KR100739979B1

KR100739979B1 - 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛

Info

Publication number: KR100739979B1
Application number: KR1020060080489A
Authority: KR
Inventors: 정우찬
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2007-07-16

Abstract

본 발명은 알에프 코일의 주변에 형성되는 강한 자계가 공정 챔버의 세라믹 돔에 매우 근접한 상태에서 작용하는 현상에 따른 공정 챔버 내면의 폴리머 낙하 및 그로 인한 불량 웨이퍼의 양산을 방지할 수 있도록 구성된 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온조 조절 유닛에 관한 것으로서, 이와 같은 본 발명은 공정 챔버의 세라믹 돔 상측에 설치되고 상기 세라믹 돔의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 돔 온도 조절 유닛에 있어서, 양측이 개방되고 개방된 일측을 통해 상기 세라믹 돔이 삽입되는 하우징과, 상기 하우징의 내측에 상기 세라믹 돔의 정점을 기준하여 순차 배열되는 복수의 알에프 코일과, 상기 알에프 코일을 상기 세라믹 돔의 정점을 기준해 순차 배열된 상태로 고정하며 상기 하우징의 내측에 설치되는 고정 브라켓과, 상기 세라믹 돔의 표면과 상기 복수인 알에프 코일들 간의 간격이 벌어지도록 상기 고정 브라켓을 상기 세라믹 돔의 정점과 이격되는 방향으로 상승시켜 고정하는 상태로 상기 하우징의 내측에 설치되는 스페이서를 포함하여 이루어진다.

웨이퍼, 공정 챔버, 스페이서, 세라믹 돔, 자계

Description

플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛{DOME TEMPERATURE CONTROL UNIT OF PLASMA DRY ETCHAPPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛의 일 실시예를 보인 단면도

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛의 다른 실시예를 보인 요부 단면도

도 3은 도 2의 실시예에 따른 요부가 적용된 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛을 보인 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 돔 온도 조절 유닛 10 : 하우징

12 : 내향 플랜지부 20 : 고정 브라켓

22 : 외향 플랜지부 30 : 알에프 코일

40 : 스페이서 50 : 스페이서

52 : 베이스 부재 54 : 승하강 볼트

56 : 베어링 60 : 받침대

100 : 세라믹 돔

본 발명은 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛에 관한 것으로서, 특히 알에프 코일의 주변에 형성되는 강한 자계가 공정 챔버의 세라믹 돔에 매우 근접한 상태에서 작용하는 것에 따른 공정 챔버 내면의 폴리머 낙하 현상과 그로 인한 불량 웨이퍼의 양산 문제를 방지할 수 있도록 구성된 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온조 조절 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 정밀한 반도체 제조공정을 물론, 반도체 제조공정을 수행하는 반도체 제조 설비를 필요로 한다.

이들 반도체 제조 설비는 크게 선행 반도체 제조 설비와 후속 반도체 제조 설비로 구분할 수 있으며, 상기 선행 반도체 제조 설비는 순수 실리콘 웨이퍼에 반도체 박막 패턴을 형성하기 위한 선행 공정인 포토레지스트 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정을 복합적으로 수행하고, 후속 반도체 제조 설비는 웨이퍼에 패터닝된 포토레지스트 박막을 매개로 웨이퍼에 소정의 특성을 갖는 불순물을 주입하는 이온 주입 공정, 이미 형성된 반도체 박막을 식각하여 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼에 소정 박막을 부가하는 증착 공정, 미세 박막 회로 패턴을 연결하는 메탈 공정 등을 수행한다.

이 중에서 식각 공정을 수행하는 반도체 제조 설비는 습식 식각 설비와 건식 식각 설비로 나눌 수 있으며, 건식 식각 설비로는 플라즈마 가스를 사용하는 플라즈마 식각 장비가 있다.

통상적으로, 상기한 플라즈마 식각 장비는 공정 챔버를 구비하는데, 이 공정 챔버의 내부에는 웨이퍼를 탑재하며 하부 전극으로 기능하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)이 설치되고, 공정 챔버의 상측에는 투명한 세라믹 돔이 설치되며, 돔의 상측에는 돔 온도 조절 유닛(DTCU:Dome Temperature Control Unit)이 설치된다.

상기 돔 온도 조절 유닛의 구성에 대해 간략하게 설명하면, 돔 온도 조절 유닛은 세라믹 돔의 상측에 설치되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 공정 가스를 플라즈마화 하는 알에프 코일(RF Coil)과, 상기 알에프 코일의 상측으로 상기 하우징 내부에 설치되는 복수의 램프와, 상기 램프의 상측으로 팬 커버의 내측에 설치되어 돔을 일정한 온도로 냉각시키는 냉각 팬을 포함한다.

그러나, 이와 같은 종래의 돔 온도 조절 유닛의 경우, 세라믹 돔의 상측에 그 알에프 코일이 접촉되는 정도로 근접 설치되고, 이에 따라 알에프 코일로부터 세라믹 돔에 인가되는 알에프 파워가 지나치게 강한 현상이 발생된다. 다시 말해, 알에프 코일로부터 세라믹 돔에 파워 인가시 알에프 코일 하나 하나에 형성된 자계는 이웃한 코일의 자계와 연결되어 하나의 큰 자계망을 형성하게 된다. 그리고, 이와 같이 형성되는 강한 자계망에 의해 세라믹 돔의 내벽에 증착된 폴리머들이 분리되어 공정 챔버 내부로 낙하하며, 이중 일부가 식각 공정 중인 웨이퍼에 떨어져 식각 공정을 방해하게 되면서 웨이퍼의 불량을 유발하게 되는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 돔 온도 조절 유닛의 알에프 코일이 공정 챔버의 세라믹 돔과 적정 거리만큼 이격되게 설치되어 공정 챔버에서 진행되는 식각 공정시 알에프 코일로부터 세라믹 돔에 지나치게 강한 자계가 가해지지 않음에 따라 세라믹 돔 내면의 폴리머 낙하 현상이 방지되면서 그에 따른 불량 웨이퍼의 양산이 방지될 수 있도록 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 돔 온도 조절 유닛의 알에프 코일과 공정 챔버의 세라믹 돔과의 간격을 필요에 따라 적절히 조정할 수 있어 공정 챔버에서 진행되는 식각 공정시 알에프 코일로부터 세라믹 돔에 가해지는 자계를 적절히 조정할 수 있는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공정 챔버의 세라믹 돔 상측에 설치되고 상기 세라믹 돔의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 돔 온도 조절 유닛에 있어서, 양측이 개방되고 개방된 일측을 통해 상기 세라믹 돔이 삽입되는 하우징과, 상기 하우징의 내측에 상기 세라믹 돔의 정점을 기준하여 순차 배열되는 복수의 알에프 코일과, 상기 알에프 코일을 상기 세라믹 돔의 정점을 기준해 순차 배열된 상태로 고정하며 상기 하우징의 내측에 설치되는 고정 브라켓과, 상기 세라믹 돔의 표면과 상기 복수인 알에프 코일들 간의 간격이 벌어지도록 상기 고정 브라켓을 상기 세라믹 돔의 정점과 이격되는 방향으로 상승시켜 고정하는 상태로 상기 하우징의 내측에 설치되는 스페이서를 포함하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛을 제공한다.

그리고, 상기 하우징에 내향 플랜지부가 형성되고, 상기 고정 브라켓에 상기 하우징의 내향 플랜지부와 반대되는 외향 플랜지부가 형성되며, 상기 하우징의 내향 플랜지부와 상기 고정 브라켓의 외향 플랜지부 사이에 상기 스페이서가 설치되는 구성일 수 있다. 여기서, 스페이서는, 상기 하우징의 내향 플랜지부에 고정되고 나사홀이 형성되는 베이스 부재와, 상기 고정 브라켓의 외향 플랜지부에 공회전 가능하게 결합되고 일측이 상기 베이스 부재의 나사홀에 나사 결합되는 승하강 볼트를 포함하여 이루어져, 상기 승하강 볼트의 회전 방향에 따라 높이 조절이 가능한 구성임이 바람직하다.

또한, 상기 스페이서는, 상기 알에프 코일과 세라믹 돔 간의 간격이 조정될 수 있도록 상기 세라믹 돔의 정점을 기준으로 상기 고정 브라켓의 설치된 높이를 조정할 수 있는 상태로 상기 하우징의 내측에 설치되는 구성일 수 있다.

또한, 상기 스페이서는, 상기 세라믹 돔의 표면과 상기 알에프 코일 간의 간격이 8~11mm 범위를 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛의 일 실시예를 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛(1)은 하우징(10), 알에프 코일(30), 고정 브라켓(20), 스페이서(40), 받침대(60)를 포함하여 이루어진다.

하우징(10)은 양측이 개방된 구조로서, 도면을 기준하면 하우징(10)은 상하 양측이 개방되며, 이와 같은 하우징(10)의 개방된 하측을 통해 돔 온도 조절 유닛(1)의 세라믹 돔(100)이 삽입된다.

그리고, 이후의 설명에서 사용되는 상측이나 하측 등 방향을 나타내는 용어는 첨부된 도면을 기준한 것임을 밝혀둔다.

알에프 코일(30)은 하우징(10)의 내측에 설치되어 돔 온도 조절 유닛(1)의 세라믹 돔(100)에 알에프 파워를 인가하는 것으로서, 즉 알에프 코일(30)은 세라믹 돔(100)의 정점을 기준하여 하방향으로 순차 배열되며, 이와 같은 알에프 코일(30)을 세라믹 돔(100)의 표면을 감싸는 형태로 설치된다.

고정 브라켓(20)은 하우징(10)의 내측에 고정되어 알에프 코일(30)을 지지하는 것으로써, 다시 말해 고정 브라켓(20)은 알에프 코일(30)을 세라믹 돔(100)의 정점을 기준하여 하방향으로 순차 배열되게 지지한 상태에서 하우징(10)의 내측에 고정된다.

스페이서(40)는 세라믹 돔(100)의 표면과 알에프 코일(30)들의 간격을 적절하게 벌려줌으로써, 알에프 코일(30) 주변에 형성되는 자계가 세라믹 돔(100)의 표면에 지나치게 강하게 인가되면서 세라믹 돔(100)의 내측 면에 형성된 폴리머가 분리되면서 식각 공정 중인 웨이퍼의 표면으로 낙하되는 현상을 방지하기 위한 용도이다. 즉, 스페이서(40)는 세라믹 돔(100)의 정점을 기준으로 고정 브라켓(20)의 높이를 상향시키는 상태로 하우징(10)의 내측에 고정 설치되고, 이에 따라 세라믹 돔(100)의 표면과 알에프 코일(30)의 간격이 벌어지면서 알에프 코일(30)로부터 세 라믹 돔(100)에 작용하는 자계가 지나치게 강한 현상이 방지된다.

여기서, 스페이서(40)의 설치 구조에 대해 본 실시예를 기준하여 설명하면, 하우징의 세라믹 돔(100)이 삽입되는 일단, 다시 말해 하방향 일단을 따라 내향 플랜지부(12)가 형성된다. 그리고, 고정 브라켓(20)의 하방향 일단에 외향 플랜지부(22)가 하우징(10)의 내향 플랜지부(12)와 마주하는 상태로 설치된다. 그리고, 이와 같은 하우징(10)의 내향 플랜지부(12)와 고정 브라켓(20)의 외향 플랜지부(22) 사이에 스페이서(40)가 설치되며, 이러한 스페이서(40)가 고정 브라켓(20)의 설치 높이를 상향 이동시킴에 따라, 세라믹 돔(100)의 표면과 알에프 코일(30)의 간격이 벌어지게 된다. 도 1에서 L1으로 표시된 것은 스페이서(40)에 의해 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 이격 거리를 예시적으로 표현한 것이다.

또한, 이와 같은 스페이서(40)는 그 높이의 조절을 통해 알에프 코일(30)과 세라믹 돔(100) 표면과의 간격이 선택적으로 조정될 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고, 이와 같은 스페이서의 높이를 조정할 수 있는 구성으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서(50)는 나사홀이 형성된 베이스 부재(52)와, 이러한 베이스 부재(52)의 나사홀에 나사 결합되고 고정 브라켓(20)에 공회전 가능하게 결합되는 승하강 볼트(54)를 포함하는 구성일 수 있다. 여기서 승하강 볼트(54)는 고정 브라켓(20)에 베어링(56)을 통해 결합되므로써, 고정 브라켓(20)에 대한 공회전이 가능한 상태에서 베이스 부재(52)의 나사홀에 승하강 가능하게 나사 결합되는 구성일 수 있다.

이에 따라, 승하강 볼트(54)의 회전 방향에 따라 승하강 볼트(54)를 베이스 부재(52)의 나사홀로부터 승하강되며, 승하강 볼트(54)의 승강을 위한 회전 조작시 그 승강하는 힘에 의해 고정 브라켓(20)이 상방향으로 이동되고, 이에 따라 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 간격이 벌어지게 된다. 이와 반대로, 승하강 볼트(54)의 하강을 위한 회전 조작시 그 하강에 의해 고정 브라켓(20)이 하방향으로 이동되고, 이에 따라 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 간격이 좁혀지게 된다. 도 2 및 3에서 L2로 표시한 것은 높이 조절이 가능한 스페이서(50)에 의해 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 이격 거리가 도 1의 실시예에 비해 멀어진 상태를 예시적으로 표현한 것이다.

한편, 스페이서는 세라믹 돔의 표면과 알에프 코일의 간격이 8~11㎜ 범위을 유지하도록 설치되는 것이 바람직한 것으로써, 이는 세라믹 돔의 표면과 알에프 코일의 간격이 11㎜를 넘는 경우, 알에프 코일의 자계 임피던스가 약해 정상적인 기능을 발휘하기 어려운데 따른 것이다.

상기와 같은 구성에 따른 작용을 도 1을 참조하여 설명하면, 세라믹 돔(100)의 표면과 알에프 코일(30)의 간격이 스페이서(40)에 의해 적정 간격을 유지하게 되고, 이에 따라 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)이 지나치게 근접하는데 따른 알에프 코일(30)의 강한 자계로 인해 세라믹 돔(100)의 내면에 형성된 폴리머들이 분리되면서 가공중인 웨이퍼로 낙하되는 현상이 방지된다. 이는 상기와 같이 알에프 코일(30)의 강한 자계로 인해 세라믹 돔(100) 내면의 폴리머가 가공중인 웨이퍼로 낙하되면서 에칭 공정이나 기타 추후에 진행되는 웨이퍼의 가공 공정에서 정상적인 가공이 이루어지지 못해 불량 웨이퍼가 양산되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 2를 참조하여 설명하면, 스페이서(50)의 높이 조절을 통하여 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 간격을 다양하게 조절할 수 있는 것이므로, 알에프 코일(30)에 형성되는 자계의 세기 등을 고려하여 세라믹 돔(100)과 알에프 코일(30)의 간격을 다르게 조절할 수 있고, 이를 통해 세라믹 돔(100)을 포함하는 공정 챔버에서의 웨이퍼 가공 작업시 가공성을 높일 수 있다.

상기한 실시예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛에 의해서, 공정 챔버 내에서 웨이퍼를 가공시 발생할 수 있는 알에프 코일의 강한 자계에 의한 공정 챔버 내면의 폴리머 분리 및 이와 같이 분리된 폴리머가 가공중인 웨이퍼의 표면에 낙하하면서 발생되는 불량 웨이퍼의 양산을 방지할 수 있고, 이는 공정 챔버 및 기타 일련의 공정을 통해 제조되는 웨이퍼를 양질의 상태로 생산할 수 있는 효과로 이어진다.

Claims

공정 챔버의 세라믹 돔 상측에 설치되고 상기 세라믹 돔의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 돔 온도 조절 유닛에 있어서,

양측이 개방되고 개방된 일측을 통해 상기 세라믹 돔이 삽입되는 하우징과,

상기 하우징의 내측에 상기 세라믹 돔의 정점을 기준하여 순차 배열되는 복수의 알에프 코일과,

상기 알에프 코일을 상기 세라믹 돔의 정점을 기준해 순차 배열된 상태로 고정하며 상기 하우징의 내측에 설치되는 고정 브라켓과,

상기 세라믹 돔의 표면과 상기 복수인 알에프 코일들 간의 간격이 벌어지도록 상기 고정 브라켓을 상기 세라믹 돔의 정점과 이격되는 방향으로 상승시켜 고정하는 상태로 상기 하우징의 내측에 설치되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징에 내향 플랜지부가 형성되고, 상기 고정 브라켓에 상기 하우징의 내향 플랜지부와 반대되는 외향 플랜지부가 형성되며, 상기 하우징의 내향 플랜지부와 상기 고정 브라켓의 외향 플랜지부 사이에 상기 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛.
제 2 항에 있어서, 상기 스페이서는,

상기 하우징의 내향 플랜지부에 고정되고 나사홀이 형성되는 베이스 부재와,

상기 고정 브라켓의 외향 플랜지부에 공회전 가능하게 결합되고 일측이 상기 베이스 부재의 나사홀에 나사 결합되는 승하강 볼트를 포함하여 이루어지고,

상기 승하강 볼트의 회전 방향에 따라 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서는, 상기 알에프 코일과 세라믹 돔 간의 간격이 조정될 수 있도록 상기 세라믹 돔의 정점을 기준으로 상기 고정 브라켓의 설치된 높이를 조정할 수 있는 상태로 상기 하우징의 내측에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서는, 상기 세라믹 돔의 표면과 상기 알에프 코일 간의 간격이 8~11mm 범위를 유지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 건식 식각장치의 돔 온도 조절 유닛.