KR101016028B1 - 반도체 플라즈마 형성 장치 - Google Patents

Abstract

기판에 대한 플라즈마 처리 공정 이후에, 챔버의 내부에 외기를 유입시키어 이를 챔버의 내부 공기와 혼합시키고, 이 혼합된 외기를 챔버의 외부로 다중으로 냉각시키어 배출시킬 수 있는 반도체 플라즈마 형성 장치가 제공된다. 그 반도체 플라즈마 형성 장치는 내부에 일정 온도를 갖는 플라즈마 분위기가 형성되는 챔버 및 상기 챔버의 내부로 외기를 유입시키어 상기 내부로 유입되어 상기 챔버의 내부 공기와 혼합된 외기를 다중으로 냉각시키어 상기 챔버의 외부로 배출시키는 다중 냉각부를 포함한다.

플라즈마, 냉각, 히팅 파이프

Description

반도체 플라즈마 형성 장치{Apparatus for Generating Semiconductor Plasma}

본 발명은 반도체 플라즈마 형성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 플라즈마 처리 공정 이후에, 챔버의 내부에 외기를 유입시키어 이를 챔버의 내부 공기와 혼합시키고, 이 혼합된 외기를 챔버의 외부로 다중으로 냉각시키어 배출시킬 수 있는 반도체 플라즈마 형성 장치에 관한 것이다.

전형적으로, 반도체 소자의 제조공정에서 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼(wafer) 상에는 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 증착된다. 상기한 막질 위에는 포토레지스트막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 상기 포토레지스트막으로 전사된다. 이후, 식각공정에 의해서 웨이퍼 상에는 원하는 패턴이 형성된다.

상술한 공정들이 수행된 웨이퍼의 상부면 가장자리 또는 하부면에는 각종 막질이나 포토레지스트 등과 같은 불필요한 이물질들이 잔류하게 된다. 이 상태에서 웨이퍼의 가장자리가 파지된 채로 이송되면, 이물질이 웨이퍼로부터 이탈되어 비산하게 된다. 이들 이물질들은 장치를 오염시키고 후속공정에서 파티클로 작용한다. 따라서 웨이퍼의 가장자리를 식각하는 공정이 필요하다.

웨이퍼를 식각하는 방법으로는 크게 건식 식각 방법과 습식 식각 방법이 있다. 종래에는 웨이퍼 가장자리를 식각하기 위해서 패턴이 형성된 웨이퍼의 상부면중 식각하고자 하는 웨이퍼 가장자리를 제외한 부분(식각을 요하지 않는 부분, 이하 비식각부)을 보호용 액 또는 마스크로 보호한다. 이후에, 웨이퍼를 식각액이 채워진 배쓰에 담가 식각하는 습식 식각 방법이 주로 사용되었다. 그러나 상술한 습식 식각 방법 사용시 식각 속도는 우수하나, 등방성 식각(isotropic etching)으로 인해 웨이퍼의 비식각부와 가장자리 간 경계면에서 막질이 경사지도록 식각되고, 이로 인해 수율이 저하된다. 또한, 상술한 방법은 보호용 액 또는 마스크로 패턴부가 형성된 부분을 보호하는 과정과, 식각 후에 이들을 다시 제거하는 과정을 가지므로 작업시간이 오래 걸린다.

또한, 플라즈마를 이용하여 건식 식각 방법으로 웨이퍼를 식각하는 장치는 상압 상태에서 글로우 방전을 만드는 것이 어렵기 때문에 고진공 상태에서 공정을 진행한다. 따라서 고진공 유지를 위해 많은 비용이 소요되고, 장비 또한 고가이다. 최근에 상압 상태에서 플라즈마를 발생하는 장치가 연구중이다.

여기서 사용되는 플라즈마 발생기는 플라즈마가 발생되는 챔버를 구비하는데, 이 챔버에는 플라즈마를 발생하는 동안에 발생되는 열기가 채워진다.

따라서, 챔버의 내부 열기를 냉각시키기 위하여 종래에는 다수의 팬들을 설치하여 외기를 챔버의 내부에 유입시키고, 이 내부에 유입된 외기를 다시 챔버의 외부로 배출시킴으로써, 챔버의 내부 열기를 냉각하였다.

그러나, 이러한 경우에, 팬들 중 어느 하나가 오작동되는 경우에 외기가 챔버의 내부로 유입되지 않음과 아울러 챔버의 외부로 용이하게 배출되지 않는 문제점이 있다.

이에 따라, 팬의 고장에 의하여 플라즈마 형성 장치 전체의 공정을 중지시켜야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 기판에 대한 플라즈마 처리 공정 이후에, 챔버의 내부에 외기를 유입시키어 이를 챔버의 내부 공기와 혼합시키고, 이 혼합된 외기를 챔버의 외부로 다중으로 냉각시키어 배출시킬 수 있는 반도체 플라즈마 형성 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 과제는 챔버에 설치되는 다수개의 팬들 중 어느 하나가 오작동되더라도 챔버의 내부를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 반도체 플라즈마 형성 장치를 제공함에 있다.

상기에 언급된 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 플라즈마 형성 장치는 내부에 일정 온도를 갖는 플라즈마 분위기가 형성되는 챔버 및 상기 챔버의 내부로 외기를 유입시키어 상기 내부로 유입되어 상기 챔버의 내부 공기와 혼합된 외기를 다중으로 냉각시키어 상기 챔버의 외부로 배출시키는 다중 냉각부를 포함한다.

여기서, 상기 다중 냉각부는 상기 챔버의 측벽 및 저측벽에 설치되어 외기를 상기 챔버의 내로 유입시키는 다수개의 제 1팬들과, 상기 챔버의 상측벽에 설치되어 상기 챔버의 내부 공기와 혼합된 외기를 상기 챔버의 외부로 배출시키는 다수개의 제 2팬들과, 상기 제 2팬들의 근방에 설치되며 상기 외부로 배출되는 외기를 일차적으로 냉각시키는 방열판과, 상기 방열판에 설치되며 상기 방열판에 노출되어 유동되는 외기를 이차적으로 냉각시키는 히팅 파이프와, 상기 제 1팬들과 상기 제 2팬들의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 방열판은 상기 제 2팬의 상측에 배치되는 원판형의 방열판 몸체로 이루어지되, 상기 방열판 몸체의 중앙부에는 상기 제 2팬의 작동에 의하여 유동되는 외기의 흐름을 안내하는 일차 냉각홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히팅 파이프는 상기 방열판 몸체의 상측에 배치되며 상기 일차 냉각홀과 연통되어 상기 일차 냉각홀을 통과한 외기를 이차적으로 냉각시키는 이차 냉각홀이 형성되는 히팅 파이프 몸체로 이루어지되, 상기 이차 냉각홀의 내경은 상기 일차 냉각홀로부터 멀어짐에 따라 점진적으로 좁아지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히팅 파이프 몸체는 서로 일정 거리 이격되고, 다수개의 방열핀들에 의하여 서로 지지되도록 이중으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 챔버의 내부에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 온도 센서가 설치되되, 상기 온도 센서는 상기 챔버의 내부 온도를 측정하여 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 전송 받아 기설정된 기준 온도에 이르면 상기 제 1팬들과 상기 제 2팬들의 작동을 중지시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 기판에 대한 플라즈마 처리 공정 이후에, 챔버의 내부에 외기를 유입시키어 이를 챔버의 내부 공기와 혼합시키고, 이 혼합된 외기를 챔버의 외부로 다중으로 냉각시키어 배출시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 챔버에 설치되는 다수개의 팬들 중 어느 하나가 오작동되더라도 챔버의 내부를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치를 보여주는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따르는 다중 냉각부를 보여주는 블록도이다.

도 1 및 도 2에 있어서, 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치는 내부에 일정 온도를 갖는 플라즈마 분위기가 형성되는 챔버(100)와, 상기 챔버(100)의 내부로 외기를 유입시키어 상기 내부로 유입되어 상기 챔버(100)의 내부 공기와 혼합된 외기를 다중으로 냉각시키어 상기 챔버(100)의 외부로 배출시키는 다중 냉각부(200)를 갖는다.

여기서, 상기 챔버(100)는 내부에 가스가 유입되는 공간이 형성된 몸체와, 상기 몸체 내로 유입되는 가스를 플라즈마 상태로 전환하는 에너지를 공급하는 전극부(미도시)와, 상기 몸체 내에서 발생된 플라즈마에 가속력을 제공하기 위해 상기 플라즈마의 이동경로에 자기장을 형성하는 자석(미도시)을 구비하는 플라즈마 발생기 일 수 있다.

한편, 상기 다중 냉각부(200)는 상기 챔버(100)의 측벽 및 저측벽에 설치되어 외기를 상기 챔버(100)의 내로 유입시키는 다수개의 제 1팬들(210)과, 상기 챔 버(100)의 상측벽에 설치되어 상기 챔버(100)의 내부 공기와 혼합된 외기를 상기 챔버(100)의 외부로 배출시키는 다수개의 제 2팬들(220)과, 상기 제 2팬들(220)의 근방에 설치되며 상기 외부로 배출되는 외기를 일차적으로 냉각시키는 방열판(240)과, 상기 방열판(240)에 설치되며 상기 방열판(240)에 노출되어 유동되는 외기를 이차적으로 냉각시키는 히팅 파이프(250)와, 상기 제 1팬들(210)과 제 2팬들(220)의 작동을 제어하는 제어부(230)로 구성된다.

상기 방열판(240)은 상기 제 2팬(220)의 상측에 배치되는 원판형의 방열판 몸체(241)로 이루어지되, 상기 방열판 몸체(241)의 중앙부에는 상기 제 2팬(220)의 작동에 의하여 유동되는 외기의 흐름을 안내하는 일차 냉각홀(242)이 형성된다.

그리고, 상기 히팅 파이프(250)는 상기 방열판 몸체(241)의 상측에 배치되며 상기 일차 냉각홀(242)과 연통되어 상기 일차 냉각홀(242)을 통과한 외기를 이차적으로 냉각시키는 이차 냉각홀(252)이 형성되는 히팅 파이프 몸체(251)로 이루어진다.

특히, 상기 이차 냉각홀(252)의 내경은 상기 일차 냉각홀(242)로부터 멀어짐에 따라 점진적으로 좁아지도록 형성된다.

이에 더하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 히팅 파이프 몸체(251)는 서로 일정 거리 이격되고, 다수개의 방열핀들(243)에 의하여 서로 지지되도록 이중으로 이루어진다.

또 한편, 상기 챔버(100)의 내부에는 상기 제어부(230)와 전기적으로 연결되는 온도 센서(260)가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 온도 센서(260)는 상기 챔버(100)의 내부 온도를 측정하여 상기 제어부(230)로 전송하고, 상기 제어부(230)는 상기 온도 센서(260)로부터 측정된 온도를 전송 받아 기설정된 기준 온도에 이르면 상기 제 1팬들(210)과 상기 제 2팬들(220)의 작동을 중지시킬 수 있다.

다음은, 상기와 같이 구성되는 반도체 플라즈마 형성 장치의 작용을 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 챔버(100)의 내부에는 기판이 배치된다. 상기 챔버(100)의 내부에는 플라즈마 분위기가 형성된다.

이러한 공정 중 또는 공정 이후에는 챔버(100)의 내부 온도는 일정 온도 이상의 고온이 형성된다.

여기서, 본 발명에 따르는 다중 냉각부(200)는 챔버(100) 내부의 열기를 다중으로 냉각시킬 수 있다.

챔버(100)의 온도 센서(260)는 챔버(100) 내부의 온도를 실시간으로 측정하여 제어부(230)로 전송한다. 이때, 측정 온도는 제어부(230)에 기설정되는 기준 온도 보다 일정 이상으로 높게 형성된 고온이다.

이어, 상기 제어부(230)는 제 1팬들(210)을 작동시킨다. 따라서, 제 1팬들(210)의 작동에 의하여 챔버(100)의 외부에는 챔버(100)의 양측 및 저측으로부터 외기가 유입될 수 있다.

그리고, 상기 제어부(230)는 제 2팬들(220)을 작동시킨다.

따라서, 챔버(100)의 내부로 유입되는 외기는 챔버(100)의 내부 공기와 혼합 된다.

이 혼합된 외기는 제 2팬들(220)의 작동에 의하여 챔버(100)의 상측을 통하여 배출될 수 있다.

이때, 제 2팬들(220)에 의하여 챔버(100)의 상측으로 유동되어 배출되는 혼합된 외기는 방열판(240)에 의하여 일차적으로 냉각된다.

즉, 상기 혼합된 외기는 방열판 몸체(241)에 마련되는 일차 냉각홀(242)을 통과하면서 일차적으로 냉각된다.

이에 더하여, 본 발명에서의 방열판 몸체(241)는 다수의 방열핀들(243)에 의하여 지지되도록 이중으로 구성되기 때문에, 상기 혼합된 외기와의 접촉 면적이 증가된다.

따라서, 상기 혼합된 외기는 일차 냉각홀(242)을 통과하면서 효율적으로 냉각될 수 있다.

이어, 상기 방열판 몸체(241)의 일차 냉각홀(242)을 통과한 혼합된 외기는 방열판 몸체(241)의 상부에 배치되는 히팅 파이프(250)의 이차 냉각홀(252)로 유입된다.

이때, 상기 히팅 파이프(250)의 경우 내부가 비어있는데 상기 비어있는 곳에 액체가 저장된다.

이에 따라, 열에 의해서 액체가 기화되고 차가운 공기를 만나서 식으면 다시 액체로 바뀌어서 냉각을 이루어줌으로써, 상기 방열판(240)만 있는 것보다 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 이차적으로 냉각되는 혼합된 외기는 이차 냉각홀(252)의 상단으로 갈수록 내경이 좁아짇록 형성되기 때문에, 이차 냉각홀(252)의 상단으로 유동될수록 유동 속도가 증가되어 신속히 히팅 파이프(250)의 외부로 배출될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 다중 냉각부(200)는 챔버(100) 내부의 열기를 다중으로 냉각시킴과 아울러 챔버(100)의 외부로 신속하게 배출시킴으로써, 빠른 시간에 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 제 1팬들(210) 또는 제 2팬들(220) 중 어느 하나가 오작동되는 경우에 있어서, 제 2팬들(220)의 상부에 방열판(240) 및 히팅 파이프(250)가 설치되기 때문에, 챔버(100)의 내부 열기를 일정의 온도로 냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 팬 고장으로 인하여 공정을 중지하여야 하는 종래의 문제점을 효율적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치를 보여주는 사시도.

도 2는 본 발명의 반도체 플라즈마 형성 장치를 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따르는 다중 냉각부를 보여주는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

100 : 챔버 200 : 다중 냉각부

210 : 제 1팬 220 : 제 2팬

230 : 제어부 240 : 방열판

241 : 방열판 몸체 250 : 히팅 파이프

251 : 히팅 파이프 몸체 260 : 온도 센서

Claims (5)

1. 내부에 일정 온도를 갖는 플라즈마 분위기가 형성되는 챔버; 및

   상기 챔버의 내부로 외기를 유입시키고, 상기 챔버의 내부 공기와 혼합된 외기를 다중으로 냉각시켜 상기 챔버의 외부로 배출시키는 다중 냉각부를 포함하되,

   상기 다중 냉각부는

   상기 챔버의 측벽 및 저측벽에 설치되어 외기를 상기 챔버의 내로 유입시키는 다수개의 제 1팬들과,

   상기 챔버의 상측벽에 설치되어 상기 챔버의 내부 공기와 혼합된 외기를 상기 챔버의 외부로 배출시키는 다수개의 제 2팬들과,

   상기 제 2팬들의 근방에 설치되며 상기 외부로 배출되는 외기를 일차적으로 냉각시키는 방열판과,

   상기 방열판에 설치되며 상기 방열판에 노출되어 유동되는 외기를 이차적으로 냉각시키는 히팅 파이프와,

   상기 제 1팬들과 상기 제 2팬들의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 반도체 플라즈마 형성 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열판은 상기 제 2팬의 상측에 배치되는 원판형의 방열판 몸체로 이루어지되, 상기 방열판 몸체의 중앙부에는 상기 제 2팬의 작동에 의하여 유동되는 외기의 흐름을 안내하는 일차 냉각홀이 형성되고,

   상기 히팅 파이프는 상기 방열판 몸체의 상측에 배치되며 상기 일차 냉각홀과 연통되어 상기 일차 냉각홀을 통과한 외기를 이차적으로 냉각시키는 이차 냉각홀이 형성되는 히팅 파이프 몸체로 이루어지되,

   상기 이차 냉각홀의 내경은 상기 일차 냉각홀로부터 멀어짐에 따라 점진적으로 좁아지는 것 반도체 플라즈마 형성 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 히팅 파이프 몸체는 서로 일정 거리 이격되고, 다수개의 방열핀들에 의하여 서로 지지되도록 이중으로 이루어지는 반도체 플라즈마 형성 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버의 내부에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 온도 센서가 설치되되,

   상기 온도 센서는 상기 챔버의 내부 온도를 측정하여 상기 제어부로 전송하고,

   상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 전송 받아 기설정된 기준 온도에 이르면 상기 제 1팬들과 상기 제 2팬들의 작동을 중지시키는 반도체 플라즈마 형성 장치.

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