KR20010002112A - 에칭설비의 공정챔버 - Google Patents

Abstract

에칭설비 공정챔버에 관한 것이다.

본 발명의 공정챔버는 내부 공간에서 평면과 평면이 만나서 이루어지는 모서리나 구석의 적어도 일부를 각이 지지 않은 곡선으로 바꾸어 형성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 공정챔버 내부에 설비의 유지와 공정의 향상을 위해 코팅한 물질들을 계속적으로 보존할 수 있으므로 에칭 공정의 질을 향상시키고 불량을 줄일 수 있으며 설비의 보수 관리도 편리하게 이루어질 수 있다.

Description

에칭설비의 공정챔버{Process chamber of etching machine}

본 발명은 에칭설비에서 에칭 공정이 이루어지는 공정챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에칭설비 공정챔버의 내부 구조에 관한 것이다.

반도체장치의 제조에서 가장 빈번히 사용되는 공정이 포토리소그래피 공정이며 이 공정의 다음에는 대개 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하는 에칭공정이 이루어지게 된다. 에칭공정은 에칭설비의 비교적 한정된 공간인 에칭챔버에서 이루어진다. 습식 에칭이 이루어지는 경우 에칭챔버라는 의미는 단순히 습식에칭이 이루어지는 공간이며 실질적으로 공정에 의미있는 공간은 에천트가 담겨 있는 액조 및 에천트 용액이 된다.

한편 건식 에칭에서는 한정된 공간 즉 에칭챔버에 웨이퍼를 투입하고 또한 기상의 에천트를 공급하여 식각을 위한 화학반응이 이루어지게 된다. 에천트는 식각 대상막의 종류와 주변막과의 관계 및 공정의 정밀성에 따라 선택된다. 기본적으로 에칭은 화학반응이므로 공정의 질은 반응의 조건을 조절하여 관리하게 되며 반응의 효율을 높이기 위해 에천트의 플라즈마상을 만들어 주기도 하며 물리적인 에너지를 보충하여 이방성 식각특성을 가지게 할 수도 있다. 결국, 이러한 조절은 기본적으로 공정챔버에서 그 반응 조건을 부여하여 이루어지게 된다.

도1은 종래의 일반적인 에칭 설비의 구성을 나타낸다. 공정챔버(10)는 대략 평면적으로 4각형 모양을 가지며 그 한 변에는 사각 모양의 웨이퍼 입력 로드록 챔버(12), 다른 한 변에는 역시 사각형의 출력 로드록 챔버(14)가 그리고 다른 두 변 가운데 한 변에는 공정챔버의 배기용 진공라인(16)이 설치되어 있다. 외부에서 입력 로드록 챔버(12)로 또는 입력 로드록 챔버(12)에서 공정챔버(10)로 웨이퍼를 전달하기 위해 게이트(17,18)가 설치되며, 유사하게 공정챔버(10)에서 출력 로드록 챔버(14)로, 출력 로드록 챔버(14)에서 외부로 웨이퍼를 전달하기 위해 또한 게이트(19,20)가 설치되어 있다. 공정챔버(10)와 배기용 진공라인(16)은 중간의 배기구를 통해 연결된다. 또한 에칭챔버에는 챔버 내에 에천트 가스를 공급하기 위한 가스 공급라인이 연결되며 식각의 최적 온도를 유지하기 위해 서셉터 등에 히터가 설치되고 플라즈마를 인가하기 위한 고주파 전극, 자기장을 인가하기 위한 코일 등도 설치될 수 있다.

이상에서 짐작할 수 있듯이 공정챔버는 반응의 조건들을 조절하기 용이하게 만들어져야 하며 또한 에천트에 의한 식각 반응이 이루어지므로 챔버 자체는 이들 에천트에 대한 내식성을 가져야 하고 식각 반응에서 부산물로 만들어지는 물질들에 대해서도 강한 성질을 가져야 한다. 또한 식각 반응에 의한 부산물들은 배기라인을 통해 밖으로 배출되도록 설비가 이루어져 있으나 경우에 따라서는 많은 물질들이 공정챔버 내부에 부착되어 파티클을 발생시키는 등 계속적인 공정에 악영향을 미칠 수도 있다.

이러한 문제들 때문에 에칭챔버의 내부는 금속제 챔버벽체에 특정 물질로 코팅을 하여 사용하는 경우가 많다. 코팅으로 사용되는 물질들은 표면에 이물질이 부착될 경우 제거가 간편하게 이루어질 수 있고, 장비에 사용되는 에천트에 잘 견디며, 파티클을 만들 염려가 없고, 설비를 보수할 때 세정이 이루어지고 건조가 빠르며, 세팅을 위한 시운전에서 아웃 가스가 지속되지 않아야 하는 등의 요건을 고려하여 선택하여야 한다.

에칭 챔버에 사용되는 코팅으로 산화알미늄(Al₂O₃)을 처리하여 사용하는 경우가 있다. 그런데 산화알미늄 자체는 매우 연성, 전성이 뛰어난 무른 금속이고 따라서 에칭챔버 내부를 보수, 세정하는 과정에서 외부의 물리적 힘이 가해져서 표면에 처리된 산화알미늄이 변형되거나 벗겨져 제거되는 문제가 흔히 발생할 수 있다. 특히 기존의 에칭챔버들은 에칭이 이루어지는 챔버 내부공간이 직선형으로 처리되어 모서리 등의 각진 공간이 많이 있고, 따라서 이들 각진 공간에 공정에서 발생한 많은 폴리머가 집중적으로 부착되는 경향이 있다. 그리고 이들 주변을 세정할 경우 외부의 압력이 그 주변 특정 부위에 집중되어 코팅된 표면이 마찰로 제거되는 경우가 많이 있다.

도2는 종래 에칭챔버의 내부 공간을 표현하기 위한 상부 사시도이다. 챔버의 리드를 제거하고 내부를 보면 외부의 사각형을 그대로 가진 입방체의 공간으로 되어 있다. 입출력 로드록 챔버에서 출입을 위해 형성한 게이트(18,19)도 사각의 형태를 가지고 있으며, 공정 내부를 조망하게 되어 있는 윈도우(window:22)도 사각형을 가진다. 이로 인하여 생기는 벽체가 만나는 구석부분은 폴리머가 쉽게 적층된다.

정기적인 보수, 관리 작업에서 이 폴리머를 제거하게 되는데 게이트 부위가 각이지도록 형성되어 작업자의 손이 잘 들어가지 않고 모서리로 튀어나온 부분은 외력이 가해질 때 마찰에 의해 쉽게 산화알미늄 막질이 손상되어 이후 공정중에 플라즈마가 챔버 공간 내에 인가될 때 플라즈마에 의한 아크방전을 유도하게 된다. 이런 현상은 공정진행중인 웨이퍼에 파티클 발생 등 직접적인 영향을 미쳐 공정의 질을 떨어뜨리고 불량을 유발하는 문제가 있었다.

본 발명은 기존의 공정챔버 내부 공간이 입방형으로 이루어져 구석진 곳, 모서리로 튀어나온 곳이 폴이머가 쌓이거나 마찰에 의해 표면 코팅이 잘 손상되는 특이점을 형성하여 불량을 발생시키는 현상을 억제하기 위해 개선된 내부 구조를 가지는 에칭설비의 공정챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래의 일반적인 에칭 설비의 구성을 나타낸다.

도2는 종래 에칭챔버의 내부 공간을 표현하기 위한 상부 사시도이다.

도3은 도2에 나타낸 것과 같은 공정챔버를 본 발명에 따라 변경시킨 일 실시예를 나타낸 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 명칭

10,30: 공정챔버 12: 입력 로드록 챔버

14: 출력 로드록 챔버 16: 배기용 진공라인

17,18,19,20,38,39: 게이트 22,32: 윈도우

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에칭설비 공정챔버는 내부 공간에서 평면과 평면이 만나서 이루어지는 모서리나 구석의 적어도 일부를 각이 지지 않은 곡선으로 바꾸어 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 각이 지지 않는다는 것은 모서리나 구석을 일정 반경이상의 곡선으로 마무리를 함을 의미하며, 특히 내부에 연질의 제거되기 쉬운 산화알미늄(Al₂O₃) 등의 코팅이 있는 경우에 적합하다.

또한, 본 발명에서 공정챔버 내부의 모든 모서리나 구석을 곡선으로 처리하지 않아도 적어도 일부가 곡선으로 처리되면 된다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명을 일 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3은 도2에 나타낸 것과 같은 공정챔버를 본 발명에 따라 변경시킨 일 실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는 챔버(30)의 내부 벽체가 평면적으로 볼 때 사각의 방형이 아닌 원형을 취하고 있다. 따라서 구석부분이 줄어들고 당연히 폴리머가 구석에 쌓이는 것이 방지된다. 벽체와 상하의 평면이 만나는 곳은 원형으로 구석진 부분을 형성하는데 이 곳도 가령 반경 1cm 정도로 곡선처리하면 개선될 수 있다. 웨이퍼가 출입하는 게이트(38,39)에 의해 생기는 모서리도 일정한 곡률을 주고 작업자의 손이 갈 수 있는 현재보다 다소 큰 타원형으로 형성할 경우 작업자의 손이나 기타 외력이 작용할 가능성이 줄어들 것이다. 따라서 게이트 주변 모서리에서 산화알미늄 코팅이 손상되는 일도 없어지므로 공정중에 플라즈마에 의한 아킹으로 파티클이 발생하고 웨이퍼에 손상을 주는 일도 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면 공정챔버 내부에 설비의 유지와 공정의 향상을 위해 코팅한 물질들을 계속적으로 보존할 수 있으므로 에칭 공정의 질을 향상시키고 불량을 줄일 수 있으며 설비의 보수 관리도 편리하게 이루어질 수 있다.

Claims (4)

1. 내부 공간에서 평면과 평면이 만나서 이루어지는 모서리나 구석의 적어도 일부를 각이 지지 않은 곡선으로 바꾸어 형성하는 것을 특징으로 하는 에칭설비의 공정챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   공정챔버의 내벽면이 평면에서 볼 때 원형을 이루는 것을 특징으로 하는 에칭설비의 공정챔버.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 내벽면과 내벽면이 만나는 곳을 일정 반경을 갖는 곡선으로 형성하는 것을 특징으로 하는 에칭설비의 공정챔버.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 내벽면에는 산화알미늄 코팅이 이루어진 것을 특징으로 하는 에칭설비의 공정챔버.