KR20030000815A - 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템 - Google Patents

버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 챔버 안에서의 가스 흐름을 균일하게 유지할 수 있는 건식 식각 시스템을 제공하는 데 있다. 즉, 건식 식각 공정이 진행되는 챔버로서, 일측에 반응가스가 공급되는 입구와, 상기 입구에 반대되는 타측에 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물이 배출되는 출구를 갖는 챔버와; 상기 챔버의 출구와 연결되어 상기 챔버 안을 진공 상태로 만들어 주고, 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물을 배출시키며 상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 유도하는 진공 펌프; 및 상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 하기 위해서, 상기 챔버와 진공 펌프 사이에 연결되어 소정의 공간을 제공하는 버퍼실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 제공한다.

Description

버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템{Dry etching system having buffer room}
본 발명은 건식 식각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 안에서의 압력 변화를 최소하여 가스의 흐름을 균일하게 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서 식각은 웨이퍼에 반도체 집적회로를 형성시키는 공정으로, 사진 공정에 의해 형성된 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 감광막 패턴 아래의 막질을 선택으로 제거하는 공정이다. 식각은 크게 두가지로 분류되는데, 습식 식각과 건식 식각으로 나눌 수 있으며 습식 식각은 소자의 최소 선폭이 수㎛ 내지 수십㎛대의 집적회로 소자에 범용으로 사용되었으나 고집적회로 소자에서는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 근래에는 거의 사용되지 않고 있다.
이러한 한계를 극복하기 위하여 건식 식각 기술이 대두되고 있으며 건식 식각 기술은 플라즈마를 사용하여 피가공 재료 예컨대 웨이퍼를 플라즈마 상태의 활성 미립자(래디칼)와 화학반응에 의하여 제거하는 방법과 이온을 가속시켜 물리적으로 제거하는 방법 또는 이 두가지 방법을 혼용하여 제거하는 방법을 총칭하고 있다.
이와 같은 건식 식각 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 건식 식각 공정이 진행되는 챔버(12; chamber)와, 챔버(12)의 입구(11)로 공급되는 반응가스(61)를 플라즈마(63)로 변환시키는 알에프 파워(15; RF power), 어노드(도시안됨; anode) 및 캐소드(13; cathode) 그리고, 챔버의 출구(19)에 연결된 복수개의 진공 펌프(14, 16; vacuum pump)를 포함한다. 즉, 건식 식각은 진공 상태의 챔버 내부로 알에프 필드(RF field)를 인가하여 반응가스(61)를 분해하고, 이때 형성된 래디칼 또는 이온을 이용하여 웨이퍼(60)에 대한 식각 공정이 이루어진다.
진공 펌프(14, 16)는 챔버(12) 안을 진공 상태로 만들어 주는 수단으로서, 챔버(12)내에서 반응되고 남은 반응가스(61) 및 플라즈마(63)를 챔버(12)밖으로 배출하는 기능과, 챔버(12)내에서 반응가스(61)의 흐름을 균일하게 유지하는 기능도 담당한다. 특히, 건식 식각 공정 진행시 반응가스(61)의 흐름이 흔들리는 것을 억제하고 펌핑 능력을 향상시키기 위하여 챔버(12)의 출구(19)에는 터보 펌프(14; turbo pump)라는 순간 용량이 큰 펌프가 연결되어 있다. 터보 펌프(14) 후미에는 건식 펌프(16; dry pump)가 연결되어 있다.
하지만, 최초 건식 공정을 진행하기 위해서 챔버의 입구(11)쪽으로 반응가스(61)가 공급될 때와 공정을 중단하기 위해서 반응가스(61)의 공급을 중단할 때, 챔버의 출구(19)에 연결된 터보 펌프(14)에서 펌핑 공정을 진행할 경우 터보 펌프(14)의 앞단에서 순간적으로 많은 양의 반응가스(61)를 흡입하여 챔버(12)내의 압력을 흔들어 반응가스(61)의 흐름이 균일하지 못하게 된다. 그래서, 챔버(12) 안에 불안정한 폴리머(polymer)들이 웨이퍼(60)에 치명적인 불량인 메탈 브리지(metal bridge)가 형성된다. 그리고, 순간적인 압력변화에 따른 진공펌프(14, 16)에 과부하가 걸릴 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 챔버 안에서의 가스 흐름을 균일하게 유지할 수 있는 건식 식각 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래기술에 따른 건식 식각 시스템을 보여주는 블록도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 보여주는 블록도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 보여주는 블록도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 보여주는 블록도,
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 보여주는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10, 20, 30, 40, 50 : 건식 식각 시스템
12, 22, 32, 42, 52 : 챔버
14, 24, 34, 44, 54 : 터보 펌프
16, 26, 36, 46 : 건식 펌프
28, 38, 48, 58 : 버퍼실
60 : 웨이퍼
61 : 반응가스
63 : 플라즈마
상기 목적을 달성하기 위하여, 건식 식각 시스템으로, 건식 식각 공정이 진행되는 챔버로서, 일측에 반응가스가 공급되는 입구와, 상기 입구에 반대되는 타측에 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물이 배출되는 출구를 갖는 챔버와; 상기 챔버의 출구와 연결되어 상기 챔버 안을 진공 상태로 만들어 주고, 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물을 배출시키며 상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 유도하는 진공 펌프; 및 상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 하기 위해서, 상기 챔버와 진공 펌프 사이에 연결되어 소정의 공간을 제공하는 버퍼실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 버퍼실은 챔버의 출구와 진공 펌프 사이에 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시 양태에 있어서, 버퍼실은 챔버의 출구쪽의 공간을 확장하여 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 진공 펌프는, 챔버의 출구쪽과 연결되는 터보 펌프와, 터보 펌프의 후미에 연결되는 건식 펌프를 포함하며, 터보 펌프와 건식 펌프 사이에 소정의 공간을 갖는 버퍼실을 연결할 수도 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 버퍼실(28)을 갖는 건식 식각 시스템(20)을 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 건식 식각 시스템(20)은 건식 식각 공정이 진행되는 챔버(22)와, 챔버(22)에 설치되어 챔버(22) 안으로 공급되는 반응가스(61)를 플라즈마(63)로 변환시키는 알에프 파워(25), 어노드 및 캐소드(23) 그리고, 챔버의 출구(29)에 연결된 진공 펌프(24, 26)를 포함한다. 진공 펌프(24, 26)는 챔버의 출구(29)에 연결된 터보 펌프(24)와, 터보 펌프(24)의 후미에 연결된 건식 펌프(26)로 구성된다. 즉, 건식 식각은 진공, 반응가스(61) 및 알에프 파워(25)의 조건하에서 형성된 플라즈마(63)로부터 만들어진 이온이나 래디칼과 같은 반응성 물질과 웨이퍼(60)에 증착된 물질이 반응하여 휘발성 물질로 변하는 현상을 이용하여 식각 공정이 진행된다.
특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건식 식각 시스템(20)은, 챔버(22) 안에서의 반응가스(61)의 흐름을 균일하게 하기 위해서 챔버의 출구(29)와 터보 펌프(24) 사이에 소정의 공간을 갖는 버퍼실(28; buffer room)이 연결되어 있다. 버퍼실(28)은 챔버의 출구(29)에서 터보 펌프(24)쪽으로 순간 밀려들어오는 반응가스(61)의 압력을 완충해 줄 수 있는 공간을 제공한다.
즉, 최초 건식 공정을 진행하기 위해서 챔버의 입구쪽으로 반응가스가 공급될 때와 공정을 중단하기 위해서 반응가스의 공급을 중단할 때, 종래에는 챔버의 출구에 연결된 터보 펌프에서 펌핑 공정을 진행할 경우 터보 펌프의 앞단에서 순간적으로 많은 양의 반응가스를 흡입하여 챔버내의 압력이 흔들려 반응가스의 흐름이 균일하지 못하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 챔버의 출구(29)와 터보 펌프(24) 사이에 버퍼실(28)을 형성함으로써, 챔버(22) 안에서 발생될 수 있는 압력의 변화를 버퍼실(28)이 대신하기 때문에, 챔버(22) 안의 반응가스(61)의 흐름을 균일하게 유지할 수 있다.
따라서, 챔버(22)와 진공 펌프(24, 26) 사이에 소정의 공간의 버퍼실(28)을 제공하면, 챔버(22) 안의 반응가스(61)의 흐름을 균일하게 유지할 수 있다.
한편, 버퍼실(28)의 공간의 크기는 챔버(22)와 진공 펌프(24, 26)의 용량에 맞게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 버퍼실(28)을 챔버의 출구(29)와 터보 펌프(24) 사이에 형성하였지만 다양한 변형예가 가능하다.
즉, 도 3을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 건식 식각 시스템(30)은, 챔버의 출구(39)쪽의 공간을 확장하여 버퍼실(38)로 제공한다. 도 4를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 건식 식각 시스템(40)은, 터보 펌프(44)와 건식 펌프(46) 사이에 버퍼실(48)이 형성되어 있다. 이때 버퍼실(48)은 반응가스의 역류를 방지하는 역할도 담당한다. 그리고, 도 5를 참조하면, 제 4 실시예에 따른 건식 식각 시스템(50)은, 챔버의 출구(59)와 터보 펌프(54) 사이에 제 1 버퍼실(58a)이 형성되고, 터보 펌프(54)와 건식 펌프(56) 사이에 제 2 버퍼실(58b)이 형성되어 있다. 그 이외에 도 3의 제 2 실시예에 따른 건식 식각 시스템(30)에서, 터보 펌프와 건식 펌프에 별도의 버퍼실을 형성할 수도 있다.
따라서, 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 유지하기 위해서, 챔버와 진공 펌프 사이에 소정의 공간의 버퍼실을 형성하는 것은 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 챔버와 진공 펌프 사이에 소정의 공간의 버퍼실을 형성함으로써, 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 유지할 수 있다. 부가적으로 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 할 수 있기 때문에, 챔버 안의 파티클의 발생을 최소화할 수 있다.
그리고, 버퍼실로 인하여 순간적인 압력변화에 따른 진공 펌프의 과부하를 방지할 수 있는 장점도 있다.

Claims (4)

  1. 건식 식각 시스템으로,
    건식 식각 공정이 진행되는 챔버로서, 일측에 반응가스가 공급되는 입구와, 상기 입구에 반대되는 타측에 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물이 배출되는 출구를 갖는 챔버와;
    상기 챔버의 출구와 연결되어 상기 챔버 안을 진공 상태로 만들어 주고, 건식 식각 공정 후의 반응가스를 포함한 잔류물을 배출시키며 상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 유도하는 진공 펌프; 및
    상기 챔버 안의 반응가스의 흐름을 균일하게 하기 위해서, 상기 챔버와 진공 펌프 사이에 연결되어 소정의 공간을 제공하는 버퍼실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 버퍼실은 상기 챔버의 출구와 진공 펌프 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 버퍼실은 상기 챔버의 출구쪽의 공간을 확장하여 형성한 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 진공 펌프는,
    상기 챔버의 출구쪽과 연결되는 터보 펌프와;
    상기 터보 펌프의 후미에 연결되는 건식 펌프;를 포함하며,
    상기 터보 펌프와 건식 펌프 사이에 소정의 공간을 갖는 버퍼실이 연결된 것을 특징으로 하는 버퍼실을 갖는 건식 식각 시스템.
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