KR19980076733A

KR19980076733A - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR19980076733A
Application number: KR1019970013579A
Authority: KR
Inventors: 임태형; 김한성
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR100239760B1

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 플라즈마와 소정의 박막층이 화학 반응하여 발생하는 광의 파장을 감지하는 EPD 윈도우를 일체로 이루어진 석영재질에 소정의 직경을 갖는 리세스 또는 원통홈을 소정 깊이로 형성하여 제작함으로써 플라즈마 발생을 위해 인가하는 고주파 전원 또는 설비의 세정 및 조립시 발생하는 충격에 의해 용접부위가 깨지는 것을 제거할 수 있어 EPD 윈도우의 수명을 연장시킬 수 있고, 용접 부위가 깨져 EPD 윈도우로 인해 설비의 작동이 중지되는 것을 방지하여 생산효율을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원판형상의 석영과 석영봉이 용접에 의해 결합된 종료시점검출기 윈도우(end point detect window ; 이하 EPD 윈도우라고 칭함)가 고주파 또는 설비의 세정 및 조립시 발생하는 충격에 의하여 용접 부위가 깨져 설비의 가동율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 건식 식각법은 밀폐된 챔버내의 캐소드에 웨이퍼를 장착한 후 그 웨이퍼 상에 기 형성된 절연막 또는 금속층을 플라즈마 상태의 가스에 의해 식각함으로 그 식각된 웨이퍼의 세척 공정이 필요하지 않을 뿐 아니라 그 절연막 또는 금속층이 이방성 식각되는 특징을 갖고 있다. 이러한 특성을 갖는 건식 식각법들 중의 하나인 반응성 이온 식각법은 양호한 이방성 식각 특성을 갖고 있어 미세한 패턴을 형성하는데 주로 이용되고 있다.

이러한 식각법에 의해 소정의 공정을 진행하는 설비가 플라즈마 에칭장치이며, 이 플라즈마 에칭장치에는 웨이퍼상에 형성되어 있는 복수개의 막질층 가운데 소정의 막질층이 플라즈마에 의해 식각될 경우, 식각되는 막질층에 대한 정보를 감지하는 EPD 윈도우가 설치되어 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 플라즈마 에칭장치의 개략적인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 진공챔버(10)내에는 선행 공정을 거친 시료, 예를 들어 다결정 실리콘 박막이 표면에 형성되고 동시에 포토레지스트 패턴이 다결정 박막상에 형성된 웨이퍼(6)가 위치해 있다.

이 웨이퍼(6)는 진공 챔버(10)내에 고주파 전원(2)에 접속되어 고주파 전력을 공급하는 캐소드(4) 위에 놓여진다.

웨이퍼(6)에 대향되는 위치에는 접지전위에 연결된 톱 리드(1)가 위치해 있고, 톱 리드(1) 하부에 소정 거리 이격되어 반응성 가스인 에칭재료가스를 웨이퍼(6)를 향하여 균일하게 공급하기 위한 가스 분배 홀(8')이 관통형성된 원판형상의 가스 분배 플레이트(8)가 위치해 있다.

또한, 가스 분배 플레이트(8) 하부의 진공챔버 벽면에 형성된 삽입홀(미도시)에는 웨이퍼(6)상에 형성되어 있는 복수개의 박막층 가운데 소정의 박막층을 선택적으로 식각할 경우 발생하는 광의 파장에 대한 정보를 감지하는 EPD 윈도우(20)가 삽입되어 벽면과 분리 가능할 수 있도록 소정의 고정수단(미도시)에 의해 고정 설치되어 있다.

여기서 도 2를 참조하여 EPD 윈도우를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

원판형상의 석영(23)에 소정의 직경을 갖는 관통홀이 형성되어 있으며, 소정의 직경을 갖는 원통홈이 소정 깊이로 형성되어 있는 석영봉(25)의 일측단부는 상기 관통홀에 삽입된 후 석영에 의해 용접되어 원판형상의 석영(23)과 석영봉(25)이 결합되어 있다.

이런 구조의 EPD 윈도우(20)의 석영봉의 타측단부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 석영봉의 원통홈을 통해 투과된 광의 파장을 전송하기 위한 광 케이블(24)의 일측단이 결합수단(22)에 의해 결합되어 있으며, 광 케이블(24)의 타측단은 전송되는 광의 파장을 검사하는 종료시점검출기(end point detect ; 이하 EPD라고 칭함)(26)에 연결되어 있다.

진공챔버(10)에는 진공챔버(10)내를 배기하기 위한 배기구(미도시) 및 에칭재료가스를 진공챔버(10)내로 공급하기 위한 반응가스 공급구(미도시)가 설치되어 있다.

이와 같은 구조의 플라즈마 에칭 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 캐소드(4) 위에 놓여있는 웨이퍼(6)를 소정의 패턴으로 에칭하기 위해, 먼저, 진공챔버(10)내에 형성되어 있는 반응가스 공급구(미도시)로부터 에칭재료가스를 진공챔버(10)내로 유입한다. 이때, 에칭재료가스는 톱 리드(1)와 가스 분배 플레이트(8) 사이로 유입되어 가스 분배 플레이트(8)에 형성된 가스 분배 홀(8')을 통하여 균일하게 진공챔버(10)내로 분사된다.

다음에 에칭재료가스가 가스 분배 플레이트(8)의 가스 분배 홀(8')을 통해 챔버내로 유입되면 캐소드(4)에 고주파 전원을 인가하여 글로우 방전을 생기게 한다.

이 글로우 방전에 의하여 진공 챔버(10)내에 유입된 에칭재료가스가 활성화되어 플라즈마를 발생하며, 활성화된 분자, 이온, 원자에 의해 웨이퍼의 에칭이 진행된다. 이렇게 플라즈마에 의해 소정의 박막층이 에칭될 때 화학반응을 일으키면서 소정의 광을 발산하는데, 이때 발산되는 광의 파장을 EPD 윈도우(20)에서 감지하며, 감지된 광의 파장은 EPD 윈도우(20)에 설치되어 있는 광 케이블(24)을 통해 EPD(26)에 전송되고, 전송된 광의 파장은 기 프로그램화되어 있는 EPD(26)에 의해 분석되어 모니터(미도시)에 이에 대한 데이터가 디스플레이된다. 이후 작업자는 디스플레이되는 결과에 따라 상기 박막층에 대한 에칭작업의 완료를 결정하게 된다.

그러나, 플라즈마 발생을 위해 인가하는 고주파에 의해 EPD 윈도우의 용접 부위에 리크가 발생하고, 챔버벽면에 고정되어 있는 EPD 윈도우를 분리하여 세정 및 재조립시 발생하는 소정의 충격에 의해 용접 부위가 깨지게 되며, 이로 인해 설비의 작동 중단이 발생하여 설비 가동율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 원판형상의 석영과 석영봉이 용접에 의해 결합 형성된 EPD 윈도우 대신에 일체로 이루어진 석영에 원통홈 또는 리세스를 형성해 용접 부위를 제거한 EPD 윈도우를 사용하여 EPD 윈도우의 용접 부위가 충격에 의해 쉽게 깨지는 것을 제거함으로써 설비의 가동율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 종래의 기술에 의한 EPD 윈도우(end point detect window)를 나타낸 사시도 및 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 EPD 윈도우를 나타낸 사시도 및 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 EPD 윈도우를 나타낸 사시도 및 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 챔버6 : 웨이퍼4 : 캐소드2 : 고주파 전원

8 : 가스 분배 플레이트20,30,40 : EPD 윈도우

22 : 결합수단24 : 광 케이블26 : EPD

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 소정의 공정을 진행하기 위한 챔버와, 상기 챔버내에 배치된 복수개의 박막층이 형성되어 있는 반도체 기판과, 반응가스를 상기 챔버내로 공급하는 공급부와, 상기 공급부로부터 상기 챔버내로 유입되는 상기 반응가스를 고르게 분사하는 가스분배수단과, 상기 챔버내에 위치하여 플라즈마 형성을 위해 고주파가 인가되는 캐소드와, 상기 플라즈마와 상기 박막층이 반응하면서 발생하는 광의 파장을 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단에 의해 감지된 광의 파장을 전송하는 광 케이블과, 상기 광 케이블로부터 전송되는 광의 파장을 분석하는 디텍터와, 상기 챔버내를 배기하는 배기부를 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 감지수단은 석영재질의 일체형 EPD 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 종래와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.

도 3은 본 발명의 플라즈마 에칭장치의 개략적인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 진공 챔버(10)내에는 선행 공정을 거친 시료, 예를 들어 다결정 실리콘 박막이 표면에 형성되고 동시에 포토레지스트 패턴이 다결정 박막상에 형성된 웨이퍼(6)가 위치해 있다.

또한, 가스 분배 플레이트(8) 하부의 진공챔버(10) 벽면에 형성된 삽입홀(미도시)에 웨이퍼(6)상에 형성되어 있는 복수개의 박막층 가운데 소정의 박막층을 선택적으로 식각할 경우 발생하는 광의 파장에 대한 정보를 감지하는 EPD 윈도우(30)가 삽입되어 챔버벽면과 분리 가능할 수 있도록 소정의 고정수단(미도시)에 의해 고정 설치되어 있다.

여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 EPD 윈도우를 보다 자세히 설명하면, 전체적으로 석영재질의 반구형상 몸체(30)를 가지며 일측단부는 단면이 원형으로 소정 직경의 반구형상 리세스(32)가 형성되어 있다.

따라서, 별도의 석영봉이 필요없이 일체적으로 형성되어 있어 충격에 잘 견딜 수 있다.

또한, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 EPD 윈도우를 보다 자세히 설명하면, 전체적으로 석영재질의 반구형상 몸체(30)를 가지며 일측단부는 단면의 원형으로 소정 직경과 소정 길이의 원통홈(42)이 형성되어 있다.

이와 같이 EPD 윈도우(30)의 일측단부가 원형으로 이루어진 이유는 EPD 윈도우(30)와 챔버벽면이 결합되는 구조가 챔버벽면에 형성된 원형의 삽입홀(미도시)에 EPD 윈도우(30)가 수납되는 구조이기 때문이다.

또한, EPD 윈도우(30)에 소정 깊이로 리세스(32) 또는 원통홈(42)을 형성함으로써 EPD 윈도우(30)의 두께에 따른 광투과율 조절 및 광 케이블(24)의 일측단과 접하는 EPD 윈도우(30)내의 영역에 챔버내에 발생하는 파티클이 부착되는 것을 지연시킬 수 있도록 한다. 물론, 도 4에 형성된 반구형상 리세스(32)인 경우에는 리세스(32)내로 입사되는 광입사량이 높아 보다 정확한 광의 파장이 광 케이블내로 전송되고, 도 5에 형성된 원통홈(42)은 소정 직경과 동일하게 소정 깊이로 형성되어 있어 원통홈(32)을 통해 광이 투과되는 부분에 파티클의 부착이 지연된다.

이런 구조의 EPD 윈도우(30)의 타측단부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 직경을 갖는 리세스(32) 또는 원통홈(42)을 통해 투과된 광의 파장을 전송하기 위한 광 케이블(24)의 일측단이 결합수단(22)에 의해 결합되어 있으며, 광 케이블(24)의 타측단은 전송되는 광의 파장을 검사하는 EPD(26)에 연결되어 있다.

이와 같은 구조의 플라즈마 에칭장치의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

다음에 에칭재료가스가 가스 분배 플레이트(8)의 가스 분배 홀(8')을 통해 챔버내로 유입되면 캐소드(4)에 고주파 전원을 인가하여 글로우 방전을 생기게 한다. 이 글로우 방전에 의하여 진공 챔버(10)내에 유입된 에칭재료가스가 활성화되어 플라즈마를 발생하며, 활성화된 분자, 이온, 원자에 의해 웨이퍼의 에칭이 진행된다. 이렇게 플라즈마에 의해 소정의 박막층이 에칭될 때 화학반응을 일으키면서 소정의 광을 발산하는데, 이때 발산되는 광의 파장은 EPD 윈도우(30)의 리세스(32) 또는 원통홈(42)을 통해 투과되어 EPD 윈도우(30)의 타측에 설치되어 있는 광 케이블(24)을 통해 EPD(26)에 전송되고, 전송된 광의 파장은 기 프로그램화되어 있는 EPD(26)에 의해 분석되어 모니터(미도시)에 이에 대한 데이터가 디스플레이된다. 이후 작업자는 디스플레이되는 결과에 따라 상기 박막층에 대한 에칭작업의 완료를 결정하게 된다.

이와 같이, 용접부위 없이 일체로 이루어진 석영에 소정의 직경을 갖는 리세스 또는 원통홈을 형성하여 EPD 윈도우를 제작함으로써 소정 충격에 의해 용접부위가 깨지는 것을 방지하여 EPD 윈도우의 수명을 연장시키고, EPD 윈도우의 용접부위가 깨져 설비의 작동이 중단되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 챔버벽면에 형성된 삽입홀이 원형이기 때문에 일단면이 원형인 반구형상의 석영에 대한 실시예를 들었지만, 결합형태에 따라 사각형상, 원불형상, 원통형상 등 여러 형상으로 변형이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 원판형상의 석영과 소정의 직경을 갖는 원통홈이 형성된 석영봉이 용접에 의해 결합 형성된 EPD 윈도우 대신에 일체로 이루어진 석영에 소정의 직경을 갖는 리세스 또는 원통홈이 소정 깊이로 형성되어 있는 EPD 윈도우를 플라즈마와 소정의 박막층이 화학 반응시 발생하는 광의 파장을 감지할 수 있게 챔버에 설치하여 플라즈마 발생을 위해 인가하는 고주파 전원 또는 설비의 세정 및 조립시 발생하는 충격에 의해 용접부위가 깨지는 것을 제거함으로써 EPD 윈도우의 수명을 연장시킬 수 있고, 용접 부위가 깨져 EPD 윈도우로 인해 설비의 작동이 중지되는 것을 방지하여 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정의 공정을 진행하기 위한 챔버와, 상기 챔버내에 배치된 소정의 박막층이 형성되어 있는 반도체 기판과, 반응가스를 상기 챔버내로 공급하는 공급부와, 상기 공급부로부터 상기 챔버내로 유입되는 상기 반응가스를 고르게 분사하는 가스분배수단과, 상기 챔버내에 위치하여 플라즈마 형성을 위해 고주파가 인가되는 캐소드와, 상기 플라즈마와 상기 박막층이 반응하면서 발생하는 광의 파장을 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단에 의해 감지된 광의 파장을 전송하는 광 케이블과, 상기 광 케이블로부터 전송되는 광의 파장을 분석하는 디텍터와, 상기 챔버내를 배기하는 배기부를 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 감지수단은 석영재질의 일체형 EPD 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 EPD 윈도우는 반구형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 반구형상의 일단면에 소정의 직경을 갖는 원통홈이 소정 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 반구형상의 일단면에 소정의 직경을 갖는 반구형상의 리세스가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 EPD 윈도우는 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 EPD 윈도우는 원통형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.