KR100916006B1 - 플라즈마 에칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 에칭 장치에 있어서,

일정 가스가 유입하는 가스 주입부와, 상기 가스 입구부로부터 유입된 가스를 상부 전극으로 전달하는 배플과, 상기 가스를 이용하여 반응 공정이 이루어지는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와, 상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 전극으로 형성한 돔과, 상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와, 상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.

플라즈마, 에칭, 측로

Description

플라즈마 에칭 장치{Plasma Eching Apparatus}

본 발명은 플라즈마 에칭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기구 상하강 유니트를 이용하여 배기구가 상하강이 가능하여 플라즈마 부산물(by-product)제거가 용이한 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 기반 제품의 제작에 있어서, 플라즈마 공정의 사용은 널리 사용되고 있다. 플라즈마 공정은 플라즈마 처리 챔버에서의 기판의 처리와 관련한다. 플라즈마 처리 챔버 내에서 플라즈마는 각각 기판의 표면 상에 물질 층을 증착하거나 에칭하기 위한 적절한 증착 소스 또는 에천트로부터 형성한다.

기판 바로 위의 영역에 가두어지지 않은 의도하지 않은 플라즈마인 언컨파인드 플라즈마가 영역 내에서 생성되거나 유지되도록 할 수 있는데, 이 영역에 플라즈마가 우연히 생성되면 에칭 공정을 제어하기 힘들고, 이 영역 내의 부품들에 손상을 줄 수 있다. 실 예로 예기치 않게 간헐적으로 언컨파인드 플라즈마는 플라즈마 처리 챔버 내에서 플라즈마에 의해 전력이 흡수되는 위치를 변화시키며, 따라서 일관된 재현 가능한 에칭 결과를 얻기 위한 척으로의 전력 전달을 제어하기 힘들어진다. 또 다른 예로서, 영역 내에 원치 않는 플라즈마가 존재하여 챔버 도어 안에 제공된 실(seals)을 손상시킬 수도 있다. 챔버 도어는 챔버 안과 밖으로 기판을 전송하기 위하여 필요하며, 만일 실이 손상되면 챔버 압력을 정확히 제어하기 힘들어 질 수 있다. 실 및 영역 내의 다른 부품이 우연히 플라즈마에 의하여 손상될 때, 미립자 또는 중합 불순물이 챔버 벽을 따라 형성될 수 있으며 잠재적으로 에칭 환경의 오염을 가져올 수도 있는 문제점이 있다.

또 다른 종래의 기술에 있어서, 반도체에 기반한 장치의 제작에서 물질층들이 교대로 기판 표면에 증착될 수 있고, 기판 표면으로부터 에칭될 수 있다. 증착된 층의 에칭은 플라즈마 강화 에칭을 포함한 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. 플라즈마 강화 에칭에서는 기판의 실제 에칭이 플라즈마 공정 챔버 내에서 이루어진다. 여러 종류의 플라즈마 에칭 시스템에 있어서, 한정링을 사용하는 시스템들이 효율적 제작 및 기판 위 축소 형태 형성에 매우 적절하다는 것이 증명되었다. 한정링을 이용함으로서 플라즈마 처리 시스템의 성능이 크게 개선될 수 있지만 부산물(by-product)을 원활하게 이용할 수 없는 점이 문제점이었다.

이동 가능한 한정링을 움직임으로서 한정링 간의 거리를 조절함으로서 압력 조절 범위를 얻을 수 있고, 링 사이의 간격 때문에 일정 이상의 압력 제어로는 플라즈마를 한정할 수 없게 된다. 한정링간 압력 강하를 제어함으로서 한정링, 웨이퍼 영역 내 압력이 제어될 수 있다. 이로서 한정링간 압력 제어를 증가시키는 것이 바람직하며, 부산물(by-product)을 원활하게 이용할 수 없는 점이 문제점이었 다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 고주파를 이용할 경우, 중앙부로 이온이 쏠리는 현상으로 인하여 이를 상하 단차로 약화시키고 이온의 균일한 압력 제어를 하는데 목적이 있다.

또 다른 목적은, 각 블록의 간격은 한정(confined)된 플라즈마를 가두어 두는 역할을 하여, 진공 챔버 내에서 이온의 머무는 시간을 증가시켜서 압력 제어의 효율을 높이고자 한다.

또 다른 목적은, 플라즈마 공정이후 발생하는 부산물(by-product)을 처리하기가 쉽고 간편하게 만들고자 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여,

일정 가스가 유입하는 가스 주입부와, 상기 가스 입구부로부터 유입된 가스를 상부 전극으로 전달하는 배플과, 상기 가스를 이용하여 반응 공정이 이루어지는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와, 상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 전극으로 형성한 돔과, 상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와, 상기 배기구를 상하로 운동시 키는 배기구 상하강 유니트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이,

본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치를 이용할 경우, 고주파를 이용할 경우, 중앙부로 이온이 쏠리는 현상으로 인하여 이를 상하 단차로 약화시키고 이온의 균일한 압력 제어를 행할 수 있다.

또한, 각 블록의 간격은 한정(confined)된 플라즈마를 가두어 두는 역할을 하여 챔버 내에서 이온의 머무는 시간을 증가시켜서 압력 제어의 효율을 30% 이상 증가시킬 수 있는 효과가 크다.

또한, 배기구 링의 상하강 이동으로 인하여, 플라즈마 공정 이후 발생하는 부산물(by-product)을 처리하기가 쉽고 간편하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

플라즈마 에칭 장치에 있어서,

일정 가스가 유입하는 가스 주입부와,

상기 가스 입구부로부터 유입된 가스를 상부 전극으로 전달하는 배플과,

상기 가스를 이용하여 반응 공정이 이루어지는 진공 챔버와,

상기 진공 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와,

상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 전극으로 형성한 돔과,

상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와,

상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.

이하 본 발명을 도면과 더불어 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 에칭 장치의 전체 구성도이다.

일정 가스가 유입하는 가스 주입부(120)와, 상기 가스 입구부로부터 유입된 가스를 상부 전극으로 전달하는 배플(121)과, 상기 가스를 이용하여 반응 공정이 이루어지는 진공 챔버(160)와, 상기 진공 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트(130)와, 상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 플레이트 전극으로 형성한 돔(100)과, 상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구(140)와, 상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트(150)로

이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.

전체적인 구성도인 도면 1에서는 4각 게이트 밸브(110)의 개폐로 로봇 핸드(200)가 진출입하게 된다. 상기 돔(100)은 여러 플레이트의 단차로 이루어져 있다.

도 2는 본 발명에 따른 배기구 링을 고정하고 상하강 운동하는 도면을 나타내는 것으로서, 본 발명의 배기구 상하강 유니트(150)의 구조를 나타낸다.

배기구 링을 고정하고, 세 군데에서 이 링을 중심으로 하여 배기구(140)를 상승 또는 하강시키게 된다. 상기 배기구는 도 5에서와 같이 아이언 컨트롤 링으로 형성하여, 각 링 사이의 간격(m)은 0.3cm 이상 부터 2.0cm 이하 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기구의 아이언 컨트롤 링의 수직 거리(r)는 1.0cm 이상 부터 10cm 이하 인 것을 특징으로 하며, 배기구 링의 두께(d)는 상기 각 링 사이의 간격(m)과 동일 또는 유사하게 0.3cm 이상 부터 2.0 cm 이하인 것이 바람직하다. 배기구 링은 통상 2개 이상으로 일정한 아크 형태의 곡선으로 형성되는데, 도 1 도는 도 3에서와 같이, 배기구 링(140)의 일측 단면이 아래에 위치하면 타측 단면은 위에 위치하며, 반대로 일측 단면이 위에 위치하면 타측 단면은 위에 위치하는 아크 형태의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 3은 상기 플라즈마 에칭 장치를 통해서 플라즈마 공정 이후, 웨이퍼(190)가 웨이퍼 리프트 핀(191)의 이동으로 인하여 하강하는 도면을 나타낸다.

이때, 4각 게이트 밸브(110)는 열린 상태가 된다. 도 4는 4각 게이트 밸브(110)가 열린 상태로 로봇 핸드(200)가 진입하고, 배기구는 하강된 상태에서 웨이퍼 리프트 핀(191)의 상단에 놓인 웨이퍼(190)를 올려 놓을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 전체 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 배기구 링을 고정하고 상하강 운동하는 도면

도 3은 본 발명에 따른 배기구의 하강된 상태를 나타내는 도면

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼를 꺼내기 직전의 도면

도 5는 본 발명에 따른 배기구 아이언 컨트롤 링을 나타낸 도면

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**

110 : 4각 게이트밸브 120 : 가스 주입부

130 : 정전척 유니트 140 : 배기구

150 : 배기구 상하강 유니트 160 : 진공 챔버

170 : 게이트 밸브 180 : 펌프

Claims (7)

1. 플라즈마 에칭 장치에 있어서,

   일정 가스가 유입하는 가스 주입부와,

   상기 가스 입구부로부터 유입된 가스를 상부 전극으로 전달하는 배플과,

   상기 가스를 이용하여 반응 공정이 이루어지는 진공 챔버와,

   상기 진공 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와,

   상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 전극으로 형성한 돔과,

   상기 돔의 끝 단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와,

   상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트로 이루어져 있으며,

   상기 배기구는 아이언 컨트롤 링을 가지며, 상기 아이언 컨트롤 링은 거리(r)는 1.0cm이상부터 10cm 이하 이며, 상기 아이언 컨트롤 링의 각각의 간격(m)은 0.3cm이상부터 2.0cm이하이며,

   상기 배기구는 링을 가지며, 상기 링은 상하로 이동하며 두께0.3cm이상부터 2.0cm이하이며, 2개 이상으로 일정 곡선 형태로 형성되어 SIC, Al1203, 실리콘, 쿼츠 중 하나 이상을 선택하는 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
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