KR20040009163A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

체결부의 휘어짐 또는 파손을 방지하며, 체결부의 손상으로 인한 히터부의 페일을 방지할 수 있고, 서셉터의 레벨 조정이 용이한 서셉터를 갖는 반도체 제조 장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 반도체 제조 장치는 하부 전극과, 상기 하부 전극 상에 놓여지며 표면에 웨이퍼를 구비한 서셉터와, 상기 서셉터 상부에 배치되고 상기 웨이퍼 상부 표면을 향하여 가스를 분사하는 상부 전극, 및 상기 서셉터의 가장자리의 적어도 3곳 이상에 배치되며, 상기 챔버 컵과 서셉터를 기계적 및 전기적으로 체결하는 체결 부재를 포함한다. 상기한 가장자리에 형성되는 체결 부재는 서셉터 상부로부터 챔버 벽을 향하여 고정되므로 서셉터 세팅시 휘어짐 또는 파손의 위험성이 적으며, 동일한 크기의 체결 부재를 서셉터 가장자리의 적어도 3곳 이상에 설치하므로 레벨 조절이 용이하다.

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 서셉터를 갖는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
최근 초고집적 반도체 소자를 제조함에 있어, 고집적화에 대응하여, 고품질이면서 고정세한 박막이 요구되고 있으며, 이러한 초고집적 반도체 소자에 합당한 박막을 제조 및 식각하는데 플라즈마 장치가 주로 이용된다.
도 1은 일반적인 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하여, 종래의 플라즈마 장치(1)는 하부 전극(10), 서셉터(30) 및 상부 전극(50)으로 구성된다.
하부 전극(10)은 그라운드(ground) 전압이 인가되는 챔버 컵(11), 챔버 컵(11)내에 충진되는 석영 물질(15) 및 챔버 컵(chamber cup : 11)과 석영 물질(15) 상부에 형성되는 히터(20a,20b)로 구성된다. 챔버 컵(11)은 명칭에서 설명하는 바와 같이, 컵 형태로 형성되어 있으며, 중앙이 분리되어 있다. 여기서, 챔버 컵(11) 내부의 중앙을 분리하는 부분을 중심 기둥(11a)이라 한다. 석영 물질(15)은 히터(20a,20b)에서 발생되는 열을 분산시키는 역할을 한다. 히터(20a,20b)는 링 형태를 가질 수 있으며, 내측 히터(20a) 및 외측 히터(20b)로 구성된다.
서셉터(30)는 하부 전극(10) 상부에 제 1 및 제 2 체결부(35,40)에 의하여 고정된다.
서셉터(30) 상부에는 소정의 막이 증착될 웨이퍼(w)가 놓여있다.
제 1 체결부(35)는 서셉터(30)의 뒷면에 장착되며, 서셉터(30)의 중심과 챔버 컵(11)의 중심 기둥(11a)을 체결하는 포스트 나사(post screw)이다. 이러한 제 1 체결부(35)는 서셉터와 챔버 컵(11)의 중심 기둥(11a)을 기계적 뿐만 아니라 전기적으로도 연결하여, 서셉터(30)를 그라운드시킨다. 제 1 체결부(35)는 내측히터(20a) 사이에 고정된다.
제 2 체결부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터(30)의 가장자리와 챔버컵(11) 외벽 부분을 연결한다. 이러한 제 2 체결부(40)는 나사(41), 나사(41)의 헤드 부분과 서셉터(30)간을 지지하는 고정 세라믹 와셔(washer:43) 및 서셉터(30)와 챔버 컵(11) 사이에 개재되며 나사(41)가 관통되는 세라믹 링(45)을 포함한다. 이때, 고정 세라믹(43) 및 세라믹 링(45)에 의하여, 나사(41)와 챔버 컵(11) 사이에는 절연이 유지된다. 제 2 체결부(40)는 서셉터(30) 가장자리의 적어도 하나 이상, 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 서셉터(30)의 3개의 영역에 형성할 수 있다.
상부 전극(50)은 가스를 분사하는 샤워 헤드(shower head)로서, 서셉터(30)와 일정 거리를 두고 이격되어 있다. 이러한 상부 전극(50), 즉, 샤워 헤드는 (+) 전원을 인가받고 있다.
그러나, 종래의 플라즈마 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
종래의 제 1 체결부(35)는 서셉터(30) 뒷면에 장착되어, 서셉터(30)와 하부 전극(20) 즉, 챔버 컵(11)의 중심 기둥(11a)을 연결한다. 이에따라, 서셉터(30)를 하부 전극(20) 상부에 장착할 때, 제 1 체결부(35)의 뒷면에 있는 제 1 체결부(35)의 상태를 살피기 어려워, 서셉터(30)를 하부 전극(20)상에 세팅(setting)시, 제 1 체결부(35)인 포스트 나사가 휘어지거나 파손되는 현상이 발생된다. 이와같이 제 1 체결부(35)가 휘어지거나 파손되면, 서셉터(30)를 용이하게 그라운드시키지 못하게 되어, RF 클리닝과 같은 공정시, 챔버내에 잔류 가스를 원활히 제거하지 못하게 된다.
더불어, 상기와 같은 이유로, 제 1 체결부(35)가 휘어지거나 또는 파손되면, 제 1 체결부(35)가 하부 전극(20)상에 완전히 밀착되지 않게 된다. 그러면, 서셉터(30)가 세라믹 링(45)에도 완전하게 밀착되지 않게 되며, 이로 인하여 서셉터(30)의 레벨이 변화될 수 있다.
또한, 제 2 체결부(40)에 있어서, 제 2 체결부(40)와 서셉터(30)를 고정하는 고정 세라믹(43)은 그 물성 자체가 약하므로, 파손되기 쉽다. 이와같이 고정 세라믹(43)이 파손되면, 고정 세라믹(43)의 파손 부위로 프로세스 가스가 유입되어, 외측 히터(20b)에 반응 잔재물이 잔류할 수 있다. 이러한 반응 잔재물로 인하여, 히터 페일(fail)이 발생된다.
따라서, 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제는 체결부의 휘어짐 또는 파손을 방지할 수 있는 서셉터를 갖는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 체결부의 손상으로 인한 히터부의 페일을 방지할 수 있는 서셉터를 갖는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 서셉터의 레벨 조정이 용이한 서셉터를 갖는 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 제 2 체결부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 서셉터를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 장치의 단면도이다.
도 5는 도 4의 체결 부재를 확대하여 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 하부 전극 300 : 서셉터
350 : 체결 부재 351 : 나사
353 : 도전성 와셔 355 : 세라믹 링
400 : 샤워헤드
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다. 본원에서 개시된 발명중, 대표적 특징의 개요를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
상기한 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 놓여지며, 표면에 웨이퍼를 구비한 서셉터, 상기 서셉터 상부에 배치되고, 상기 웨이퍼 상부 표면을 향하여 가스를 분사하는 상부 전극, 및 상기 서셉터의 가장자리의 적어도 3곳 이상에 배치되며, 상기 챔버 컵과 서셉터를 기계적 및 전기적으로 체결하는 체결 부재를 포함한다.
이때, 상기 서셉터의 가장자리의 적어도 3곳 이상에는 상기 체결 부재가 수용되는 체결공이 구비된다.
또한, 상기 체결 부재는, 체결공내로 삽입되는 나사와, 상기 체결공내에 구비되며 나사의 체결력을 강화시키는 도전성 와셔와, 상기 서셉터와 챔버 컵 사이에 개재되며, 상기 나사가 관통되는 세라믹 링을 포함한다. 여기서, 상기 도전성 와셔는 알루미늄으로 형성됨이 바람직하다.
상기 하부 전극은, 일정 공간을 갖는 챔버 컵과, 상기 챔버 컵에 충진되는 절연 부재와, 상기 절연 부재 및 챔버 컵 상부에 놓여지며, 상기 서셉터를 가열하는 히터를 포함하며, 바람직하게는, 상기 체결 부재는 상기 챔버 컵과 체결된다. 또한, 상기 상부 전극은 샤워 헤드이다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 첨부한 도면 도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 장치의 단면도이고, 도 5는 도 4의 체결 부재를 확대하여 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 장치(100)는, 하부 전극(200), 서셉터(300) 및 상부 전극(400)으로 구성된다.
하부 전극(200)은 챔버 컵(210), 절연 부재(220) 및 히터(230a,230b)를 포함한다. 챔버 컵(210)은 플라즈마 장치(100)를 지지하는 부재로서, (-) 전압이 지속적으로 인가되어, 그라운드로 도전된 상태이다. 이러한 챔버 컵(210)은 컵 형태로 형성되어 있으면서, 내부 공간이 분할되어 있을 수 있다. 여기서, 챔버 컵(210) 내부의 중앙을 분리하는 부분을 중심 기둥(210a)이라 한다. 절연 부재(220)는 챔버 컵(210) 내부의 공간을 매립하며, 히터(230a,230b)로부터 발생되는 열을 분산, 소모시키는 역할을 한다. 이러한 절연 부재(220)로는 예를 들어, 석영 물질이 이용될 수 있다. 히터(230a,230b)는 플라즈마 장치 내부의 공간을 가열시키는 역할을 하며, 챔버 컵(210) 및 절연 부재(220) 상부에 다중 링 형태로 형성된다. 여기서, 도면 부호 230a은 내측 히터를 나타내고, 230b는 외측 히터를 나타낸다.
서셉터(300)는 하부 전극(200), 바람직하게는 챔버 컵(210)상에 체결 부재(350)에 의하여 체결된다. 서셉터(300)는 알려진 바와 같이, 웨이퍼(W)가 안착되며, 히터(230a,230b)에 의하여 가열된다. 아울러 서셉터(300)는 탄소를 포함하는 물질, 예를들어 흑연으로 형성할 수 있다.
체결 부재(350)는 도 5에 도시된 바와 같이, 나사(351), 도전성 와셔(353) 및 세라믹 링(353)을 포함한다.
나사(351)는 실질적인 체결 수단으로서, 서셉터(300)와 챔버 컵(210)의 가장자리를 기계적으로 연결하는 역할을 한다.
도전성 와셔(353)는 서셉터(300)와 나사(351) 사이를 고정한다. 바람직하게는 도전성 와셔(353)는 박막의 링 형상으로, 체결공(H) 사이에 배치되며, 나사(351)의 체결력을 강화시키는 역할을 한다. 이러한 도전성 와셔(353)는 서셉터(300)를 그라운드된 챔버 컵(210)과 전기적으로 연결시켜, 서셉터(300)를 그라운드시키는 역할을 하며, 도전성 와셔(353)는 예를들어 도전 특성이 우수하며, 식각제인 DCS(SiH2Cl2)가스에 내성이 뛰어난 알루미늄으로 형성된다.
세라믹 링(355)은 서셉터(300)의 가장자리 부분과 챔버 컵(210)의 외벽 사이에 개재되며, 서셉터(300)와 챔버 컵(210) 사이의 기밀을 유지한다. 이때, 상기 나사(351)는 세라믹 링(355)을 관통하여, 챔버 컵(210)과 닿게 된다.
이러한 체결 부재(350)는 서셉터(300)의 레벨 조절이 용이하도록, 서셉터(300) 가장자리의 적어도 3 곳 이상, 바람직하게는 도 3의 제 2 체결부(40)가 형성되는 위치에 형성된다.
상부 전극(400)은 가스를 분사하는 샤워 헤드로서, 가스가 통과되는 다수의 개구(도시되지 않음)를 포함한다. 이러한 상부 전극(400)은 표면에 웨이퍼(W)가 장착된 서셉터(30)와 일정 거리를 두고 이격되어 있으며, 웨이퍼(W) 표면을 향해 소정의 가스를 분사한다. 이때, 상부 전극(400)은 (+) 전원을 지속적으로 인가받는다.
이와같은 본 발명의 플라즈마 장치는, 서셉터(300)의 가장자리의 적어도 3곳 이상에 체결 부재(350)를 형성한다. 이때, 체결 부재(350)는 서셉터(300)를 챔버컵(210) 상부에 얹은 다음, 서셉터(300) 상부로부터 체결을 가하도록 하는 구조를 가지고 있으므로, 체결 부재(350)의 파손 또는 휘어짐 없이 서셉터(300)와 챔버 컵(210)간의 체결시킬 수 있다.
아울러, 서셉터(300)의 가장자리의 3군데 이상에 동일한 구조의 체결 부재(350)가 형성되므로, 레벨 조절 또한 용이하다.
또한, 체결 부재(350)가 서셉터(300)와 챔버 컵(210)을 전기적으로 연결시킬 수 있도록 도전성 와셔를 포함하므로, 서셉터(300)가 그라운드 상태로 도전되어, 플라즈마 공정시 잔류 가스를 쉽게 제거할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 서셉터 중앙 뒷면에 부착되었던 포스트 나사를 포함하는 체결부를 제거하는 대신, 가장자리에 형성되는 체결 부재에 서셉터와 챔버 컵을 전기적으로 연결할 수 있도록 도전성을 부여한다.
이때, 가장자리에 형성되는 체결 부재는 서셉터 상부로부터 챔버 벽을 향하여 고정되므로 서셉터 세팅시 휘어짐 또는 파손의 위험성이 적으며, 동일한 크기의 체결 부재를 서셉터 가장자리의 적어도 3곳 이상에 설치하므로 레벨 조절이 용이하다.
이에따라, 포스트 나사로 발생되었던, 나사의 휨 또는 파손으로 발생되는 문제, 서셉터와 챔버 벽의 콘택 불량 문제 및 서셉터의 레벨 불균형 문제를 모두 해결할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 놓여지며, 표면에 웨이퍼를 구비한 서셉터;
    상기 서셉터 상부에 배치되고, 상기 웨이퍼 상부 표면을 향하여 가스를 분사하는 상부 전극; 및
    상기 서셉터의 가장자리의 적어도 3곳 이상에 배치되며, 상기 챔버 컵과 서셉터를 기계적 및 전기적으로 체결하는 체결 부재를 포함하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서셉터의 가장자리의 적어도 3곳 이상에는 상기 체결 부재가 수용되는 체결공이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 체결 부재는, 체결공내로 삽입되는 나사와,
    상기 체결공내에 구비되며 나사의 체결력을 강화시키는 도전성 와셔와,
    상기 서셉터와 챔버 컵 사이에 개재되며, 상기 나사가 관통되는 세라믹 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 와셔는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하부 전극은,
    일정 공간을 갖는 챔버 컵과,
    상기 챔버 컵에 충진되는 절연 부재와,
    상기 절연 부재 및 챔버 컵 상부에 놓여지며, 상기 서셉터를 가열하는 히터를 포함하며,
    상기 체결 부재는 상기 챔버 컵과 체결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 전극은 샤워 헤드인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100650926B1 (ko) * 2004-10-13 2006-11-29 주식회사 에이디피엔지니어링 플라즈마 처리장치
KR100738874B1 (ko) * 2006-02-07 2007-07-12 주식회사 에스에프에이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치
KR100854421B1 (ko) * 2007-04-10 2008-08-26 주식회사 에스에프에이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치

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