KR101423554B1

KR101423554B1 - 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법

Info

Publication number: KR101423554B1
Application number: KR1020070076695A
Authority: KR
Inventors: 한영기; 장철희
Original assignee: (주)소슬
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2014-07-25
Also published as: KR20090012676A

Abstract

본 발명은 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버와, 웨이퍼를 지지하고 승강 및 하강시키기 위해 챔버 내부에 설치된 웨이퍼 지지부와, 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부와, 챔버 내부에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부와, 상기 챔버 내부에 후처리 가스를 플라즈마화하여 공급하기 위한 리모트 플라즈마 발생부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 하나의 플라즈마 식각 장치를 이용하여 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 연속 실시할 수 있어 클러스터의 공간적인 손실을 방지할 수 있고, 생산 비용을 줄일 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

플라즈마 식각, 후처리, 리모트 플라즈마, 웨이퍼 베벨, 클러스터

Description

플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법{Plasma etching equipment and method of etching a wafer using the same}

본 발명은 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 하나의 식각 장치에서 실시할 수 있는 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법에 관한 것이다.

반도체 등의 전자 부품을 생산하기 위한 소재로 사용되는 반도체 웨이퍼(wafer)는 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 일정한 두께로 절단(slice)한 후 웨이퍼 에지 영역을 연마하고, 절단된 표면 중 한면을 경면(mirror surface) 처리하므로써 제작된다. 웨이퍼 에지 영역은 웨이퍼의 이송을 위해 별도의 소자 또는 회로 패턴을 제작하지 않는 영역으로, 일반적으로 웨이퍼 베벨(bevel) 영역이라 한다. 웨이퍼 베벨 영역은 웨이퍼의 끝으로부터 소정 폭으로 형성되며, 웨이퍼 상면, 측면을 포함한 경사면, 그리고 웨이퍼 후면을 포함한다.

반도체 소자의 제조 공정중에서 웨이퍼 베벨 영역에도 막 또는 파티클 등이 퇴적된다. 웨이퍼 베벨 영역에 막 또는 파티클이 퇴적된 상태에서 이후 공정을 진행하면 웨이퍼가 휘어지거나, 웨이퍼 정렬이 어려워지는 등 많은 문제점이 발생한다. 또한, 웨이퍼 베벨 영역에 퇴적된 막 또는 파티클은 이후 공정에서 공정상의 결함으로 작용하여 수율을 감소시키게 된다.

이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해 증착 공정 이후에 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 베벨 영역의 퇴적물을 제거하는 베벨 식각 공정을 진행하게 된다. 베벨 식각 공정은 예를들어 염소(Cl)를 포함한 가스를 이용하여 실시한다. 그런데, 염소는 부식성 가스로서 웨이퍼 전체면에 걸쳐 잔류하게 된다. 이러한 염소가 대기중에 노출될 경우 대기중의 수분과 반응하여 웨이퍼 상부에 증착된 막, 특히 금속막을 부식시키게 된다. 따라서, 웨이퍼 베벨 식각 공정 후 웨이퍼 상에 잔류하는 염소를 제거하기 위한 식각 후처리(post etch treatment) 공정을 실시해야 한다. 웨이퍼 베벨 식각 챔버와 식각 후처리 챔버는 웨이퍼가 대기중에 노출되지 않도록 동일 클러스터를 구성하게 된다.

웨이퍼 베벨 식각 공정은 약 200∼300℃ 정도에서 실시한다. 따라서, 웨이퍼 베벨 식각 후 챔버의 온도를 낮추고, 후처리 챔버로 이동시킨 후 후처리 챔버의 온도를 다시 200∼300℃ 정도로 상승시켜 후처리 공정을 실시해야 한다.

이러한 일련의 과정을 거쳐야 하기 때문에 별도의 승온 가능한 후처리 챔버로 클러스터를 구성해야 하고, 웨이퍼 베벨 식각 챔버의 웨이퍼 처리 속도와 후처리 챔버의 웨이퍼 처리 속도를 고려하여 병목 현상으로 인해 전체 클러스터의 웨이퍼 처리 속도가 늦어지지 않도록 각각의 챔버 숫자로 클러스터를 구성해야 한다. 예를들어 하나의 클러스터에 두개의 웨이퍼 베벨 식각 챔버와 하나 또는 두개의 후처리 챔버를 구성해야 한다. 따라서, 클러스터의 공간적인 손실과 그에 따른 생산 비용이 증가하게 된다. 또한, 클러스터의 소프트웨어를 이용한 스케줄러 작업 등의 번거로움이 있다.

본 발명은 동일 식각 장치에서 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 실시하여 상기한 문제점을 해결할 수 있는 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법을 제공한다.

본 발명은 플라즈마 식각 장치에 기 구비된 플라즈마 발생 장치를 이용하거나 또는 리모트 플라즈마 시스템을 구비하여 동일 식각 장치에서 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 실시할 수 있도록 하는 플라즈마 식각 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 식각 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 승강 및 하강시키는 웨이퍼 지지부; 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부; 상기 챔버 내부에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부; 및 상기 챔버 내부에 후처리 가스를 플라즈마화하여 공급하는 리모트 플라즈마 발생부를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼 로더; 상기 웨이퍼 로더에 의해 인입된 웨이퍼를 공정을 위해 이송하는 이송 챔버; 및 상기 이송 챔버의 측벽에 설치된 복수의 플라즈마 식각 챔버를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버내에 웨이퍼를 인입시 킨 후 플라즈마 식각 가스를 이용하여 상기 웨이퍼의 소정 영역을 식각하는 단계; 상기 식각 공정 후 잔류 가스 및 반응 부산물을 배출하는 단계; 상기 챔버내에서 플라즈마 후처리 가스를 이용하여 상기 웨이퍼 전체 상면의 잔류물을 제거하는 단계; 및 상기 잔류물 제거 후 잔류 가스를 배출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 웨이퍼 식각 방법은 웨이퍼를 챔버 내부로 인입시키고, 상기 웨이퍼를 웨이퍼 지지부에 위치시킨 후 상기 웨이퍼 지지부를 상승시켜 차폐부에 근접 위치시키는 단계; 식각 가스를 공급하고, 플라즈마를 발생시켜 상기 식각 가스를 플라즈마화하여 웨이퍼 베벨 영역을 식각하는 단계; 상기 식각 공정 후 잔류 가스 및 반응 부산물을 제거하는 단계; 상기 웨이퍼 지지부를 하강시킨 후 리모트 플라즈마 발생부로부터 플라즈마화된 후처리 가스를 공급받아 상기 웨이퍼 전체 상면의 잔류물과 반응시키는 단계; 및 상기 반응 부산물을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 베벨 영역을 식각하는 플라즈마 식각 장치에 기 구비된 플라즈마 발생 장치를 이용하거나 또는 리모트 플라즈마 시스템을 구비하고, 웨이퍼 베벨 식각 공정 후 동일 식각 장치에서 염소를 제거하기 위한 식각 후처리 공정을 실시함으로써 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 하나의 클러스터내에 복수의 플라즈마 식각 장치가 구성되어 하나의 클러스터내에 플라즈마 식각 장치와 후처리 챔버로 구성되는 종래에 비해 후처리 챔버가 구성될 필요가 없다. 따라서, 클러스터의 공간적인 손실을 방지할 수 있고, 생산 비용을 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버(100)와, 챔버(100) 내부를 반응 공간(A)과 분리 공간(D)으로 분할하는 실드부(200)와, 실드부(200) 내측의 반응 공간(A)에 마련된 차폐부(300)와, 실드부(200) 외측의 분리 공간(D)에 마련된 플라즈마 생성부(400)와, 차폐부(300) 하측에 마련된 웨이퍼 지지부(500)를 포함한다. 상기의 차폐부(300)와 기판 지지부(500)에 의해 기판(10)의 중심 영역은 차폐되고 웨이퍼 베벨 영역은 노출된다. 또한, 차폐부(300)와 플라즈마 생성부(400) 사이에 마련된 패러데이 실드(600)와, 베벨 식각 공정시 반응 가스를 공급하기 위한 식각 가스 공급부(700)와, 후처리 공정시 반응 가스를 플라즈마화시켜 공급하기 위한 리모트 플라즈마 발생부(800)를 더 포함한다.

챔버(100)는 가열 수단(112 및 122)을 구비하는 하부 및 상부 챔버부(110 및 120)를 포함한다.

먼저, 하부 챔버부(110)는 내부가 비어 있는 대략 육면체 형태의 하측 몸체(111)와, 적어도 하측 몸체(111)의 측벽에 마련된 하측 가열 수단(112)과, 하측 몸체(111)의 상측벽에 마련된 원형상의 관통홀(113)을 구비한다. 즉, 하측 몸체(111)는 사각형 형상의 상부면 및 하부면, 그리고 4개의 측벽을 구비하는 사각 기둥 형상으로 제작된다. 물론 이에 한정되지 않고, 하측 몸체(111)는 원기둥 형태 및 다면체 형태를 가질 수 있고, 각 면의 형상 또한 다각형 형태로 제작될 수 있다. 하측 몸체(111)의 내부 빈 공간을 통해 웨이퍼(10)를 지지하는 웨이퍼 지지부(500)가 승강한다. 하측 몸체(111)의 일측에는 웨이퍼(10)의 로딩 및 언로딩을 위한 게이트 밸브(130)와, 챔버(100) 내부의 불순물을 배기하기 위한 배기부(140)가 마련된다. 게이트 밸브(130)는 하측 몸체(111)의 측벽에 위치한다. 그리고, 게이트 밸브(130)를 통해 하부 챔버부(110)가 다른 공정을 수행하는 챔버(미도시)에 연결될 수도 있다. 하측 몸체(111)의 적어도 측벽의 일부 영역에는 챔버(100)를 가열하기 위한 하측 가열 수단(112)이 마련된다. 하측 가열 수단(112)은 측벽 내에 위치한다. 이를 통해 하측 몸체(111)를 가열하고, 온도를 제어하여 외부 영향에 의해 하측 몸체(111) 내측의 온도가 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있다. 하측 가열 수단(112)으로 전기 히터를 사용할 수 있다. 전기 히터는 하측 몸체(111) 내부 또는 측부에 마련된 복수의 열선(112a)과 열선(112a)에 전원을 공급하여 발열시 키는 전원 공급부(112b)를 구비한다. 물론 이에 한정되지 않고, 하측 가열 수단(112)으로 램프 히터를 사용할 수도 있다. 이와 같이 하측 몸체(111) 내부 즉, 몸체의 측벽 내부 또는 측부에 가열 수단(112)을 위치시켜 웨이퍼(10)의 로딩 단계에서부터 웨이퍼 베벨 영역을 집중적으로 가열할 수 있다. 이를 통해 웨이퍼 베벨 식각시 반응성을 향상시킬 수 있다. 더욱이 웨이퍼 베벨 영역에 금속막이 형성된 경우 베벨 영역의 가열을 통해 금속막과 반응 가스 사이의 식각 반응을 향상시키며 식각 반응으로 발생하는 식각 반응 부산물이 다시 퇴적되지 않고 용이하게 펌핑 배출될 수 있게 하여 플라즈마 공정으로 금속막을 용이하게 제거시킬 수 있게 된다. 하측 가열 수단(112)은 하측 몸체(111)의 상측벽 및/또는 하측벽에도 마련될 수 있다. 하측 몸체(111)의 상측벽에 마련된 관통홀(113)의 직경은 웨이퍼(10)의 직경 보다 큰 것이 바람직하다. 이를 통해 웨이퍼 지지부(500)가 관통홀(130)을 통해 하측 몸체(111) 외측으로 승강할 수 있다.

상부 챔버부(120)는 대략 육면체 형태의 상측 몸체(121)와, 상측 몸체(121)에 마련된 상측 가열 수단(122)과, 상측 몸체(121)에 마련된 오목홈부(123)를 구비한다. 상측 몸체(121)의 형태는 이에 한정되지 않고, 하부 챔버부(110)의 하측 몸체(111)와 유사한 형상으로 제작된다. 상측 몸체(121)는 하측 몸체(111)의 관통홀 영역을 덮을 수 있는 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 즉, 상측 몸체(121)의 하부면이 하측 몸체(111)의 상부면에 밀착된다. 상측 몸체(121)에 마련된 오목홈부(123)는 하측 몸체(111)의 관통홀(113)과 연통된다. 이를 위해 오목홈부(123)는 상측 몸체(121)의 하측벽에 개구가 마련되고, 상측벽 방향으로 리세스된 형상으로 제작된다. 이때, 오목홈부(123)의 직경이 관통홀(113)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 웨이퍼 지지부(500)의 승강을 통해 웨이퍼(10)가 상부 챔버부(120)의 오목홈부(123) 내측에 위치하게 된다. 이때, 오목홈부(123) 내측 영역에서 플라즈마를 집중 발생시켜 웨이퍼 베벨 영역의 막 및 파티클을 제거할 수 있게 된다. 상측 몸체(121)의 오목홈부(123)의 주변 영역의 일부에 상측 가열 수단(122)이 마련된다. 상측 가열 수단(122)은 상측 몸체(121)의 상측벽 영역의 일부에 위치되는 것이 바람직하다. 상측 가열 수단(122)은 하측 몸체(111)에 마련된 하측 가열 수단(112)과 동일하게 웨이퍼(10)를 가열시켜 웨이퍼 베벨 영역에서의 플라즈마 반응을 향상시킨다. 하측 및 상측 가열 수단(112 및 122)의 가열 온도는 대략 80℃ 부근에서 수행되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 50∼150℃의 범위 내에서 가열이 수행되는 것이 효과적이다. 물론 도면에서는 상측 몸체(121)의 상측벽에 상측 가열 수단(122)으로 사용되는 전열선이 균일하게 배치됨이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 웨이퍼 베벨 영역과 대응하는 영역에 집중적으로 전열선이 배치될 수 있다. 그리고, 상측 가열 수단(122)은 하측 가열 수단(112)과 별개의 전원 공급부(미도시)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 이를 통해 챔버(100) 내의 하부 영역과 상부 영역간의 온도차를 줄 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 상측 가열 수단(122)과 하측 가열 수단(112)이 단일의 전원 공급부를 통해 전원을 공급받을 수도 있다.

또한, 챔버(100)는 도시되지 않았지만, 상부 챔버부(120)의 상측 몸체(121)와 하부 챔버부(110)의 하측 몸체(111)간의 개폐를 위한 개폐 수단(미도시)을 더 구비한다. 이와 같이 챔버(100)를 상부 영역과 하부 영역으로 분리하고, 이들을 결합하여 챔버(100)를 제작함으로 인해 챔버(100)의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.

실드부(200)는 하부 챔버부(110)의 상측벽에서 상부 챔버부(120)의 오목홈부(123) 내측을 거쳐 상부 챔버부(120)의 상측벽으로 연장된 링 형상으로 제작된다. 실드부(200)는 하부 챔버부(110)의 관통홀(112)의 가장자리 둘레 영역에 배치되어 상부 챔버부(120)와 하부 챔버부(110)를 포함하는 챔버(100)를 분리 공간(D)과 반응 공간(A)으로 분리한다. 반응 공간(A)은 웨이퍼(10)가 위치하고, 공간 내에 플라즈마가 발생되어 웨이퍼 베벨 영역을 식각하는 공정이 수행되는 공간이고, 분리 공간(D)은 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 생성부(400)의 일부가 위치하는 공간이다. 분리 공간(D)과 반응 공간(A)은 실드부(200)에 의해 서로 고립되는 것이 바람직하다. 예를들어 분리 공간(D)은 대기압 상태를 유지하고, 반응 공간(A)은 진공을 유지할 수 있다.

반응 공간(A)은 상부 챔버부(120)의 상측벽과 실드부(200)에 의해 둘러쌓인 실드부(200) 내측 영역과, 하부 챔버부(110)의 내부 공간을 포함한다. 분리 공간(D)은 상부 챔버부(120)의 상측벽 및 측벽, 하부 챔버부(110)의 상측벽 그리고, 실드부(200)에 의해 둘러 쌓인 실드부(200) 외측 영역을 포함한다. 실드부(200)는 고주파 에너지를 투과시켜 그 내측에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 예를들어 절연체 즉, 알루미나(Al₂O₃)로 제조할 수 있다. 본 실시 예에서는 웨이퍼(10)가 웨이퍼 지지부(500)에 의해 실드부(200)의 내측 영역으로 상승되고, 실드부(200)의 내측 영역 즉, 실드부(200)와 웨이퍼 지지부(500) 사이 공간에서 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼 베벨 영역을 식각할 수 있다.

실드부(200)는 내부가 비어 있는 링 형상의 링 몸체부(210)와, 상기 링 몸체부(210)의 상하측에 각기 마련된 상측 및 하측 연장부(220 및 230)를 구비한다. 이때, 상측 연장부(220)는 상부 챔버부(120)의 상측벽과 결합하고, 하부 연장부(230)는 하부 챔버부(110)의 상측벽과 결합한다. 링 몸체부를 웨이퍼(10)의 형상과 유사한 형상을 갖는 링 형상으로 제작한다. 이를 통해 실드부(200)와 웨이퍼(10) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있어 웨이퍼 베벨 영역에 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 있다. 여기서, 링 몸체부(210)는 원형 링 형상으로 제작하는 것이 바람직하다.

하측 연장부(230)는 링 몸체부(210)의 하측 영역에 마련되어 링 몸체부(210)의 외측 영역으로 연장되고, 상측 연장부(220)는 링 몸체부(210)의 상측 영역에 마련되어 링 몸체부(210)의 내측 영역으로 연장되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 하측 연장부(230)는 링 몸체부(210)의 내측 영역으로 연장될 수 있고, 상측 연장부(220)는 링 몸체부(210)의 외측 영역으로 연장될 수도 있다. 이와 같이 링 몸체부(210)의 상하측 영역에서 연장된 하측 및 상측 연장부(220 및 230)가 하부 챔버부(110) 및 상부 챔버부(120)에 밀착되어 반응 공간과 분리 공간 간의 기압차를 다르게 유지할 수 있다. 즉, 하측 연장부(230)와 상측 연장부(220)는 반응 공간을 밀봉하는 밀봉 부재 역할을 한다.

그리고, 실드부(200)는 하측 연장부(230) 또는 상측 연장부(220)를 통해 하부 챔버부(110) 또는 상부 챔버부(120)에 고정될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 실드부(200)와 접하는 하부 챔버부(110) 및 상부 챔버부(120)에는 반응 공간의 밀봉을 위한 오링과 같은 밀봉 부재가 더 마련될 수도 있다. 실드부(200)가 하부 및 상부 챔버부(110, 120)의 표면에 위치하도록 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 실드부(200)와 접하는 하부 및 상부 챔버부(110 및 120)의 표면 영역에 소정의 오목홈이 형성될 수 있다. 실드부(200)가 오목홈 내측으로 인입되어 반응 공간의 밀봉 능력을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 실드부(200)가 상부 및 하부 챔버부(110 및 120)와 분리 제작되는 것으로 설명되었으나, 실드부(200)는 상부 또는 하부 챔버부(110 및 120)와 일체로 제작될 수도 있다.

차폐부(300)는 웨이퍼 지지부(500) 상에 위치한 웨이퍼(10)의 비식각 영역 즉, 웨이퍼(10) 중심 영역에서의 플라즈마 발생을 차폐하여 비식각 영역에서의 웨이퍼(10)의 식각을 방지한다. 이를 위해 차폐부(300)는 웨이퍼(10)의 형상과 유사한 형상으로 제작되는데, 예를들어 원형 판 형상으로 제작된다. 차폐부(300)는 웨이퍼(10)의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 이를 통해 차폐부(300)에 의해 웨이퍼 베벨 영역을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 차폐부(300)에 의해 노출되는 웨이퍼 베벨 영역은 웨이퍼(10) 끝단을 기준으로 0.1∼5㎜ 인 것이 바람직하다. 이를 통해 막 또는 반도체 패턴이 형성되지 않는 웨이퍼 베벨 영역을 노출시킬 수 있다. 즉, 상기 범위보다 작을 경우에는 웨이퍼 베벨 영역이 노출되는 면적이 줄어들게 되고, 상기 범위보다 클 경우에는 웨이퍼 중심 영역, 즉 비식각 영역의 막 또는 패턴이 노출되는 문제가 발생할 가능성이 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 차폐부(300)의 사이즈가 웨이퍼(10)의 사이즈와 같거나 웨이퍼(10)의 사이즈보다 더 클 수도 있다. 그리고, 차폐부(300)의 내부 영역에서 비활성 가스가 분사되어 플라즈마화된 식각 가스가 차폐부(300) 내의 웨이퍼 중심 영역으로 침투하는 것을 방지할 수도 있다.

차폐부(300)는 실드부(200) 내측의 반응 공간에 위치한다. 차폐부(300)는 상부 챔버부(120)의 오목홈부(123)의 바닥면, 즉 상부 챔버부(120)의 상측벽의 하부면에 마련된다. 차폐부(300)는 별도의 부재를 통해 제작된 다음 결합 부재를 통해 오목홈부(123)의 바닥면에 부착되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 차폐부(300)는 상부 챔버부(120)와 일체로 제작될 수 있다.

차폐부(300)의 단부에는 상측 전극부(310)가 마련될 수 있다. 이때, 상측 전극부(310)에는 접지 전원이 인가된다. 물론 이에 한정되지 않고, 차폐부(300) 내측에 상측 전극부가 마련될 수 있다. 그리고, 차폐부(300)를 상부 전극으로 사용할 수도 있다. 이때, 차폐부(300)의 일측에는 절연층이 마련된다. 이러한 상측 전극부(310)는 웨이퍼 지지부(500)에 인가되는 바이어스 전원의 커플링을 유도하여 플라즈마 밀도를 증가시키고, 이로 인하여 웨이퍼 베벨 영역의 식각율을 향상시킨다.

플라즈마 생성부(400)는 안테나부(410) 및 전원 공급부(420)를 포함한다. 안테나부(410)는 실드부(200)와, 상부 챔버부(120) 및 하부 챔버부(110)에 의해 둘러쌓인 분리 공간(D) 내에 마련된다. 안테나부(410)는 적어도 하나의 코일을 구비하고, 코일이 실드부(200)를 N번 감싸는 형상으로 마련된다. 그리고, 코일은 수직 및 /또는 수평 방향으로 서로 중첩, 적층 또는 교차될 수도 있다. 그리고, 웨이퍼(10)와 웨이퍼(10)에 가장 근접한 안테나 간의 거리는 2∼10㎝일 때 웨이퍼 베벨 영역에 효과적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그러나 2㎝ 미만일 경우, 플라즈마가 웨이퍼 중심부까지 생성되어 불필요한 식각을 발생시킬 수 있고, 10㎝를 초과하는 경우에는 웨이퍼 베벨 영역에 밀도있는 플라즈마 형성이 어렵다.

전원 공급부(420)는 RF 전원을 공급하는 수단으로 안테나부(410)에 고주파를 공급한다. 이때, 전원 공급부(420)는 챔버(100)의 외측 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 플라즈마 생성부(400) 중 안테나부(410)만이 챔버(100) 내측의 분리 공간에 위치하고 나머지 요소들은 챔버(100) 외측에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 실시 예에서는 안테나부(410)를 챔버(100) 내측, 즉 반응 공간(A)과 인접한 분리 공간(D)에 위치시켜 고밀도의 플라즈마를 안테나부(410)에 인접한 반응 공간에 발생시키고 집중시킬 수 있다. 원형 링 형태의 실드부(200) 내측의 반응 공간에 원형 링 형상으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 안테나부(410)를 챔버(100)와 일체로 형성하여 장비를 단순화 및 소형화시킬 수 있다. 전원 공급부(420)를 통해 100W∼3.0㎾의 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 그리고, 전원의 주파수는 2∼13.56㎒인 것이 바람직하다.

안테나부(410)에 플라즈마용 고주파 전원이 인가되면 실드부(200) 내측의 반응 공간에서 플라즈마가 발생하게 된다. 이러한 안테나부(410)에 의해 실드부(200) 내측 영역에 고밀도의 플라즈마가 발생하게 된다. 실드부(200)의 내측 영역에는 차폐부(300)가 마련되어 있기 때문에 차폐부(300)와 실드부(200) 사이 영역, 실드 부(200)와 상승한 웨이퍼 지지부(500)의 사이 영역에 플라즈마가 집중 발생하게 된다.

이와 같이 본 실시 예에서는 웨이퍼 지지부(500)에 의해 상승된 웨이퍼(10)의 측면 영역에 안테나부(410)를 위치시키고, 그 상하부에 접지 전극을 두어 웨이퍼 베벨 영역에 고밀도의 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 있고, 웨이퍼 베벨 영역에 플라즈마를 집중시킬 수 있어 웨이퍼 베벨 영역의 식각 능력을 향상시킬 수 있다.

플라즈마 생성부(400)는 이에 한정되지 않고, 용량성 결합에 의한 플라즈마 발생 장치(Capacitively Coupled Plasma; CCP), 하이브리드 타입의 플라즈마 발생 장치, ECR(Electron cyclotorn resonance) 플라즈마 발생 장치, SWP(Surface Wave Plasma) 발생 장치 등을 사용할 수 있다.

상부 챔버부(120)에는 전원 공급부(420)와 안테나부(410)를 연결하기 위한 소정의 연결구(미도시)가 마련된다. 연결구를 통해 전원 공급부(420)가 연장되어 상부 챔버부(120) 내측의 반응 공간 내의 안테나부(410)에 접속될 수 있다. 물론 이와 반대의 경우도 가능하다. 그리고, 전원 공급부(420)와 안테나부(410) 사이에 임피던스 매칭을 위한 매칭 수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 그리고, 본 실시 예의 챔버(100)는 그 내측 또는 측면에 가열 수단(112 및 122)이 마련되어 있기 때문에 가열 수단(112 및 122)에 의한 안테나부(410)의 손상을 막기 위한 소정의 냉각 부재가 안테나부(410)의 일측 영역에 마련될 수도 있다.

패러데이 실드(600)는 실드부(200) 외측면에 위치하여 실드부(200) 내측에 형성되는 플라즈마를 웨이퍼 베벨 영역에 집중시킨다. 패러데이 실드(600)는 실드부(200)와 안테나부(410) 사이 공간에 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 패러데이 실드(600)는 패러데이 효과를 이용하여 안테나부(410)에 위치한 코일 위치로 플라즈마의 형성이 집중되는 것을 방지하여 챔버 내부에 균일한 플라즈마가 형성되도록 돕는 역할을 하고, 실드부(200)의 내측 벽면에 코일이 위치하는 부분에만 식각 부산물과 폴리머(polymer)들이 쌓이지 못하도록 스퍼터링(sputting)되는 현상을 방지하여 공정 챔버 내측 전면에 골고루 최소량의 식각 부산물과 폴리머들이 쌓이도록 작용하여, 장비 사용 시간을 늘리고 공정 진행 중 챔버 내측에 퇴적된 불순물들이 불규칙하게 떨어져 나와 파티클을 생성하는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

패러데이 실드(600)는 도시되지 않았지만 링형상의 몸체와, 몸체 내에 마련된 복수의 슬릿을 포함한다. 슬릿은 챔버(100) 상측벽을 기준으로 세로 방향으로 마련된다. 이때, 슬릿의 폭 그리고, 슬릿들 간의 간격을 조절하여 플라즈마의 균일도를 조절할 수 있다. 패러데이 실드(600)는 플라즈마 발생시에 안테나 코일부와 플라즈마 사이에 발생되는 원치않는 전압을 최소화하고, 실드부(200) 전면에 골고루 분포시키는 역할을 위하여 장비의 접지부에 접지시킨다.

도시되지 않았지만, 패러데이 실드(600)와 안테나부(410) 사이에는 절연을 위한 절연 부재가 마련될 수도 있다. 패러데이 실드(600)는 실드부(600)의 외측면에 접촉되어 플라즈마 형성을 위한 안테나 코일과 일정한 간격을 유지하게 하는 것이 바람직하다.

웨이퍼 지지부(500)는 챔버(100)의 반응 공간 내에 위치하여 웨이퍼(10)를 지지하고, 하부 챔버부(110)를 통해 로딩된 웨이퍼(10)를 차폐부(300)와 실드부(200)가 위치한 상부 챔버부(120)의 오목홈부(123) 영역으로까지 상승시키거나, 오목홈부(123)까지 상승한 웨이퍼(10)를 하부 챔버부(110) 영역으로 하강시킨다.

웨이퍼 지지부(500)는 웨이퍼(10)를 지지하는 웨이퍼 지지척(520)과, 웨이퍼 지지척(520)을 승강시키는 구동부(540) 및 웨이퍼 지지척(520)에 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급부(550)를 구비한다. 그리고, 웨이퍼 지지부(500)는 도시되지 않았지만, 리프트 핀을 더 구비하고, 웨이퍼 지지척(520)에는 리프트 핀이 승강하는 소정의 관통홀이 마련된다.

웨이퍼 지지척(520)은 웨이퍼(10)와 유사한 형상을 갖고, 웨이퍼(10)의 사이즈보다 더 작은 사이즈를 갖는 판 형상으로 제작된다. 이를 통해 웨이퍼 지지척(520) 상에 위치하는 웨이퍼(10)는 베벨 영역이 플라즈마 생성 공간에 노출될 수 있다. 웨이퍼 지지척(520) 내에는 웨이퍼 지지척(520)을 가열하기 위한 웨이퍼 가열 수단(530)이 마련된다. 웨이퍼 가열 수단(530)은 웨이퍼 지지척(520) 내에 마련된 열선(531)과, 열선(531)에 전원을 공급하는 열선 전원 공급 장치(532)를 구비한다. 그리고, 웨이퍼 가열 수단(530)의 열선이 웨이퍼 지지척(520)의 에지 영역에 집중 배치되는 것이 바람직하다. 웨이퍼 지지척(520) 상에 위치하는 웨이퍼 베벨 영역을 가열하여 웨이퍼 베벨 영역의 반응성을 향상시킬 수 있다. 웨이퍼 가열 수단(530)의 가열 온도는 150∼550℃인 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 웨이퍼 가열 수단(530)을 통해 웨이퍼 지지척을 대략 350℃ 근방의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.

바이어스 전원 공급부(550)는 10∼1000W의 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 그리고, 바이어스 전원의 주파수는 2∼13.56㎒인 것이 바람직하다. 이와 같이 바이어스 전원 공급부(550)는 바이어스 전원을 웨이퍼 지지척(520)에 인가하고, 이를 통해 웨이퍼 지지척(520) 상의 웨이퍼(10)에 바이어스 전원이 제공된다. 이러한 바이어스 전원에 의해 웨이퍼 지지척(520)과 차폐부(300) 외측으로 노출된 웨이퍼 베벨 영역으로 플라즈마가 이동하도록 할 수 있다.

웨이퍼 지지척(520)의 단부에는 하측 전극부(510)가 마련될 수 있다. 하측 전극부(510)는 접지 전원과 접속된다. 하측 전극부(510)는 웨이퍼 지지부(500)에 인가되는 바이어스 전원의 커플링을 유도하여 플라즈마 밀도를 증가시키고, 이로 인하여 웨이퍼 베벨 영역의 식각율을 향상시킨다.

웨이퍼 지지척(520)에는 바이어스 전원이 제공되기 때문에 웨이퍼 지지척(520)과 하측 전극부(510) 사이에는 절연층(511)이 마련된다. 절연층(511)은 웨이퍼 지지척(520)의 측면 둘레를 따라 마련될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 지지부(500)의 사이즈는 웨이퍼 지지척(520)과 절연층(511)을 포함하게 된다. 따라서, 웨이퍼 지지부(500) 상에 위치하게 되는 웨이퍼(10)는 절연층(511)의 끝단으로부터 0.1∼5㎜ 돌출된다. 물론 절연층(511)이 웨이퍼 지지척(520)과 하측 전극부(510) 사이 영역에만 위치하는 경우, 즉, 절연층(511)이 웨이퍼(10)과 접하지 않는 경우에는 웨이퍼 지지척(520)의 끝단에서부터 웨이퍼(10)가 0.1∼5㎜ 돌출되는 것이 바람직하다. 그리고, 웨이퍼 지지척(520)의 측면에 하측 전극부(510)를 생략할 수 있고, 이에 따라 절연층(511) 또한 생략할 수 있다.

구동부(540)는 챔버(100) 내측으로 연장되어 웨이퍼 지지척(520)을 승강시키는 구동축부(541)와, 구동축부(541)를 이동시키는 구동 부재(542)를 포함한다.

식각 가스 공급부(700)는 플라즈마 발생 영역, 즉 실드부(200)와 차폐부(300) 및 웨이퍼 지지부(500) 사이 공간에 식각 가스를 공급한다. 식각 가스 공급부(700)는 챔버(100) 내의 반응 공간으로 공정 가스를 분사하는 분사부(710)와, 분사부(710)에 공정 가스를 공급하는 가스 파이프(720)와, 가스 파이프(720)에 공정 가스를 제공하는 가스 저장부(730) 및 챔버(100) 내부로의 식각 가스의 공급을 개폐하는 밸브(740)를 포함한다. 분사부(710)는 복수의 노즐 형태로 제작되어 차폐부(300) 둘레를 따라 상부 챔버부(120)에 마련된다. 이를 통해 차폐부(300) 둘레에 균일한 공정 가스를 제공할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 본 실시 예의 챔버(100) 내에는 가열 수단(112 및 122)들이 마련되어 있기 때문에 가열 수단(112 및 122)을 통해 챔버(100) 내부 공간에 공정 가스를 분사하기 전에 공정 가스를 가열시킬 수 있다.

물론 이에 한정되지 않고, 다양하게 변경될 수 있으며, 예를 들어, 가스 공급부(700)는 실드부(200)를 통해 실드부(200) 내측으로 제공될 수도 있다. 즉, 실드부(200) 내측면에 균일하게 복수의 분사부(710)가 마련되고, 상부 챔버부(120)를 관통하여 가스 파이프(720)가 연장되어 공정 가스를 실드부(200) 내측 영역 즉, 플라즈마 발생 영역에 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼(10) 전면에 후처리 공정 가스를 플라즈마화하여 공급하는 리모트 플라즈마 발생부(800)를 더 포함한다. 리 모트 플라즈마 발생부(800)는 후처리 가스를 저장하는 후처리 가스 저장부(810)와, 후처리 가스 저장부(810)로부터 후처리 가스를 공급받아 이를 플라즈마화시키는 플라즈마 발생부(820)와, 플라즈마 발생부(820)에 고주파 전원을 공급하는 전원 공급부(830)와, 플라즈마화된 후처리 가스를 가스 파이프(720) 및 분사부(710)를 통해 챔버(100) 내부로 공급하는 가스 공급부(840) 및 플라즈마화된 후처리 가스의 공급을 개폐하는 밸브(850)를 포함한다. 플라즈마 발생부(820)에 의해 플라즈마화된 후처리 공정 가스는 가스 공급부(840), 가스 파이프(720) 및 분사부(710)를 통해 챔버(100) 내부에 공급된다. 이때, 후처리 공정시 웨이퍼 지지부(500)의 웨이퍼 지지척(520)는 챔버(100) 하부로 하강한다. 이렇게 하여 리모트 플라즈마 발생부(800)로부터 제공된 리모트 플라즈마가 웨이퍼(10) 전면에 분사될 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(10) 전면에 잔류하는 염소 등의 식각 잔류물을 제거할 수 있다. 한편, 상기 리모트 플라즈마 발생부(800) 이외에도 다양한 방식으로 챔버(100) 외부에서 플라즈마를 발생하는 리모트 플라즈마 시스템을 이용할 수 있으며, 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 발생시킬 수도 있다.

후처리 가스 저장부(810)에 저장되는 후처리 공정 가스는 H₂O, NH₃, H₂O₂, H₂와 N₂의 혼합 가스 등를 포함하며, H₂O 및 H₂O₂는 기화되어 저장된다. 이때, H₂O 또는 H₂O₂를 후처리 공정 가스로 이용할 경우 도시되지 않았지만, H₂O 또는 H₂O₂를 기화시키기 위한 기화 장치가 더 구성된다. 또한, 도시되지 않았지만, 후처리 공정 가스와 함께 공급되어 플라즈마화되는 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스 공급 장치가 더 구성된다.

상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용한 웨이퍼 식각 방법을 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

S110 : 챔버(100)의 측벽에 마련된 게이트 밸브(130)가 개방되고, 게이트 밸브를 통해 챔버(100) 내측, 즉 반응 공간(A)으로 웨이퍼(10)가 인입된다. 웨이퍼(10) 상에는 소정의 공정을 통해 반도체 소자를 제조하기 위한 예를들어 금속막이 형성되고, 이에 따라 웨이퍼 베벨 영역에도 금속막이 형성되어 있다.

S120 : 인입된 웨이퍼(10)는 웨이퍼 지지부(500) 상에 위치한다. 이때, 챔버(100) 내부는 웨이퍼 지지부(500) 및 챔버(100)내에 마련된 가열 수단(112 및 122)에 의해 일정 온도로 가열될 수도 있고, 웨이퍼(10) 인입과 동시에 가열될 수도 있다. 특히, 웨이퍼 베벨 영역을 가열하여 상기 영역에서의 식각 반응성을 향상시킨다. 웨이퍼(10)를 웨이퍼 지지부(500)에 위치시킨 후 게이트 밸브(130)가 닫히고, 챔버(100) 내부의 반응 공간(A)의 압력을 목표로 하는 압력으로 조절한다. 압력은 1×10^-3torr이하가 되도록 한다. 그리고, 웨이퍼 지지부(500)를 상승시켜 상부 챔버부(120)의 오목홈부(123) 내측으로 이동시킨다. 이때, 웨이퍼 지지부(500)를 오목홈부(123) 내에 마련된 차폐부(300)에 근접 위치시킨다. 즉, 웨이퍼 지지부(500)와 차폐부(300) 사이의 거리가 0.1∼10㎜를 유지하도록 한다. 상기 범위를 유지하여 웨이퍼 지지부(500)와 차폐부(300) 사이 영역에서의 플라즈마 발생을 방 지할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(10), 웨이퍼 지지부(500) 및 차폐부(300)는 원형상으로 제작되고, 이들의 중심이 일치된다. 이를 통해 근접 배치된 웨이퍼 지지부(500)와 차폐부(300)에 의해 웨이퍼 베벨 영역이 이들 외측 영역으로 노출된다. 차폐부(300)와 웨이퍼(10) 사이의 거리가 가까울 경우, 차폐부(300) 하측의 기판 영역에는 플라즈마가 발생하지 않는다.

S130 : 식각 가스 공급부(700)를 통해 반응 공간(A)에 예를들어 염소(Cl)를 포함하는 식각 가스를 공급하고, 플라즈마 발생부(400)를 통해 공정 가스가 공급되는 반응 공간(A)에 플라즈마를 발생시켜 플라즈마화된 공정 가스를 생성한다. 즉, 분리 영역(D)에 마련된 안테나부(410)에 고주파 전원을 인가하고, 차폐부(300) 측면의 상측 전극부(310)와, 기판 지지부(500) 측면의 하측 전극부(510)에 접지 전원을 인가하면 이들 사이 공간, 즉 실드부(200) 내측 공간에 플라즈마가 발생된다. 이때, 예를들어 안테나부(410)에 2㎒의 주파수를 갖고 1.5㎾의 전력을 갖는 고주파 전원을 공급하여 웨이퍼 에지 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 공정 압력은 5∼500mTorr인 것이 바람직하다. 플라즈마화된 식각 가스는 차폐부(300) 둘레를 따라 균일하게 분사되게 되고, 실드부(200) 내측 표면에 마련된 패러데이 실드(600)에 의해 플라즈마화된 식각 가스가 웨이퍼 베벨 영역에 집중된다. 이때, 차폐부(300) 둘레에 마련된 상부 전극부(310)와 웨이퍼 지지부(500) 둘레에 마련된 하부 전극부(510)에 바이어스 전원을 인가하여 웨이퍼 베벨 영역의 막 및 파티클을 제거한다. 예를들어 13.56㎒의 주파수를 갖고, 500W의 전력을 갖는 바이어스 전원을 웨이퍼 지지부(500)에 제공하면 바이어스 전원에 의해 플라즈마가 노출된 웨이 퍼 베벨 영역이 식각된다. 본 실시 예에서는 웨이퍼 베벨 영역에 금속막이 형성된 경우에도 챔버(100) 내측 또는 측면 및 웨이퍼 지지부(500) 내측에 마련된 가열 수단에 의해 웨이퍼 베벨 영역에 증착된 금속막을 가열시킨 다음 활성화된 플라즈마로 웨이퍼 베벨 영역을 식각하여 금속막을 제거할 수 있다.

S140 : 웨이퍼 베벨 영역을 식각한 후 플라즈마 발생과 식각 가스의 주입을 정지하고, 챔버(100) 내부의 잔류 가스 및 반응 부산물을 배기한다. 이때, 웨이퍼 베벨 식각 후 웨이퍼(10) 전면에 식각 가스중에서 예를들어 염소(Cl) 성분이 잔류하게 된다.

S150 : 리모트 플라즈마 발생부(800)를 통해 플라즈마화된 후처리 공정 가스를 공급한다. 이때, 플라즈마화된 후처리 가스의 공급과 동시 또는 그 이전에 웨이퍼 지지부(500)가 하강하여 웨이퍼(10)가 챔버(100) 하부로 이동되도록 한다. 플라즈마화된 후처리 가스를 공급하기 위해 전원 공급부(830)로부터 플라즈마 발생부(820)에 소정의 전원이 공급되고, 후처리 가스 저장부(810)로부터 후처리 가스가 플라즈마 발생부(820)에 공급된다. 이때, 전원 공급부(830)로부터 예를들어 2㎒의 주파수를 갖고 1.5㎾의 전력을 갖는 고주파 전원이 공급되며, 챔버(100) 내부는 5∼500mTorr의 압력을 유지한다. 이렇게 플라즈마화된 후처리 가스는 가스 공급부(840), 가스 파이프(720) 및 분사부(710)를 통해 챔버(100) 내부에 분사된다. 후처리 가스로는 수소를 포함하는 가스, 예를들어 H₂O, H₂O₂, NH₃ 또는 H₂와 N₂의 혼합 가스중 어느 하나가 비활성 가스와 혼합되어 공급된다. 이때, 상부 전극부(310)와 하부 전극부(510)에 바이어스 전원을 인가하여 후처리 공정을 더욱 원활하게 할 수 있다. 이렇게 공급된 플라즈마화된 수소를 포함하는 후처리 가스는 웨이퍼(10) 상에 잔류하는 염소(Cl) 성분과 반응하여 HCl을 생성한다. HCl은 진공 및 고온 상태에서 기체 상태로 유지한다.

S160 : 웨이퍼(10) 후처리 공정을 실시한 후 리모트 플라즈마 발생부(800)의 플라즈마 발생과 후처리 가스의 공급을 정지하고, 챔버(100) 내부의 잔류 가스, 즉 기체 상태의 HCl을 배기한다.

S170 : 이후 게이트 밸브(130)가 개방되고, 공정이 완료된 웨이퍼(10)를 챔버(100) 외부로 인출시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치를 구비하는 클러스터의 개략적인 구성도로서, 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 동시에 실시할 수 있는 플라즈마 식각 장치를 복수 구비하는 클러스터의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치를 구비하는 클러스터는 복수의 웨이퍼 로더(910), 이송 장치(920a 및 920b), 버퍼 챔버(930), 이송 챔버(940) 및 이송 챔버(940)의 측벽에 설치된 복수의 플라즈마 식각 장치(950a, 950b, 950c 및 950d)를 포함한다. 복수의 플라즈마 식각 장치(950a, 950b, 950c 및 950d) 각각은 웨이퍼 베벨 식각 공정과 후처리 공정을 연속 실시할 수 있도록 도 1에서 설명한 바와 같이 구성되고, 도 2에서 설명한 바와 같이 동작된다.

웨이퍼는 이송 장치(920a)에 의해 웨이퍼 로더(910)에서 버퍼 챔버(930)로 이송되며, 버퍼 챔버(930)의 웨이퍼는 이송 챔버(940)의 이송 장치(920b)에 의해 복수의 플라즈마 식각 장치(950a, 950b, 950c 및 950d)로 바람직하게는 순차적으로 이동된다. 플라즈마 식각 장치(950a, 950b, 950c 및 950d)로 이동된 웨이퍼는 상술한 바와 같이 플라즈마에 의해 웨이퍼 베벨 영역이 식각되고, 리모트 플라즈마에 의해 잔류 물질이 제거된다.

상술한 바와 같은 클러스터는 하나의 클러스터내에 복수의 플라즈마 식각 장치가 구성되어 하나의 클러스터내에 웨이퍼 베벨 식각 장치와 후처리 챔버로 구성되는 종래에 비해 후처리 챔버가 구성될 필요가 없다. 따라서, 클러스터의 공간적인 손실을 방지할 수 있고, 생산 비용을 줄일 수 있다. 또한, 하나의 장치에서 웨이퍼 베벨 식각 공정 및 후처리 공정이 연속적으로 실시되므로 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 상기 실시 예에서는 ICP 플라즈마원 및 가열 수단을 구비하는 플라즈마 식각 장치를 예로 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 베벨 영역을 식각하는 모든 플라즈마 식각 장치에 본 발명이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 베벨 영역을 식각하는 플라즈마 식각 장치 뿐만 아니라 웨이퍼의 소정 영역을 식각하는 플라즈마 식각 장치에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용한 웨이퍼 식각 방법의 공정 순서도.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 식각 장치를 구비하는 클러스터의 개략 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 챔버 200 : 실드부

300 : 차폐부 400 : 플라즈마 생성부

500 : 웨이퍼 지지부 600 : 패러데이 실드

700 : 식각 가스 공급부 800 : 리모트 플라즈마 발생부

Claims

챔버:

상기 챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 승강 및 하강시키는 웨이퍼 지지부;

상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부;

상기 챔버 내부에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부; 및

상기 챔버 내부에 후처리 가스를 플라즈마화하여 공급하는 리모트 플라즈마 발생부를 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부 상부에 위치하여 상기 웨이퍼의 중심 영역을 차폐하는 차폐부를 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 챔버 벽면에 마련된 가열 수단을 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 가열 수단은 상기 챔버 내부의 소정 벽면 또는 측면 에 설치된 열선과, 상기 열선에 전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부는 상기 웨이퍼 지지부 및 상기 차폐부와 상기 챔버의 측벽면 사이 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 챔버에 분리 공간을 형성하는 실드부를 더 구비하는 플라즈마 식각 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부는 상기 실드부의 외측의 분리 공간에 마련된 안테나부와, 상기 안테나부에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부를 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 실드부의 외주면 둘레에 마련된 패러데이 실드를 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 차폐부의 가장자리 영역에 마련된 상부 전극을 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부의 가장자리 영역에 마련된 하부 전극과, 상기 하부 전극과 상기 웨이퍼 지지부 사이에 마련된 절연층을 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부 내에 마련되어 상기 웨이퍼 지지부를 가열하는 웨이퍼 지지부 가열 수단을 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 리모트 플라즈마 발생부는 후처리 가스를 저장하는 후처리 가스 저장부;

상기 후처리 가스를 플라즈마화시키는 플라즈마 발생부; 및

상기 플라즈마 발생부에 고주파 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 리모트 플라즈마 발생부는 액체 상태의 후처리 물질을 기화시키는 기화 장치를 더 포함하는 플라즈마 식각 장치.
웨이퍼 로더;

상기 웨이퍼 로더에 의해 인입된 웨이퍼를 공정을 위해 이송하는 이송 챔버;

상기 이송 챔버의 측벽에 설치된 복수의 플라즈마 식각 챔버를 포함하고,

상기 복수의 플라즈마 식각 챔버 각각은,

챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 승강 및 하강시키는 웨이퍼 지지부와,

상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부와,

상기 챔버 내부에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부와,

상기 챔버 내부에 후처리 가스를 플라즈마화하여 공급하는 리모트 플라즈마 발생부를 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 플라즈마 식각 챔버는 플라즈마를 이용한 식각 공정과 리모트 플라즈마를 이용한 후처리 공정이 동시에 실시되는 플라즈마 식각 장치.
챔버와, 상기 챔버 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하고 상기 웨이퍼를 승강 및 하강시키는 웨이퍼 지지부와, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부와, 상기 챔버 내부에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부와, 상기 챔버 내부에 후처리 가스를 플라즈마화하여 공급하는 리모트 플라즈마 발생부를 포함하는 플라즈마 식각 장치를 이용하고,

상기 챔버내에 웨이퍼를 인입시킨 후 플라즈마 식각 가스를 이용하여 상기 웨이퍼의 소정 영역을 식각하는 단계;

상기 식각 공정 후 잔류 가스 및 반응 부산물을 배출하는 단계;

상기 챔버내에서 플라즈마 후처리 가스를 이용하여 상기 웨이퍼 전체 상면의 잔류물을 제거하는 단계; 및

상기 잔류물 제거 후 잔류 가스를 배출하는 단계를 포함하는 웨이퍼 식각 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 플라즈마 식각 가스는 염소(Cl)을 포함하는 식각 가스를 플라즈마화 하는 웨이퍼 식각 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 소정 영역은 웨이퍼 베벨 영역을 포함하는 웨이퍼 식각 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 플라즈마 후처리 가스는 리모트 플라즈마를 이용하여 상기 후처리 가스를 플라즈마화 하는 웨이퍼 식각 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 후처리 가스는 수소를 포함하는 가스를 이용하는 웨이퍼 식각 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 후처리 가스는 H₂O, H₂O₂, NH₃ 또는 H₂와 N₂의 혼합 가스중 적어도 어느 하나가 비활성 가스와 혼합되는 웨이퍼 식각 방법.
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