KR20060020809A

KR20060020809A - 반도체 제조공정의 식각 장치

Info

Publication number: KR20060020809A
Application number: KR1020040069492A
Authority: KR
Inventors: 주영수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-07

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정의 식각 장치에 관한 것으로서, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척(wafer chuck), RF(Radio Frequency)전력이 공급되어 그 웨이퍼상에 플라즈마 영역을 형성시키는 전극부, 그 웨이퍼 척상에 설치되어 그 플라즈마 영역을 한정하는 제한 링(confinement ring) 및 그 제한 링을 상하로 이동시키는 제한링 이동부를 구비한 반도체 제조공정의 식각장치에 있어서, 그 제한 링에 설치되는 센서바(sensor bar)와, 그 센서바가 상하방향으로 이동함에 따라 그 센서바의 높이를 감지하는 감지센서와, 그 감지센서로부터 제1신호를 입력받아 그 제한링 이동부로 제2신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 웨이퍼에 대한 제한 링의 높이가 자동 조절될 수 있어 웨이퍼의 식각량 제어가 가능하므로 반도체 제조시 수율이 향상된다.

식각, 웨이퍼, 플라즈마, 제한링, confinement, 센서

Description

반도체 제조공정의 식각 장치{Etching apparatus of semiconductor fabrication process}

도 1은 종래의 반도체 제조공정의 식각장치로서 플라즈마를 이용한 건식식각장치를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 식각장치로서 플라즈마를 이용한 건식식각장치를 나타낸 단면도이다.

도 3은 도2의 I-I'에 대한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21: 상부 챔버 26: 하부 챔버

12: 전극부 13: 제한 링

23: 센서바 14: 제한링 이동부

17: 웨이퍼 척

본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 특정 영역을 선택적으로 제거하는 반도체 제조공정의 식 각 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 확산공정, 사진공정, 식각공정 및 박막공정 등으로 이루어지는데, 이중에서 식각공정은 건식식각(dry etch)공정과 습식식각(wet etch)공정으로 나뉜다. 이러한 건식식각공정에서는 일반적으로 반응가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변환토록 하여 플라즈마 상태의 반응가스의 양이온 또는 라디칼이 반도체기판의 소정영역을 식각하는 플라즈마를 이용한 건식식각장치가 많이 이용된다.

도 1은 종래의 반도체 제조공정의 식각장치로서 플라즈마를 이용한 건식식각장치를 나타낸 단면도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 반도체 제조공정의 식각장치(10)는 상부 챔버(11) 및 하부 챔버(16)를 구비한다.

상부 챔버(11)는 전극부(電極部)(12), 제한 링(confinement ring)(13) 및 제한링 이동부(14)를 포함한다. 전극부(12)는 RF전원(S1)으로부터 RF전력을 공급받아 식각장치(10)내의 웨이퍼 식각용 반응가스(미도시)를 활성화시켜 플라즈마 상태로 상 전환(相轉換)시킨다. 이에 따라 플라즈마 영역(P)이 형성된다. 제한 링(13)은 웨이퍼(W)상의 플라즈마 영역(P)을 한정하는데, 통상 판상(板狀)의 링 형태를 가진 쿼츠(quartz)로 이루어진다. 제한링 이동부(14)는 제한링 지지대(13a)에 연결된 제한 링(13)을 A방향으로 이동시킨다. 이렇게 제한 링(13)이 A방향으로 이동하면서 플라즈마 영역(P)이 한정되나 확장되므로 웨이퍼(W)에 대한 식각 정도(程道)가 조절될 수 있다.

하부 챔버(16)는 웨이퍼 척(wafer chuck)(17)을 구비한다. 웨이퍼 척(17)상 에는 웨이퍼(W)가 안착된다. 웨이퍼 척(17)은 외부와 접지되어 있는데, 이와 달리 웨이퍼 척(17)에 전술한 RF전력이 공급될 수도 있다. 하부 챔버(16)는 상부 챔버(11)와 결합하여 내부 공간을 외부로부터 격리·밀폐시킨다. 하부 챔버(16)와 상부 챔버(11)가 결합하여 마련된 내부 공간에는 웨이퍼를 식각하기 위한 반응가스가 채워진다.

그러나, 종래 반도체 제조공정의 식각 장치는 웨이퍼에 대한 제한 링의 높이를 정확히 알 수 없어 그 웨이퍼의 식각량이 정확히 조절되지 못하므로 반도체 제조시 수율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼에 대하여 제한 링이 식각에 필요한 적절한 높이로 유지될 수 있도록 개선된 반도체 제조공정의 식각 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정의 식각 장치는, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척(wafer chuck), RF(Radio Frequency)전력이 공급되어 그 웨이퍼상에 플라즈마 영역을 형성시키는 전극부, 그 웨이퍼 척상에 설치되어 그 플라즈마 영역을 한정하는 제한 링(confinement ring) 및 그 제한 링을 상하로 이동시키는 제한링 이동부를 구비한 반도체 제조공정의 식각장치에 있어서, 그 제한 링에 설치되는 센서바(sensor bar)와, 그 센서바가 상하방향으로 이동함에 따라 그 센서바의 높이를 감지하는 감지센서와, 그 감지센서로부터 제1신호를 입력받아 그 제한링 이동부로 제2신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 센서바의 그 제한 링에 대한 좌우방향으로의 돌출량은 4~18cm 사이이고, 그 센서바의 돌출방향에 대해 수직인 폭방향으로의 너비는 3~6cm 사이인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 감지센서는 복수개로 이루어지고, 그 복수의 감지센서는 서로 인접 배치되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 식각 장치를 자세하게 설명한다. 다만 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 전술한 도 1에서와 동일한 도면부호를 부여한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 식각장치로서 플라즈마를 이용한 건식식각장치를 나타낸 단면도이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 반도체 제조공정의 식각장치(20)는 상부 챔버(21), 하부 챔버(26) 및 제어부(CTR)를 구비한다.

상부 챔버(21)는 전극부(電極部)(12), 제한 링(confinement ring)(13), 센서바(sensor bar)(23) 및 제한링 이동부(14)를 포함한다. 전극부(12)는 RF전원(S1)으로부터 RF전력을 공급받아 식각장치(20)내의 웨이퍼 식각용 반응가스(미도시)를 활성화시켜 플라즈마 상태로 상 전환(相轉換)시킨다. 이에 따라 웨이퍼(W)상에 플라즈마 영역(P)이 형성된다. 제한 링(13)은 웨이퍼(W)상의 플라즈마 영역(P)을 한정하는데, 통상 판상(板狀)의 링 형태를 가진 쿼츠(quartz)로 이루어진다. 센서바(23)는 제한 링(13)의 저면(底面)에 설치되어 제한 링(13) 외측으로 길게 돌출되어 있다.

도 3은 도2의 I-I'에 대한 단면도이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 센서바 (23)는 제한 링(13)에 대해 좌우방향으로 소정 길이 돌출되어 있는데, 센서바(23)가 감지센서(22)에 의해 충분히 감지될 수 있도록, 센서바(23)의 제한 링(13)에 대한 좌우방향으로의 돌출량(L1)은 4~18cm 사이인 것이 바람직하고, 센서바(23)의 돌출방향에 대해 수직인 폭방향으로의 너비(W1)는 3~6cm 사이인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 센서바가 제한 링의 외측으로 돌출되어 있지만 센서바는 제한 링의 내측으로 돌출될 수도 있다. 이에 따라서 후술될 감지센서의 위치도 변경될 수 있다.

제한링 이동부(14)는, 도 2에서와 같이, 제한링 지지대(13a)에 연결된 제한 링(13)을 A방향으로 이동시킨다. 이렇게 제한 링(13)이 A방향으로 이동하면서 플라즈마 영역(P)이 한정되나 확장되므로 웨이퍼(W)에 대한 식각 정도(程道)가 조절될 수 있다. 제한링 이동부(14)가 상하로 이동함에 따라 이에 부착된 센서바(23)도 같이 상하로 이동된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하부 챔버(16)는 웨이퍼 척(wafer chuck)(17)을 구비한다. 웨이퍼 척(17)상에는 웨이퍼(W)가 안착된다. 하부 챔버(16)에는 감지센서(22)가 설치되어 있다. 이러한 감지센서(22)는 센서빔(B)을 발산하는 발광센서와 센서바(23)에 의해 반사된 센서빔(B)을 수광하는 수광센서로 구성된다. 이러한 발광센서 및 수광센서는 일체로 구성될 수도 있다. 감지센서(22)는 하부 챔버(16)에 고정되어 있으므로 센서바(23)의 높이에 따라서 반사된 센서빔(B)의 광세기가 달라지므로 이러한 차이로 센서바(23)의 높이가 어느 정도 되는지 인식 가능하게 된다. 따라서 웨이퍼(W)에 대한 제한 링(13)의 적절한 높이가 제어 가능하게 된다. 본 실 시예에서는 감지센서가 하부 챔버에 설치되지만, 감지센서의 높이가 고정될 수 있는 경우라면 상부챔버 또는 웨이퍼 척 등에서도 설치될 수 있다.

도 3에서 이점쇄선으로 도시된 바와 같이, 감지센서(22)는 센서바(23)에 센서빔이 조사될 수 있는 위치에 설치되며, 센서바(23)가 감지센서(22)에 의해 충분히 감지될 수 있도록, 감지능력 향상을 위한 복수의 감지센서(32)가 설치될 수도 있다(여기서 센서빔(도 2의 B)은 도면으로 들어가는 방향으로 입사된다). 이러한 복수의 감지센서(32)는 서로 인접 배치되는 것이 바람직하다.

제어부(CTR)는, 도 2에서 도시된 바와 같이, 감지센서(22)로부터 제1신호(C1)를 입력받아 제한링 이동부(14)로 제2신호(C2)를 출력한다. 따라서 웨이퍼(W)에 대한 제한 링(13)의 적절한 높이가 자동 조절된다.

웨이퍼 척(17)은 외부와 접지되어 있는데, 이와 달리 웨이퍼 척(17)에 전술한 RF전력이 공급될 수도 있다. 하부 챔버(36)는 상부 챔버(31)와 결합하여 내부 공간을 외부로부터 격리·밀폐시킨다. 하부 챔버(36)와 상부 챔버(31)가 결합하여 마련된 내부 공간에는 웨이퍼를 식각하기 위한 반응가스가 채워진다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정의 식각 장치는 웨이퍼에 대한 제한 링의 높이가 자동 조절될 수 있어 웨이퍼의 식각량 제어가 가능하므로 반도체 제조시 수율이 향상되는 이점이 있다.

Claims

웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척(wafer chuck), RF(Radio Frequency)전력이 공급되어 상기 웨이퍼상에 플라즈마 영역을 형성시키는 전극부, 상기 웨이퍼 척상에 설치되어 상기 플라즈마 영역을 한정하는 제한 링(confinement ring) 및 상기 제한 링을 상하로 이동시키는 제한링 이동부를 구비한 반도체 제조공정의 식각장치에 있어서,

상기 제한 링에 설치되는 센서바(sensor bar)와,

상기 센서바가 상하방향으로 이동함에 따라 상기 센서바의 높이를 감지하는 감지센서와,

상기 감지센서로부터 제1신호를 입력받아 상기 제한링 이동부로 제2신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 식각장치.
제 1 항에 있어서,

상기 센서바의 상기 제한 링에 대한 좌우방향으로의 돌출량은 4~18cm 사이이고,

상기 센서바의 돌출방향에 대해 수직인 폭방향으로의 너비는 3~6cm 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 식각장치.
제 1 항에 있어서,

상기 감지센서는 복수개로 이루어지고,

상기 복수의 감지센서는 서로 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 식각장치.