KR20080089021A - 플라즈마 식각 장비 및 이의 클리닝 방법 - Google Patents

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Abstract

플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 챔버의 챔버 윈도우에 레이저를 조사하여 식각 공정중 챔버 윈도우에 쌓이는 폴리머를 쉽게 제거할 수 있고, 플라즈마 식각 공정을 원활하게 모니터링 할 수 있는 플라즈마 식각 장비 및 이의 클리닝 방법이 제공되는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장비는,챔버 윈도우가 마련된 챔버; 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치; 및 상기 챔버 윈도우에 레이저 광을 제공하는 레이저광 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
플라즈마, 식각, 레이저, 챔버 윈도우, 모니터링

Description

플라즈마 식각 장비 및 이의 클리닝 방법{PLASMA ETCHING APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING THE SAME}
도 1은 종래의 플라즈마 식각 장비의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 식각 장비의 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 10 : 챔버 2, 20 : 챔버 윈도우
3, 31 : 바이어스 전극 4, 33 : 소스 파워 공급단
30 : 플라즈마 발생 장치 32, 34 : RF 전원 공급부
100 : 레이저광 발생부 110 : 광학 부재
120 : 광학 필터 130 : 검출부
140 : 파이프
본 발명은 플라즈마 식각 장비 및 이의 클리닝 방법에 관한 것으로, 레이 저(laser)를 이용하여 플라즈마(plasma)를 이용한 식각 공정을 수행하는 챔버(chamber)의 챔버 윈도우(chamber window)를 클리닝(cleaning)하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 식각 장비는 플라즈마에 의해 활성화된 식각 가스(플라즈마화된 식각 가스)를 이용하여 반도체막을 식각하는 장치이다. 플라즈마 식각 장치의 플라즈마화된 식각 가스는 직진성이 뛰어나다. 이에 플라즈마를 이용한 식각 공정을 통해 반도체막을 식각할 경우 직각이면서 깊고 미세한 프로파일(porfile)을 갖는 반도체막 패턴을 형성할 수 있다.
플라즈마 식각 장비의 경우 플라즈마를 이용하여 식각을 진행하기 때문에 식각 공정의 모니터링을 위해 플라즈마 빛을 이용한다. 즉, 플라즈마 식각 챔버의 일측에 챔버 윈도우를 두어 플라즈마 빛을 확인하여 원활한 식각이 진행되었는지의 여부를 판단한다.
도 1은 종래의 플라즈마 식각 장비의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 플라즈마 식각 장비는 챔버(1), 챔버의 일측벽면에 마련된 챔버 윈도우(2), 챔버(1) 내측에 마련된 바이어스 전극(3) 및 소스 파워 공급단(4)으로 구성된다. 상기 바이어스 전극(3)에는 반도체막이 형성된 기판이 위치한다. 이때, 소스 파워 공급단(4)을 통해 RF 파워를 공급하여 챔버(1) 내측에 플라즈마를 발생시켜 챔버(1)에 제공된 식각 가스를 활성화(이온화)시킨다. 그리고, 바이어스 전극(3)에도 RF 파워를 제공하여 식각 공정을 실시하게 된다. 즉, 반도체막은 활성화된 식각 가스와 반도체막이 화학적 반응을 통해 식각되고, 또한 반도체막은 이온화된 식각 가스의 물리적 충돌에 의해 식각된다.
이와 같은 플라즈마를 이용한 식각 과정 중 발생하는 미립자 또는 식각 가스에 의해 폴리머(polymer)가 발생하게 된다. 이러한 폴리머는 챔버(1) 내부는 물론 챔버 윈도우(2)에 부착되는 문제가 발생한다. 물론 식각 공정 완료후에 이러한 폴리머를 제거할 수 있다. 하지만 식각 공정 중에 폴리머가 챔버 윈도우(2)에 쌓이게 되면 챔버내에서 발생된 플라즈마를 제대로 모니터링 할 수 없게 되는 문제가 발생한다. 즉, 챔버 윈도우(2)에 폴리머가 쌓이게 되면 챔버 내부의 플라즈마의 빛이 챔버 윈도우를 통해 투과되지 못하여 원활한 식각이 이루어졌는지에 관한 모니터링을 하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 챔버의 챔버 윈도우에 레이저를 조사하여 식각 공정중 챔버 윈도우에 쌓이는 폴리머를 쉽게 제거할 수 있고, 플라즈마 식각 공정을 원활하게 모니터링 할 수 있는 플라즈마 식각 장비 및 이의 클리닝 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징적인 플라즈마 식각 장비는 챔버 윈도우가 마련된 챔버; 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치; 및 상기 챔버 윈도우에 레이저 광을 제공하는 레이저광 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징적인 플라즈마 식각 장비의 클리닝 방법은, 챔버 윈도우를 갖는 플라즈마 식각 장비의 클리닝 방법에 있어서, 상기 챔버 윈도우에 레이저 광을 조사하여 상기 챔버 윈도우를 세정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징적인 플라즈마 식각 방법은, 챔버 윈도우를 갖는 챔버 내에 기판을 로딩시키는 단계; 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 식각 공정을 수행하는 단계; 상기 챔버 윈도우를 통해 플라즈마 빛을 모니터링 하는 단계를 구비하되, 상기 식각 공정 중 챔버 윈도우에 레이저광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 식각 장비의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 식각 장비는 챔버 윈도우(20)가 마련된 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치(30)와, 레이저 광을 생성하는 레이저광 발생부(100)와, 레이저광 발생부(100) 의 레이저를 챔버 윈도우(20)에 조사하는 광학 부재(110)와, 상기 플라즈마 빛을 검출하는 검출부(130)를 포함한다. 그리고, 챔버 윈도우(20)와 검출부(130) 사이에는 광학 필터(120)가 더 마련될 수 있다.
챔버(10)는 플라즈마가 발생되어 식각을 수행하는 반응 공간을 갖고, 그 측벽면에 챔버 윈도우(20)가 마련된다.
플라즈마 발생 장치(30)는 플라즈마 파워(예를 들어, RF 파워)를 이용하여 챔버(10) 내측에 플라즈마를 발생시킨다. 본 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(30)는 챔버(10) 내측 바닥면에 마련된 바이어스 전극부(31)와, 챔버(10) 내측 상부면에 마련된 소스 파워 공급부(33)와, 상기 바이어스 전극부(31)와 소스 파워 공급부(33)에 각기 RF 파워를 제공하는 제 1 및 제 2 RF 전원 공급부(32, 34)를 구비한다. 플라즈마 발생 장치(30)의 구조는 이에 한정되지 않고, 플라즈마 발생 방법에 따라 다양한 변형이 가능하다. 플라즈마 발생 방법으로는 ICP(Inductively Coupled Plasma), CCP(Capacitively Coupled Plasma), ECR(Electron Cyclotron Resonance), 헬리콘파(Helicon Wave) 플라즈마 또는 SWP(Surface Wave Plasma)를 이용할 수 있다.
물론 도시되지는 않았지만, 상기 챔버(10) 내에 소스 가스를 제공하는 소스 가스 공급부를 더 포함할 수 있고, 챔버(10) 내의 가스를 배기하는 배기부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 챔버(10)의 챔버 윈도우(20)에 레이저광을 조사하여 식각 공정 챔버내부에서 발생하는 폴리머가 챔버 윈도우(20)에 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 즉, 레이저를 이용하여 챔버 윈도우(20)에 위치하는 폴리머 사슬을 끊어 식각 공정 중 챔버 윈도우(20)를 세정한다.
이를 위해 본 실시예의 플라즈마 식각 장비는 적어도 하나의 파장의 광을 생성하는 레이저광 발생부(100)와, 레이저광 발생부(100)를 챔버 윈도우(20)에 조사하는 광학 부재(110)를 구비한다. 물론 상기 레이저광 발생부(100)와 광학 부재(110)는 챔버 윈도우 세정부로하여 별도의 부재로 제작된 다음 챔버(10)에 부착될 수 있다.
레이저광 발생부(100)는 두개의 파장을 갖는 광을 발생한다.
레이저광 발생부(100)의 하나의 파장은 광학 부재(110)를 통해 챔버 윈도우(20)에 조사하여 챔버 윈도우(20)에 위치하는 폴리머 사슬을 끊는 역할을 수행하고, 다른 하나의 파장은 챔버 윈도우(20) 클리닝을 수행하는 동작을 감지하는 신호로 사용된다. 물론 이에 한정되지 않고, 챔버 윈도우(20) 클리닝을 위한 단일 파장의 광만을 발생할 수도 있다.
광학 부재(110)는 레이저광 발생부(100)의 출력인 단일 파장의 광을 챔버 윈도우(20)에 반사하는 기능을 갖는다. 그리고, 광학 부재(110)는 도면에 도시된 바와 같이 챔버 윈도우(20) 외측으로 연장된 파이프(140)내에 마련된다. 파이프(140)는 챔버 윈도우(20)가 마련된 챔버(10) 측벽면에 대하여 대략 수직한 방향으로 연장된다. 파이프(140)의 끝단 영역에는 광학 필터(120)가 위치한다. 파이프(140)를 통해 챔버 윈도우(20)로부터 제공되는 챔버(10) 내의 플라즈마 빛이 광학 필터(120)로 유도되도록 할 수 있다. 그리고, 파이프(140)는 외부의 광과 플라즈마 빛이 혼합되는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
파이프(140) 내에 마련된 광학 부재(110)는 레이저광 발생부(100)에서 생성된 광을 반사할 뿐만 아니라 챔버 윈도우(20)의 플라즈마 빛을 투과시켜 광학 필터(120)로 조사되도록 할 수 있다. 또한, 레이저광 발생부(100)의 생성광을 클리닝 시작 신호로 챔버(10) 외측의 검출부(130)에 제공할 수도 있다. 이때, 파이프(140)의 일측 즉, 광학 부재(110)가 위치하는 영역 하부에 레이저광 발생부(100)의 광이 유입되는 유입구가 마련될 수 있다.
상기의 광학 부재(110)는 챔버 윈도우(20)와 광학 필터(120) 사이의 수평 연장선 사이에 위치됨을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 광학 부재(110)는 챔버 윈도우(20)와 광학 필터(120)의 수평 연장선에 위치하지 않을 수 있다. 이는 광학 부재(110)에 조사되는 레이저광 발생부(100)의 출력광이 입사되는 방향과 광학 부재(110)의 굴절율에 따라 광학 부재(110)의 위치가 다양하게 변화될 수 있다.
상기의 광학 필터(120)는 플라즈마 빛을 필터링한다. 광학 필터(120)에 의해 필터링된 광은 검출부(130)에 제공된다. 검출부(130)는 챔버 윈도우(20)의 플라즈마 빛을 검사하여 식각 공정을 모니터링 한다. 여기서, 광학 필터(120)는 자신으로 입력된 광 중 특정 파장대의 광만을 투과시키는 역할을 할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 광학용 필터링을 수행하는 부재를 사용할 수 있다. 상기 검출부(130)는 CCD카메라와 같은 광 검출 수단을 구비할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는 단파장의 레이저광을 사용하여 검출부(130)에서의 광(파장) 검출에 영향을 주지 않는 것이 바람직하다. 즉, 검출부(130)는 광학 필 터(120)를 통해 입사되는 광들의 파장을 분석하고, 이를 통해 결국 플라즈마를 이용한 식각공정시 발생한 플라즈마 빛을 분석할 수 있게 된다. 플라즈마 빛은 공정 조건에 따라 다양하게 변화되고 그 광 파장이 다양하게 분포하게 된다. 하지만, 레이저광 발생부(100)에서 발생된 광은 그 값이 정해진 단일 파장의 광이기 때문에 상기 레이저광 발생부(100)의 광이 반사되어 검출부(130)에 유입되더라도 이를 필터링 하는 것이 용이하기 때문이다.
본 실시예의 플라즈마 식각 장비는 챔버(10) 내에 반도체막이 형성된 기판을 로딩한다. 이후, 비반응성 가스와 식각 가스를 공급하고, 플라즈마 파워를 공급하여 챔버(10)내에 플라즈마를 발생시킨다. 이를 통해 식각 가스를 활성화 시켜 식각 공정을 수행한다. 이때, 플라즈마 발생으로 인해 발생된 플라즈마 빛은 챔버(10) 측벽에 마련된 챔버 윈도우(20)에 의해 챔버(10) 외부로 제공된다. 즉, 챔버 윈도우(20)와 광학 필터(120)를 거쳐 검출부(130)에 제공된다. 이를 통해 플라즈마 빛을 검사하여 식각 공정을 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 여기서, 식각 공정이 진행 됨에 따라 다수의 폴리머가 챔버(10) 내에서 생성된다. 이때, 폴리머는 챔버(10)의 내측벽에 흡착되게 된다. 물론 챔버 윈도우(20)의 표면에도 폴리머가 흡착될 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 레이저광 발생부(100)를 통해 레이저 광을 챔버 윈도우(20)의 표면에 조사하여 챔버 윈도우(20) 표면의 폴리머 사슬을 끊에 폴리머가 흡착되지 않게 할 수 있다. 즉, 레이저광 발생부(100)에서 생성된 일 파장의 광은 광학 부재(110)에서 반사되어 챔버 윈도우(120)에 조사되어 챔버 윈도우(120)를 세정한다. 그리고, 레이저광 발생부(100)에서 생성된 다른 파장의 광은 검출부(130)에 제공되어 세정 공정의 시작을 알리게 된다. 이때, 다른 파장의 광은 광학 부재(110)에 의해 검출부(130)에 제공될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 플라즈마를 이용한 식각 공정 중에 레이저광을 이용한 세정공정을 통해 챔버 측면에 마련된 챔버 윈도우를 세정할 수 있다. 이를 통해 챔버 윈도우 표면에 식각공정중 발생한 폴리머가 흡착되는 것을 막을 수 있고, 이를 통해 정확한 식각 공정의 모니터링을 수행할 수 있다. 정확한 식각 공정의 모니터링을 통해 식각 공정의 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 소자 제작의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 식각을 수행하는 챔버의 챔버 윈도우에 레이저를 조사하여 식각 공정중 챔버 윈도우에 쌓이는 폴리머를 쉽게 제거할 수 있는 효과가 있고, 플라즈마 식각 공정을 원활하게 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 챔버 윈도우가 마련된 챔버;
    상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치; 및
    상기 챔버 윈도우에 레이저 광을 제공하는 레이저광 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저광 발생부의 레이저 광을 상기 챔버 윈도우에 조사하는 광학 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 윈도우에서 연장된 파이프를 더 포함하고,
    상기 파이프 내측에 상기 광학 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파이프의 일측에 상기 레이저광이 유입되는 유입구가 마련되고, 상기 챔버 윈도우의 플라즈마 광이 방출되는 방출구가 마련된 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 윈도우로부터 제공되는 플라즈마 빛을 검출하는 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출부와 상기 챔버 윈도우 사이에 마련된 광학 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비.
  7. 챔버 윈도우를 갖는 플라즈마 식각 장비의 클리닝 방법에 있어서,
    상기 챔버 윈도우에 레이저 광을 조사하여 상기 챔버 윈도우를 세정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비의 클리닝 방법.
  8. 제7항 에 있어서,
    상기 레이저광은 플라즈마 식각 장비를 이용한 식각 공정 중 조사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장비의 클리닝 방법.
  9. 챔버 윈도우를 갖는 챔버 내에 기판을 로딩시키는 단계;
    상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 식각 공정을 수행하는 단계;
    상기 챔버 윈도우를 통해 플라즈마 빛을 모니터링 하는 단계를 구비하되,
    상기 식각 공정 중 챔버 윈도우에 레이저광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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