KR20070049864A - Apparatus for fabricating semiconductor device - Google Patents

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Abstract

공정 챔버 내 파티클 발생을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비가 제공된다. 반도체 소자 제조용 장비는 플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행하는 공정 챔버, 공정 챔버 외주면에 장착되어 공정 챔버의 내벽을 고온으로 유지시키는 히팅 장치 및 히팅 장치의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.Provided is a device for manufacturing a semiconductor device capable of preventing particle generation in a process chamber. The apparatus for manufacturing a semiconductor device includes a process chamber for performing an etching process using plasma, a heating device mounted on an outer circumferential surface of the process chamber to maintain an inner wall of the process chamber at a high temperature, and a controller for controlling the temperature of the heating device.

공정 챔버, 내벽, 히팅 장치 Process chamber, inner wall, heating device

Description

반도체 소자 제조용 장비{Apparatus for fabricating semiconductor device}Apparatus for fabricating semiconductor device

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 사시도이다.1 is a perspective view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view of equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 수평 단면도이다. 3 is a horizontal cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명> <Explanation of symbols on main parts of the drawings>

110: 공정 튜브 120: 히팅 장치110: process tube 120: heating apparatus

122: 발열 수단 124: 보온재122: heat generating means 124: heat insulating material

130: 가스 공급부 140: 플라즈마 발생부130: gas supply unit 140: plasma generating unit

150: 가스 배출부 160: 제어부150: gas discharge unit 160: control unit

본 발명은 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정 챔버 내 파티클 발생을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a device for manufacturing a semiconductor device capable of preventing the generation of particles in the process chamber.

일반적으로 반도체 소자는 반도체 기판에 박막을 형성할 수 있는 확산 (deposition) 공정, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)의 패턴을 이용하여 반도체 기판 상의 박막 표면에 패턴을 형성하는 사진(photo lithography) 공정, 박막 표면의 패턴을 따라 반응 가스 또는 화학 용액을 이용하여 박막을 선택적으로 제거하는 식각(etch) 공정 등을 반복적으로 수행하여 제조된다. In general, a semiconductor device includes a deposition process for forming a thin film on a semiconductor substrate, a photo lithography process for forming a pattern on a surface of a thin film on a semiconductor substrate by using a pattern of a mask or a reticle. According to the pattern on the surface of the thin film, the etching is performed by repeatedly performing an etching process for selectively removing the thin film using a reaction gas or a chemical solution.

이 중, 식각 공정은 크게 습식 식각(wet etch)과 건식 식각(dry etch)으로 분류할 수 있으며, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 등방성(isotropic) 성질을 지닌 습식 식각에 비해 이방성(anisotropic) 성질을 지닌 건식 식각이 주로 사용되고 있다. Among these, the etching process can be largely classified into wet etching and dry etching, and as the degree of integration of semiconductor devices increases, anisotropic properties are compared with wet etching having isotropic properties. Dry etching with is mainly used.

이러한 건식 식각은 주로 플라즈마(plasma) 상태의 활성 미립자를 박막과 반응시킴으로써 박막을 선택적으로 식각한다. 이러한 공정을 수행하는 반도체 소자 제조용 장비는 진공 상태의 공정 챔버 내로 반응 가스를 공급한 뒤 두 개의 전극(캐소드(cathode)와 애노드(anode))에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 이 때 발생되는 라디칼(radical)을 웨이퍼 막질과 반응시켜 불필요한 부분을 선택적으로 제거시키는 공정을 수행한다.Such dry etching selectively etches the thin film by reacting the active fine particles in the plasma state with the thin film. The semiconductor device manufacturing equipment performing such a process generates plasma by supplying a reaction gas into a vacuum process chamber and applying high frequency power to two electrodes (cathode and anode) to generate plasma. The radical is reacted with the wafer film to selectively remove unnecessary parts.

그러나, 공정 진행시 공정 챔버 내부에 잔류하는 미반응 가스들이 외부로 완전히 배출되지 않아 공정 챔버 내벽에 파우더로 증착된다. 이와 같이 발생된 파우더는 공정이 반복적으로 수행됨에 따라 공정 챔버에 두껍게 증착되며, 공정 수행시 파티클 발생의 원인이 된다.However, the unreacted gases remaining in the process chamber during the process is not completely discharged to the outside is deposited as a powder on the inner wall of the process chamber. The powder thus generated is thickly deposited in the process chamber as the process is repeatedly performed, which causes particles to be generated during the process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 챔버 내 파티클 발생을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a device for manufacturing a semiconductor device that can prevent the generation of particles in the process chamber.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행하는 공정 챔버, 공정 챔버 외주면에 장착되어 공정 챔버의 내벽을 고온으로 유지시키는 히팅 장치 및 히팅 장치의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a device for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is a process chamber for performing an etching process using a plasma, a heating apparatus and heating for maintaining an inner wall of the process chamber mounted on an outer circumferential surface of the process chamber And a control unit for controlling the temperature of the device.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 수직 단면도이다.1 is a perspective view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a vertical cross-sectional view of equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 소자 제조용 장비는 공정 챔버(110), 히팅 장치(120) 및 제어부(160)를 포함한다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the device for manufacturing a semiconductor device includes a process chamber 110, a heating device 120, and a controller 160.

공정 챔버(110)에서는 반도체 소자 제조 공정 중 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 수행된다. 이러한 공정 챔버(110)는 내부에 다수의 반도체 기판을 위치시키고 동시에 건식 식각을 수행하는 배치식(batch type)이거나, 한 번에 한 매씩 건식 식각하는 매엽식(single type)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 공정 챔버(110)는 다수의 반도체 기판에 대해 동시에 건식 식각 공정을 수행하는 배치식인 것으로 설명한다. In the process chamber 110, a dry etching process using plasma is performed during a semiconductor device manufacturing process. The process chamber 110 may be a batch type for placing a plurality of semiconductor substrates therein and performing dry etching at the same time, or a single type for dry etching one at a time. In one embodiment of the present invention, the process chamber 110 is described as a batch type to perform a dry etching process on a plurality of semiconductor substrates at the same time.

이와 같이 배치식의 공정 챔버(110) 상부는 공정 전후의 반도체 기판들을 보관하는 로드락 챔버(미도시)와 연결되며, 하부에는 공정 챔버(110)를 이동시킬 수 있는 이송부(102)가 설치된다. 따라서 공정 수행시 공정 챔버(110)는 이송부(102)에 의해 로드락 챔버(미도시)의 일면과 연결될 수 있으며, 공정 수행 후 이송부(102)에 의해 로드락 챔버(미도시)와 해체될 수 있다.The upper part of the batch process chamber 110 is connected to a load lock chamber (not shown) for storing the semiconductor substrates before and after the process, and a transfer part 102 for moving the process chamber 110 is installed at the lower part. . Therefore, when the process is performed, the process chamber 110 may be connected to one surface of a load lock chamber (not shown) by the transfer unit 102, and may be disassembled from the load lock chamber (not shown) by the transfer unit 102 after the process is performed. have.

그리고, 공정 챔버(110)의 외주면에는 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정 수행시 공정 챔버(110) 내벽의 온도를 고온으로 유지시킬 수 있는 히팅 장치(120)가 설치되어 있다. 그러므로 공정 챔버(110) 내부의 온도와 공정 챔버(110) 내벽의 온도 차이로 인해 공정 챔버(110) 내벽에 파우더가 증착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 공정 챔버(110) 내의 파우더가 내벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a heating device 120 is installed on an outer circumferential surface of the process chamber 110 to maintain the temperature of the inner wall of the process chamber 110 at a high temperature when performing a dry etching process using plasma. Therefore, it is possible to prevent the powder from being deposited on the inner wall of the process chamber 110 due to the temperature difference between the inside of the process chamber 110 and the inner wall of the process chamber 110. Therefore, it is possible to prevent the powder in the process chamber 110 from being deposited on the inner wall.

또한, 공정 챔버(110)의 일측벽에는 플라즈마 발생부(140)가 연결되어 있으며, 플라즈마 발생부(140)는 가스 공급부(130)로부터 반응 가스를 공급받는다. 따라서, 가스 공급부(130)로부터 공급된 반응 가스가 플라즈마 발생부(140)를 통과하면서 에너지를 받아 플라즈마가 발생된다. In addition, the plasma generating unit 140 is connected to one side wall of the process chamber 110, and the plasma generating unit 140 receives a reaction gas from the gas supply unit 130. Therefore, the plasma is generated by the reaction gas supplied from the gas supply unit 130 receiving energy while passing through the plasma generation unit 140.

이 때, 플라즈마 발생부(140)에서는 진공 상태의 플라즈마 발생부(140) 내로 반응 가스가 공급되면 두 개의 전극에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키거나, 자기장 또는 마이크로 웨이브(microwave)를 이용하여 플라즈마를 발생시킨다. In this case, when the reaction gas is supplied into the plasma generating unit 140 in a vacuum state, the plasma generating unit 140 generates a plasma by applying high frequency power to the two electrodes, or by using a magnetic field or microwave. Generate a plasma.

이와 같이 발생된 플라즈마는 공정 챔버(110) 내로 공급되어 반도체 기판의 막질과 반응함으로써 불필요한 부분을 선택적으로 제거한다.The plasma generated as described above is supplied into the process chamber 110 to selectively remove unnecessary portions by reacting with the film quality of the semiconductor substrate.

그리고 공정 챔버의(110)의 다른 일측벽에는 가스 배출부(150)가 연결되어 있어, 공정 챔버(110) 내의 부산물 또는 미반응 가스들을 강제로 배출시키며, 공정 챔버(110) 내부를 저압의 진공 상태로 유지시킨다. 이와 같은 가스 배출부(150)는 구체적으로 진공 펌프일 수 있다.In addition, a gas outlet 150 is connected to the other side wall of the process chamber 110 to forcibly discharge by-products or unreacted gases in the process chamber 110, and the vacuum inside the process chamber 110 at low pressure. Keep it in the state. The gas discharge unit 150 may be a vacuum pump in detail.

이하, 도 3을 참조하여 히팅 장치에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 수평 단면도이다.Hereinafter, the heating apparatus will be described in more detail with reference to FIG. 3. 3 is a horizontal cross-sectional view of equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110)의 외주면에는 공정 챔버(110)의 내벽을 고온으로 유지시키기 위한 히팅 장치(120)가 설치되어 있다. 이 때, 히팅 장치(120)는 열이 발생되는 발열 수단(122)과 발열 수단(122)으로부터 발생된 열이 발산되는 것을 방지할 수 있도록 발열 수단(122)을 감싸는 보온재(124)를 포함한 다.As shown in FIG. 3, a heating device 120 is installed on an outer circumferential surface of the process chamber 110 to maintain an inner wall of the process chamber 110 at a high temperature. At this time, the heating device 120 includes a heat generating means 122 for generating heat and a heat insulating material 124 surrounding the heat generating means 122 to prevent the heat generated from the heat generating means 122 is dissipated. .

보다 상세하게 설명하면, 히팅 장치(120)는 일종의 히팅 재킷(heating jaket)일 수 있으며, 발열 수단(122)으로는 히팅 코일이 이용될 수 있다. 따라서, 히팅 코일에 의해 열이 발생되면 공정 챔버(110)의 내벽을 고온으로 유지시킬 수 있다. 이와 달리, 발열 수단(122)으로는 보온재(124) 내에 고온의 유체를 공급함으로써 공정 챔버(110)의 내벽을 고온으로 유지시킬 수도 있다.In more detail, the heating device 120 may be a kind of heating jacket, and a heating coil may be used as the heating means 122. Therefore, when heat is generated by the heating coil, the inner wall of the process chamber 110 may be maintained at a high temperature. Alternatively, the inner wall of the process chamber 110 may be maintained at a high temperature by supplying a high temperature fluid into the heat insulating material 124.

그리고 히팅 장치(120)는 제어부(160)와 연결되어 있어 공정 수행에 따라 히팅 장치(120)의 온도를 조절할 수 있다. In addition, the heating device 120 is connected to the control unit 160 to adjust the temperature of the heating device 120 according to the performance of the process.

이와 같이, 공정 챔버(110) 외주면에 히팅 장치(120)를 설치함으로써 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정 수행시 공정 챔버(110)의 내벽을 고온으로 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서 공정 챔버(110) 내의 파우더가 공정 챔버(110) 내부 온도와 공정 챔버(110) 내벽 간의 온도 차이로 인해 공정 챔버(110)의 내벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. As such, by installing the heating device 120 on the outer circumferential surface of the process chamber 110, the inner wall of the process chamber 110 may be constantly maintained at a high temperature during the dry etching process using plasma. Therefore, the powder in the process chamber 110 may be prevented from being deposited on the inner wall of the process chamber 110 due to the temperature difference between the temperature inside the process chamber 110 and the inner wall of the process chamber 110.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상기한 바와 같이 본 발명의 반도체 소자 제조용 장비에 따르면 플라즈마를 이용한 공정 챔버의 외주면에 히팅 장치를 설치함으로써 공정 챔버 내벽의 온도를 고온으로 유지시킬 수 있다. As described above, according to the apparatus for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a heating device may be installed on the outer circumferential surface of the process chamber using plasma to maintain a high temperature of the inner wall of the process chamber.

따라서, 공정 챔버 내의 파우더가 공정 챔버의 내벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 공정 챔버 내벽에 증착된 파우더가 반복되는 공정 수행시 파티클로 작용하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the powder in the process chamber from being deposited on the inner wall of the process chamber. Therefore, the powder deposited on the inner wall of the process chamber can be prevented from acting as a particle during the repeated process.

Claims (5)

플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행하는 공정 챔버;A process chamber performing an etching process using plasma; 상기 공정 챔버 외주면에 장착되어 상기 공정 챔버의 내벽을 고온으로 유지시키는 히팅 장치; 및A heating device mounted on an outer circumferential surface of the process chamber to maintain an inner wall of the process chamber at a high temperature; And 상기 히팅 장치의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 반도체 소자 제조용 장비.And a control unit for controlling the temperature of the heating device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공정 챔버는 다수의 반도체 기판에 대해 동시에 식각 공정을 수행하는 반도체 소자 제조용 장비.The process chamber is a semiconductor device manufacturing equipment for performing an etching process for a plurality of semiconductor substrates at the same time. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히팅 장치는 히팅 재킷인 반도체 소자 제조용 장비.Wherein the heating device is a heating jacket. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 히팅 장치는 내부에 히팅 코일의 발열에 의해 일정 온도로 유지되는 반도체 소자 제조용 장비.The heating device is a semiconductor device manufacturing equipment is maintained at a constant temperature by the heating of the heating coil therein. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 히팅 장치는 내부에 고온의 유체를 순환시켜 일정 온도로 유지되는 반도체 소자 제조용 장비. The heating device is a device for manufacturing a semiconductor device is maintained at a constant temperature by circulating a high temperature fluid therein.
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