KR20060134689A - 플라즈마 공정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 공정 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내부에 두 개의 평행한 전극 및, 상기 두 전극 사이의 소정 영역에 플라즈마를 한정하는 복수의 한정링을 포함하되, 상기 복수의 한정링은 세라믹 재질로 만들어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 공정 진행 중에 한정링의 표면에 증착된 폴리머가 떨어지는 것을 방지함으로써 생산성을 증대시킬 수 있다.

플라즈마 공정 장치, 한정링

Description

플라즈마 공정 장치{DEVICE FOR PLASMA PROCESS}

도 1은 일반적인 플라즈마 공정 장치를 보여주는 단면도이다.

♧ 도면의 주요부분에 대한 참조부호의 설명 ♧

12 : 공정챔버 14t, 14b : 유전체

16 : 고정링 18t, 18b : 전극

20 : 한정링 22 : 나사

24 : 스페이서

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 공정 장치에 관한 것이다.

플라즈마 공정 장치는 플라즈마를 이용하는 장치로서 반도체 장치의 제조를 위한 식각 장치나 화학 증착 장치 등으로 사용될 수 있다. 특히, 플라즈마 식각 장치는 반도체 장치를 제조함에 있어서, 박막에 회로 패턴을 형성하는 기술로 발전되어 왔다. 이러한 식각 장치는 한 쌍의 서로 평행한 전극을 갖는 공정 챔버를 포함한다. 공정이 진행될 웨이퍼는 하부 전극에 놓이게 된다. 공정이 진행되는 동 안에는, 적절한 가스형 매체가 공정 챔버로 유입되고 한 개 이상의 RF(radio frequency) 주파수 전압이 한 쌍의 전극 양단에 인가되어 방전함으로써, 노출된 웨이퍼를 식각하는 플라즈마를 형성한다.

이렇게 형성된 플라즈마를 두 전극 사이의 소정 영역에 한정시키는 것이 공정의 균일성 및 효율성 모두에 대하여 중요한 것으로 인식되었다. 이 때문에, 유전체 물질로 이루어진 복수의 한정링(confinement ring)이 두 전극 사이에 배치되었다.

도 1은 일반적인 플라즈마 공정 장치 중 식각 장치를 보여주는 단면도이다.

일반적으로 플라즈마 식각 장치(10)는 공정 챔버(12)를 포함한다. 공정 챔버(12)는 내부 공간을 한정하는 제1 부재(12h)와 제1 부재(12h)를 덮는 제2 부재(12t)로 구성된다. 공정 챔버 하부에는 제1 유전체 판(14b)이 위치하고, 공정 챔버 상부에는 제2 유전체 판(14t)이 위치한다. 제1 유전체 판(14b)에는 하부 전극인 제1 전극(18b)이 배치되고, 제2 유전체 판(14t)에는 상부 전극인 제2 전극(18t)이 배치된다.

제2 전극(18t)을 둘러싸는 고정링(16)이 제2 유전체 판(14t)에 연결된다. 고정링(16)에는 3개의 한정링(20)이 나사(22)에 의해 연결되어 고정된다. 3개의 한정링(20)은 밀착되어 있지 않고, 소정 거리로 떨어져서 위치함으로써, 각 한정링(20)사이에는 나사(22)에 의해 연결되는 부분을 제외하고는 사용된 가스의 통로로 사용되는 틈(미도시)이 형성된다. 이러한 틈(미도시)에 의해 노출되는 나사(22)를 스페이서(24)가 덮는다. 한정링(20)은 제1 전극(18b)과 제2 전극(18t) 사이의 소 정 영역에 플라즈마를 감금하는 기능을 수행한다. 한정링(20)은 일반적으로 석영으로 만들어진다.

식각 공정이 진행되는 동안 폴리머(polymer)가 한정링(20)이나 공정 챔버(12) 내에 증착이 된다. 한정링(20) 표면에 증착된 폴리머는 견고하게 증착되지 못하고, 쉽게 떨어져 나가 웨이퍼(W)에 결함을 발생시킬 뿐만 아니라, 헬륨 손실 등의 원인이 되어 설비 정지로 인한 공정 손실을 증가시킨다. 더구나, 한정링(20)은 공정 진행 중에는 구동이 되기 때문에 한정링(20) 표면에 증착되는 폴리머는 더 잘 떨어져 나갈 수 있다.

본 발명은 이상에서 언급한 상황을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 공정 장치에서, 폴리머에 의한 파티클의 발생을 감소시키는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내부에 두 개의 평행한 전극 및, 상기 두 전극 사이의 소정 영역에 플라즈마를 한정하는 복수의 한정링을 포함하되, 상기 복수의 한정링은 세라믹 재질로 만들어지는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 재질은 알루미나일 수 있다.

따라서, 알루미나는 석영보다 폴리머의 증착력이 좋아 공정 진행 중에 증착된 폴리머가 쉽게 떨어지지 않는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.

본 명세서의 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 또한 이들 용어들은 단지 어느 소정의 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께 및 길이와 구성요소간 거리는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 일반적인 플라즈마 공정 장치 중 식각 장치를 보여주는 단면도이다.

플라즈마 식각 장치(10)는 화학 증착(CVD)과 같은 다른 공정에서도 사용될 수 있다. 플라즈마 식각 장치(10)는 플라즈마에 의해 식각 공정이 진행되는 공정 챔버(12)를 포함한다. 공정 챔버(12)는 일반적으로 금속 또는 석영으로 만들어지고, 챔버 내부의 공간을 한정하는 제1 부재(12h)와 제1 부재(12h)의 내부 공간을 덮는 제2 부재(12t)로 구성된다. 일반적으로, 제1 부재(12h)는 안전을 이유로 접지 전위로 유지되는 적어도 하나의 도체부를 포함한다.

공정 챔버(12)내에는 각각 본래 평면이면서 원형인 한 쌍의 평행 전극(18b, 18t)이 있다. 두 전극 중 제1 전극(18b)은 공정 챔버(12) 내의 하부에 위치하고, 제2 전극(18t)은 공정 챔버(12) 내의 상부에 위치한다. 제1 전극(18b)은 식각이 될 웨이퍼(W)를 지지한다. 두 전극(18b,18t)은 거의 직경이 같고, 두 전극 사이에 소정 영역이 한정된다.

식각 공정을 진행함에 있어서, 한 종류 이상의 가스로 구성되는 가스형 매체는 두 전극 사이의 소정 영역을 채우기 위해 입구(미도시)를 경유하여 챔버(12) 내부로 유입되고, 소비된 가스는 두 전극 사이의 소정 영역으로부터 출구(미도시)를 경유하여 배출된다. 두 개의 다른 주파수 성분을 포함하는 RF(radio frequency) 주파수 전압은 두 전극 사이의 소정 영역에서 가스를 이온화하고 웨이퍼(W)의 노출된 표면을 식각하는 플라즈마를 형성하기 위해 두 전극(18b,18t)에 설정된다.

제2 전압원(미도시)보다 낮은 주파수로 이루어진 제1 전압원(미도시)은 공정 챔버(12)의 제1 부재(12h)의 하부에 있는 개구(미도시)와 제1 유전체 판(14b)을 통해 일반적인 회로를 경유하여 제1 전극(18b)에 제1 전압을 인가한다. 제1 유전체 판(14b)은 플라즈마 식각 장치(10)가 동작하는 동안에 제1 전극(18b)의 확장을 허용하기 위해 제1 전극(18b)으로부터 일반적으로 분리된다.

제2 전압원(미도시)은 전압을 공정 챔버(12)의 제2 부재(12t)에 있는 개구(미도시)와 제2 유전체 판(14t)을 통해 일반적인 회로를 경유하여 상부 전극(18t)에 인가한다. 설비는 통상적으로 제2 전극(18t)을 통해 두 전극 사이의 소정 영역에 가스를 주입한다. 제2 유전체 판(14t)은 플라즈마 식각 장치(10)가 동작하는 동안에 제2 전극(18t)의 확장을 허용하기 위해 제2 전극(18t)으로부터 일반적으로 분리 된다.

두 전극(18b,18t) 사이의 소정 영역에 플라즈마를 감금시키기 위해 3개의 한정링(20)이 배치된다. 각 한정링(20)은 나사(22)에 의해 고정링(16)에 연결되어 고정된다. 각각의 한정링(20) 사이에 다수의 통로를 형성하기 위해 스페이서(24)에 의해 분리된다. 스페이서(24)는 한정링(20)과 한정링(20) 사이에 노출된 나사를 덮는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 한정링(20)은 종래 기술과 달리 알루미나로 만들어진다. 나사(22)나 스페이서(24)는 플라스틱이나 알루미늄 등의 금속 또는 석영 등으로 만들어진다.

다양한 가스 또는 가스의 혼합물이 식각용으로 알려져 있고, 이중에서 특정 가스를 선택하는 것은 웨이퍼(W) 상의 다양한 물질의 식각에서 바라는 식각 선택성이나 비등방성 등에 의해 결정된다. 본 발명에서 설명한 실시예에 따르면, 플라즈마 식각 장치(10)가 동작하는 동안에 두 전극(18b, 18t) 사이에 발생되는 플라즈마 방전은 복수의 한정링(20)에 의해 전극 사이의 소정 영역에 한정된다.

플라즈마를 한정하기 위해 제공되는 한정링(20)에는 구멍이 뚫려져 있고, 이 구멍 사이로 나사(22)가 삽입됨으로써 3개의 한정링(20)이 소정의 거리로 이격되어 적층되는 형태로 연결된다. 이러한 적층 형태는 직원 실린더의 형상을 갖는다. 한정링(20)은 스페이서(24)에 의해 구분된다. 스페이서(34)는 한정링(20)의 연장된 영역일 수 있다. 적층 형태의 한정링(20)은 제2 전극(18t)을 둘러싸는 고정링(16)을 통과해 나사(22)가 끼워짐으로써 공정 챔버(12) 내에 고정될 수 있다. 인접한 한정링(20) 사이의 공간은 소비된 가스가 흘러서, 두 전극(18b,18t) 사이의 소정 영역밖으로 빠져나가는 통로를 형성한다. 각각의 통로는 스페이서(24)에 의해서만 가로막힐 뿐, 한정링(20)의 전체 원주 주위에 형성된다.

현재 반도체 장치의 제조 공정에서 일반적으로 사용되고 있는 웨이퍼(W)의 직경은 8인치이다. 이러한 웨이퍼를 처리하는데 있어서, 전극(18b,18t)은 일반적으로 각각 약 7 과 9인치 사이의 직경을 갖고 약 1 과 1.75인치 사이만큼 이격된다. 8인치의 웨이퍼(W)를 처리할 때, 각각의 한정링(20)은 웨이퍼의 내부 직경보다 약간 큰 약 8.8인치의 내부 직경을 갖고 외부 직경은 약 10.3 인치이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치에 있어서 한정링(20)은 종래 기술과 달리 알루미나로 만들어진다. 알루미나는 석영보다 폴리머의 증착력이 상대적으로 우수하기 때문에, 주파수 인가 시간이 길어져 폴리머의 증착량이 증가하더라도 석영으로 만들어진 한정링처럼 폴리머가 쉽게 떨어지지 않는다.

상기 실시예에서, 공정 챔버(12)의 이동 가능한 제2 부재(12t), 제2 전극(18t), 고정링(16), 한정링(20)은 공정 챔버(12)의 제1 부재(12h)로부터 쉽게 이동될 수 있다. 일단 그렇게 이동되면, 한정링(20)은 돌려서 빼는 나사(22)에 의해 쉽게 분해될 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 본 발명에 의하면, 플라즈마 공정 장치에 있어서, 평행한 두 전극 사이의 소정 영역에 플라즈마를 감금시키는 한정링의 재질을 석영에서 알루미나로 변경함으로써, 공정 진행 중에 한정링의 표면에 증착된 폴리머가 떨어지는 것을 방지하여 생산성을 증대시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 공정 챔버,

   상기 공정 챔버 내부에 두 개의 평행한 전극 및,

   상기 두 전극 사이의 소정 영역에 플라즈마를 한정하는 복수의 한정링을 포함하되,

   상기 복수의 한정링은 세라믹 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세라믹 재질은 알루미나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장치.

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