KR100964760B1 - 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 중 디피에스 장치에 구비된 돔의 온도를 낮추기 위해 분사되는 CDA(cooling dry air)를 돔 전체에 고르게 분산되도록 하여 폴리머가 돔의 내벽에 균일하게 증착되도록 함으로써 폴리머에 의한 웨이퍼의 손상을 예방할 수 있도록 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 플라즈마 식각 공정이 이루어지는 공정챔버; 상기 공정챔버의 상측 개방부에 설치되고, 외측면에는 전기장을 발생시키는 코일이 구비되어 있는 돔; 상기 돔의 상측에 구비되며, 상기 코일 주변부의 돔의 온도를 낮추기 위한 CDA(cooling dry air)가 분사되는 CDA 유입구;및 상기 CDA 유입구 상에 설치되어 CDA를 수직, 수평 방향으로 분산되도록 하는 CDA 분산장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, CDA를 돔 전체에 고르게 분산되도록 하여 돔의 내벽 전체에 폴리머를 균일하게 증착시켜 일부 특정 부분에만 집중적으로 증착된 폴리머가 웨이퍼로 떨어져 발생되는 웨이퍼의 손상을 방지함과 아울러 장비의 클린 사이클을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

DPS, CDA, 돔, 폴리머, 증착, 프로펠러, 디플렉터.

Description

균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치{Decoupled plasma system for uniform deposition of polymer}

본 발명은 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정 중 디피에스 장치에 구비된 돔의 온도를 낮추기 위해 분사되는 CDA(cooling dry air)를 돔 전체에 고르게 분산되도록 하여 폴리머가 돔의 내벽에 균일하게 증착되도록 함으로써 폴리머에 의한 웨이퍼의 손상을 예방할 수 있도록 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 제조 공정 중 건식 식각 공정(dry etching process)은 소정의 전극에 고주파수를 인가시키고, 공정 가스를 주입시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 웨이퍼 상에 미세 패턴을 형성하는 공정이다.

건식 식각 공정을 수행하는 건식 식각 장치로는 이온 농도와 이온 에너지의 독립적인 제어가 가능할 뿐만 아니라 공정의 마진을 증가시키고 웨이퍼의 손상을 크게 줄일 수 있는 디피에스(DPS ; Decoupled Plasma Source) 장치를 주로 사용하고 있다.

상기 디피에스 장치에서 웨이퍼의 최상층을 선택적으로 제거하거나 패턴을 형성하는 식각이나 웨이퍼에 최종적으로 잔류하는 포토레지스트층을 제거하도록 스트리핑을 수행할 때 다수의 폴리머(polymer)들이 상승기류를 타고 유동하게 되는데, 이러한 폴리머들이 웨이퍼상에 안착되는 것을 방지하기 위하여 공정챔버의 상부에 폴리머 흡착용 세라믹 돔(ceramic dome)을 설치하게 된다.

도 1은 종래 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 CDA 유입구 부분의 저면 사시도이고, 도 2는 종래 디피에스 장치의 돔 내벽의 중앙부에 폴리머가 집중적으로 증착된 상태를 나타내는 사시도이다.

공정챔버(10)의 내부에는 플라즈마에 의한 식각 공정이 수행될 웨이퍼(W)가 정전척(22)에 안착되고, 상기 공정챔버(10)의 상측 개방구를 덮고 있는 둥근 형상으로서 소정의 유전율을 갖는 단일층의 세라믹 재질의 돔(20)이 설치되며, 상기 돔(20)의 외측면에는 전원이 인가되어 전기장을 발생시키는 코일(15)이 설치되어 있다.

상기 코일(15)에 의해 발생된 전기장은 소정의 유전율을 갖는 돔(20)의 내부로 유기되며, 이와 같이 유기된 전기장은 공정챔버(10) 내부의 공정가스에 방전을 일으켜 공정가스를 플라즈마화하고 이로부터 발생된 중성의 라디칼(radical) 입자들과 전하를 띤 이온간의 화학반응에 의해 웨이퍼 표면을 식각하게 된다.

이 때, 플라즈마 식각 공정이 진행됨에 따라 발생되는 부산물 즉, 폴리머(polymer) 등은 공정챔버(10)나 돔(20)의 내벽에 증착된다.

한편, 상기 돔(20)의 상측으로는 공정챔버(10) 내부의 공정 온도를 80℃로 유지시키기 위한 램프(32)가 설치되며, 상기 램프(32)의 둘레에는 CDA(cooling dry air)가 상측으로 확산되어 소멸되는 것을 방지하기 위한 가이드(35)가 설치된다.

상기 돔(20)의 상측에는 CDA 유입구(30)가 설치되고, CDA의 분사를 통하여 공정의 진행중에 램프(32)의 급격한 온도 상승을 방지하고, 가열된 돔(20)의 냉각 및 상기 돔(20)의 내벽에 폴리머가 증착되도록 한다.

이 때, CDA 유입구(30)에서 분사되는 CDA의 온도는 약 19℃의 저온상태이고, 공정 진행중 상기 코일(15) 주변부의 돔(20)의 온도는 플라즈마에 의한 영향으로 인하여 200℃ 이상의 고온상태이다.

CDA 유입구(30)에서는 수직하방향으로 돔(20)의 상부 중앙부위에 집중적으로 CDA가 분사되는 구조로 되어 있어, 도 2에 도시된 바와 같이 상대적으로 차가운 곳에 증착되기 쉬운 성질을 갖는 폴리머는 CDA가 집중적으로 분사되는 돔(20)의 상부 중앙부 내벽에만 국부적으로 증착되고, 코일(15) 주변부의 돔(20) 내벽에는 폴리머가 증착되지 않게 되므로, 전반적인 폴리머의 증착력이 약화되어 공정 진행 중 돔(20)의 내벽에 증착되어 있던 폴리머가 쉽게 떨어져 나가 웨이퍼 상에 떨어져 웨이퍼를 손상시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디피에스 장치의 돔 전체에 CDA가 고르게 분산되어 돔을 전체적으로 냉각시켜 공정 중 발생되는 폴리머가 돔의 내벽에 균일하게 증착되도록 함으로써 불균일하게 증착된 폴리머에 의해 유발되는 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있도록 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치는, 플라즈마 식각 공정이 이루어지는 공정챔버; 상기 공정챔버의 상측 개방부에 설치되고, 외측면에는 전기장을 발생시키는 코일이 구비되어 있는 돔; 상기 돔의 상측에 구비되며, 상기 코일 주변부의 돔의 온도를 낮추기 위한 CDA(cooling dry air)가 분사되는 CDA 유입구;및 상기 CDA 유입구 상에 설치되어 CDA를 수직, 수평 방향으로 분산되도록 하는 CDA 분산장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 CDA 분산장치는 다수의 회전날개가 방사형으로 배치되어 회전되는 프로펠러;인 것을 특징으로 한다.

상기 상기 프로펠러의 회전날개는 각도 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 CDA 분산장치는 상면 중앙에 분사홀이 형성되어 있는 상부체와, 상기 상부체의 하부 가장자리 둘레에서 하측방향으로 일체로 연결되는 경사면에 다 수의 분사홀이 원주방향을 따라 형성되어 있는 하부체로 이루어진 이층구조의 디플렉터;인 것을 특징으로 한다.

상기 디플렉터의 하부체는 경사면의 경사 각도 조절에 의해 상기 CDA의 측방향 분사 각도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치에 의하면, 고온상태의 돔의 온도를 낮추기 위하여 분사되는 CDA를 돔 전체에 고르게 분산되도록 하여 돔의 내벽 전체에 폴리머를 균일하게 증착시켜 일부 특정 부분에만 집중적으로 증착된 폴리머가 웨이퍼로 떨어져 발생되는 웨이퍼의 손상을 방지함과 아울러 장비의 클린 사이클을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 CDA 유입구 부분의 저면 사시도이다.

본 발명에 따른 디피에스 장치에서, 플라즈마 식각 공정이 이루어지는 공정챔버(10)와, 상기 공정챔버(10)의 상측 개방부에 설치되고, 외측면에는 전기장을 발생시키는 코일(15)이 구비되어 있는 돔(20)과, 상기 돔(20)의 상측에 구비되며, 상기 코일(15) 주변부의 돔(20)의 온도를 낮추기 위한 CDA가 분사되는 CDA 유입구(30)를 포함하는 구성요소는 종래의 디피에스 장치와 동일하나, 상기 CDA 유입 구(30)에서 분사되는 CDA를 수직 및 수평 방향으로 분산되도록 하는 CDA 분산장치를 상기 CDA 유입구(30) 상에 추가로 설치한 것에 특징이 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 일실시예는, 상기 CDA 분산장치를 프로펠러(100)로 구성한 것이다.

상기 프로펠러(100)는 다수의 회전날개(110)가 방사형으로 배치되어 있으며, 도 3의 (b)에는 상기 회전날개(110)가 6개로 구성된 실시예를 예시하고 있으나 그 개수는 제한되지 않는다.

공정의 진행 중에 코일(15) 주변부는 플라즈마에 의한 영향으로 인하여 200℃ 이상의 고온상태로 됨에 반하여, 상기 코일(15)이 설치되지 않은 돔(20)의 상측 중앙부위는 상대적으로 저온상태가 된다.

이 때, 상기 가열된 돔(20)의 온도를 낮추기 위하여 CDA 유입구(30)에서는 수직하방향으로 CDA가 분사되는데, 상기 CDA 유입구(30) 상에 프로펠러(100)를 설치하여 회전시킴으로써 상기 CDA의 분사 방향을 수직방향 뿐만 아니라 수평의 좌,우측 방향으로도 분산되도록 한다.

상기 프로펠러(100)의 회전날개(110)는 각도 조절이 가능하도록 구성된다.

따라서, 상기 회전날개(110)의 각도가 수직방향인 경우에는 CDA가 수직하방향으로만 분사되지만, 상기 회전날개(110)의 각도를 일정각도로 기울어지도록 변경할 경우에는 CDA의 분사 또한 기울어진 수평방향을 향하게 된다.

상기 돔(20)의 냉각을 위해 CDA가 유입되는 경우, 상기 프로펠러(100)가 회전되도록 구동시켜 수직하방향으로 분사되는 CDA의 분사방향을 수평방향으로 분사 되도록 유도한다.

상기 수평방향으로 유도되는 CDA는 돔(20)의 측면에 접촉되어 상기 돔(20)의 가열된 부분을 골고루 냉각시킴으로써, 상기 돔(20)의 내벽에 폴리머(105)의 증착이 균일하게 이루어지게 됨에 따라 부분적으로 증착되는 경우에 비하여 증착두께가 균일해져서 증착력이 강화된다.

따라서, 식각 공정의 진행 중에 돔(20)의 내벽에 증착된 폴리머(105)가 떨어져 나가서 웨이퍼(W)를 손상시키게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 디플렉터의 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 디피에스 장치는, 상기 도 3에 도시된 실시예의 구성요소 중 프로펠러(100) 역할을 하는 디플렉터(deflector, 200)를 설치한 것이다.

상기 디플렉터(200)는 상부체(210)와 하부체(220)의 이층구조로 구성되며, 상기 상부체(210)의 상면 중앙에는 분사홀(215)이 형성되어 있고, 상기 하부체(220)는 상기 상부체(210)의 하부 가장자리 둘레에서 하측방향으로 일체로 연결되는 경사면에 다수의 분사홀(225)이 원주방향을 따라 형성되어 있다.

상기 상부체(210)에 형성되어 있는 분사홀(215)은 CDA를 수직하방향으로 분사되도록 하는 역할을 하며, 상기 하부체(220)의 경사면에 형성되어 있는 분사홀(225)은 상기 경사면의 각도를 변경함으로써 수직으로 유입되는 CDA의 분사방향 을 수평방향으로 기울어지도록 변경할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 디피에스 장치의 돔 내벽에 폴리머가 균일하게 증착된 상태를 나타내는 사시도이다.

상술한 본 발명의 실시예들을 적용하게 되면, CDA를 돔(20)의 측면으로도 고르게 분산되도록 유도하여 상기 돔(20)의 온도를 낮출 수 있게 되므로, 도 5에 되시된 바와 같이, 상기 돔(20)의 내벽에 폴리머(105,205)를 균일하게 증착시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 CDA 유입구 부분의 저면 사시도,

도 2는 종래 디피에스 장치의 돔 내벽의 중앙부에 폴리머가 집중적으로 증착된 상태를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 CDA 유입구 부분의 저면 사시도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디피에스 장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 디피에스 장치의 측면도, (b)는 디플렉터의 평면도,

도 5는 본 발명의 디피에스 장치의 돔 내벽에 폴리머가 균일하게 증착된 상태를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5,105,205 : 폴리머 10 : 공정챔버

15 : 코일 20 : 돔

30 : CDA 유입구 32 : 램프

35 : 가이드 100 : 프로펠러

110 : 회전날개 200 : 디플렉터

210 : 상부체 215,225 : 분사홀

220 : 하부체

Claims (5)

1. 플라즈마 식각 공정이 이루어지는 공정챔버;

   상기 공정챔버의 상측 개방부에 설치되고, 외측면에는 전기장을 발생시키는 코일이 구비되어 있는 돔;

   상기 돔의 상측에 구비되며, 상기 코일 주변부의 돔의 온도를 낮추기 위한 CDA(cooling dry air)가 분사되는 CDA 유입구;및

   상기 CDA 유입구 상에 설치되어 CDA를 수직, 수평 방향으로 분산되도록 하는 CDA 분산장치를 포함하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치로서,

   상기 CDA 분산장치는, 상면 중앙에 분사홀이 형성되어 있는 상부체와, 상기 상부체의 하부 가장자리 둘레에서 하측방향으로 일체로 연결되는 경사면에 다수의 분사홀이 원주방향을 따라 형성되어 있는 하부체로 이루어진 이층구조의 디플렉터이며,

   상기 디플렉터의 하부체는 경사면의 경사 각도 조절에 의해 상기 CDA의 측방향 분사 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 CDA 분산장치는, 다수의 회전날개가 방사형으로 배치되어 회전되는 프로펠러;인 것을 특징으로 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 프로펠러의 회전날개는 각도 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 균일한 폴리머의 증착을 위한 디피에스 장치.
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