테나에 의해 챔버의 외형을 더욱 세밀하게 감쌀 수 있어 상기 챔버 측면 전반에 걸쳐 RF주파수를 전파할 수 있고, 상기 RF주파수에 의해 상기 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시켜 웨이퍼를 식각 및 증착공정의 품질을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims

내부에 상측으로 개방된 하부공간이 형성된 하부챔버;

상기 하부챔버의 상측에 설치되고, 내부가 하측으로 개방된 상부공간이 형성된 상부챔버;

상기 하부챔 버의 하부공간의 중심부에 설치되어 상하방향으로 이동되는 척;

상기 상부챔버의 상부공간 내주면을 따라 설치된 유전체관;

상기 상부챔버의 외측에 위치되어 높이방향을 따라 다수개 설치된 제1안테나;

상기 제1안테나의 외측에 일정간격으로 이격되어 상기 어느 하나의 제1안테나와 인접한 다른 하나의 제1안테나의 사이 외측에 각각 위치되도록 높이방향을 따라 다수 개 설치된 제2안테나; 및

상기 제1안테나와 상기 제2안테나에 RF주파수를 공급하는 RF주파수공급부를 포함하여 이루어지고,

상기 RF주파수공급부에서 공급되는 RF주파수가 상기 유전관체를 통과하여 상기 상부공간부와 하부공간부에 플라즈마를 형성시키는 것을 특징으로 하는 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제2안테나는 상기 제1안테나의 설치높이와 동일한 선상에 설치되는 것을 특징으로 하는 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.
제 1항에 있어서, 상기 RF주파수공급부는,

상기 제1안테나에 RF주파수를 공급하는 제1RF주파수공급부; 및

상기 제2안테나에 RF주파수를 공급하는 제2RF주파수공급부를 포함하여 이루어지는 이중 RF 안테나를 구비한 반도체용 플라즈마 가공장치.