KR20040005161A

KR20040005161A - 플라즈마 발생장치

Info

Publication number: KR20040005161A
Application number: KR1020020039468A
Authority: KR
Inventors: 김남헌; 김승기; 오상룡
Original assignee: 어댑티브프라즈마테크놀로지 주식회사
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-01-16

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생장치{poly, oxide, metal etcher, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등}에 구비되는 돔(dome)의 중심 두께와 가장자리 두께가 일정한 비율을 갖도록 함으로써 상기 플라즈마 발생장치내에 플라즈마 밀도를 균일하도록 한 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 반도체 소자의 제조공정에 이용되는 장비 가운데 챔버(chamber), 챔버덮개에 해당하는 돔(dome), 상기 돔의 윗면에 안착되는 코일(coil)을 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서 상기 돔의 챔버 내부에 접하는 면은 중심이 가장자리에 비해 아래로 볼록하도록 형성되되 상기 돔의 중심 두께(a)와 가장자리 두께(b)는 n:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하여, 플라즈마 발생장치내에 발생되는 플라즈마 밀도를 돔에서의 위치(중심 또는 가장자리)에 관계없이 균일하도록 하는 효과가 있다.

Description

플라즈마 발생장치{Apparatus for generating plasma}

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 이용되는 플라즈마 발생장치{poly, oxide, metal etcher, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등}에 관한 것으로서, 보다상세하게는 플라즈마 발생장치에 구비되는 돔(dome)의 중심 두께와 가장자리 두께가 일정한 비율을 갖도록 함으로써 플라즈마 발생장치내에 발생되는 플라즈마 밀도가 균일하도록 한 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

종래의 플라즈마 발생장치는 도 1a에 도시된 바와 같다.

내부에 웨이퍼(wafer)가 놓여지며 내벽에는 산화피막된 알루미늄층이 뒤덮혀 있는 원통형의 챔버(chamber); 상기 챔버의 상단을 덮고 있는 둥근 형상으로 중심과 가장자리의 두께가 1:1의 비율을 가짐으로써 밑면이 평평하고 소정의 유전율(ε)을 갖는 돔(dome); 및 상기 돔의 윗면에 안착되며 유도전원(inductive supply)을 인가받아 전기장을 발생시키는 나선형의 코일(coil)을 포함하여 구성된다.

상기 돔은 유전율(ε)이 9.3∼9.8 범위내의 값을 갖는 알루미나(Al₂O₃)로 이루어지며, 상기 코일은 단일 또는 3중의 나선형으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 코일에 의해 발생된 전기장은 상기 유전율(ε)을 갖는 돔을 통과하여 챔버 내부로 유기된다.

이와 같이 유기된 전기장은 챔버 내부의 가스(gas)에 방전을 일으켜 가스를 플라즈마(plasma)화하고 이로부터 발생된 중성의 라디칼(radical) 입자들과 전하를 띤 이온(ion)간의 화학반응에 의해, 챔버 내부에 안착된 웨이퍼 표면의 마스킹(masking)되어 있지 않은 부분이 식각된다.

그런데, 상기 전기장은 코일 등 플라즈마 발생장치를 구성하는 구성요소들의 특성상 웨이퍼의 가장자리(edge, 에지)부분에 비해 중심(center, 센터)부분에서 더강하므로 전기장의 세기에 비례하는 플라즈마의 밀도 또한 웨이퍼의 가장장리 부분에 비해 중심 부분에서 더 높게 발생된다.

따라서, 챔버내에 발생되는 플라즈마의 밀도를 웨이퍼와 상하로 마주보는 돔에서의 위치에 따라 구분도시한 그래프는 도 1b와 같이 돔의 중심에서 플라즈마 밀도가 높고 돔의 가장자리에서 플라즈마 밀도가 낮아, 플라즈마에 의해 웨이퍼 표면이 식각되는 정도가 웨이퍼의 중심과 가장자리에서 균일하지 않은 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명은 플라즈마 발생장치에 구비되는 돔의 챔버 내부에 접하는 면은 중심이 가장자리에 비해 아래로 볼록하도록 형성되고 상기 돔의 중심 두께와 가장자리 두께가 일정한 비율을 갖도록 함으로써, 챔버 내부에 발생되는 플라즈마 밀도가 균일하도록 한 플라즈마 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 상기 돔에서 아래로 볼록한 부분의 폭(c)의 범위가 상기 챔버내에 안착되는 웨이퍼(wafer)의 크기(size)에 따라 가변설정되도록 함으로써, 웨이퍼의 크기에 관계없이 챔버 내부에 발생되는 플라즈마 밀도가 균일하도록 한 플라즈마 발생장치를 제공하는 데 다른 목적이 있는 것이다.

도 1a는 종래의 플라즈마(plasma) 발생장치를 도시한 것이고,

도 1b는 도 1a내에 발생되는 플라즈마의 밀도를 돔에서의 위치에 따라 구분도시한 그래프이고,

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 구비되는 돔(dome)의 평면도 및 측면도이고,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치내에 발생되는 플라즈마의 밀도를 돔에서의 위치에 따라 구분도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

a : 돔의 중심(center, 센터) 두께

b : 돔의 가장자리(edge, 에지) 두께

c : 돔에서 아래로 볼록한 부분의 폭

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예로서, 반도체 소자의 제조 공정에 이용되는 장비 가운데 챔버(chamber), 챔버덮개에 해당하는 돔(dome), 상기돔의 윗면에 안착되는 코일(coil)을 포함하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 돔의 챔버 내부에 접하는 면은 중심이 가장자리에 비해 아래로 볼록하도록 형성되되, 상기 돔의 중심 두께(a)와 가장자리 두께(b)가 n:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.

또, 본 발명은, 상기 n이 1<n≤5의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치로서, 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 돔에서 아래로 볼록한 부분의 폭(c)의 범위는, 상기 챔버내에 안착되는 웨이퍼(wafer)의 크기(size)에 따라 가변설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치로서, 상술한 과제를 해결한다.

또, 본 발명은, 상기 웨이퍼의 크기가 8inch(200mm)인 경우 상기 c의 범위는 100mm∼300mm이고, 상기 웨이퍼의 크기가 12inch(300mm)인 경우 c의 범위는 200mm∼400mm이고, 상기 웨이퍼의 크기가 16inch(400mm)인 경우 c의 범위는 300mm∼500mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치로서, 상술한 과제를 해결한다.

본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 구비된 돔(dome)의 평면도 및 측면도이다.

상기 돔의 중심 두께(a)와 가장자리 두께(b)는 일정한 비율을 갖되, 종래의플라즈마 발생장치에 구비된 돔은 도 1a에 도시된 바와 같이 a:b가 1:1인 반면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 구비된 돔은 a:b가 n:1이며 1<n≤5인 조건을 만족하므로 돔의 중심이 가장자리에 비해 볼록한 형상을 갖는 것에 특징이 있다.

돔(dome)에서 아래로 볼록한 부분의 폭(c)의 범위는 웨이퍼의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있는데, 본 실시예에서는 웨이퍼의 크기가 8inch(200mm)인 경우 c의 범위가 100mm∼300mm이고, 12inch(300mm)인 경우 c의 범위가 200mm∼400mm이고, 16inch(400mm)인 경우 c의 범위가 300mm∼500mm로 설정된다.

따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치내에 발생되는 플라즈마의 밀도를 돔에서의 위치에 따라 구분도시한 그래프는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같다.

도 3a와 도 3b는 돔의 중심 두께(a)와 돔의 가장자리 두께(b)의 비율이 각각 2:1과 3:1인 그래프로서, 도 1b와 비교해 볼 때, 돔의 중심 부분에 비해 가장자리 부분에서의 플라즈마 밀도가 더 높게 나타남에 따라, 코일 등 플라즈마 발생장치를 구성하는 구성요소들의 특성에 의해 돔의 중심 부분에서 플라즈마 밀도가 더 높게 나타나는 효과를 상쇄할 수 있는 것이다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 발생장치내에 발생되는 플라즈마 밀도를 돔에서의 위치(중심 또는 가장자리)에 관계없이 균일하도록 하는 효과가 있다.

Claims

반도체 소자의 제조 공정에 이용되는 장비 가운데 챔버(chamber), 챔버덮개에 해당하는 돔(dome), 상기 돔의 윗면에 안착되는 코일(coil)을 포함하는 플라즈마 발생장치{poly, oxide, metal etcher, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등}에 있어서,

상기 돔의 챔버 내부에 접하는 면은 중심이 가장자리에 비해 아래로 볼록하도록 형성되되, 상기 돔의 중심 두께(a)와 가장자리 두께(b)가 n:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제 1항에 있어서,

상기 n이 1<n≤5의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 돔에서 아래로 볼록한 부분의 폭(c)의 범위는, 상기 챔버내에 안착되는 웨이퍼(wafer)의 크기(size)에 따라 가변설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
제 3항에 있어서,

상기 웨이퍼의 크기가 8inch(200mm)인 경우 상기 c의 범위는 100mm∼300mm이고, 상기 웨이퍼의 크기가 12inch(300mm)인 경우 상기 c의 범위는 200mm∼400mm이고, 상기 웨이퍼의 크기가 16inch(400mm)인 경우 상기 c의 범위는 300mm∼500mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.