KR20030027505A - Semiconductor processing apparatus having improved exhausting structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor processing apparatus having an improved exhausting structure is provided to make uniform the quality of a layer formed on a wafer by installing an exhaust pipe in the center of a process chamber so that uniform process gas flows through an upper electrode. CONSTITUTION: The process chamber(11) is prepared. The lower electrode(13) is installed in a position separated from the inner bottom of the process chamber by a predetermined interval by using a bracket as a medium. The upper electrode(17) has a gas distribution plate(17c) for distributing process gas, installed in a position over the lower electrode while separated from the lower electrode by a predetermined interval. The exhaust pipe is installed in the lower center of the process chamber.

Description

배기 구조가 개선된 반도체 처리장치{SEMICONDUCTOR PROCESSING APPARATUS HAVING IMPROVED EXHAUSTING STRUCTURE}Semiconductor processing device with improved exhaust structure {SEMICONDUCTOR PROCESSING APPARATUS HAVING IMPROVED EXHAUSTING STRUCTURE}

본 발명은 배기 구조가 개선된 반도체 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기 구조를 개선하여 가스의 흐름이 편중되지 않도록 함으로써 막질의 균일화를 꾀하는 배기 구조가 개선된 반도체 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor processing apparatus having an improved exhaust structure, and more particularly, to a semiconductor processing apparatus having an improved exhaust structure for achieving uniform film quality by improving the exhaust structure so that gas flow is not biased.

일반적으로, 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공환경을 조성할 수 있는 처리챔버(1)를 이루며, 상기 처리챔버(1)의 내부에는 미 처리 된 웨이퍼(W)를 상면에 안착시키는 서셉터(3)가 마련되고, 상기 처리챔버(1)의 상측에는 공정가스공급장치(미도시)에 의해 공급되는 공정가스를 유입시켜 상기 처리챔버(1)의 내부로 분사시키는 샤워헤드(5)가 설치된다.In general, the plasma processing apparatus forms a processing chamber 1 that can create a vacuum environment, as shown in FIG. 1, and allows the unprocessed wafer W to be seated on the upper surface of the processing chamber 1. A susceptor 3 is provided, and a shower head 5 for injecting a process gas supplied by a process gas supply device (not shown) into the upper portion of the process chamber 1 and injecting the process gas into the process chamber 1. ) Is installed.

상기 서셉터(3)는 상기 웨이퍼(W)를 상면에 안착시킴과 아울러 하부전극 역할을 수행하는 것으로서 고주파전원(4)과 접속된다.The susceptor 3 is connected to the high frequency power source 4 by mounting the wafer W on the upper surface and serving as a lower electrode.

한편, 상기 샤워헤드(5)는 처리가스를 공급함과 아울러 상부전극 기능을 수행하는 것으로서, 소정의 체적을 가지는 샤워헤드몸체(5a)의 내부에 공정가스가 유입되는 버퍼공간부(5b)가 형성되며, 상기 샤워헤드몸체(5a)의 저면에는 상기 버퍼공간부(5b)에 유입된 공정가스들이 웨이퍼(W)의 상면에 분사되도록 다수개의 분사홀(5c′)이 관통된 분사판(5c)이 설치된다.On the other hand, the shower head 5 is to supply the processing gas and to perform the function of the upper electrode, the buffer space portion 5b is formed in the process gas flows into the shower head body 5a having a predetermined volume In the bottom surface of the shower head body 5a, a plurality of injection holes 5c 'penetrated through the plurality of injection holes 5c' so that the process gases introduced into the buffer space 5b are injected onto the upper surface of the wafer W. This is installed.

상기 처리챔버(1)의 바닥의 측부에는 배기관(7)이 마련되고, 그 배기관(7)을 통하여 트로틀밸브(9) 및 진공펌프(11)가 접속된다.An exhaust pipe 7 is provided at the side of the bottom of the processing chamber 1, and the throttle valve 9 and the vacuum pump 11 are connected through the exhaust pipe 7.

따라서, 상기 진공펌프(11)의 동작에 의해 상기 처리챔버(1)의 내부를 소정의 진공상태로 만들게 되는데, 이때, 상기 트로틀밸브(9)의 개폐정도에 의해 상기 처리챔버(1)의 내부의 진공압을 조절하게 된다.Therefore, the inside of the processing chamber 1 is made into a predetermined vacuum state by the operation of the vacuum pump 11, and at this time, the inside of the processing chamber 1 by the opening and closing degree of the throttle valve 9. To control the vacuum pressure.

그러나, 이와 같이 구성되는 종래의 플라즈마 처리장치는 그 배기관(7)이 상기 처리챔버(1)의 한쪽으로 치우친 측부에 설치됨에 따라 상기 샤워헤드(5)를 통하여 분사되는 가스의 흐름을 점선화살표 방향으로 편중되게 하여 균일한 막질의 두께를 얻기가 힘들다는 문제점이 있다.However, in the conventional plasma processing apparatus configured as described above, as the exhaust pipe 7 is installed on the side of the processing chamber 1, the flow of gas injected through the shower head 5 is indicated by the dotted arrow direction. There is a problem in that it is difficult to obtain a uniform film thickness by biasing.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기라인의 구조를 개선하여 막질의 유니포미티(uniformity)를 향상시키는 배기 구조가 개선된 반도체 처리장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, an object of the present invention to improve the structure of the exhaust line to provide an improved semiconductor processing apparatus for improving the structure of the film quality (uniformity) have.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 처리챔버와; 브라켓을 매개로 상기 처리챔버의 내부 바닥으로부터 소정의 간격을 두고 설치되는 하부전극과; 상기 하부전극의 상측에 소정의 간격을 두고 설치됨과 아울러 공정가스를 분배하는 가스분배판이 마련된 상부전극과; 상기 처리챔버의 하부 중앙부에 설치되어 상기 처리챔버의 내부를 소정의 진공상태로 만들도록 하는 배기관으로 구성된다.The present invention provides a treatment chamber for achieving the above object; A lower electrode installed at a predetermined distance from an inner bottom of the processing chamber via a bracket; An upper electrode disposed above the lower electrode at a predetermined interval and provided with a gas distribution plate for distributing process gas; And an exhaust pipe installed at a lower central portion of the processing chamber to make the interior of the processing chamber into a predetermined vacuum state.

상기 브라켓은 복수개가 상기 하부전극의 외벽 및 상기 처리챔버의 내벽에 소정의 간격을 두고 설치되어 상기 하부전극을 상기 처리챔버의 내부 바닥으로부터 부상시켜 고정시킨다.A plurality of brackets are installed at predetermined intervals on the outer wall of the lower electrode and the inner wall of the processing chamber to raise and fix the lower electrode from the inner bottom of the processing chamber.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional plasma processing apparatus;

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 플라즈마 에칭 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a plasma etching processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11 : 처리챔버13 : 하부전극11: process chamber 13: lower electrode

14 : 고주파전원5 : 브라켓14: high frequency power supply 5: bracket

17 : 상부전극17a : 몸체17: upper electrode 17a: body

17a′: 버퍼공간부7b : 가스공급관17a ′: buffer space portion 7b: gas supply pipe

17c : 가스분배판17c: gas distribution plate

이하 첨부된 도면 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 구성 및 작용에 대해서 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의해 그 배기 구조를 개선시킨 플라즈마 에칭 처리장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 진공상태로 설정 가능한 처리챔버(11)가 마련되고, 그 처리챔버(11)의 내부에는 하부전극으로 기능하는 서셉터(13)(이하 “하부전극”이라 칭함)가 배치되며, 상기 하부전극(13)은 고주파전원(14)에 접속되어 고주파 전력을 공급한다.2 is a view showing the configuration of a plasma etching processing apparatus having an improved exhaust structure according to an embodiment of the present invention. As shown, a processing chamber 11 that can be set in a vacuum state is provided, and the processing chamber ( A susceptor 13 (hereinafter referred to as “lower electrode”) serving as a lower electrode is disposed inside 11, and the lower electrode 13 is connected to the high frequency power source 14 to supply high frequency power.

피 처리기판인 웨이퍼(W)는 상기 하부전극(13)상에 재치 고정되고, 또 처리를 받는다.The wafer W, which is the substrate to be processed, is placed and fixed on the lower electrode 13 and subjected to processing.

상기 하부전극(13)은 복수의 브라켓(15)을 매개로 상기 처리챔버(11)의 내부 바닥으로부터 소정의 간격(D)을 두고 설치되며, 상기 브라켓(15)은 상기 하부전극(13)을 상기 처리챔버(11)의 바닥으로부터 소정의 간격(D)을 두고 떠있는 상태로 고정시키기 위한 고정도구로서, 하부전극(13)의 외측부 및 처리챔버(11)의 내벽에 고정되며, 그 브라켓(15)이 설치된 사이의 공간을 통해 후술하는 공정가스가 흐를 수 있게 구성된다.The lower electrode 13 is installed at a predetermined distance D from the inner bottom of the processing chamber 11 via a plurality of brackets 15, and the bracket 15 connects the lower electrode 13 to the lower electrode 13. As a fixing tool for fixing in a floating state at a predetermined distance (D) from the bottom of the processing chamber 11, is fixed to the outer side of the lower electrode 13 and the inner wall of the processing chamber 11, the bracket ( 15) is configured to flow through the space between the process gas to be described later.

한편, 상기 하부전극(13)의 위쪽에는 도전성 금속으로 구성되는 상부전극(17)이 배치된다.Meanwhile, an upper electrode 17 made of a conductive metal is disposed above the lower electrode 13.

상기 상부전극(17)은 상기 하부전극(13)과 대향하도록 배치되는 것으로서, 상부전극(17)은 접지되며, 고주파전원(14)에 접속된 하부전극(13)과 함께 평행평판형의 대향 전극 쌍을 구성한다.The upper electrode 17 is disposed to face the lower electrode 13, and the upper electrode 17 is grounded, and the opposite electrode of the parallel plate type together with the lower electrode 13 connected to the high frequency power source 14. Construct a pair.

상기 상부전극(17)은 내부에 공정가스가 유입되는 버퍼공간부(17a′)가 마련된 몸체(17a)를 이루며, 상기 버퍼공간부(17a′)에는 가스도입관(17b)을 통하여 공정가스, 예컨대, 반응성의 CF4및 캐리어 가스로서 Ar의 혼합물로 구성하는 처리가스가 공급된다.The upper electrode 17 forms a body 17a provided with a buffer space portion 17a 'through which a process gas flows. For example, a processing gas composed of a mixture of reactive CF 4 and Ar as a carrier gas is supplied.

또한, 상기 몸체(17a)의 저면에는 상기 버퍼공간부(17a′)에 유입된 공정가스를 상기 처리챔버(11)의 내에 예컨대, 샤워 형상으로 공급하기 위한 가스분배판(17c)이 설치된다.In addition, a gas distribution plate 17c for supplying a process gas introduced into the buffer space 17a 'to the bottom of the body 17a, for example, in a shower shape, is installed in the processing chamber 11.

상기 처리챔버(11)의 하부 대략 중앙부에는 배기관(19)이 설치되고, 그 배기관(19)을 통하여 트로틀밸브(21) 및 진공펌프(23)가 접속되어 상기 진공펌프(23)가 작동하면 상기 처리챔버(11)의 내부가 소정의 진공상태로 설정 가능하게 되고, 이때, 트로틀밸브(21)의 개폐동작에 따라 상기 처리챔버(11) 내의 진공압을 조절하게 된다.An exhaust pipe 19 is installed in the lower substantially central portion of the processing chamber 11, and when the throttle valve 21 and the vacuum pump 23 are connected through the exhaust pipe 19, the vacuum pump 23 operates. The inside of the processing chamber 11 can be set to a predetermined vacuum state, and at this time, the vacuum pressure in the processing chamber 11 is adjusted according to the opening / closing operation of the throttle valve 21.

이와 같이 구성된 플라즈마 에칭 처리장치는 먼저, 도시되지 않은 반송수단에 의해 피처리기판인 웨이퍼(W)가 처리챔버(11)의 내로 반입되면, 상기 반송수단과 하부전극(13)상에 설치된 리프트 핀(미도시)의 협동에 의해 상기 웨이퍼(W)는 상기 하부전극(13)상에 재치된다.In the plasma etching apparatus configured as described above, the wafer W, which is the substrate to be processed, is loaded into the processing chamber 11 by a conveying means (not shown), and the lift pins are provided on the conveying means and the lower electrode 13. By the cooperation of (not shown), the wafer W is placed on the lower electrode 13.

이어서, 가스도입관(17b)에 의하여 상기 상부전극(17)의 버퍼공간부(17a′), 가스분배판(17c)을 통하여 처리챔버(11)의 내부로 공정가스가 공급되고, 하부전극(13)과, 상부전극(17)의 사이에 고주파전원이 인가되어 방전이 생기게 된다.Subsequently, a process gas is supplied into the processing chamber 11 through the buffer space portion 17a 'and the gas distribution plate 17c of the upper electrode 17 by the gas introduction pipe 17b, and the lower electrode ( The high frequency power is applied between the 13 and the upper electrode 17 to generate a discharge.

이 방전에 의하여 진공챔버(11)내에 유입된 공정가스가 활성화되어 플라즈마를 발생하며, 활성화 된 분자, 이온, 원자에 의해 웨이퍼(W)의 에칭이 진행되어 소정의 패턴이 형성된다.By this discharge, the process gas introduced into the vacuum chamber 11 is activated to generate plasma, and etching of the wafer W is performed by the activated molecules, ions, and atoms to form a predetermined pattern.

한편, 상기와 같이 에칭공정을 진행하는 동안, 배기관(17b)을 통하여 진공펌프(23)에 의해 처리챔버(11)가 배기되어 소정의 압력으로 유지되는데 이때, 그 압력조절은 트로틀밸브(19)의 개폐정도를 조절하여 이루어지게 된다.Meanwhile, during the etching process as described above, the processing chamber 11 is exhausted by the vacuum pump 23 through the exhaust pipe 17b and maintained at a predetermined pressure. It is done by adjusting the opening and closing degree of.

이때, 상기 배기관(19)은 상기 처리챔버(11)의 중앙부에 배치됨에 따라 상기 상부전극(17)을 통해 공급되는 공정가스의 흐름을 화살표시한 방향과 같이 어느 일 방향으로 편중되지 않고 고르게 흐르도록 유도함으로써 처리되는 웨이퍼(W)의 막질을 균일하게 할 수 있게 되는 것이다.In this case, as the exhaust pipe 19 is disposed at the center of the processing chamber 11, the flow of the process gas supplied through the upper electrode 17 flows evenly without being biased in any one direction as shown by the arrow time. The film quality of the wafer W to be processed can be made uniform by guiding it.

상술한 내용에 있어 플라즈마 에칭 처리장치에 한정하여 설명하였으나, 그에 한정된 것은 아니며, 챔버내부를 진공처리하고 공정가스를 분사하여 공정이 이루어지는 장치 예컨대, 반도체 기판 상에서 기상의 화학 반응에 의해 절연막 등의 막을 형성하는 화학기상증착장치(Chemical Vapor Deposition : CVD)에도 적용시킬 수 있음은 물론이다.Although the above description has been limited to the plasma etching processing apparatus, the present invention is not limited thereto, and a film such as an insulating film or the like is formed on a semiconductor substrate by a chemical reaction in a gas phase on a semiconductor substrate by vacuuming the chamber and injecting a process gas. Of course, it can be applied to the chemical vapor deposition apparatus (CVD) to form.

상술한 바와 같이 본 발명은 배기관을 처리챔버의 중앙부에 설치하고, 하부전극을 처리챔버의 내부 바닥으로부터 소정 간격 떨어지게 위치시킴에 따라 가스의 흐름을 균일하게 하여 피 처리기판인 웨이퍼에 형성되는 막질을 균일하게 하는 이점을 갖는다.As described above, according to the present invention, the exhaust pipe is installed at the center of the processing chamber, and the lower electrode is positioned away from the inner bottom of the processing chamber so that the flow of gas is made uniform so that the film formed on the wafer, the substrate to be processed, is removed. It has the advantage of making it uniform.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described. However, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

Claims (2)

처리챔버;Treatment chamber; 브라켓을 매개로 상기 처리챔버의 내부 바닥으로부터 소정의 간격을 두고 설치되는 하부전극;A lower electrode installed at a predetermined distance from an inner bottom of the processing chamber via a bracket; 상기 하부전극의 상측에 소정의 간격을 두고 설치됨과 아울러 공정가스를 분배하는 가스분배판이 마련된 상부전극;An upper electrode provided at an upper side of the lower electrode and provided with a gas distribution plate for distributing process gas; 상기 처리챔버의 하부 중앙부에 설치된 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기구조가 개선된 반도체 처리장치.And an exhaust pipe installed in the lower center portion of the processing chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 브라켓은 복수개가 상기 하부전극의 외벽 및 상기 처리챔버의 내벽에 소정의 간격을 두고 설치되어 상기 하부전극을 상기 처리챔버의 내부 바닥으로부터 부상시켜 고정시키는 것을 특징으로 하는 배기구조가 개선된 반도체 처리장치.A plurality of brackets are provided on the outer wall of the lower electrode and the inner wall of the processing chamber at predetermined intervals to lift and fix the lower electrode from the inner bottom of the processing chamber. Device.
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