KR20040108068A - semiconductor device fabricating equipment using radio frequency energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 챔버 내의 공정을 진행하는 과정에서 생성된 폴리머의 증착이 상부전극부를 구성하는 코일의 형상을 따라 집중되는 것을 방지토록 하여 그에 따른 공정불량의 방지와 정비의 주기를 연장시키도록 함과 동시에 고주파 파워의 안정적인 제공으로 공정의 균일도를 향상시키도록 하고, 제조되는 반도체소자의 품질 향상과 제조수율을 보다 높이도록 하는 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비에 관한 것이다.The present invention prevents the deposition of the polymer produced during the process in the chamber to be concentrated along the shape of the coil constituting the upper electrode portion, thereby prolonging the cycle of preventing and maintaining the process defect accordingly. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing facility using high-frequency power to improve the uniformity of the process by providing a stable high-frequency power, and to improve the quality and manufacturing yield of the semiconductor device to be manufactured.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 소망하는 회로패턴을 형성하는 것으로 이루어진다.In general, a semiconductor device is formed by selectively and repeatedly performing a process such as photographing, etching, diffusion, chemical vapor deposition, ion implantation, and metal deposition on a wafer to form a desired circuit pattern.
이들 각 공정 중 식각, 확산, 화학기상증착, 금속증착 등의 공정을 수행하는 반도체소자 제조설비에는 고주파 파워를 이용하여 공급된 공정가스를 플라즈마 상태로 변환시켜 웨이퍼 상의 상면 전체 영역 또는 패턴 마스크로부터 노출되는 부위에 대하여 반응하도록 하는 것이 있다.The semiconductor device manufacturing equipment which performs etching, diffusion, chemical vapor deposition, and metal deposition among these processes converts the supplied process gas into a plasma state using high frequency power and exposes it from the entire upper surface area or pattern mask on the wafer. There is a thing to react to the site which becomes.
이러한 반도체소자 제조설비로부터 공정을 수행하는 과정에서 공정가스의 반응시 반응에 의한 부산물 즉, 폴리머의 생성이 있고, 이들 폴리머는 공정이 이루어지는 챔버 내벽에 대하여 무분별하게 증착된다. 그리고, 이들 폴리머는 공정 진행에 지장을 줄 뿐 아니라 증착된 표면으로부터 떨어져 웨이퍼 상면으로 이동할 경우 그 부위의 결함을 유발시키는 파티클로서 작용한다.In the process of performing the process from the semiconductor device manufacturing facilities there is a by-product by the reaction during the reaction of the process gas, that is, the production of polymers, these polymers are deposited indiscriminately with respect to the inner wall of the chamber in which the process is performed. These polymers not only interfere with the process but also act as particles that cause defects in the area when moved away from the deposited surface to the top of the wafer.
이러한 폴리머의 증착 관계 및 그 영향에 대하여 설명함에 앞서 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비의 종래 기술 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Prior to describing the deposition relationship and the effects of such a polymer will be described with reference to the accompanying drawings, prior art configuration of a semiconductor device manufacturing equipment using a high frequency power.
종래의 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비(10)의 구성은, 도 1에 도시한 바와 같이, 진공압 상태를 포함한 밀폐 분위기를 구획하는 챔버(12)가 있고, 이 챔버(12) 내부의 진공압 분위기는 측부 소정 위치로부터 연통하여 연결한 배기라인(14)으로부터 선택적인 진공압의 제공에 의해 이루어진다.As shown in FIG. 1, the structure of the semiconductor device manufacturing facility 10 using the conventional high frequency power has the chamber 12 which partitions the airtight atmosphere containing a vacuum state, and the inside of this chamber 12 The pneumatic atmosphere is achieved by providing an optional vacuum pressure from the exhaust line 14 connected in communication from the side predetermined position.
또한, 챔버(12) 내부의 하측 부위에는 챔버(12) 내부로 투입한 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하는 척 조립체(16)를 구비하고, 이 척 조립체(16)는 챔버(12) 외부의 고주파 발진기(18)와 연결됨으로써 선택적인 고주파 파워의 인가가 이루어지는 하부전극부를 이룬다.In addition, the lower portion of the chamber 12 is provided with a chuck assembly 16 for supporting the bottom surface of the wafer W introduced into the chamber 12, and the chuck assembly 16 is outside the chamber 12. It is connected to the high frequency oscillator 18, thereby forming a lower electrode portion in which selective high frequency power is applied.
그리고, 척 조립체(16)에 대향하는 챔버(12) 내부의 천장 부위에는 고주파 발진기(18)와 통상의 방법으로 연결한 상부전극부(20)가 챔버(12) 내부의 천장 부위로부터 인슐레이터(22)의 지지를 받아 위치하고, 이 상부전극부(20)의 하측으로는 공정가스의 반응으로부터 상부전극부(20)의 오염 및 손상을 방지토록 챔버(12) 상부를 결리시키는 절연 재질의 격판(24)이 구비되어 있다.In the ceiling portion of the chamber 12 facing the chuck assembly 16, the upper electrode portion 20, which is connected to the high frequency oscillator 18 in a conventional manner, is insulated from the ceiling portion inside the chamber 12. And a support plate 24 formed of an insulating material for separating the upper part of the chamber 12 so as to prevent contamination and damage of the upper electrode part 20 from reaction of the process gas under the upper electrode part 20. ) Is provided.
이상의 구성으로부터 공정의 진행 과정을 살펴보면, 먼저 진공압 분위기를 이루는 챔버(12) 내부에 투입된 웨이퍼(W)는 척 조립체(16) 상면에 통상의 방법으로 밀착되어 놓이고, 이어 챔버(12) 내부에 대하여 공정가스의 공급이 이루어진다.Looking at the progress of the process from the above configuration, first, the wafer (W) introduced into the chamber 12 forming the vacuum atmosphere is placed in close contact with the upper surface of the chuck assembly 16 in a conventional manner, and then inside the chamber 12 Process gas is supplied to
이러한 상태에서 상부전극부(20)와 하부전극부를 이루는 척 조립체(16) 상에고주파 발진기(18)에 의한 고주파 파워의 인가가 이루어지면, 그 사이에 있는 공정가스가 플라즈마 상태로 변환되어 웨이퍼(W) 상면 전체 또는 포토레지스트 패턴 마스크로부터 노출되는 부위에 대하여 반응하는 것으로 공정이 진행된다.In this state, when the high frequency power is applied by the high frequency oscillator 18 on the chuck assembly 16 forming the upper electrode portion 20 and the lower electrode portion, the process gas therebetween is converted into a plasma state and the wafer ( W) A process proceeds by reacting with respect to the whole upper surface or the site | part exposed from a photoresist pattern mask.
상술한 공정의 진행 과정에서 생성된 각종 형태의 폴리머는 챔버(12) 내부의 노출된 전체 영역에 대하여 무분별한 증착이 이루어지고, 계속적인 공정 수행에 의해 폴리머의 증착 정도가 심화되면 그 표면으로부터 떼어지기 쉬운 상태를 이룬다.The various types of polymers produced in the process described above are indiscriminately deposited on the entire exposed area inside the chamber 12, and are separated from the surface when the deposition degree of the polymer is deepened by the continuous process. It's easy.
이때 상부전극부(20)는 코일 형상을 갖는 것으로서 고주파 파워가 인가됨에 의해 발열하는 관계에 있으며, 상부전극부(20)에 근접하고 동시에 웨이퍼(W)에 대향하는 격판(24)은 공정이 진행되는 상태와 대기 상태로 반복적으로 변화는 과정에서 상부전극부(20)의 발열에 의해 열 팽창 또는 수축이 반복적으로 이루어진다.At this time, the upper electrode portion 20 has a coil shape and generates heat by applying high frequency power, and the diaphragm 24 adjacent to the upper electrode portion 20 and simultaneously facing the wafer W is in progress. The thermal expansion or contraction is repeatedly performed by the heat of the upper electrode unit 20 in the process of being repeatedly changed to the standby state and the standby state.
이로부터 공정의 전·후 과정에서 격벽(24) 상에 증착된 폴리머는 상부전극부(20)의 형상 즉, 코일 형상을 따라 집중되고, 격벽(24)은 상부전극부(20)의 발열에 영향을 받아 열 팽창과 수축 반응을 반복함으로써 폴리머의 증착 상태를 더욱 불안정하게 하여 쉽게 떨어뜨리는 작용을 한다.From this, the polymer deposited on the partition wall 24 in the before and after process is concentrated along the shape of the upper electrode part 20, that is, the coil shape, and the partition wall 24 is exposed to the heat generated by the upper electrode part 20. Under the influence of repeated thermal expansion and contraction reaction, the deposition state of the polymer becomes more unstable and easily falls.
이렇게 떨어진 폴리머가 웨이퍼(W) 상에 떨어질 경우 그 부위를 오염 또는 손상시키는 파티클로서 작용하여 공정 결함을 유발할 뿐 아니라 척 조립체(16) 상면에 떨어질 경우 웨이퍼(W)의 저면을 오염시킬 뿐 아니라 이후 공정불량을 초래하는 등의 문제를 야기한다.When such dropped polymer falls on the wafer W, it acts as a particle that contaminates or damages the site, causing process defects, and when falling on the upper surface of the chuck assembly 16, not only contaminates the bottom surface of the wafer W, It causes problems such as process defects.
또한, 상술한 상부전극부(20)를 통한 고주파 파워의 인가는 그 형상 즉, 나선의 코일 형상을 따라 집중하여 그 하부의 공정가스에 대한 플라즈마 분포를 불균일하게 형성하고, 이것은 공정 진행과정에서 웨이퍼(W)의 전면에 대한 공정 균일도를 저하시킴으로써 공정의 불균일에 따른 반도체소자 제조수율의 저하를 초래하는 문제가 있었다.In addition, the application of the high frequency power through the above-described upper electrode portion 20 concentrates along its shape, that is, the shape of the coil of the spiral, to form a non-uniform plasma distribution for the process gas thereunder, which is a wafer during the process. Degradation of the process uniformity with respect to the entire surface of (W) has a problem of lowering the semiconductor device manufacturing yield due to the process unevenness.
본 발명의 목적은, 상부전극부를 격리시키며 폴리머의 증착이 이루어지는 격벽에 대하여 공정 진행의 전·후 과정에서 상부전극부의 발열로부터 열 팽창 또는 수축 작용을 저감시키도록 함과 동시에 그 전달을 균일하게 이루어지도록 함으로써 격벽 표면에 대한 폴리머의 부분적이고도 집중적인 증착을 방지하여 안정적인 증착 상태로 장구히 연장되게 하고, 이로부터 폴리머의 떨어짐에 의한 웨이퍼와 척 조립체에 대한 오염 및 손상을 방지토록 하며, 고주파 파워의 균일한 전달이 있도록 하여 공정의 균일도 향상과 이에 따른 반도체소자의 품질 및 제조수율을 보다 향상시키도록 하는 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비를 제공함에 있다.An object of the present invention is to separate the upper electrode portion and to reduce the thermal expansion or contraction action from the heat generation of the upper electrode portion during and after the process proceeds to the partition wall in which the polymer is deposited, and at the same time, the transfer is made uniform. This prevents partial and intensive deposition of polymers on the bulkhead surface, thus prolonging them to a stable deposition state, thereby preventing contamination and damage to the wafer and chuck assembly from falling polymers, and It is to provide a semiconductor device manufacturing equipment using high frequency power to improve the uniformity of the process, thereby improving the quality and manufacturing yield of the semiconductor device to ensure uniform delivery.
도 1은 종래 기술에 따른 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor device manufacturing equipment using a high frequency power according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor device manufacturing equipment using a high frequency power according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시한 분배전극판의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.3 is a plan view schematically illustrating the configuration of the distribution electrode plate illustrated in FIG. 2.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10, 30: 제조설비 12, 32: 챔버10, 30: manufacturing equipment 12, 32: chamber
14: 배기라인 16: 척 조립체14: exhaust line 16: chuck assembly
18: 고주파 발진기 20: 상부전극부18: high frequency oscillator 20: upper electrode
22, 32a, 32b: 인슐레이터 24: 격벽22, 32a, 32b: Insulator 24: Bulkhead
34: 분배전극판 36: 홀34: distribution electrode plate 36: hole
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적 구성은, 밀폐 분위기를 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 상부에 위치하며 고주파 파워의 인가가 이루어지는 상부전극부; 및 상기 상부전극부에 대향하여 일정 간격으로 유지되게 절연시켜 설치한 금속 재질의 판 형상으로 상부전극부로부터의 고주파 파워의 영향을 면적 범위로 분산시키도록 하는 분배전극판을 구비하여 이루어진다. 또한, 상기 분배전극판은 중심으로부터 방사 방향으로 향하는 홈 또는 홀을 형성하여 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 상부전극부는 상기 챔버의 천정 부위에 더 구비한 제 1 인슐레이터에 의해 간격 유지되게 지지를 받도록 하고, 상기 분배전극판은 상기 제 1 인슐레이터로부터 그 하측으로 연장시킨 형상으로 더 구비한 제 2 인슐레이터의 지지를 받도록 하여 상기 상부전극부에 대하여 간격 유지되게 절연시키도록 함이 바람직하다.A characteristic configuration of the present invention for achieving the above object is a chamber for forming a closed atmosphere; An upper electrode part positioned above the chamber and configured to apply high frequency power; And a distribution electrode plate configured to disperse the influence of the high frequency power from the upper electrode portion in an area range in a plate shape made of a metal material which is insulated and maintained at a predetermined interval to face the upper electrode portion. In addition, the distribution electrode plate may be formed by forming a groove or a hole facing in the radial direction from the center. The upper electrode part is supported by the first insulator further spaced at the ceiling portion of the chamber, and the distribution electrode plate is further provided in a shape extending downward from the first insulator. It is preferable to insulate the upper electrode to be supported by the insulator so as to be spaced apart.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration of a semiconductor device manufacturing apparatus using high frequency power according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 분배전극판의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor device manufacturing equipment using a high frequency power according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view schematically showing the configuration of the distribution electrode plate shown in FIG. Like reference numerals refer to like parts, and detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 고주파 파워를 이용하는 반도체소자 제조설비(30)의 구성은, 도 2에 도시한 바와 같이, 진공압 상태를 포함하여 밀폐 분위기를 구획하는 챔버(12)가 있고, 이 챔버(12)는 내부의 하측 부위에 챔버(12) 내부로 투입된 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지토록 하는 척 조립체(16)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 2, the structure of the semiconductor device manufacturing facility 30 using the high frequency power which concerns on this invention includes the chamber 12 which partitions a closed atmosphere including a vacuum state, and this chamber 12 Has a chuck assembly 16 for supporting the bottom surface of the wafer W introduced into the chamber 12 in the lower portion of the inside.
또한, 챔버(12) 내부의 천장 부위에는 척 조립체(16)의 상면에 대향하며 척 조립체(16)와 함께 고주파 발진기(18)의 영향을 받는 나선형 코일 형상을 갖는 상부전극부(20)가 구비한 제 1 인슐레이터(32a)의 지지를 받아 챔버(12) 천장으로부터 간격 유지되게 위치하고 있다. 그리고, 상부전극부(20)에 근접한 하측 부위에는 상부전극부(20)가 갖는 나선형 코일 형상을 따라 작용하는 고주파 파워의 영역을 면적 범위로 확대시켜 분산토록 하는 분배전극판(34)이 제 1 인슐레이터(32a)로부터 연장시킨 형상으로 더 구비한 제 2 인슐레이터(32b)의 지지를 받아 상부전극부(20)에 대향하여 간격 유지된 상태를 이룬다.In addition, an upper electrode portion 20 having a helical coil shape facing the upper surface of the chuck assembly 16 and affected by the high frequency oscillator 18 together with the chuck assembly 16 is provided at the ceiling of the chamber 12. It is positioned to be spaced apart from the ceiling of the chamber 12 with the support of a first insulator 32a. In the lower portion adjacent to the upper electrode portion 20, the distribution electrode plate 34 extending the area of the high frequency power acting along the spiral coil shape of the upper electrode portion 20 to the area range is distributed. Received by the second insulator 32b further provided in a shape extending from the insulator 32a to form a state in which it is spaced apart from the upper electrode portion 20.
그리고, 상술한 분배전극판(34) 하측의 챔버(12) 측벽에는 내부의 공정 분위기로부터 분배전극판(34)을 포함한 상부전극부(20)를 격리시키도록 하는 격벽(24)이 구비되어 있다.A partition wall 24 is provided on the sidewall of the chamber 12 below the distribution electrode plate 34 to isolate the upper electrode portion 20 including the distribution electrode plate 34 from the process atmosphere therein. .
여기서, 상술한 분배전극판(34)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 나선형 코일 형상을 이루는 상부전극부(20)에 대향하여 그 형성 영역 이상의 면적을 갖는 판 형상으로 그 중심으로부터 방사 방향으로 연장한 다수의 홀('홈'으로 대체될 수 있다.)(36)을 구비하고 있다. 이들 홈 또는 홀(36)은 상부전극부(20)로부터 그 중심 부위에 집중하는 고주파 파워의 영향을 넓은 영역으로 분산시키는 기능을 담당한다.Here, as shown in FIG. 3, the above-described distribution electrode plate 34 has a plate shape having an area equal to or greater than a region formed thereon as opposed to the upper electrode portion 20 forming a spiral coil shape in a radial direction from the center thereof. It has a plurality of elongated holes (which can be replaced by 'grooves') 36. These grooves or holes 36 are responsible for dispersing the influence of the high frequency power concentrated in the central portion from the upper electrode portion 20 in a wide area.
또한, 분배전극판(34)은, 상술한 바와 같이, 고주파 파워의 분산과 더불어 상부전극부(20)의 발열이 그 하측의 격벽(24)에 전달되는 것을 일차적으로 차단하는 역할을 수행하며, 이것은 격벽(24)의 표면에 대한 폴리머의 증착이 넓은 영역으로 균일하게 분산될 수 있는 환경을 제공하여 공정의 진행과정에서 쉽게 떨어지지 않는 수준을 장시간 지속시키게 된다.In addition, as described above, the distribution electrode plate 34 serves to primarily block the transmission of the high frequency power and the heat generation of the upper electrode portion 20 to the lower partition 24. This provides an environment in which the deposition of the polymer on the surface of the partition wall 24 can be uniformly dispersed over a large area to maintain a level that does not easily fall off during the process.
한편, 상부전극부(20)는 챔버(12)의 천정 부위로부터 더 구비된 제 1 인슐레이터(32a)에 의해 간격 유지되게 지지되고, 상술한 분배전극판(34)은 제 1 인슐레이터(32a)의 가장자리 부위로부터 그 하측으로 연장시킨 형상으로 더 구비한 제 2인슐레이터(32b)에 의해 상부전극부(20)와 간격 유지되게 지지됨으로써 상부전극부(20)와 분배전극판(34) 사이의 상호 절연이 유지된다.On the other hand, the upper electrode portion 20 is supported so as to be spaced apart by the first insulator 32a further provided from the ceiling portion of the chamber 12, the above-described distribution electrode plate 34 of the first insulator 32a It is mutually insulated between the upper electrode portion 20 and the distribution electrode plate 34 by being supported so as to be spaced apart from the upper electrode portion 20 by the second insulator 32b further provided in a shape extending from the edge portion to the lower portion thereof. Is maintained.
따라서, 본 발명에 의하면, 상부전극부를 이루는 코일의 발열에 대응하여 분배전극판이 넓은 면적으로 일차적인 차단을 수행함에 따라 격벽에 대한 열 전달이 효율적으로 차단되어 폴리머에 의한 웨이퍼의 오염 또는 손상 및 공정불량이 방지되고, 고주파 파워의 집중을 넓은 영역으로 분산시킴으로써 웨이퍼에 대한 안정적이고도 균일한 플라즈마 분위기를 유도하여 공정의 균일도와 더불어 제조되는 반도체소자의 특성 향상과 제조수율을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, as the distribution electrode plate primarily blocks the large area in response to the heat generation of the coil forming the upper electrode portion, heat transfer to the partition walls is efficiently blocked, thereby contaminating or damaging the wafer by the polymer and the process. Defects are prevented, and by dispersing the concentration of high frequency power over a wide area, a stable and uniform plasma atmosphere is induced on the wafer, thereby improving the characteristics and manufacturing yield of the semiconductor device manufactured along with the uniformity of the process.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and such modifications or changes belong to the claims of the present invention. something to do.
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| KR (1) | KR20040108068A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101118997B1 (en) * | 2009-12-02 | 2012-03-13 | 주식회사 원익아이피에스 | Equipment and method for plasma treatment |
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2003
- 2003-06-16 KR KR1020030038809A patent/KR20040108068A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101118997B1 (en) * | 2009-12-02 | 2012-03-13 | 주식회사 원익아이피에스 | Equipment and method for plasma treatment |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |