KR20010003124A

KR20010003124A - A control system for rid temperature in an etching machine

Info

Publication number: KR20010003124A
Application number: KR1019990023287A
Authority: KR
Inventors: 문준영
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-01-15

Abstract

PURPOSE: An apparatus for controlling a temperature of a lid of a semiconductor etching equipment is provided to prevent a polymer deposition caused by an increased temperature from disturbing an etching process, by disposing a pair of thermoelements having a sufficient capacity. CONSTITUTION: A thermoelement(25) is established in an inner space of a cooling plate of a lid part of an etching chamber. A power supply line of the thermoelement is connected to a controller for controlling a temperature. An apparatus for controlling a temperature of a lid is operated by the power supplied from the controller.

Description

Lead temperature controller of semiconductor etching equipment {A control system for rid temperature in an etching machine}

본 발명은 반도체 에칭장비의 리드(Lid) 온도조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 에칭장비에서 공정 분위기가 가열되어 공정에서 이상반응이 일어나고 공정의 질이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 리드 온도조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lid temperature control apparatus of a semiconductor etching equipment, and more particularly, a temperature control of a lead that can prevent abnormal reactions from occurring in a process by deteriorating process quality by heating a process atmosphere in a semiconductor etching equipment. Relates to a device.

반도체장치의 제조는 매우 복잡하고 다양한 과정을 거쳐서 이루어지는데 기본적으로는 반도체 웨이퍼상에 도체, 부도체, 반도체 막을 형성하고 이를 가공하여 전자, 전기 소자를 형성하고 회로를 이루는 것이다. 막의 형성은 다양한 막의 성질에 따라 화학기상증착(CVD), 스퍼터링이나 가열증착 같은 물리적증착(PVD), 기존 막의 열산화나 질화 등의 화학반응에 의한 재질변경 등을 통해 이루어지고 가공은 주로 패턴의 형성작업인데 포토리소그래피(Photo-lithography)법과 에칭(etching)을 이용하여 이루어진다.The manufacture of semiconductor devices is very complicated and takes place through various processes. Basically, a conductor, a non-conductor, and a semiconductor film are formed on a semiconductor wafer and processed to form electronic and electrical devices and form a circuit. The film is formed through chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) such as sputtering or heat deposition, and material change by chemical reaction such as thermal oxidation or nitriding of the existing film according to various film properties. It is a forming operation using photo-lithography and etching.

따라서 반도체장치의 제조에 가장 빈번히 사용되는 공정 가운데 하나가 에칭이다. 에칭은 일정 패턴의 에칭마스크가 대상막을 덮고 있을 때 대상막에 대한 식각능력을 가지는 식각물질 즉, 에천트(etchant)를 접촉시켜 반응이 이루어지게 함으로써 에칭마스크로 보호되지 않은 부분을 제거하는 것이다.Thus, one of the processes most frequently used in the manufacture of semiconductor devices is etching. Etching removes portions not protected by the etching mask by contacting an etching material having an etching ability with respect to the target film, that is, an etchant, when an etching mask having a predetermined pattern covers the target film.

에칭은 용액중의 에천트 물질을 이용하는 습식 에칭과 가스상의 에천트 물질을 이용하는 건식 에칭이 있고, 화학적인 반응을 위주로 하여 모든 방향으로 식각이 동등하게 진행되는 등방성 식각과 물리적인 작용을 통해 특정 방향으로 우세하게 식각이 진행되는 이방성 식각으로 나눌 수 있다. 건식 식각도 플라즈마를 형성하여 식각력을 높이는 방법을 많이 사용하게 된다.Etching includes wet etching using etchant materials in solution and dry etching using gaseous etchant materials. Etching is performed equally in all directions based on chemical reactions. It can be divided into anisotropic etching where the etching proceeds predominantly. Dry etching is also used a lot of methods to increase the etching power to form a plasma.

에칭은 크게는 일종의 화학반응이므로 공정의 온도와 에천트의 농도, 압력 등이 중요한 공정의 요인이 되므로 에칭이 이루어지는 공정 챔버의 온도를 조절하고 일정하게 유지하는 것이 공정의 질을 높이기 위해 필요하다. 가령, 에칭 챔버에서는 플라즈마를 형성하기 위한 전력이 인가되어 공정이 계속되면서 열로 변환된 전력이 누적되어 에칭 챔버의 온도를 높이게 된다. 에칭 공정에서는 여러가지 물질들이 해당 에천트를 이용하여 식각되는데 에천트에 접하는 다른 물질들이 여러 가지 있을 수 있고 또 온도등 조건에 따라 지배적으로 이루어지는 반응이 달라지고 그 부산물도 달라지므로 공정중 온도가 변하면 공정에 영향을 미칠 수 있다.Since etching is a kind of chemical reaction, the process temperature, etchant concentration, and pressure are important factors of the process, and thus, it is necessary to control and maintain a constant temperature of the process chamber where the etching is performed. For example, in the etching chamber, power for forming a plasma is applied, and as the process continues, power converted into heat is accumulated to increase the temperature of the etching chamber. In the etching process, various materials are etched using the etchant. However, there may be various other materials in contact with the etchant, and the reaction which is dominant depending on the conditions such as temperature and the by-products are different. Can affect.

현재의 에칭설비는 리드(lid)부의 온도의 상한이 60℃ 정도로 설정되어 있다. 리드는 에칭 챔버의 뚜껑 부분을 형성하며 챔버 벽체의 일부로서 그라운드 전극을 이루고 있다. 리드부의 온도를 제어함으로써 공정의 온도를 전반적으로 제어할 수 있으므로 리드부 온도를 일정하게 유지하는 것은 공정제어에 중요한 요건이 된다.In the present etching equipment, the upper limit of the temperature of the lid portion is set to about 60 ° C. The lid forms the lid portion of the etching chamber and forms part of the chamber wall as a ground electrode. By controlling the temperature of the lead portion, the overall temperature of the process can be controlled, so keeping the temperature of the lead portion constant is an important requirement for process control.

도1은 종래의 리드부에서 냉각 플레이트라는 냉각 장치를 나타내는 도면이다. 냉각 플레이트(10)는 리드에 내장된 것으로 상부의 커버(11)와 하부의 베이스(13)를 결합하여 구성하는데 커버와 베이스 사이에는 에어가 흐를수 있도록 원주상의 한 곳이 막히고 나머지는 빈공간이 형성되어 막힌 부분의 한편에서 입구(15)를 통해 에어라인의 에어가 유입되고 빈공간을 따라 에어가 흘러 다른 한편에 형성된 출구(17)와 연결된 배기라인으로 빠져나가게 된다.1 is a view showing a cooling apparatus called a cooling plate in a conventional lead portion. The cooling plate 10 is built in the lid and is configured by combining the upper cover 11 and the lower base 13. A space on the circumference is blocked between the cover and the base so that air can flow, and the remaining space is empty. The air of the airline is introduced through the inlet 15 on one side of the formed and blocked portion, and the air flows along the empty space and exits to the exhaust line connected to the outlet 17 formed on the other side.

그런데 종래의 이러한 공기 순환식 냉각 플레이트는 냉각능력이 떨어져 공정이 실제로 진행될 때 온도의 변화폭(deviation)이 커서 적당한 온도범위 내에서 조절이 어렵고, 경우에 따라서는 상한선인 60℃를 넘어 80℃ 이상까지 온도가 올라가므로 식각반응중에 에칭 대상막 위에 있는 포토레지스트 등이 에칭되면서 폴리머를 이루어 웨이퍼에 비정상적으로 다량 증착되어 식각 프로파일(profile)이 원하는 대로 이루어지지 않고 따라서 에칭이 원하는대로 이루어지지 않아 시간이 더 소요되거나 공정 불량이 발생하므로 문제가 된다.However, such a conventional air circulation cooling plate is difficult to control within a suitable temperature range due to a large variation in temperature when the process actually proceeds due to low cooling ability, and in some cases, exceeds the upper limit of 60 ° C to 80 ° C or more. As the temperature rises, the photoresist on the etching target film is etched during the etching reaction to form polymers and abnormally large amounts are deposited on the wafer so that the etching profile is not as desired and thus the etching is not performed as desired. This is a problem because the required or process failure occurs.

본 발명은 에칭 공정중 온도가 변하여 이상반응이 일어나고 이 반응으로 인한 폴리머가 정상적인 에칭을 방해하는 문제를 방지하기 위해 에칭 공정의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 에칭 설비 리드부에 개선된 냉각력을 주는 온도조절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides improved cooling power to the etching facility lead to maintain a constant temperature of the etching process in order to prevent the problem that the abnormal reaction occurs due to the temperature change during the etching process and the polymer interferes with the normal etching due to the reaction. It is an object to provide a thermostat.

도1은 종래의 리드부에서 냉각 플레이트라는 냉각 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a cooling apparatus called a cooling plate in a conventional lead portion.

도2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an embodiment of the present invention.

도3은 도2에서 콘트롤러 자체가 연산기 혹은 처리기를 가지지 않고 별도의 설비 중앙처리장치(CPU)에 연결되고 온도 센서의 출력신호가 설비의 중앙처리장치에 연결되는 형태의 실시예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an embodiment in which the controller itself is connected to a separate facility central processing unit (CPU) and the output signal of the temperature sensor is connected to the central processing unit of the facility in FIG.

※도면 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing

10,20: 냉각 플레이트 11,21: 커버(cover)10,20: cooling plate 11,21: cover

13,23: 베이스(base) 15: 입구13,23 base 15: entrance

17: 출구 25: 열전소자17: outlet 25: thermoelectric element

26: 전기선 27: 컨트롤러(controler)26: electric cable 27: controller

29: 온도 센서 31: 중앙처리장치(CPU)29: temperature sensor 31: central processing unit (CPU)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도조절장치는 에칭 설비 리드부 냉각 플레이트에 냉각용 열전소자가 설치되고 상기 열전소자를 온도조절용 전원 콘트롤러에 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The temperature control device of the present invention for achieving the above object is characterized in that the cooling thermoelectric element is installed on the cooling plate of the etching facility lead portion is made by connecting the thermoelectric element to the temperature control power controller.

본 발명의 온도조절장치에서 사용되는 열전소자는 전기를 흘릴 경우 해당 부위가 냉각되는 성질을 가지고 있으므로 냉각장치로 사용될 수 있다. 냉각력을 높이기 위해 열전소자를 여러 개 연결하여 설치할 수 있고 온도의 균일성을 위해 열전소자를 여러 개 설치하고 균등 간격으로 배치를 할 수 있을 것이다. 그리고 리드부여러 곳에 혹은 열전소자 주변 몇 개소에는 열전소자의 운용을 위해 온도 센서를 설치하고 센서의 감지값을 열전소자를 운용하는 온도 조절용 콘트롤러에 입력시켜 미리 입력한 프로그램에 따라 일정 온도로 조절이 가능하게 한다.The thermoelectric element used in the temperature control device of the present invention may be used as a cooling device because it has a property that the corresponding part is cooled when flowing electricity. In order to increase the cooling power, several thermoelectric elements can be connected and installed, and several thermoelectric elements can be installed and evenly spaced for uniformity of temperature. And at several places around the thermoelectric element or at several places around the lead element, a temperature sensor is installed to operate the thermoelectric element, and the sensor's detection value is input to the temperature control controller operating the thermoelectric element. Make it possible.

이하 도면을 참조하면서 일 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

종래의 에칭 챔버 리드부에서와 같이 냉각 플레이트(20)는 커버(21)와 베이스(23)로 나누어지며 그 내부에는 공간이 형성되어 있다. 그리고 베이스 위로 빈 공간에는 열전소자(25)를 빈 공간을 따라 다수 개 설치한다. 설치는 균일한 간격으로 되어 있다. 열전소자(25)는 전기선(26)에 연결되어 있고 전기선은 열전소자에 전력을 공급하는 온도 조절용 콘트롤러(27)에 연결되어 있다.As in the conventional etching chamber lid, the cooling plate 20 is divided into a cover 21 and a base 23, and a space is formed therein. And a plurality of thermoelectric elements 25 are installed in the empty space above the base along the empty space. Installations are evenly spaced. The thermoelectric element 25 is connected to the electric line 26 and the electric line is connected to the temperature control controller 27 for supplying power to the thermoelectric element.

온도 조절용 콘트롤러(27)에는 입력신호 단자가 있어서 열전 소자 주위에 형성된 온도 센서(29)에서 나온 출력신호가 입력되도록 설치된다. 입력신호는 온도에 비례하는 전압의 형태로 이루어질 수 있으며 이 전압이 콘트롤러(27)의 연산장치에 의해 열전소자(25)에 흐르는 전류를 제어하여 그 전력에 따라 냉각력을 조절하게 된다. 콘트롤러 자체가 연산기 혹은 처리기를 가지지 않고 별도의 설비 중앙처리장치(CPU)에 연결되고 온도 센서의 출력신호가 설비의 중앙처리장치(31)에 연결되는 형태의 도3과 같은 형태도 생각할 수 있다.The controller 27 for temperature control has an input signal terminal so that the output signal from the temperature sensor 29 formed around the thermoelectric element is input. The input signal may be in the form of a voltage proportional to the temperature, and the voltage controls the current flowing through the thermoelectric element 25 by the computing device of the controller 27 to adjust the cooling power according to the power. 3 may be conceived in which the controller itself is connected to a separate central processing unit (CPU) without an operator or processor and the output signal of the temperature sensor is connected to the central processing unit 31 of the facility.

본 발명에 따르면 냉각용 에어를 순환시켜 식각 챔버 리드의 온도를 조절하는 경우에 비해 휠씬 직접적이고 즉각적인 냉각이 가능하며, 열전쌍의 용량을 충분한 것으로 배치하면 냉각력의 부족으로 에칭 공정이 이루어지면서 온도가 상승하여 이상 폴리머 증착이 이루어지고 에칭을 저해하는 현상을 막을 수 있다.According to the present invention, it is much more direct and immediate cooling than the case of controlling the temperature of the etching chamber lead by circulating the cooling air, and if the capacity of the thermocouple is arranged to be sufficient, the temperature is increased while the etching process is performed due to lack of cooling power. It can rise and prevent abnormal polymer deposition and inhibiting etching.

Claims

A thermoelectric element is installed in a space inside a lid cooling plate of an etching chamber, and a power supply line of the thermoelectric element is connected to a temperature control controller to operate by the power supplied from the controller. Device.

The method of claim 1,

A temperature sensor is installed at a plurality of places of the lead, and the output signal of the temperature sensor is input to the temperature control controller, it is possible to adjust the power supplied to the thermoelectric element characterized in that the lead temperature control apparatus of the semiconductor etching equipment.

The method of claim 2,

The controller is connected to a separate equipment central processing unit, the output signal of the temperature sensor is input to the central processing unit, and the output signal of the central processing unit is configured to adjust the output power of the controller. Lead thermostat.