KR20030046995A

KR20030046995A - Semiconductor etching equipment having temperature control structure

Info

Publication number: KR20030046995A
Application number: KR1020010077344A
Authority: KR
Inventors: 이종성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-18

Abstract

PURPOSE: A temperature control structure improved semiconductor etching equipment is provided to be capable of quickly controlling the temperature of a chamber to a predetermined point by using the second heater. CONSTITUTION: A temperature control structure improved semiconductor etching equipment is provided with a chamber(11) for forming a process space, a holder(15) installed at the inner portion of the chamber for loading wafers(W), the first heaters(21) installed at the outer portion of the chamber for heating the chamber at a predetermined point, a temperature controller(23) for controlling the first heaters, the second heaters(28) installed at one side of the chamber for quickly heating the chamber to a predetermined point for a predetermined time, and a timing part(27) for controlling the driving time, temperature, and initial driving point of the second heater.

Description

Semiconductor etching equipment with improved temperature control structure {SEMICONDUCTOR ETCHING EQUIPMENT HAVING TEMPERATURE CONTROL STRUCTURE}

본 발명은 온도조절구조가 개선된 반도체 에칭설비에 관한 것으로서, 더욱상세하게는 히터를 온도콘트롤러에 의해 동작됨은 물론 타이밍수단에 의해 동작될 수 있도록 구현하여 그 온도 조절을 보다 효과적으로 수행하도록 하는 온도조절구조가 개선된 반도체 에칭설비에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor etching apparatus having an improved temperature control structure, and more particularly, to implement a heater to be operated by a temperature controller as well as by a timing means, so as to perform the temperature control more effectively. A semiconductor etching apparatus having an improved structure.

반도체장치의 제조에 가장 빈번히 사용되는 공정 가운데 하나인 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.Etching, one of the most frequently used processes in the manufacture of semiconductor devices, allows the reaction to occur by contacting an etchant (ETCHANT) having an etching ability with respect to the target film when a certain pattern of the etching mask covers the target film. This removes the portion not protected by the etching mask.

에칭은 용액중의 에천트 물질을 이용하는 습식 에칭과 가스상의 에천트 물질을 이용하는 건식 에칭이 있고, 화학적 반응을 위주로 하여 모든 방향으로 식각이 동등하게 진행되는 등방성 식각과 물리적인 작용을 통해 특정 방향으로 우세하게 식각이 진행되는 이방성 식각으로 나눌 수 있다. 건식식각도 플라즈마를 형성하여 식각력을 높이는 방법을 많이 사용하게 된다.Etching includes wet etching using etchant materials in solution and dry etching using gaseous etchant materials. In particular, etching is performed in a specific direction through isotropic etching and physical action, in which etching proceeds equally in all directions based on chemical reaction. It can be divided into anisotropic etching which is predominantly etching. 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 에칭챔버의 온도를 높이게 된다. 에칭 공정에서는 여러 가지 물질들이 해당 에천트를 이용하여 식각되는데 에천트에 접하는 다른 물질들이 여러 가지 있을 수 있고, 또 온도 등 조건에 따라 지배적으로 이루어지는 반응이 달라지고 그 부산물도 달라지므로 공정 중 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, and there may be various other materials in contact with the etchant. Changes can affect the process.

상술한 바와 같은 이유로 온도조절을 위해 종래에는 온도콘트롤러를 사용하여 설정된 값에 온도를 맞추어 그 설정값에서 일정한 범위을 넘기면 히터의 동작을 멈추어 그 설정된 값을 유지하도록 하는 방법에 의해 온도조절을 하도록 구성된다.For the reason as described above, the temperature controller is conventionally configured to adjust the temperature to a set value using a temperature controller, and to adjust the temperature by a method of stopping the operation of the heater to maintain the set value when a predetermined range is exceeded within the set value. .

그러나, 상술한 바와 같은 온도조절 구조에서는 웨이퍼를 챔버의 내부로 로딩할 때 도어가 오픈되고, 이때 챔버 내부의 온도는 외부 대기의 찬공기로 인해 급격히 떨어지게 된다.However, in the temperature control structure as described above, when the wafer is loaded into the chamber, the door is opened, and the temperature inside the chamber drops sharply due to cold air of the external atmosphere.

그리하여 프로세스진행 시에는 설정 값 이하의 온도에서 프로세스를 진행하게 되어 그 식각률이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.Thus, when the process proceeds, there is a problem in that the process is performed at a temperature lower than the set value and the etching rate is lowered.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 챔버 내부에 저하된 온도 값을 단 시간 내에 상승시키며, 그 온도콘트롤이 빠르게 될 수 있도록 하는 온도조절구조가 개선된 반도체 에칭설비를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to raise a lowered temperature value within a chamber in a short time, and to improve temperature control structure so that the temperature control can be faster. To provide facilities.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 설정된 온도값으로 동작되는 제1히터와; 상기 제1히터의 동작을 콘트롤하는 온도콘트롤러와; 소정의 설정된 시간동안 동작하는 제2히터와; 상기 제2히터의 가동시간, 온도, 초기가동시점을 콘트롤하는 타이밍수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a first heater operated at a predetermined set temperature value; A temperature controller controlling the operation of the first heater; A second heater operating for a predetermined time; And timing means for controlling an operating time, a temperature, and an initial start time of the second heater.

또한, 처리공간을 형성하는 챔버와; 홀더를 매개로 상기 챔버의 내부에 위치하는 웨이퍼와; 상기 챔버의 외부측에 설치되어 상기 챔버의 온도를 소정의 설정값으로 가열시키는 적어도 하나의 제1히터와; 상기 제1히터의 동작을 콘트롤하는 온도콘트롤러와; 상기 챔버의 일측에 설치되어 소정의 시간동안 동작하는 적어도 하나의 제2히터와; 상기 제2히터의 가동시간, 온도, 초기가동시점을 콘트롤하는 타이밍수단을 포함하는 반도체 에칭설비를 구성한다.In addition, the chamber forming a processing space; A wafer positioned inside the chamber via a holder; At least one first heater installed outside the chamber to heat the temperature of the chamber to a predetermined set value; A temperature controller controlling the operation of the first heater; At least one second heater installed at one side of the chamber and operating for a predetermined time; A semiconductor etching apparatus is configured to include timing means for controlling an operating time, a temperature, and an initial start time of the second heater.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 반도체 에칭설비의 구성을 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor etching equipment according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 반도체 에칭설비의 구성을 도시한 횡단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor etching equipment according to an embodiment of the present invention.

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

10 : 에칭설비11 : 챔버10 etching equipment 11: chamber

13 : 도어15 : 홀더13: door 15: holder

17 : 가스공급관19 : 배기관17 gas supply pipe 19 exhaust pipe

21 : 제1히터23 : 온도콘트롤러21: first heater 23: temperature controller

25 : 온도감지기27 : 타이밍수단25: temperature sensor 27: timing means

28 : 제2히터28: second heater

이하 첨부된 도면 도 1 및 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 more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 도면에 도시된 바와 같이 소정의 에칭공정을 진행하는 처리공간을 형성하는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)의 전면측에 개폐가능하게 설치되는 도어(13)와, 상기 챔버(11)의 내·외부로 인출·입가능하게 설치되며 그 상면에 다수 매의 웨이퍼(W)를 적재시키는 홀더(15)로 구성되는 에칭설비(10)를 이룬다.As shown in the figure, a chamber 11 forming a processing space for performing a predetermined etching process, a door 13 installed on the front side of the chamber 11 so as to be openable and closed, and the chamber 11 An etching apparatus 10 is provided which is provided to be withdrawn and inserted into the inside and outside of the holder, and comprises a holder 15 for loading a plurality of wafers W on the upper surface thereof.

상기 챔버(11)에는 공정가스를 공급하도록 가스공급관(17)이 설치되며, 그 타단측에는 챔버(11)의 내부를 진공상태로 만들기 위해 배기를 행하도록 하는 배기관(19)이 설치되며, 그 챔버(11)의 외벽에는 상기 챔버(1)의 내부를 소정의 온도로 가열시키기 위한 적어도 하나의 제1히터(21)가 마련된다.The chamber 11 is provided with a gas supply pipe 17 to supply a process gas, and at the other end thereof, an exhaust pipe 19 for exhausting the inside of the chamber 11 to evacuate is installed. At least one first heater 21 for heating the inside of the chamber 1 to a predetermined temperature is provided on the outer wall of the 11.

상기 제1히터(21)는 온도콘트롤러(23)에 연결되어 상기 온도콘트롤러(23)의 출력전력에 의해 작동이 이루어지도록 설치되며, 상기 제1히터(21)에는 상기 제1히터(21)의 온도를 감지하는 온도감지기(25)가 마련되어 그 출력 신호값이 상기 온도콘트롤러(23)에 전달되도록 구성된다.The first heater 21 is connected to the temperature controller 23 to be operated by the output power of the temperature controller 23, the first heater 21 of the first heater 21 A temperature sensor 25 for sensing a temperature is provided so that the output signal value is transmitted to the temperature controller 23.

또한, 상기 챔버(11)에는 타이밍수단(27)에 의해 그 동작을 수행하는 적어도 하나의 제2히터(28)가 마련되어 상기 제1히터(21)의 동작과는 별개로 소정의 시간동안 동작하도록 구성된다.In addition, the chamber 11 is provided with at least one second heater 28 for performing the operation by the timing means 27 to operate for a predetermined time independently of the operation of the first heater 21. It is composed.

상기 타이밍수단(27)은 물론 그 가열온도를 설정하는 온도설정부가 마련되고 그 가동시간을 설정하는 타임설정부 및 그 가동시점을 선택할 수 있는 가동시점선택부가 마련되어 사용자가 그 가동시간 및 온도조건 및 타임을 설정하게 되면, 처리기(미도시)에 입력된 프로그램을 통해 상기 사용자가 선택된 조건을 만족시키는 상태로 동작하도록 구성한다.In addition to the timing means 27, a temperature setting unit for setting the heating temperature is provided, and a time setting unit for setting the operation time and an operation time selection unit for selecting the operation time are provided. When the time is set, the user is configured to operate in a state that satisfies the selected condition through a program input to a processor (not shown).

상기 가동시점은 상기 챔버(11)의 내부를 진공분위기를 만들기 위해 상기 배기관(19)을 통해 배기가 시작되는 시점 또는 상기 가스주입관(17)을 통해 가스가 주입되는 시점, 또는 챔버(11)내부를 플라즈마분위기로 조성하기 위해 전극(미도시)을 통해 RF전원이 인가되는 시점 등으로 할 수 있을 것이다.The operation point is when the exhaust is started through the exhaust pipe 19 or the gas is injected through the gas injection pipe 17 to create a vacuum atmosphere inside the chamber 11, or the chamber 11 In order to form the inside of the plasma atmosphere, the RF power may be applied through an electrode (not shown).

다음은 상술한 바와 같이 구성된 반도체 에칭설비의 동작원리에 대해서 설명한다.Next, the operation principle of the semiconductor etching equipment constructed as described above will be described.

먼저, 도어(13)가 오픈되어 도시되지 않은 이송수단에 의해 다수 매의 웨이퍼(W)를 적재시킨 홀더(15)가 챔버(11)의 내부에 위치하면 도어(13)는 다시 클로즈되어 소정의 공정과정을 수행하게 된다.First, when the door 15 is opened and the holder 15 in which the plurality of wafers W are loaded by the transfer means (not shown) is positioned inside the chamber 11, the door 13 is closed again and the predetermined The process will be carried out.

이때, 상기 제1히터(21) 및 제2히터(28)가 동시에 가열되어 챔버(11) 내부의 온도를 신속하게 가열시키게 된다.At this time, the first heater 21 and the second heater 28 are simultaneously heated to quickly heat the temperature inside the chamber 11.

상기와 같은 동작에 있어 제1히터(21)의 온도는 온도감지기(25)에 의해 그 온도가 감지되고 상기 온도감지기(25)의 출력신호를 전달받은 온도콘트롤러(23)는 상기 제1히터(21)에 흐르는 전류를 제어하여 상기 제1히터(21)가 소정의 온도로 설정된 값을 유지하며 동작하도록 한다.In the above operation, the temperature of the first heater 21 is sensed by the temperature sensor 25 and the temperature controller 23 receiving the output signal of the temperature sensor 25 receives the first heater ( The current flowing through 21 is controlled to operate the first heater 21 while maintaining a value set at a predetermined temperature.

상기와 같이 동작하는 동안 제2히터(28)는 도어(13)가 오픈되어 대기의 찬 공기가 챔버(11)의 내부로 유입됨에 따라 챔버(11) 내부의 온도가 급격히 저하됨을 신속하게 보상하는 기능을 수행한다.During the operation as described above, the second heater 28 quickly compensates that the temperature inside the chamber 11 is rapidly lowered as the door 13 is opened to allow the cold air to flow into the chamber 11. Perform the function.

즉, 상기 제1히터(21)와 별도로 동작되어 소정의 온도로 소정의 시간동안 가열됨에 따라 챔버(11)의 내부가 원하는 온도값으로 신속하게 도달하도록 작용한 후 그 동작을 멈추게 되는 것이다.That is, as the first heater 21 is operated separately and heated to a predetermined temperature for a predetermined time, the inside of the chamber 11 acts to quickly reach a desired temperature value, and then the operation is stopped.

상기와 같이 제2히터(28)가 동작이 멈춘 상태에서 물론 제1히터(21)는 계속 동작하여 챔버(11)의 내부를 소정의 온도값으로 일정하게 유지시키게 된다.As described above, in the state in which the second heater 28 is stopped, the first heater 21 continues to operate to maintain the inside of the chamber 11 at a predetermined temperature value.

상술한 내용에 있어 상기 제2히터(28)가 동작됨을 도어(13)의 오픈으로 인해 온도가 급격히 저하된 챔버(11) 내부의 온도를 보상하는 점에 대해서 설명하였으나, 공정진행과정 중 챔버(11) 내부의 온도를 상기 제1히터(21)에 의해 유지되는 온도값보다 높게 상승시키고자 할 경우에도 상술한 바와 같은 원리에 의해 제2히터(28)를 소정시간 동작시키는 것에 의해 달성 될 수 있을 것이다.In the above description, the operation of the second heater 28 has been described to compensate for the temperature inside the chamber 11 in which the temperature is drastically reduced due to the opening of the door 13. 11) Even if it is desired to raise the internal temperature higher than the temperature value maintained by the first heater 21, it can be achieved by operating the second heater 28 for a predetermined time by the above-described principle. There will be.

상술한 바와 같이 본 발명은 온도콘트롤러에 의해 소정의 값으로 온도조절이 이루어지는 제1히터의 동작에 의해 챔버의 온도를 일정하게 유지시키도록 함과 아울러 타이밍수단에 의해 콘트롤되는 별도의 제2히터를 추가로 마련하여 챔버 내부의 온도를 필요에 따라 원하는 온도로 단시간에 상승시킴과 아울러 그 온도콘트롤을 신속하게 하도록 하여 식각률을 향상에 따른 불량발생의 감소 및 전체 수율을향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention maintains a constant temperature of the chamber by the operation of the first heater, which is controlled to a predetermined value by the temperature controller, and maintains a separate second heater controlled by the timing means. In addition, it is possible to increase the temperature inside the chamber to a desired temperature in a short time as needed, and to quickly control the temperature, thereby reducing the occurrence of defects and improving the overall yield by improving the etching rate.

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

A first heater operated at a predetermined set temperature value;

A temperature controller controlling the operation of the first heater;

A second heater operating for a predetermined time;

And timing means for controlling an operation time, a temperature, and an initial start time of the second heater.

A chamber forming a processing space;

A wafer positioned inside the chamber via a holder;

At least one first heater installed at an outer side of the chamber to heat the temperature of the chamber to a predetermined set value;

A temperature controller controlling the operation of the first heater;

At least one second heater installed at one side of the chamber and operating for a predetermined time;

And a timing means for controlling an operating time, a temperature, and an initial starting time of the second heater.