KR20040079559A

KR20040079559A - 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버

Info

Publication number: KR20040079559A
Application number: KR1020030014487A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 위순임
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-16
Also published as: KR100520979B1

Abstract

본 발명은 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버에 관한 것으로, 원격 플라즈마 발생기로부터 발생된 플라즈마 가스를 제공받아 공정을 수행하는 진공 프로세스 챔버는 프로세스 챔버를 이루는 하우징, 하우징의 상부는 고깔 형상을 갖고, 하우징의 상부 중심에 원격 플라즈마 발생기의 출구와 연결되는 가스 입구, 하우징 상부면을 따라 나선형으로 권선되는 H-필드 발생용 코일, H-필드 발생용 코일과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 H-필드 발생 전원, 프로세스 챔버의 내부 저면에 설치되어 웨이퍼가 위치하는 서브스트레이트, 진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 포함하여 구성되어 H-필드 발생용 코일에 의해 하우징 내측에 유도되는 H-필드에 의해 가스 입구를 통해 유입되는 플라즈마 가스가 플라즈마 챔버 내부에 고르게 확산된다.

Description

원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버{VACUUM PROCESS CHAMBER REMOTE PLASMA GENERATOR}

본 발명은 진공 프로세스 챔버(semiconductor process chamber)에 관한 것으로, 구체적으로는 원격 플라즈마 발생기(remote plasma generator)를 이용한 진공 프로세스 챔버로서 대면적화 되어가는 웨이퍼(wafer)의 가공에 있어서 균일성(uniformity)을 확보할 수 있는 새로운 진공 프로세스 챔버에 관한 것이다.

플라즈마는 다양한 반도체 제조 공정에 사용된다. 예를 들어, 애싱(ashing), 세정(cleaning), 식각(etching), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 이용되고 있다. 플라즈마를 발생하는 방식은 크게 두 가지로 프로세스 챔버의 내부에 상부 전극과 하부 전극을 구성하여 플라즈마를 발생시키는 방식과 프로세스 챔버의 외부에서 플라즈마를 발생하여 프로세스 챔버로 공급하는 원격 플라즈마 발생 방식이 있다.

일반적인 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 가스 소오스(1), 원격 플라즈마 발생기(3), 프로세스 챔버(5) 및, 진공 펌프(7)를 포함하여 구성된다. 플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정에 있어서 특히 중요한 공정 요인은 프로세스 챔버 내부에서 플라즈마의 균일성을 확보하는 것이다.

한 장의 웨이퍼에서 얻을 수 있는 칩(chip)수를 증가시키기 위해서는 칩 사이즈를 줄이거나, 웨이퍼 사이즈를 크게 할 필요가 있다. 현재 4", 5", 6", 8", 12"를 사용하고 있으며 점차적으로 웨이퍼 사이즈는 커지게 될 것이다. 이와 같이 웨이퍼 사이즈가 증가하고 있는 상황에서 종래의 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버의 경우에 그 구조적 특징에 의해 대면적화 되어가는 웨이퍼를 가공하기에 불리하다.

원격 플라즈마 발생기를 이용하는 진공 프로세스 챔버의 경우 제한된 가스 입구를 통해서 챔버 내부로 공급되는 플라즈마 가스가 챔버의 전체 영역으로 고르게 확산되어 분포하기가 어렵다. 그럼으로 대면적화 되어가는 웨이퍼에 대응할 수 있는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버가 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 대면적화 되어가는 웨이퍼에 대응할 수 있는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 블록도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버의 구성을 보여주는 단도면;

도 3a 및 도 3b는 도 2의 H-필드 발생용 전원의 전원 공급 파형의 일 예를 보여주는 도면;

도 4는 도 2의 H-필드 발생 코일에 의해 발생되는 H-필드를 가시적으로 보여주는 도면; 그리고

도 5는 원격플라즈마 발생기로부터 입력되는 플라즈마 가스가 확산되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 가스 소오스 3, 10: 원격 플라즈마 발생기

5, 20: 프로세스 챔버 7: 진공펌프

15: RF 전원 27: H-필드 발생 전원

22: 챔버 하우징 상부 24: 폴리머 방지벽

25: 서브스트레이트 28: 웨이퍼

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 원격 플라즈마 발생기로부터 발생된 플라즈마 가스를 제공받아 공정을 수행하는 진공 프로세스 챔버는: 프로세스 챔버를 이루는 하우징, 하우징의 상부는 고깔 형상을 갖고, 하우징의 상부 중심에 원격 플라즈마 발생기의 출구와 연결되는 가스 입구, 하우징 상부면을 따라 나선형으로 권선되는 H-필드 발생용 코일, H-필드 발생용 코일과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 H-필드 발생 전원, 프로세스 챔버의 내부 저면에 설치되어 웨이퍼가 위치하는 서브스트레이트, 진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 진공 프로세스 챔버에 의하면, H-필드 발생용 코일에 의해 하우징 내측에 유도되는 H-필드에 의해 가스 입구를 통해 유입되는 플라즈마 가스가 플라즈마 챔버 내부에 고르게 확산된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 프로세스 챔버의 하우징 내부는 폴리머 방지를 위한 폴리머 방지벽이 설치되고, 폴리머 방지벽은 석영 재질로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, H-필드 발생 전원은 소정의 전압을 갖는 직류 또는 소정의 전압 및 주기를 갖는 펄스 파형 중 어느 하나를 발생하여 H-필드 발생용 코일로 공급한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, H-필드 발생 전원은 5V 내지 50V 전압을 갖고, 10A 내지 300A 전류를 공급한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 프로세스 챔버의 내부 압력은 30m Torr 내지 15 Torr를 갖는다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.

본 발명의 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버는 고깔 형상을 갖는 챔버 하우징과 그 상부에 H-필드 발생용 코일을 구비하여 원격 플라즈마 발생기로부터 유입되는 플라즈마 가스가 프로세스 챔버의 내부에 고르게 확산되도록 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버의 구성을 보여주는 단도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 프로세스 챔버(20)는 하우징 상부(22)가 고깔 형상을 갖고, 하우징의 상부(22)의 중심에 원격 플라즈마 발생기(10)의 출구(12)와 연결되는 가스 입구(21)가 구성된다. 프로세스 챔버(20)의 하부 일 측에는 진공 펌프(미도시)와 연결되는 가스 출구가 구성된다.

하우징 상부면(22)을 따라 나선형으로 H-필드 발생용 코일(26)이 수회 권선된다. H-필드 발생용 코일(26)은 전기적으로 H-필드 발생 전원(27)에 연결된다. 프로세스 챔버(20)의 내부 저면에는 웨이퍼(28)가 위치하는 서브스트레이트(25)가 마련되어 있으며, 바이어스 전원(28)이 서브스트레이트(25)에 전기적으로 연결된다. 프로세스 챔버(20)의 하우징 내부는 폴리머 방지를 위한 폴리머 방지벽(24)이설치된다. 폴리머 방지벽(24)은 바람직하게는 석영 재질로 구성된다.

H-필드 발생 전원(27)은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 소정의 전압(Va)을 갖는 직류 또는 소정의 전압(Vb) 및 주기를 갖는 펄스 파형 중 어느 하나를 발생하여 H-필드 발생용 코일(26)로 공급한다. H-필드 발생 코일(26)에 전원이 공급되면, 도 4에 도시된 바와 같이, H-필드 발생용 코일(26)에는 H-필드가 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, H-필드 발생 전원(27)은 예컨대, 5V 내지 50V 전압을 갖고, 10A 내지 300A 전류를 공급한다. 프로세스 챔버의 내부 압력은 예컨대, 30mTorr 내지 15Torr를 갖는다.

원격 플라즈마 발생기(10)는 입구(11)와 출구(12)를 갖고 루프를 형성하는 플라즈마 발생관과 이에 쇄교 되도록 결합되는 다수개의 자기코어들(13)과 이에 수회 권선되는 코일(14) 그리고 코일로 RF 전원을 제공하는 RF 전원(15)을 포함하는 구성을 갖는다.

원격 플라즈마 발생기(10)로부터 발생된 플라즈마 가스는 좁은 가스 입구(21)를 통해 중심부에 집중되어 유입되는 플라즈마 가스 이온 입자들은, 도 5에 도시된 바와 같이, H-필드에 영향을 받아 중심부로부터 하우징(20) 측벽면으로 확산되어져 전체적으로는 플라즈마 챔버(20)의 내부에 고르게 확산되어 진다.

이와 같은 본 발명의 원격 플라즈마 발생기를 이용한 프로세스 챔버는 플라즈마를 이용한 다양한 반도체 제조 공정 예를 들어, 애싱, 세정, 식각, CVD 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였으나, 이는 일 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 프로세스 챔버의 하우징을 고깔 형상으로 하고 그 상부면에 H-필드 발생을 위한 코일을 권선함으로서 원격 플라즈마 발생기로부터 유입되는 플라즈마 가스 이온 입자들을 프로세스 챔버에 고르게 확산시킬 수 있다.

Claims

원격 플라즈마 발생기로부터 발생된 플라즈마 가스를 제공받아 공정을 수행하는 진공 프로세스 챔버에 있어서,

프로세스 챔버를 이루는 하우징, 하우징의 상부는 고깔 형상을 갖고;

하우징의 상부 중심에 원격 플라즈마 발생기의 출구와 연결되는 가스 입구;

하우징 상부면을 따라 나선형으로 권선되는 H-필드 발생용 코일;

H-필드 발생용 코일과 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 H-필드 발생 전원;

프로세스 챔버의 내부 저면에 설치되어 웨이퍼가 위치하는 서브스트레이트;

진공 펌프와 연결되는 가스 출구를 포함하여,

H-필드 발생용 코일에 의해 하우징 내측에 유도되는 H-필드에 의해 가스 입구를 통해 유입되는 플라즈마 가스가 플라즈마 챔버 내부에 고르게 확산되어 지는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.
제1항에 있어서,

프로세스 챔버의 하우징 내부는 폴리머 방지를 위한 폴리머 방지벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.
제2항에 있어서,

상기 폴리머 방지벽은 석영 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.
제1항에 있어서,

H-필드 발생 전원은 소정의 전압을 갖는 직류 또는 소정의 전압 및 주기를 갖는 펄스 파형 중 어느 하나를 발생하여 H-필드 발생용 코일로 공급하는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.
제1항에 있어서,

H-필드 발생 전원은 5V 내지 50V 전압을 갖고, 10A 내지 300A 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.
제1항에 있어서,

프로세스 챔버의 내부 압력은 30mTorr 내지 15Torr를 갖는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 발생기를 이용한 진공 프로세스 챔버.