KR20020002787A - 건식 식각 장치 - Google Patents

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KR20020002787A
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원종성
강태균
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 반응 기체 입자의 플라즈마 상태를 이용하여 식각하고자 하는 막질을 화학적 또는 물리적으로 제거시키는 건식 식각 장치에 관한 것이다. 종래의 건식 식각 장치가 슬릿 포트 라이너와 EPD 포트 라이너가 반응실 벽으로부터 돌출되어 장착됨으로 인하여 발생하는 불량을 방지하기 위하여 본 발명의 식각 장치는 웨이퍼 가공을 위한 반응실을 형성하는 반응실 벽과, 그 반응실 벽에 결합되는 슬릿 밸브 라이너와 EPD 포트 라이너 및 반응실 벽 라이너를 구비하는 건식 식각 장치에 있어서, 슬릿 포트 라이너와 EPD 포트 라이너가 그 반응실 벽에 그에 대응되도록 형성된 각각의 홈에 장착되어 결합되어 있으며, 반응실 벽 라이너가 반응실 벽의 내벽면에 밀착되어 결합된 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 반응실 벽의 열이 열전도 현상에 의해 반응실 벽 라이너에 전달이 용이하게 이루어질 수 있어 공정 불량 발생 및 폴리머 이상 증착과 같은 불량의 발생을 방지한다. 또한, 반응실 내부 공간의 체적을 유지할 수 있어 기존의 공정 조건을 변경할 필요가 없으며, 슬릿 포트 라이너와 EPD 포토 라이너 장착 후 반응실 벽 라이너 장착이 용이하다.

Description

건식 식각 장치{Apparatus for dry etching}
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 식각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응 기체 입자의 플라즈마 상태를 이용하여 식각하고자 하는 막질을 화학적 또는 물리적으로 제거시키는 건식 식각 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진(photo) 공정, 식각 공정(etching), 확산, 박막 공정 등의 단위 공정이 반복적으로 실시된다. 이러한 공정 중에서 식각 공정은 크기 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching)으로 나눌 수 있으며, 현재 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 등방성(isotropic) 특성을 나타내는 습식 식각에 비해 이방성(anisotropic) 특성을 나타내는 건식 식각이 많이 이용된다.
건식 식각은 반응 기체를 고주파가 인가된 반응실(chamber) 내부로 주입하여 높은 에너지 상태로 활성화시켜 생성되는 이온, 전자, 원자, 래디컬(radical) 등을 사용하여 피가공 재료의 식각할 부분을 화학적 또는 물리적으로 깎아 내는 식각이다. 이때, 피가공 재료가 실리콘 또는 실리콘 기판인 경우에는 플루오르(fluorine; F) 등의 할로겐(Halogen)을 기초로 한 기체가 주로 사용된다. 건식 식각 장치의 구성을 개략적으로 소개하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 건식 식각 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 건식 식각 장치(100)는 웨이퍼 가공을 위한 반응실(111)이 반응실 벽(chamber wall; 113)으로 둘러싸여 형성된다. 반응실(111)의 상부에는 상단 덮개(115)가 결합되어 반응실(111)의 상부를 덮으며 반응실 내부의 온도를 유지한다. 그 상단 덮개(115)의 중앙에는 반응 기체의 공급을 위한 가스 공급 슬릿부(117)가 형성된다.
반응실(111) 내에는 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 척(chuck; 121)이 설치되어 있고, 웨이퍼를 상승 또는 하강시키기 위한 리프트 핀(lift pin; 123)이 그 하부에 설치되어 있으며, 웨이퍼 척(121)의 가장자리 상부에 플라즈마 집진을 위하여 포커스 링(focus ring; 125)이 설치되어 있다. 웨이퍼 척(121)의 하부에는 플라즈마를 형성시키기 위한 전력을 전달하는 캐소드(cathode; 127)가 위치하며, 반응실(111)은 터보 펌프(turbo pump; 129)와 연결되어 높은 진공 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 도 1에서 반응실(111)의 왼쪽 부분에 가공될 웨이퍼의 인입에 관련하여 반응실(111)을 밀폐시키는 슬릿 포트(slit port; 131)가 설치되어 있고, 오른쪽 부분에 웨이퍼 가공의 종말점(end point)을 감지하기 위하여 EPD 포트(EPD port; 135)가 설치되어 있다.
한편, 반응실(111)에는 반응실 벽(113)이 플라즈마에 직접적으로 노출되지 않도록 하여 반응실(111)에서 발생되는 부산물이 반응실 벽(113)에 닿지 않도록 하기 위하여 반응실 벽 라이너(chamber wall liner; 141), 슬릿 포트 라이너(slit port liner; 133), EPD 포트 라이너(EPD port liner; 137) 등을 구비하고 있다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 건식 식각 장치에 있어서 도 1에 도시된 바와 같이 반응실 벽 라이너(141)와 슬릿 포트 라이너(133) 및 EPD 포트 라이너(137)를 장착할 때 반응실 벽(111)과 반응실 벽 라이너(141) 사이의 간격 d1이 존재하게 된다. 이에 따라, 반응실 벽(113)의 온도가 열전도 현상에 의해 반응실 벽 라이너(141)에 전달이 되지 않게 되어 공정 불량 발생 및 폴리머(polymer) 이상 증착(deposition)과 같은 불량 발생 가능성이 높아진다.
또한, 반응실 벽 라이너(141), 슬릿 포트 라이너(133), EPD 포트 라이너(137)를 장착하면 작업이 진행되는 반응실(111) 내부 공간의 체적이 감소됨으로 기존의 공정 조건을 변경해야 한다.
더욱이, 슬릿 포트 라이너(133)와 EPD 포토 라이너(137) 장착 후 반응실 벽 라이너(141) 장착시 슬릿 포트 라이너(133)와 EPD 포트 라이너(137)가 돌출됨으로써 반응실 벽 라이너(141) 장착이 어려워진다.
본 발명의 목적은 종래 건식 식각 장치에서 발생되는 전술한 바와 같은 문제점이 발생되지 않도록 하면서 반응실 벽 라이너와 슬릿 밸브 라이너 및 EPD 포트 라이너를 장착하는 데에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 건식 식각 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 건식 식각 장치의 구성도,
도 3은 도 2의 건식 식각 장치의 반응실 벽과 슬릿 밸브 라이너의 결합 상태를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 건식 식각 장치 11; 반응실(chamber)
13; 반응실 벽(chamber wall) 15; 상단 덮개(top lid)
17; 가스 공급 슬릿부 21; 웨이퍼 척(wafer chuck)
23; 리프트 핀(lift pin) 25; 포커스 링(focus ring)
27; 캐소드(cathode) 29; 터보 범프(turbo pump)
31; 슬릿 포트(slit port 32; 슬릿 포트 라이너 장착홈
33; 슬릿 포트 라이너(slit port liner)
35; EPD 포트(EPD prot) 36; EPD 포트 라이너 장착홈
37; EPD 포트 라이너(EPD port liner)
41; 반응실 벽 라이너(chamber wall liner)
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식각 장치는 웨이퍼 가공을 위한 반응실을 형성하는 반응실 벽과, 그 반응실 벽에 결합되는 슬릿 밸브 라이너와 EPD 포트 라이너 및 반응실 벽 라이너를 구비하는 건식 식각 장치에 있어서, 슬릿 밸브 라이너와 EPD 포트 라이너가 그에 대응되는 상기 반응실 벽에 형성된 각각의 홈에 장착되어 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 반응실 벽 라이너가 반응실 벽의 내벽면에 밀착되어 결합되도록 한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건식 식각 장치를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 건식 식각 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 건식 식각 장치의 반응실 벽과 슬릿 밸브 라이너의 결합 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 건식 식각 장치(10)는 종래와 같이 기본적으로 웨이퍼 가공을 위한 반응실(11)을 형성하는 반응실 벽(13)과 반응실 상부를 덮는 상단 덮개(15) 및 상단 덮개의 중앙에 가스 공급 슬릿부(17)를 구비한다.
또한, 반응실(11) 내부에 가공하고자 하는 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 척(21)과, 그 하부에 웨이퍼를 상승 또는 하강시키는 리프트 핀(23), 및 플라즈마 집진을 위한 포커스 링(25)이 설치되어 있으며, 웨이퍼 척(21)의 하부에 플라즈마를 형성시키기 위한 전력을 전달하는 캐소드(27), 반응실(11)과 연결되어 반응실(11)의 진공을 인가하는 터보 펌프(29), 가공될 웨이퍼의 인입에 관련하여 반응실(11)을 밀폐시키는 슬릿 포트(31), 웨이퍼 가공의 종말점을 감지하기 위하여 EPD 포트(31)가 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 건식 식각 장치(10)는 반응실 벽(13) 자체에 슬릿 포트 라이너(33)가 들어갈 수 있도록 요(凹)자 형태의 슬릿 포트 라이너 장착홈(32)과 EPD 포트 라이너 장착홈(36)이 형성되어 있고, 반응실 벽(13) 자체에 슬릿 포트 라이너(33)와 EPD 포트 라이너(37)가 들어간 형태로 결합되어 있다. 이에 따라, 슬릿 포트 라이너(33)와 EPD 포트 라이너(37)가 돌출되지 않고 그 내측면이 반응실 벽(13)의 내벽면과 동일 평면상에 있게 된다. 여기서, 슬릿 포트 라이너장착홈(32)은 슬릿 밸브 라이너(33)가 들어간 후 돌출되지 않을 정도의 수준, 예컨대 약 1㎜로 형성되며, EPD 포트 라이너 장착홈(36) 또한 EPD 포트 라이너(35)가 들어간 후 돌출되지 않을 정도의 수준으로 형성된다.
그리고, 반응실 벽 라이너(41)가 반응실 벽(13)에 밀착되어 결합되어 있다. 슬릿 포트 라이너(33)와 EPD 포트 라이너(37)가 돌출되지 않음으로써 반응실 벽 라이너(41)가 반응실 벽(13)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 반응실 벽(13)의 열이 반응실 벽 라이너(41)에 직접 전달된다. 또한, 슬릿 포트 라이너(33)와 EPD 포트 라이너(37)가 돌출되지 않음으로써 반응실(11) 체적이 변하지 않으며, 반응실 벽 라이너 장착시 걸리는 현상을 제거할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의한 건식 식각 장치에 따르면, 반응실 벽의 열이 열전도 현상에 의해 반응실 벽 라이너에 전달이 용이하게 이루어질 수 있어 공정 불량 발생 및 폴리머(polymer) 이상 증착(deposition)과 같은 불량의 발생을 방지한다. 또한, 반응실 내부 공간의 체적을 유지할 수 있어 기존의 공정 조건을 변경할 필요가 없으며, 슬릿 포트 라이너와 EPD 포토 라이너 장착 후 반응실 벽 라이너 장착이 용이하다.

Claims (1)

  1. 웨이퍼 가공을 위한 반응실을 형성하는 반응실 벽과, 그 반응실 벽에 결합되는 슬릿 밸브 라이너와 EPD 포트 라이너 및 반응실 벽 라이너를 구비하는 건식 식각 장치에 있어서, 상기 슬릿 밸브 라이너와 EPD 포트 라이너가 그에 대응되도록 상기 반응실 벽에 형성된 각각의 홈에 장착되어 결합되어 있으며, 상기 반응실 벽 라이너가 상기 반응실 벽의 내벽면에 밀착되어 결합된 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040009959A (ko) * 2002-07-26 2004-01-31 삼성전자주식회사 개선된 ｅｐｄ 시스템 및 이를 구비한 플라즈마 식각 장치
CN102954264A (zh) * 2011-08-19 2013-03-06 东京毅力科创株式会社 阀体、闸阀和基板处理系统

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