KR20030005494A - 배플 플레이트를 구비하는 반도체 제조용 식각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 식각 장치의 배플에 관한 것이다. 여기에 개시되는 배플은 플레이트에 복수 개의 슬릿들을 형성한다. 배플은 식각 장치의 챔버 내의 가스가 하부로 배기될 수 있도록 그 원주 방향을 따라 방사상으로 복수 개의 슬릿(Slit)을 구비한다. 그리고 각각의 슬릿들의 너비 방향의 단면은 배플의 바닥면으로부터 일정 높이까지는 상향의 테이퍼 형상으로 형성되고, 일정 높이로부터 배플의 상부면까지는 하향의 테이퍼 형상으로 형성된다. 따라서, 슬릿 구조를 하향 및 상향의 테이퍼 형상이 연속적으로 일체로 이루어지는 구조로 형성시킴으로써 챔버의 압력 변화를 감소시키고, 미반응 가스 및 반응 부산물로 발생되는 폴리머 등의 배기를 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

Description

배플 플레이트를 구비하는 반도체 제조용 식각 장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTORING SYSTEM INCLUDING BAFFLE PLATE}

본 발명은 반도체 제조용 식각 장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 폴리머(Polymer)로 인한 공정 챔버(Processing Chamber)의 압력 변화를 줄이기 위한 반도체 제조용 식각 장치의 배플에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼(Wafer), 즉 반도체 기판 상에 특정 막을 형성시킨 후, 막을 반도체 소자의 전기적 특성 등에 따른 패턴(Pattern)을 형성시킴으로써 제조된다. 여기서 반도체 기판 상에 형성되는 패턴은 주로 반도체 기판 상에 특정 막을 완전히 제거시키거나 또는 선택적으로 제거시킴으로써 형성된다.

이러한 패턴을 형성시키는 공정 즉, 식각 공정은 반도체 소자의 고집적화에 따라 화학 물질(Chemical)을 이용한 습식 식각 공정에서 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식 식각 공정으로 그리고 최근에는 플라즈마의 효율을 더욱 향상시킨 반응성 이온 식각 공정(Reactive Ion Etching Process)으로 발달되어 가는 추세에 있다.

도 1을 참조하면, 식각 공정을 수행하는 식각 장치는 공정 챔버(10) 내에 플라즈마를 형성시키기 위하여 고주파의 전력을 인가시킬 수 있도록 상부 전극(12) 및 하부 전극(14)이 구비된다. 플라즈마를 형성시키기 위한 전력 인가시, 상부 전극(12)은 주로 그라운드(Ground) 역할을 수행하고, 하부 전극(14)은 반도체 기판(W)을 안착시킬 수 있는 척(Chuck)에 구비된다.

그리고 공정 챔버(10)의 양측으로는 공정 수행시 공정 챔버(10)에 자기장을 제공할 수 있는 코일(Coil)(15) 등이 구비된다. 또한 상부 전극(12)으로는 공정 챔버(10)에 식각 공정에 필요한 반응 가스 등을 공급할 수 있는 가스 공급단(16)이 구비된다. 공정 챔버(10)를 진공으로 형성시킬 수 있도록 펌핑(Pumping) 동작을 수행하는 진공 펌프(VacuumPump)(18) 및 개폐 동작을 수행하는 밸브(Valve)(20, 22) 등이 구비되는 진공 챔버(24)가 공정 챔버(10)의 하단에 위치하도록 구비된다.

여기서 밸브(20, 22)는 주로 진공 펌프(18)의 펌핑 동작의 수행시 평상적으로 개방되는 게이트 밸브(20) 및 개방되는 각도에 따라 진공 챔버(24)의 진공도를 조절할 수 있는 진공 조절 밸브(22) 등이 구비된다.

그리고 진공 챔버(24)의 일측에는 진공 챔버(24)의 진공도를 리딩(Reading)할 수 있는 진공 리딩부(26)와 공정 수행시 반도체 기판(W)을 하부 전극(14) 상의 척으로 이송시킬 수 있는 이송부(28)가 구비된다.

진공 리딩부(26)는 진공 챔버(24)의 진공도를 리딩하여 제어부(미도시됨)에 입력시키고 이에 따라 제어부에 의한 진공 조절 밸브(22)의 개폐 정도를 제어하여 진공 챔버(24)의 진공도를 조절한다.

또한 공정 챔버(10)와 진공 챔버(24) 사이에는 공정 수행시 공정 챔버(10)에 잔류하는 폴리머 등을 포함하는 미반응 가스를 진공 챔버(24)로 배기시킬 수 있는 슬릿(Slit)이 형성되어 있는 배플(Baffle)(30)이 구비된다.

이러한 배플(30)은 미반응 가스 등을 배기시킬 수 있도록 하부 전극(14) 즉, 척의 원주면에 면접될 수 있도록 설치시킨다.

그리고 공정 수행시 척은 이송부(28)의 위치로 하강하여 반도체 기판(W)을 안착시킨 후, 척의 원주면이 배플(30)에 면접할 수 있는 위치로 상승하는 구성으로 이루어진다.

배플(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 플레이트에 복수개의 슬릿(34)이 일정간격 마다 형성된다. 이러한 종래의 배플(30)에 형성되는 슬릿(34)은 도 3에 도시된 바와 같이 공정 챔버(10)에 대향하는 부분은 내측면이 경사지도록 형성되어 있고, 진공 챔버(24)에 대향하는 부분의 내측면은 일정한 이격 거리를 유지할 수 있도록 그 폭이 확대, 형성되어 있다.

이에 따라 공정 수행시 공정 챔버(10)에 잔류하는 미반응 가스 등이 배플(30)의 슬릿(34)을 통하여 진공 챔버(24)로 배기된다.

그러나 공정 수행시 공정 챔버(10)에는 플라즈마를 형성시키기 위하여 공급되는 반응 가스 등의 영향으로 인하여 폴리머(32) 등이 발생하고 이러한 폴리머(32)는 진공 챔버(24)로 원활하게 배기되지 못하고 도 3에 도시된 바와 같이 배플(30)의 플레이트 및 슬릿(34)에 흡착된다.

폴리머(32)의 흡착이 이루어지는 종래의 배플(30)의 플레이트 및 슬릿(34)은 공정 챔버(10)의 입구측에서 살펴본 결과, 그 폭(A)이 약 0.8mm 정도로 형성되어 있기 때문에 폴리머(32)가 흡착될 경우 공정 챔버(10) 내에 잔류하는 미반응 가스 등을 원활하게 배기시키지 못하였다.

이에 따라 미반응 가스 등이 진공 챔버(24)로 원활하게 배기되지 못하고 공정 챔버(10) 내에 잔류함으로써 공정 챔버(10)의 진공도를 변화시킨다. 그러나 공정 챔버(10)의 진공도는 진공 챔버(24)의 진공도로 판단하기 때문에 미반응 가스의 잔류로 인한 공정 챔버(10)의 진공도의 변화를 정확하게 파악하지 못한다.

따라서 공정 챔버(10)에 형성되는 진공도의 변화로 인하여 계속적인 공정 수행시 식각율이 저하된다.

이에 따라 배플(30)의 플레이트 및 슬릿(34)에 흡착된 폴리머(32)가 공정 챔버(10) 내에 안착된 반도체 기판(W) 상에 흡착되어 식각 공정의 수행에 따른 불량을 발생시키는 원인으로 작용한다.

따라서 종래의 배플이 구비된 식각장치를 이용한 공정수행에서는 폴리머의 흡착으로 인한 공정 챔버의 플라즈마 에칭 시, RF 온 타입이 증가하면, 공정 챔버의 일부분인 배플 플레이트 슬릿에 폴리머 데포가 이루어지는데, 심화되어 폴리머가 쌓이게 되면, 슬릿의 간격이 좁아지게 되어 챔버의 압력이 상승하여 문제점이 발생된다. 그 결과, 반도체 소자의 제조에 따른 생산성 및 신뢰도 등이 저하되는 문제점들이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배플 플레이트의 슬릿 구조를 변경하여 식각 장치의 압력을 조정하기 위한 반도체 제조용 식각 장치를 제공한다.

도 1은 일반적인 반도제 제조용 식각 장치의 구성을 나타내는 도면;

도 2는 도 1에 도시된 배플 플레이트의 평면도;

도 3은 종래 기술에 따른 배플 플레이트의 슬릿 구조를 나타내는 C-C' 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 식각 장치의 구성을 도시한 도면; 그리고

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배플 플레이트의 슬릿 구조를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 배플

102 : 폴리머

104 : 슬릿

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 반도체 제조용 식각 장치의 챔버(Chamber) 내에 위치하는 웨이퍼(Wafer) 장착용 척(Chuck)의 외주면과 상기 챔버의 내벽에 면접되어, 상기 챔버와 상기 챔버의 하부를 구분하는 링(Ring) 타입의 배플(Baffle)을 구비하는 반도체 제조용 식각 장치에 있어서: 상기 배플은 상기 챔버 내의 가스가 상기 챔버의 하부로 배기될 수 있도록 그 원주 방향을 따라 방사상으로 복수 개의 슬릿(Slit)을 구비하되; 상기 각 슬릿의 너비방향의 단면은 상기 배플의 바닥면으로부터 일정 높이까지는 상향의 테이퍼 형상으로 형성되고, 상기 일정 높이로부터 상기 배플의 상부면까지는 하향의 테이퍼 형상으로 형성된다.

따라서 본 발명에 의하면, 슬릿 구조를 하향 및 상향의 테이퍼 형상이 연속적으로 일체로 이루어지는 구조로 형성시킴으로써 공정 챔버의 압력 변화를 감소시키고, 미반응 가스 및 반응 부산물로 발생되는 폴리머 등의 배기를 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조용 식각 장치의 구성을 도시한 도면이다. 여기서 도 1에서 도시된 종래의 식각 장치에서와 동일 구성 요소들은 동일 병기 기호로 표시한다.

도면을 참조하면, 상기 식각 장치는 신규한 배플(100)을 구비한다. 상기 배플(100)은 챔버(10) 내에 위치하는 웨이퍼(W) 장착용 척 즉, 하부 전극(14)의 외주면과 상기 챔버(10)의 내벽에 면접되어, 상기 챔버(10)와 상기 챔버(10)의 하부를 구분할 수 있도록 링 형상으로 구비된다.

그리고 상기 배플(100)의 플레이트는 공정 수행시 상기 챔버(10) 내에 잔류하는 폴리머 등을 포함하는 미반응 가스 등을 상기 챔버(10)의 하부로 배기시킬 수 있도록 슬릿(도 5의 104)이 형성되어 있다.

상기 배플(100)에 형성시킬 수 있는 슬릿(104)은 상기 배플(100)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치되는데, 상기 각 슬릿의 너비 방향의 단면 형상은 상기배플(100)의 바닥면으로부터 일정 높이까지는 상향의 테이퍼 형상으로 구비된다. 그리고 상기 일정 높이로부터 상기 배플(100)의 상부면까지는 하향의 테이퍼 형상으로 구비된다. 즉, 본 발명의 상기 슬릿(104)은 상향의 테이퍼 형상 및 하향의 테이퍼 형상을 연속하여 일체로 형성시키는 것이다.

이러한 본 발명의 상기 슬릿(104)은 상기 배플(100)의 원주 방향으로 방사상으로 일정한 간격을 유지하며 복수 개가 형성되며, 진공 펌프(미도시됨) 등에 의한 배기 효과를 고려하여 구비된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배플 플레이트의 슬릿 구조를 나타내는 C-C' 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 신규한 배플(100)에 형성되는 슬릿(104)은 도 4에 도시된 공정 챔버에 대향하는 배플(100)의 플레이트의 상부 표면으로부터 일정 깊이까지는 내측면의 이격 거리가 하향 축소되는 테이퍼 형상으로 형성된다. 그리고 상기 일정 깊이에서부터 하부 표면까지는 내측면의 이격 거리가 상향 축소되는 테이퍼 형상으로 형성된다.

이러한 본 발명의 상기 슬릿(104)은 상기 플레이트에 복수 개를 일정 간격 마다로 형성된다. 또한 상기 하향 및 상향 테이퍼 형상의 깊이에 따른 비율이 정도의 비율로 이루어지도록 슬릿(104)을 형성한다.

그리고 상기 배플(100)에 형성시킬 수 있는 슬릿(104)의 개수는 본 발명의 종사하는 당업자라면 상기 배플(100)의 직경, 플레이트의 면적 등을 고려하고, 또한 상기 식각 공정의 공정 조건 등을 고려하여 용이하게 결정할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명은 배플(100)의 플레이트에 구비된 슬릿(104)은 챔버(10) 내에 잔류하는 미반응 가스 등에 의하여 발생하는 폴리머로 인한 챔버(10)의 압력 변화를 최소화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 제조용 식각 장치의 베플 플레이트의 슬릿 구조를 하향 및 상향의 테이퍼 형상이 연속적으로 일체로 이루어지는 구조로 형성시킴으로써 챔버의 압력 변동을 감소시키고, 미반응 가스 및 반응 부산물로 발생되는 폴리머 등의 배기를 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 반도체 제조용 식각 장치의 챔버(Chamber) 내에 위치하는 웨이퍼(Wafer) 장착용 척(Chuck)의 외주면과 상기 챔버의 내벽에 면접되어, 상기 챔버와 상기 챔버의 하부를 구분하는 링(Ring) 타입의 배플(Baffle)을 구비하는 반도체 제조용 식각 장치에 있어서:

   상기 배플은 상기 챔버 내의 가스가 상기 챔버의 하부로 배기될 수 있도록 그 원주 방향을 따라 방사상으로 복수 개의 슬릿(Slit)을 구비하되;

   상기 각 슬릿의 너비 방향의 단면은 상기 배플의 바닥면으로부터 일정 높이까지는 상향의 테이퍼 형상으로 형성되고, 상기 일정 높이로부터 상기 배플의 상부면까지는 하향의 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각 장치.