KR20070045536A - 반도체 애싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균일한 라디칼의 흐름과 온도 제어를 위한 샤워 헤드 체결 구조를 갖는 반도체 애싱 장치에 관한 것이다. 반도체 애싱 장치는 챔버 리드와 배플 플레이트 사이에 열전도성을 향상시키는 열전달부재를 포함한다. 그리고 챔버 리드와 배플 플레이트의 결합되는 접촉면은 양극산화피막(anodizing) 표면 처리하여 라디칼의 원활한 흐름 및 균일한 온도 제어가 가능하다. 따라서 라디칼의 열 손실을 방지하고, 애싱 효율을 향상시킬 수 있다.
반도체 애싱 장치, 샤워 헤드, 배플 플레이트, 라디칼, 온도 제어, 열전도성

Description

반도체 애싱 장치{SEMICONDUCTOR ASHING APPARATUS}
도 1은 일반적인 반도체 애싱 장치의 구성을 도시한 단면도;
도 2는 도 1에 도시된 챔버 리브와 배플 플레이트의 결합 구조를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 애싱 장치의 분해된 구성을 도시한 사시도;
도 4는 도 3에 도시된 반도체 애싱 장치의 결합된 구조를 나타내는 사시도; 그리고
도 5는 도 4에 도시된 챔버 리브와 배플 플레이트의 결합 구조를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 반도체 애싱 장치 102 : 라디칼 발생기
104 : 포커스 어댑터 106 : 챔버 리브
108 : 가열부재 110 : 열전달부재
120 : 배플 플레이트 122 : 분사공
124 : 표면(알루미나) 126 : 몸체(알루미늄)
128 : 체결부재
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 라디칼 흐름을 원활하고, 챔버와의 균일한 온도 분포를 갖게 하는 샤워헤드를 구비하는 반도체 애싱 장치에 관한 것이다.
일반적인 반도체 제조 공정에서는 실리콘 웨이퍼 상에 특정 패턴을 형성하기 위하여 리소그래피(Lithography) 공정을 진행한다. 리소그래피 공정에서는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포한 후, 레티클(Reticle)을 이용하여 노광 공정을 진행한다. 노광 공정이 진행된 웨이퍼를 현상함으로서 레티클에 형성된 회로가 웨이퍼 상에 전사되어 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 식각 공정 또는 이온 주입 공정이 진행된다.
그리고 식각 공정 또는 이온 주입 공정이 진행된 이후에는 포토레지스트를 제거하는 애싱(Ashing) 공정을 진행한다.
애싱 공정은 산소 플라즈마 방전을 이용하는 방법과 오존(O3)을 이용하는 방법 등이 있다. 산소 플라즈마 방전을 이용하는 방법은 산소(O2)를 함유하는 반응 가스에 고출력의 마이크로파 전원를 인가하여 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킴으로써, 산소 플라즈마의 부산물인 산소 래디컬과 포토레지스트가 반응되어 만들어진 이산화탄소(CO2)를 진공 펌프를 통해 배출시켜 포토레지스트를 제거하는 방법이다.
또, 오존을 이용하는 방법은 반응성이 강한 고농도의 오존을 공정 챔버에 공급하여, 오존과 포토레지스트를 화학 반응시켜서 애싱한다. 오존에서 분해된 산소 원자와 포토레지스트가 반응하므로 하전입자의 영향이 없고 무결함 공정이 가능하다.
이러한 애싱 공정은 기판을 공정 챔버 내의 예를 들어, 히터 척 위에 올려놓은 상태에서 일정 온도로 가열시킨 상태에서 진행된다. 따라서 애싱 공정에서의 애싱율(ashing rate)은 온도와 비례하기 때문에 고온 상태를 유지하는 것이 매우 중요하다.
도 1을 참조하면, 일반적인 반도체 애싱 장치(10)는 리모트 플라즈마 소스에서 생성되는 라디칼을 이용하여 반도체 기판(W)의 표면을 애싱하기 위한 반도체 제조 장치이다.
반도체 애싱 장치(100)는, 예를 들어, 리모트 플라즈마 애싱 장치 또는 오존 애싱 장치로서, 밀폐된 분위기를 제공하는 공정 챔버(20)와, 공정 챔버(20) 내부에 반도체 기판(W)이 로딩되는 척플레이트(22)을 포함한다. 그리고 도면에는 도시되지 않았지만, 척플레이트(22)는 반도체 기판을 일정 온도로 가열하기 위한 히터 및 기판 이송이 용이하도록 기판을 지지하는 형태로 승하강 구동하는 리프트 어셈블리 등이 구비된 통상의 구성을 갖는다.
공정 챔버(20)의 하부에는 진공 펌프(미도시됨)에 연결되는 진공 흡입 포트(vacuum suction port)(24)가 형성되어 있으며, 이를 통해 공정 챔버(20) 내부를 진공 상태로 만든다.
그리고 공정 챔버(20)의 상부에는 라디칼 발생기(radical generator)(12) 예를 들어, 리모트 플라즈마 소스 또는 오존 소스가 구비되며, 라디칼 발생기(12)에서 생성된 라디칼은 포커스 어댑터(또는 도킹 어댑터)(14)를 통해 공정 챔버(20)로 제공된다.
포커스 어댑터(14)는 예컨대, 알루미늄과 같은 금속 물질로 구비되며, 라디칼 발생기(12)에서 생성된 라디칼이 공정 챔버(20)로 이동되도록 라디칼 발생기(12) 측의 좁은 유입구와, 공정 챔버(20) 측의 넓은 배출구를 갖는 방사형으로 이루어진다. 포커스 어댑터(14)는 내부 또는 외부에 가열부재(16)를 구비하고, 이를 이용하여 일정한 온도 예컨대, 약 40 내지 150 ℃ 정도로 라디칼을 가열한다. 이렇게 포커스 어댑터(14)가 일정한 온도로 가열됨으로써 라디칼 손실을 최소화할 수 있다.
그리고 공정 챔버(20) 내측 상부 즉, 챔버 리드(18)와 결합되고 다수의 분사공(도 2의 32)들이 형성된 배플 플레이트(30)를 구비한다. 배플 플레이트(30)는 포커스 어댑터(14)로부터 공급되는 라디칼을 애싱 공정을 위해 공정 챔버(20) 내부로 균일하게 분사한다. 따라서 애싱 공정에서 라디칼의 온도 제어는 애싱 효율에 영향을 끼치는 중요한 요인 중 하나이다. 이를 위해 일반적으로 포커스 어댑터(14)에 가열부재(16)를 구비하거나, 외부로 방출되는 것을 방지하기 위하여 배플 플레이트(30)의 표면을 알루미나 표면 처리한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(도 1의 20)의 챔버 리드(chamber lid)(18)와 배플 플레이트(baffle plate)(30) 간의 결합 구조(A, A')는 볼트류 등 의 체결부재(38)를 이용하여 결합된다. 배플 플레이트(30)는 알루미늄(36) 재질의 몸체와, 몸체를 내열 소재인 알루미나(Al2O3)(34)로 표면이 처리되어 있다. 이는 알루미나(34)에 의해 외부로 열이 방출되는 것은 방지할 수 있으나 열전도율이 저하되어 라디칼의 열 손실의 원인이 된다. 그 결과, 애싱 공정을 위한 일정 온도로 가열하는 대기 시간이 증가되며, 또한 애싱 공정 불량으로 포토레지스트의 제거가 완전히 이루어지지 않는 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적은 애싱 공정에서 라디칼의 균일한 흐름 및 온도 제어를 위한 반도체 애싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 라디칼의 균일한 흐름 및 온도 제어를 위한 샤워 헤드 체결 구조를 갖는 반도체 애싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 애싱 속도(ashing rate)를 향상시키기 위한 반도체 애싱 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 반도체 애싱 장치는 공정 챔버와 배플 플레이트 사이의 균일한 온도를 유지하도록 제어하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 반도체 애싱 장치는 라디칼의 흐름을 원활하게 하고, 라디칼 자체의 열 손실을 방지하게 한다.
본 발명의 반도체 애싱 장치는, 반도체 기판이 로딩되어 애싱 공정을 처리하 는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버의 챔버 리드와; 상기 챔버 리드와 결합되어, 상기 공정 챔버로 라디칼을 균일하게 분사하는 배플 플레이트 및; 상기 챔버 리드와 상기 배플 플레이트와의 결합되는 접촉면에 구비되어 상기 배플 플레이트와 상기 리드 사이의 열전도율을 증가시켜서 열 손실을 방지하는 열전달부재를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 열전달부재는 실리콘 러버 쉬트로 구비된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트는 상기 접촉면을 제외한 표면이 산화피막 표면 처리된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트는 알루미늄 재질로 구비하고, 상기 접촉면을 제외한 상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트의 표면은 알루미나로 표면 처리된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 라디칼의 흐름 및 온도 제어가 균일한 반도체 애싱 장치가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 반도체 애싱 장치는 애싱 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 반도체 애싱 장치는, 반도체 기판이 로딩되어 애싱 공정을 처리하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 상부에 구비되어, 애싱 공정을 위한 라디칼을 발생시키는 라디칼 발생기와; 상기 공정 챔버의 일 측벽과 상기 라디칼 발생기를 체결하고, 상기 라디칼 발생기로부터 발생된 라디칼을 상기 공정 챔버로 공급하는 이동 통로를 갖는 포커스 어댑터와; 상기 공정 챔버의 상기 일 측벽에 결합되어 상기 라디칼 발생기로부터 상기 포커스 어댑터를 경유하여 공급되는 라디칼을 상기 공정 챔버로 균일하게 분사하는 샤워 헤드 및; 상기 공정 챔버의 상기 일 측벽과 상기 샤워 헤드 사이의 결합되는 부분의 접촉면에 구비되어 상기 포커스 어댑터와 상기 공정 챔버의 온도를 균일하게 하는 열전달부재를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 열전달부재는 실리콘 러버 쉬트로 구비된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버의 상기 일 측벽 및 상기 샤워 헤드는 알루미늄 재질로 구비되고, 상기 접촉면을 제외한 상기 공정 챔버의 일측벽 및 상기 샤워 헤드의 표면은 알루미나로 표면 처리된다.
본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체 애싱 장치의 분해 및 결합 상태의 구성을 나타내는 사시도들이다.
도 3을 참조하면, 반도체 애싱 장치(100)는 공정 챔버(미도시됨)의 상부 측벽에 구비되는 챔버 리브(106)와, 공정 챔버 내부 상단에 구비되는 배플 플레이트(120)(또는 샤워 헤드) 및, 챔버 리브(106)와 배플 플레이트(120) 사이에 구비되는 열전달부재(110)를 포함한다. 또 반도체 애싱 장치(100)는 반도체 기판이 로딩되고, 로딩된 반도체 기판의 애싱 공정을 처리하는 공정 챔버와, 공정 챔버 상부에 구비되어 애싱 공정을 위한 라디칼(radical)을 발생시키는 라디칼 발생기(102) 및, 챔버 리브(106) 상단면과 라디칼 발생기(102)를 체결하는 포커스 어댑터(104)를 포함한다.
도면에는 도시되지 않았지만, 공정 챔버는 예컨대, 내부에 반도체 기판이 로딩되는 척플레이트를 구비하고, 로딩된 반도체 기판을 애싱 공정 처리한다. 척플레이트는 반도체 기판을 일정 온도로 가열하기 위한 히터 및 기판 이송이 용이하도록 기판을 지지하는 형태로 승하강 구동하는 리프트 어셈블리 등이 구비된 통상의 구성을 갖는다.
챔버 리드(chamber lid)(106)는 공정 챔버 상부 측벽에서 일부 오픈되어 상부에 라디칼 발생기(102)와, 포커스 어댑터(104)가 체결되고, 하부에 배플 플레이트(120)가 체결된다.
라디칼 발생기(radical generatoe)(102)는 외부로부터 공정 가스를 공급받아서 애싱 공정에 필요한 라디칼을 생성하여 공정 챔버로 공급한다.
포커스 어댑터(focus adaptor)(104)는 예컨대, 알루미늄과 같은 금속 물질로 구비되며, 라디칼 발생기(102)에서 생성된 라디칼이 공정 챔버로 이동되도록 라디칼 발생기(102) 측의 좁은 유입구와, 공정 챔버 측의 넓은 배출구를 갖는 방사형으로 이루어진다. 또 포커스 어댑터(104)는 가열부재(108)에 의해 일정한 온도 예컨대, 약 40 내지 150 ℃ 정도로 가열된다. 이렇게 포커스 어댑터(104)가 일정한 온도로 가열됨으로써 라디칼 손실을 최소화할 수 있다.
또 포커스 어댑터(104)의 하부에는 일부가 오픈된 챔버 리브(106)를 통하여 반도체 기판에 대향하여 라디칼을 균일하게 분사하는 배플 플레이트(baffle plate)(120)가 구비된다.
배플 플레이트(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체가 알루미늄(126) 재질로 구비되며, 표면을 산화시켜 알루미나(124)를 형성하며, 균일한 라디칼 공급을 위해 동심원주에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분사공(122)들을 갖는다. 그리고 배플 플레이트(120)는 일정 온도 이상으로 가열된 라디칼을 공정 챔버 내부로 분사시켜서 일정 온도의 열에너지를 공급하여 애싱 효율을 상승시킨다. 이 때, 배플 플레이트(120)는 챔버 리드(106)와 결합되는 접촉면이 알루미나(124)에 의해 열전도율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 배플 플레이트(120)의 일부 즉, 결합면은 알루미나 표면 처리된 것을 제거한다.
그리고 열전달부재(110)는 예를 들어, 실리콘 재질의 러버 쉬트(silcon rubber sheet)로 구비되어, 포커스 어댑터(104)로부터 공정 챔버 내부로 공급되는 라디칼의 열 손실을 방지하기 위하여 열전도성이 향상시킨다.
즉, 라디칼은 포커스 어댑터(104)로부터 챔버 리브(106)를 경유하여 배플 플레이트(120)로 공급되며, 배플 플레이트(120)에 의해 공정 챔버로 분사된다. 이 때, 라디칼은 일정 온도를 균일하게 유지하여 분사되어야 하며, 종래기술에서는 챔버 리드와 배플 플레이트 사이의 알루미나 표면에 의해서 열손실이 발생된다. 그러나 본 발명에서는 챔버 리드(106)와 배플 플레이트(120) 사이에 열전도성이 향상되도록 열전달부재(110)를 구비하고, 또 배플 플레이트(120)의 결합면에 처리된 알루미나 표면을 제거하여 열전도성을 향상시킨다.
구체적으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 반도체 애싱 장치(100)는 챔버 리드(106)와 배플 플레이트(120) 사이 즉, 배플 플레이트(120)와 챔버 리드(106)가 결합되는 접촉면에 열전달부재(110)가 구비된다. 그리고 체결부재(128)를 이용하여 배플 플레이트(120)와 챔버 리드(106)를 결합시킨다.
배플 플레이트(120)의 몸체는 알루미늄(126) 재질로 구비되고, 표면은 알루미나(124)로 표면 처리된다. 이 때, 챔버 리드(106)와 배플 플레이트(120)의 접촉되는 부분은 알루미나(124) 표면이 제거된다. 이는 내열 소재인 알루미나에 의해 열전도율이 저하되어 라디칼 자체의 열 손실이 발생되기 때문이다.
이상에서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 기판을 위한 플라즈마 식각 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면을 이용하여 설명하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 애싱 장치는 균일한 라디칼의 흐름 및 온도 제어가 가능한 배플 플레이트의 결합 구조를 형성함으로써, 라디칼의 열 손실을 방지하고, 애싱 효율을 향상시킬 수 있다.
배플 플레이트와 챔버 리드의 표면은 산화피막 표면 처리하여 오존 라디칼에 의한 영향을 감소시켜서 애싱 효율을 향상시킨다.
또한 배플 플레이트와 챔버 리드가 결합되는 접촉면의 산화피막 표면을 제거하고, 열전달부재를 삽입함으로써, 배플 플레이트와 챔버 리드 간의 열전도성을 향 상시킨다.
그러므로 본 발명에 따른 챔버 리드와 배플 플레이트 및 열전달부재의 결합 구조를 이용하여 라디칼의 흐름을 원활하게 하고, 공정 챔버와의 균일한 온도 분포를 갖게 함으로써, 배플 플레이트 및 챔버 리드의 표면에 의한 라디칼 반응을 최대로 억제하여 애싱 효율이 향상될 수 있다.

Claims (7)

  1. 반도체 애싱 장치에 있어서:
    반도체 기판이 로딩되어 애싱 공정을 처리하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버의 챔버 리드(chamber lid)와;
    상기 챔버 리드와 결합되어, 상기 공정 챔버로 라디칼(radical)을 균일하게 분사하는 배플 플레이트(baffle plate) 및;
    상기 챔버 리드와 상기 배플 플레이트와의 결합되는 접촉면에 구비되어 상기 배플 플레이트와 상기 리드 사이의 열전도율을 증가시켜서 열 손실을 방지하는 열전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달부재는 실리콘 러버 쉬트(silicon rubber sheet)로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트는 상기 접촉면을 제외한 표면이 산화피막(anodizing) 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트는 알루미늄 재질로 구비하고,
    상기 접촉면을 제외한 상기 챔버 리드 및 상기 배플 플레이트의 표면은 알루미나로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  5. 반도체 애싱 장치에 있어서:
    반도체 기판이 로딩되어 애싱 공정을 처리하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 상부에 구비되어, 애싱 공정을 위한 라디칼을 발생시키는 라디칼 발생기와;
    상기 공정 챔버의 일 측벽과 상기 라디칼 발생기를 체결하고, 상기 라디칼 발생기로부터 발생된 라디칼을 상기 공정 챔버로 공급하는 이동 통로를 갖는 포커스 어댑터와;
    상기 공정 챔버의 상기 일 측벽에 결합되어 상기 라디칼 발생기로부터 상기 포커스 어댑터를 경유하여 공급되는 라디칼을 상기 공정 챔버로 균일하게 분사하는 샤워 헤드 및;
    상기 공정 챔버의 상기 일 측벽과 상기 샤워 헤드 사이의 결합되는 부분의 접촉면에 구비되어 상기 포커스 어댑터와 상기 공정 챔버의 온도를 균일하게 하는 열전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전달부재는 실리콘 러버 쉬트로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 상기 일 측벽 및 상기 샤워 헤드는 알루미늄 재질로 구비되고,
    상기 접촉면을 제외한 상기 공정 챔버의 일측벽 및 상기 샤워 헤드의 표면은 알루미나로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 반도체 애싱 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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