KR100977674B1 - 높이 조절이 가능한 배플 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배플 장치에 관한 것으로서, 기판을 파지하는 포커스 링을 감싸며 소스 가스의 유량을 조절하는 배플 장치에 관한 것으로서, 외주면에 제1결합부를 가지며 상기 포커스 링을 감싸는 배플 지지대와, 내주면에 상기 제1결합부에 대응하는 제2결합부를 가지는 몸체부와, 복수 개의 슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 돌출부로 이루어지는 배플을 포함하는 높이 조절이 가능한 배플 장치를 제공한다.

배플, 슬릿

Description

높이 조절이 가능한 배플 장치{Device of baffle which make possible adjusting elevation}

도 1은 종래 배플이 장착된 플라즈마를 이용하는 식각 장치의 개략적인 단면 구성도.

도 2는 종래 배플의 평면도.

도 3은 종래 배플의 단면 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 배플 장치의 제1실시례에 대한 단면 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 배플 장치의 제2실시례에 대한 단면 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 배플 장치의 다른 실시예로서 결합 관계를 보여주는 사시도.

도 7은 도 6에 도시된 배플 장치로서 제3실시예에 대한 단면 구성도.

도 8은 도 6에 도시된 배플 장치로서 제4실시예에 대한 단면 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

520 : 배플 522 : 슬릿

524 : 홀 540 : 결합부

550 : 체결 수단 560 : 배플 지지대

564 : 홈

본 발명은 배플 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하는 식각 장치에서 소스 가스의 유량을 적절하게 제어할 수 있도록 높이 조절이 가능한 배플 장치에 관한 것이다.

일반적으로 식각 공정은 포토레지스트(photoresist 또는 PR) 층의 구멍을 통해 웨이퍼 최상단층을 선택적으로 제거하는 공정으로서, 식각 방식에 따라 식각액을 이용하는 습식 식각(wet etch)과 가스를 이용하는 건식 식각(dry etch)으로 대별될 수 있다.

건식 식각 방식 중 식각 수단으로서 플라즈마를 이용하는 경우에는 웨이퍼를 수용하는 챔버 내부에 가스를 주입하고, 높은 에너지의 고주파를 챔버에 인가함으로서 주입된 가스의 분자들을 고 에너지 준위로 여기시켜 플라즈마 상태로 형성시킨 후 웨이퍼 표면에 여기 된 이온입자들을 입사시켜 식각을 수행하는 공정으로 이루어져 있다.

도 1은 이러한 플라즈마를 이용하는 식각 장치의 개략적인 단면 구성을 보여주고 있다.

통상적으로 플라즈마를 이용하는 식각 장치는 소정의 용적을 가지며 바닥에 형성된 배기 홀을 포함하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 상부에 위치하며 상기 챔버(10)에 소스 가스를 유입시키는 가스 분사부(30) 및 소스 전원이 인가되는 코일부(20)와, 상기 코일부(20)와 연결되는 소스 제어부와, 상기 챔버(10)의 하부에 설치되며 웨이퍼(W)가 안치되는 포커스 링(60)과, 상기 포커스 링(60) 내부에 위치하며 상기 웨이퍼를 고정하며 바이어스 전압을 인가하는 정전척(electrostatic chuck 또는 ESC, 70)과, 상기 포커스 링(60) 외부를 감싸는 배플(baffle, 50)과, 상기 정전척(70)과 연결되는 바이어스 제어부를 포함하여 이루어진다.

이러한 구성에서 포커스 링(60)에 웨이퍼를 안치시키고 미 도시된 전원 공급부에서 정전척(70)에 전원을 인가하면 웨이퍼는 정전력에 의해 상기 포커스 링(60)에 장착되어 고정되는데, 이 상태에서 가스 분사부(30)가 챔버(10) 내부로 소스 가스를 분사하고 코일부(20)에 소스 고주파 발진기(44)에 의한 소스 전원이 소스 매처(42)를 거쳐 인가되면 챔버(10) 내부에는 강력한 산화력을 가지는 플라즈마(P)가 형성된다.

그리고 바이어스 고주파 발진기(84)에 의한 바이어스 전원이 바이어스 매처(82)를 거쳐 정전척(70)에 인가되면 생성된 플라즈마 중의 이온들이 웨이퍼 표면에 입사, 충돌함으로서 웨이퍼에 대한 식각 공정이 수행되는 것이다.

플라즈마에 의한 웨이퍼의 식각 공정에 있어 주된 입자들은 이온이나 중성입자들이며, 이 중에서 전자가 중성입자들과 충돌하여 해리 된 이온과 같은 활성종(radical)들이 특히 중요하다.

이러한 활성종들이 챔버 내부에서 머무르는 잔류시간(resident time)은 식각 공정에 직접적으로 영향을 미치게 되며, 일반적으로 챔버가 높은 가스 컨덕턴스(conductance) 즉, 챔버 내부에 많은 가스량을 유지함과 동시에 챔버를 빠져나가는 가스량이 많을수록 웨이퍼의 미세 패턴 구현에 유리하다는 것이 알려져 있다.

배플(50)은 이러한 소스 가스의 유량을 조절하기 위한 격벽인데, 종래 이러한 배플 장치에 대한 평면도 및 그 단면 구성도가 도 2, 3에 각각 도시되어 있다.

도면에 의하면 배플(50)은 포커스 링(60)을 감싸며 상기 포커스 링(60) 외부에 설치되는 몸체부와, 상기 몸체부 상단에서 수직하게 돌출되는 돌출부로 이루어지며 상기 돌출부에는 복수 개의 슬릿(slit, 52)이 형성되어 식각 공정을 완료한 소스 가스들이 빠져나가는 통로로 이용된다.

한편, 소스 가스들의 유량은 정전척(70) 상단과 기판 사이의 높이(a)와, 돌출부 저면과 챔버 바닥 사이의 높이(b)의 상대적인 비율인 위치 변수에 의해 크게 영향을 받게 되는데, 종래와 같은 구성을 가지는 배플은 일단 설치되어 고정되면 이러한 위치 변수를 조절할 수 없어 배플이 챔버 내부의 소스 가스들의 유량을 제어할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 고안된 것으로서, 공정에 따라 자유롭게 높이 조절이 가능하게 함으로서 기판의 미세 패턴 구현이 더욱 용이 한 배플 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 기판을 파지하는 포커스 링을 감싸며 소스 가스의 유량을 조절하는 배플 장치에 관한 것으로서, 외주면에 제1결합부를 가지며 상기 포커스 링을 감싸는 배플 지지대와, 내주면에 상기 제1결합부에 대응하는 제2결합부를 가지는 몸체부와, 복수 개의 슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 돌출부로 이루어지는 배플을 포함하는 높이 조절이 가능한 배플 장치를 제공한다.

상기 제1, 2결합부는 요철 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1결합부에는 홈이, 상기 제2결합부에는 복수 개의 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배플은 내주면에 상기 제1결합부에 대응하는 제2결합부를 가지는 몸체부와, 복수 개의 슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 돌출부로 이루어지는 제1배플과, 복수 개의 슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 돌출부로 이루어지는 제2배플과, 상기 제1배플과 제2배플을 연결하는 연결단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬릿의 폭은 이웃하는 슬릿 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하 기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 배플 장치의 서로 다른 실시예에 대한 단면 구성도로를 각각 보여주고 있는데, 본 발명에 따른 배플 장치(500)는 기본적으로 배플(520)과, 상기 배플(520)과 결합되는 배플 지지대(560)로 이루어지며, 상기 배플(520)의 내주면과 상기 배플 지지대(560)의 외주면 각각에는 결합부(540)가 형성된다.

상기 배플(520)은 상기 배플 지지대(560)에 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부 상단에 수직하게 돌출되며 복수 개의 슬릿(522)을 가지는 돌출부로 이루어지며, 상기 배플 지지대(560)는 미 도시된 포커스 링을 감싸며 그 주위에 설치된다.

한편, 상기 배플 지지대(560)는 포커스 링 주위에서 상기 배플(520)을 지지할 수만 있으면 족하므로 상기 포커스 링 주위을 감싸는 원통형상이거나 또는 상기 포커스 링 외주면에 복수 개로 이루어지는 막대형상 등 다양하게 변경될 수 있다.

상기 배플(520)의 돌출부에 형성되는 슬릿(522)의 형상 및 그 수에 대해서는 추후 도 6에서 상세하게 설명하도록 하겠다.

상기 결합부(540)는 도 4와 같이 배플 지지대(560) 외주면과, 배플(520) 내주면에 요철을 구성하여 상기 배플 지지대(560), 배플(520) 중의 어느 하나를 중심으로 회전시키거나 또는 도 5와 같이 배플(520)에 복수 개의 홀(524)을 형성하고, 상기 홀(524)에 대응되게 배플 지지대(560)에는 홈(564)을 형성하여 별도의 체결 수단(550)을 삽입시켜 결합 및 높이 조절을 할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 배플 장치의 또 다른 실시예로서 그 결합 관계를 보 여주는 사시도이다.

도 6에 도시된 본 발명에 따른 배플 장치는 배플 지지대(560)와, 상기 배플 지지대(560)와 결합되며 복수 개의 슬릿(522)을 가지는 제1배플(520)과, 상기 제1배플(520)의 돌출단에 수직하게 결합되는 연결단(530)과, 복수 개의 슬릿(582)을 가지며 상기 연결단(530)과 결합되는 제2배플(580)을 포함하여 이루어진다.

상기 배플 지지대(560)와 상기 제1배플(520)의 결합 방식은 도 7과 도 8에 각각 도시되어 있는데 그 방식은 도 4와 도 5에서 설명한 것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 제1, 2배플(520, 580)의 돌출부에 형성되는 슬릿(522, 582)의 형상은 어느 하나에 한정되는 것을 아니나 사각 형상이 바람직하며, 각 슬릿의 폭(Δm)은 상기 각 슬릿 사이의 간격(Δl)과 비슷하게 또는 동일하게 구성하는 것이 바람직한데, 이러한 형상에 관계되는 것은 도 4 및 도 5의 실시예들에도 동일하게 적용된다.

상기 제1배플(520)과 연결단(530), 그리고 상기 연결단(530)과 제2배플(580)의 결합 방식은 어느 하나에 한정되지 않고 다양하게 수행될 수 있으나, 상기 연결단(530)과 제2배플(580)의 결합은 결합 후에 상기 제2배플(580)이 상기 제1배플(520)에 대하여 상대적인 회전운동이 가능하도록 하는 방식 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에서 제1배플(520)과 제2배플(580)의 각 슬릿을 일치시킨 상태에서 상기 제1배플(520)에 대하여 상기 제2배플(580)을 Δl(또는 Δm)이 될 때까지 회전시키면 배플의 차폐율은 점점 달라지게 된다.

즉, 제1배플(520)과 제2배플(580)의 각 슬릿이 일치된 상태는 단일 배플과 동일한 기능을 수행하게 되며, 상기 제1배플(520)에 대하여 상기 제2배플(580)이 이동함에 따라 배플 돌출부에서 슬릿이 차지하는 면적이 점차 증대되며, 상기 제1배플(520)에 대하여 상기 제2배플(580)이 Δl(또는 Δm)만큼 이동되면 배플 돌출부에는 완전히 하나의 원주형상의 슬릿이 형성되게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시에 불과하며 본 발명의 진정한 권리범위는 청구항의 기재내용에 의하여 해석되어져야 할 것이다.

본 발명에 의하면 배플이 챔버에 설치된 이후에도 그 기하학적인 형상을 자유롭게 조절 가능하여 기판의 식각 공정을 적절하게 수행할 수 있게 해준다.

또한, 본 발명은 배플을 회전시켜 소스 가스들의 배기 통로인 슬릿 면적이 변화될 수 있도록 함으로서 간단하게 가스 컨덕턴스를 제어할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 기판을 파지하는 포커스 링을 감싸며 소스 가스의 유량을 조절하는 배플 장치에 관한 것으로서,

   외주면에 요철형상의 제1결합부를 가지며 상기 포커스 링을 감싸는 배플 지지대와,

   내주면에 상기 제1결합부와 결합되는 요철형상의 제2결합부를 가지는 몸체부와,

   복수 개의 슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 돌출부로 이루어지는 배플을 포함하는 배플 장치에 있어서,

   상기 배플은,

   복수 개의 제1슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 제1돌출부로 이루어지는 제1배플과,

   복수 개의 제2슬릿을 가지며 상기 몸체부 상단에서 수직으로 돌출되는 제2돌출부로 이루어지는 제2배플과,

   상기 제1배플과 상기 제2배플을 연결하는 연결단을 더욱 포함하고,

   상기 배플 지지대와 상기 몸체부 중 하나를 회전시켜 결합높이를 조절할 수 있는 높이 조절이 가능한 배플 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 슬릿의 폭은 이웃하는 슬릿 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 높이 조절이 가능한 배플 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1배플 및 상기 제2배플 중 하나를 회전시켜 상기 배플의 차폐율을 조절하는 것을 특징으로 하는 높이 조절이 가능한 배플 장치.

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