KR20060098235A - 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 로워 챔버(10)와 어퍼 챔버(20) 사이에서 정전척(30)에는 바이어스 파워가 인가되는 캐소드(40)가 구비되고, 어퍼 챔버(20) 상측의 돔(60) 상부에는 외측으로부터 복수의 브라켓트(80)에 의해 소스 파워가 인가되는 RF 코일(70)을 구비한 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 돔(60)의 상부에는 상기 RF 코일(70)이 구비되지 않는 상기 돔(60)의 중앙 부위로 지지수단(110)에 의해서 드라이 클리닝 시기에만 소스 파워가 인가되는 제2 RF 코일(120)이 구비되도록 하여 드라이 클리닝을 수행 시 돔(60)의 외측과 동시에 돔(60) 중앙 부위에서도 플라즈마가 활성화되면서 돔(60)을 균일하게 클리닝시킬 수 있도록 하여 메인 공정 수행 중의 파티클 오염을 방지하는 동시에 제품 생산성과 품질을 향상시키도록 하는 것이다.
DTCU 챔버, 돔, RF 코일, 드라이 클리닝

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor}
도 1은 DTCU 챔버를 장착한 반도체 제조 장치를 도시한 분리 사시도,
도 2는 도 1의 결합 단면도,
도 3은 종래의 반도체 제조 장치에서 드라이 클리닝 시 플라즈마가 형성되는 모습을 도시한 요부 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 요부 구성을 도시한 확대 단면도,
도 5는 본 발명의 반도체 제조 장치에서 지지수단의 다른 실시예를 도시한 요부 확대 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에서의 드라이 클리닝 시 플라즈마가 형성되는 모습을 도시한 요부 확대 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 어퍼 챔버 30 : 정전척
50 : DTCU 챔버 60 : 돔
70 : RF 코일 80 : 브라켓트
110 : 지지수단 120 : 제2 RF 코일
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 수행 직후 드라이 클리닝을 수행 시 돔의 외측과 동시에 돔 중앙 부위에서도 플라즈마가 활성화되면서 돔에의 폴리머 증착이 최소화되도록 하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조설비 중 에칭(Etching) 프로세스를 진행하는 식각 설비에는 프로세스 챔버 상면에 프로세스 챔버의 온도를 약 80℃의 적정온도로 유지시켜주는 보조챔버로 DTCU(Dome Temp Control Unit) 챔버가 장착되도록 하고 있다.
도 1은 DTCU 챔버를 장착하는 대표적인 설비로서 AMT사의 DPS MODEL 설비의 E-DTCU(Dome Temper Control Unit)를 도시한 것이다.
DPS(Decoupled Plasma Source)는 소스와 바이어스 RF 파워를 서로 독립적으로 조절하여 플라즈마의 상태를 조절할 수 있도록 하며, 고밀도의 진공 상태로 식각을 하는 구조를 말한다.
그리고 DTCU는 돔의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 램프와 공기를 이용하며, 이때의 공기는 공정 수행 중에 플라즈마에 의한 돔의 과열을 방지하는 냉각용으로 사용하게 된다.
도 2는 도 1을 결합한 챔버의 측단면을 도시한 것으로서, 하부에는 로워 챔버(10)가 구비되고, 그 상부에는 어퍼 챔버(20)가 결합되며, 로워 챔버(10)와 어퍼 챔버(20)의 사이에는 정전척(30)과 캐소드(40)가 승강 가능하게 구비된다.
이때 어퍼 챔버(20)의 일측으로는 가스 공급구(21)가 형성되고, 타측으로는 터보 펌프(23)가 구비되는 배기 라인(22)이 연결된다.
한편 어퍼 챔버(20)의 상부에는 DTCU 챔버(50)가 구비되고, 어퍼 챔버(20)와 DTCU 챔버(50)의 사이에는 DTCU 챔버(50)측으로 상향 만곡지는 형상으로서 돔(60)이 형성되도록 하고 있다.
그리고 돔(60)의 상부에는 외측으로 소스 파워가 인가되는 RF 코일(70)이 복수의 브라켓트(80)에 지지되면서 구비되며, 그 상측에는 중앙에 통상 복수개의 램프(91)를 구비한 램프 어셈블리(90)가 구비되고, 그 상측에는 냉각 팬 어셈블리(100)가 구비되도록 하고 있다.
따라서 기판을 로딩시켜 정전척(30)에 안치되게 한 다음 어퍼 챔버(20)의 일측에서는 가스 공급구(21)를 통해 소스 가스가 공급되도록 하는 동시에 캐소드(40)에는 바이어스 파워가 인가되고, RF 코일(70)에는 소스 파워가 인가되게 함으로써 어퍼 챔버(20) 내부에 공급된 소스 가스가 여기되면서 정전척(30)에 안착되어 있는 기판의 상부로 플라즈마를 형성하게 된다.
기판과 돔(60) 사이의 공간에서 발생되는 이들 플라즈마에 의해서 정전척(30)에 안착되어 있는 기판을 필요로 하는 패턴으로 식각하게 된다.
한편 식각하는 메인 공정의 수행 중 어퍼 챔버(20)의 내부에는 다량의 파티클이 형성되고, 이들 파티클들은 챔버 내부의 공간을 부유하다 대부분이 배기 라인(22)을 통해 강제 배출되나 일부는 챔버의 내부에 잔류하게 된다.
이들 잔류하는 파티클들은 저온에서는 흡착성이 강한 폴리머로 형성되면서 챔버 상측의 돔(60)에 달라붙게 되고, 이러한 돔(60)에 달라붙은 폴리머를 제거하기 위하여 메인 공정 직후 수행되는 드라이 클리닝이다.
드라이 클리닝은 내부로 클리닝 가스, 통상 산소(O2)가스를 공급하면서 돔(60) 상측의 RF 코일(70)에 소스 파워를 인가하게 되면 챔버 내부의 클리닝 가스를 여기시키면서 돔(60)에 근접하여 플라즈마를 발생시키게 되고, 이때 발생되는 플라즈마에 의해 돔(60)에 부착된 폴리머를 강제적으로 떨어지게 한 후 배기 라인(22)을 통하여 진공압에 의해서 강제 배출되도록 하는 것이다.
이와 같이 돔(60)에 부착되는 폴리머는 클리닝 시 제거되지 않으면 연속해서 수행되는 메인 공정에서 어퍼 챔버(20)의 내부가 고온화되면서 돔(60)에 부착되어 있던 폴리머가 돔(60)으로부터 분리되어 하부의 기판으로 떨어지게 되므로 기판을 식각하는 공정 효율 및 제품 수율을 저하시키게 되는 원인이 되고 있다.
한편 종전의 설비에서 돔(60)의 상부에 구비되는 RF 코일(70)은 돔(60)의 외측으로 구비되어 있으므로 클리닝 시 RF 코일(70)에 의해 형성되는 플라즈마는 도 3에서와 같이 기판이 안착하는 정전척(30)측으로 하향 만곡지는 부채꼴 형상으로 형성되므로 돔(60)의 외측에 부착되는 폴리머 제거에 용이하지만 중앙에 부착되는 폴리머는 제대로 제거되지 않아 메인 공정을 수행 중 기판에의 폴리머 안착으로 제품 수율을 저하시키게 되는 대단히 심각한 문제가 초래되고 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 돔의 중앙부에도 드라이 클리닝시에만 소스 파워가 인가되는 RF 코일이 동시에 구비되게 함으로써 돔의 외주연부와 함께 중앙 부위에서도 플라즈마가 형성되도록 하여 돔에서의 폴리머 제거 효율을 극대화시키도록 하는 반도체 제조 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로워 챔버와 어퍼 챔버 사이에서 정전척에는 바이어스 파워가 인가되는 캐소드가 구비되고, 어퍼 챔버 상측의 돔 상부에는 외측으로부터 복수의 브라켓트에 의해 소스 파워가 인가되는 RF 코일을 구비한 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 돔의 상부에서 상기 RF 코일이 구비되지 않는 상기 돔의 중앙 부위로 지지수단에 의해서 드라이 클리닝 시기에만 소스 파워가 인가되는 제2 RF 코일이 구비되도록 하는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 크게 로워 챔버와 어퍼 챔버 그리고 DTCU 챔버로서 이루어지고, 로워 챔버와 어퍼 챔버의 사이에는 기판이 안착되는 정전척과 함께 공정 수행 시 바이어스 파워가 인가되는 캐소드가 구비되며, 어퍼 챔버와 DTCU 챔버의 사이에는 상향 만곡지는 형상으로 돔이 구비된다.
DTCU 챔버의 내부에는 돔의 외주연부측 상부로 복수의 브라켓트에 공정 수행 시 소스 파워가 인가되는 RF 코일이 구비되도록 하고, 그 상부에는 돔을 소정의 온도로서 유지되도록 하는 램프 어셈블리와 냉각용 팬 어셈블리가 구비되도록 하고 있다.
특히 어퍼 챔버에는 일측으로 가스 공급구가 구비되어 공정 수행에 필요한 소스 가스와 함께 드라이 클리닝 및 퍼지에 필요한 클리닝 가스와 소스 가스가 내부로 공급될 수 있도록 하며, 가스 공급구와 다른 타측으로는 배기 라인이 연결되어 터보 펌프 구동에 의해 진공압에 의해서 챔버 내부의 잔류 가스를 강제적으로 배기시킬 수 있도록 하고 있는 바 이는 종전의 구성과 대동소이하다.
도 4는 본 발명에 따른 요부 구성을 도시한 것으로서, 본 발명은 돔(60) 상측의 DTCU 챔버(50)에서 복수의 브라켓트(80)에 지지되는 RF 코일(60)이 구비되지 않은 돔 상측 중앙 부위로 드라이 클리닝 시기에만 소스 파워가 인가되도록 하는 제2 RF 코일(120)이 구비되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.
제2 RF 코일(120)은 일단이 중앙에 위치하고, 중앙의 일단으로부터 점차 돌아가는 반경을 크게 하면서 원을 그리는 스파이럴 형상으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
또한 제2 RF 코일(120)은 도 4에 도시한 바와 같이 기존의 RF 코일(70)을 지지하는 브라켓트(80)를 지지수단(110)으로 하여 이 브라켓트(80)의 내측 단부를 보다 내측으로 연장되도록 한 뒤 이 연장 부위에서 견고하게 지지되게 할 수도 있다.
한편 제2 RF 코일(120)은 도 5에서와 같이 브라켓트(80)의 내측 단부를 연결 하는 별도의 지지수단(110)에 안치되어 지지되는 구성으로도 가능하고, 그 외에도 다양한 구성으로 지지수단(110)을 구비하여 지지되게 할 수가 있다.
제2 RF 코일(120)은 외측으로 구비되는 RF 코일(70)과는 달리 드라이 클리닝 시에만 소스 파워가 인가되도록 해야 하므로 제2 RF 코일(120)에만 소스 파워를 인가하는 전원 공급 수단(미도시)이 별도로 구비되게 하는 것이 가장 바람직하다.
이와 같은 구성의 본 발명에 따른 작용에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명의 반도체 제조 장치는 정전척(30)에 기판이 안착되게 한 상태에서 어퍼 챔버(20)의 일측으로부터 소스 가스가 도입되도록 하고, 그와 동시에 캐소드(40)에는 바이어스 파워가 인가되게 하면서 돔(60) 상부의 RF 코일(70)에는 소스 파워가 인가되도록 하여 정전척(30)과 돔(60) 사이의 공간에서 플라즈마를 발생시키도록 하는 방식에 의해 공정을 수행하게 되는 것이다.
이와 같이 메인 공정에는 캐소드(40)와 RF 코일(70)에 각각 바이어스 파워와 소스 파워를 인가하여 공정 수행이 이루어지고, 메인 공정을 수행한 직후 드라이 클리닝 시점에는 RF 코일(70)과 함께 제2 RF 코일(120)에도 동시에 소스 파워가 인가되면서 챔버 내부로 공급되는 클리닝 가스를 여기시켜 플라즈마가 생성되도록 하는 것이다.
이때 발생되는 플라즈마는 각각 정전척(30)의 상부와 돔(60)의 하부에서 하향 만곡지는 한 쌍의 부채꼴 형상으로 형성된다.
즉 도 6에서와 같이 RF 코일(70)에 의해서는 주로 돔(60)의 외주연부에 부착되어 있는 폴리머를 제거하게 되고, 제2 RF 코일(120)에 의해서는 돔(60)의 중앙부 에 부착되어 있는 폴리머를 제거하게 되므로 RF 코일(70)과 제2 RF 코일(120)에 의해 결국 돔(60)을 전체적으로 균일하게 클리닝시킬 수가 있게 되는 것이다.
이렇게 돔(60)의 클리닝 효율을 높이게 되면 메인 공정을 수행 중 돔(60)으로부터 떨어지는 폴리머에 의한 공정 오류 및 제품의 품질 저하를 방지시킬 수가 있게 되며, 또한 설비의 세정 주기를 보다 연장시킬 수가 있게 된다.
한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 메인 공정에서 소스 파워를 인가하게 되는 RF 코일(70)에 병행하여 돔(60)의 중심부로 지지수단(110)에 의해 지지되는 제2 RF 코일(120)을 구비하고, 제2 RF 코일(120)에는 드라이 클리닝 시에만 소스 파워가 인가되면서 RF 코일(70)과 함께 돔(70)을 전체적으로 균일하게 클리닝할 수 있도록 함으로써 클리닝 효율을 더욱 향상시키면서 제품 수율이 증대되도록 하며, 또한 돔(60)의 오염을 최소화하여 세정 주기를 연장시키면서 제품 생산성을 대폭적으로 증대시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공한다.

Claims (5)

  1. 로워 챔버와 어퍼 챔버 사이에서 정전척에는 바이어스 파워가 인가되는 캐소드가 구비되고, 어퍼 챔버 상측의 돔 상부에는 외측으로부터 복수의 브라켓트에 의해 소스 파워가 인가되는 RF 코일을 구비한 반도체 제조 장치에 있어서,
    상기 돔의 상부에서 상기 RF 코일이 구비되지 않는 상기 돔의 중앙 부위로 지지수단에 의해서 드라이 클리닝 시기에만 소스 파워가 인가되는 제2 RF 코일을 구비하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 RF 코일은 일단이 중앙에 위치하고, 중앙의 일단으로부터 점차 돌아가는 반경을 크게 하면서 원을 그리는 스파이럴 형상으로 형성되는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 지지수단은 상기 RF 코일을 지지하는 브라켓트를 내측으로 연장시킨 연장 부위로 이루어지는 반도체 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지수단은 상기 RF 코일을 지지하는 브라켓트의 내 측 단부간을 연결하는 구성으로 이루어지는 반도체 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 RF 코일은 드라이 클리닝 시에만 소스 파워를 인가하는 별도의 전원 공급 수단으로부터 전원이 공급되는 반도체 제조 장치.
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