KR20100041023A - 반도체 제조 장비 및 이를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 제조 장비 및 이를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 제조 장비는 기판을 지지하는 서셉터 안에 유체가 순환하는 순환유로가 서셉터를 냉각 또는 가열하게 하는 구성이며, 순환유로에 연결된 유체 유입유로, 유체 유출유로 및 유체 바이패스유로로 이루어진 채널을 적어도 세 개 포함하도록 구성한 것이다. 본 발명 반도체 제조 장비에 따르면, 채널을 여러 개로 하기 때문에 공정 중 기판 온도 변화가 필요할 때에 채널의 선택적 사용으로 보다 유연하게 대처할 수 있다. 특히 고온에서 공정 진행 후 서셉터와 기판을 냉각시킬 때에 신속하게 기판을 냉각시켜 반출할 수 있으므로 작업처리량(throughput)이 증가된다.
Description
본 발명은 챔버 내에서 가스를 이용한 제조 공정이 이루어지는 반도체 제조 장비와 이를 이용한 반도체 제조 공정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판이 안착되는 서셉터의 온도 변화가 가능하도록 순환유로를 구성한 반도체 제조 장비와 이를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정은 기판 상에 서로 성질을 달리하는 도전막, 반도체막 및 절연막 등의 박막을 그 적층의 순서 및 패턴의 형상을 조합하여 일정한 기능을 수행하는 전자회로를 실현하는 과정이라고 말할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자 제조 공정에서는 여러 가지 박막의 증착과 식각 단위 공정이 반복적으로 행해지며 이러한 단위 공정을 실시하기 위해 기판은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 챔버에 반입되어 처리된다.
한편, 증착 공정이나 식각 공정 등과 같이 반도체 제조 공정은 대부분 고온의 환경에서 진행되므로, 챔버 내에는 기판을 가열하기 위한 수단이 구비되며 이러 한 반도체 제조 공정을 거친 기판을 챔버로부터 반출하기 전에 냉각하는 경우가 빈번하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는 기판지지블록(10)에 히터(20)를 매설하여 기판(1)을 가열하고 기판(1) 냉각시에는 기판지지블록(10) 내에 냉각수를 순환시키는 반도체 제조 장비(A)가 널리 사용되고 있다. 이러한 반도체 제조 장비(100)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 챔버(30)와, 챔버(30)의 내부에 설치되며 기판(1)이 접촉 지지되는 하나의 기판지지블록(10)을 포함한다. 챔버(30)는 금속 소재로 이루어지며, 챔버(30)의 측면에는 기판 이송 로봇의 블레이드(미도시)에 의해 기판(1)이 출입하는 기판출입구(40)가 관통 형성되어 있다. 그리고, 기판지지블록(10)에는 봉 형상의 지지체(50)가 결합된다. 또한, 지지체(50)에는 냉각수가 각각 유입 및 유출되는 유입유로(51) 및 유출유로(52)가 형성되어 있으며, 기판지지블록(10)에는 유입유로(51) 및 유출유로(52)와 연결되는 순환유로(53)가 형성되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 반도체 제조 장비(A)에 있어서는, 기판 이송 로봇을 작동시켜 기판(1)을 기판지지블록(10)에 안착시킨 후에 히터(20)를 이용해 고온으로 가열하면서 해당 공정을 진행하고, 공정 진행 후에는 유입유로(51) 및 유출유로(52)를 통해 순환유로(53)로 냉각수를 공급하여 순환시켜 고온의 기판(1)을 냉각시킬 수 있게 된다.
그런데, 상술한 반도체 제조 장비(A)는 유입유로(51) 및 유출유로(52)가 하나의 채널을 이용하는 형태이기 때문에 그 채널을 순환하는 냉각수의 온도를 조절 하지 않는 이상 기판(1)의 냉각 정도를 조절하는 데에 어려움이 있으며 공정 중 기판(1) 온도 변화가 필요한 경우에도 히터(20)만에 의존하므로 보다 유연하게 대처하지 못하는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공정 중 기판의 냉각과 가열이 수월하여 기판 온도 변화를 효과적으로 제어할 수 있고 작업처리량(throughput)을 극대화할 수 있는 반도체 제조 장비 및 이 반도체 제조 장비를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 일 구성은 반도체 제조 공정이 진행되는 챔버, 상기 챔버의 내부에 배치되며 기판 지지를 위한 서셉터, 상기 서셉터의 상방에 배치되며, 상기 반도체 제조 공정용 공정가스를 분사하는 샤워헤드, 상기 서셉터를 가열 또는 냉각시키기 위한 유체가 상기 서셉터 내부를 순환하도록, 상기 챔버 외부에서 상기 서셉터 안으로 상기 유체를 공급하는 유입유로와 상기 유입유로에 연결되어 상기 서셉터 안에서 상기 유체가 순환되는 순환유로 및 상기 순환유로에 연결되어 상기 유체를 상기 챔버 외부로 배출하는 유출유로, 및 상기 유입유로에 연결된 유체 유입유로와 상기 유출유로에 연결된 유체 유출유로 및 상기 유체 유입유로와 상기 유체 유출유로를 연결하는 유체 바이패스유로로 이루어진 채널을 적어도 세 개 포함한다.
즉, 상기 유입유로에 연결된 제1 유체 유입유로와 상기 유출유로에 연결된 제1 유체 유출유로 및 상기 제1 유체 유입유로와 상기 제1 유체 유출유로를 연결하는 제1 유체 바이패스유로, 상기 유입유로에 연결된 제2 유체 유입유로와 상기 유출유로에 연결된 제2 유체 유출유로 및 상기 제2 유체 유입유로와 상기 제2 유체 유출유로를 연결하는 제2 유체 바이패스유로, 그리고 상기 유입유로에 연결된 제3 유체 유입유로와 상기 유출유로에 연결된 제3 유체 유출유로 및 상기 제3 유체 유입유로와 상기 제3 유체 유출유로를 연결하는 제3 유체 바이패스유로를 적어도 포함한다.
본 발명에서는 이러한 반도체 제조 장비를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법도 제공한다.
상기 제1 유체 유입유로와 제1 유체 유출유로를 통해 상기 순환유로에 가열용의 제1 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 제1 설정온도로 유지한 다음, 실리콘 산화막이 형성된 기판을 상기 챔버 내로 반입하여 상기 서셉터의 상면에 안착시킨다. 상기 샤워헤드를 통하여 식각가스를 분사하여 상기 실리콘 산화막을 식각하며 상기 기판 상에 식각 부산물을 생성한다. 그런 다음, 상기 제2 유체 유입유로와 제2 유체 유출유로를 통해 상기 순환유로에 가열용의 제2 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 상기 제1 설정온도보다 높은 제2 설정온도로 유지한다. 그런 다음, 상기 기판 상의 식각 부산물을 제거한다. 상기 기판 상의 식각 부산물을 제거한 이후에 상기 제3 유체 유입유로와 제3 유체 유출유로를 통해 상기 순환유로에 냉각용의 제3 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 냉각한 후 상기 기판을 상기 챔버로부터 반출할 수 있다.
상기 식각가스는 HF 가스와 NH3 가스 및 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 가스이며, 상기 제1 설정온도는 10℃ 내지 70℃이고 상기 제2 설정 온도는 110℃ 내지 200℃일 수 있다. 상기 제3 유체의 온도는 상기 제1 설정온도보다 낮으며, 예컨대 0℃ 일 수 있다.
상기한 구성으로 이루어진 본 발명 반도체 제조 장비에 따르면, 순환유로로서의 채널을 세 개 이상으로 하기 때문에 각 채널의 유체 온도를 달리 하여 선택적으로 순환시키는 경우 공정 중 기판 온도 변화가 필요할 때에 보다 유연하게 대처할 수 있다. 특히 고온에서 공정 진행 후 서셉터와 기판을 냉각시킬 때에 가장 저온의 유체를 순환시킴으로써 매우 신속히 냉각할 수 있기 때문에 기판의 냉각 정도를 조절하기가 쉬우며 신속하게 기판을 반출하여 다음 공정을 진행할 수 있게 된다.
이에 따라 공정 진행 시간을 많이 단축시킬 수 있고 작업처리량이 증가된다. 또한 하나의 챔버 안에서 가열 및 냉각이 모두 이루어질 수 있기 때문에 가열 챔버와 냉각 챔버를 별개로 구비해야 하는 타입의 장비에 비해 장비 레이아웃(layout)이 작아져 청정실 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
특히 본 발명에 따른 반도체 제조 장비를 실리콘 산화막 건식 식각에 이용하는 경우에 낮은 온도에서 실리콘 산화막을 식각하면서 식각 부산물을 생성하고 높 은 온도로 가열하여 식각 부산물을 제거한 후 기판을 반출할 수 있기 때문에 식각과 후열처리를 하나의 챔버 안에서 진행할 수 있어 편리하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. 다음에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 2를 참조하면, 반도체 제조 장비(100)는 반도체 제조 공정이 진행되는 챔버(130)를 포함한다. 챔버(130)는 금속 소재로 이루어지며, 챔버(130)의 측면에는 기판 이송 로봇의 블레이드(미도시)에 의해 기판(W)이 출입하는 기판출입구(140)가 관통 형성되어 있다.
챔버(130)의 내부에는 기판 지지를 위한 서셉터(S)가 배치되어 있다. 서셉터(S)는 도시한 바와 같이 기판(W)이 접촉 지지되는 기판지지블록(110)과 이 기판 지지블록(110)을 지지하는 봉 형상의 지지체(150)가 결합된 구조를 가질 수 있다.
서셉터(S)의 상방에는 반도체 제조 공정용 공정가스를 분사하는 샤워헤드(105)가 구비된다. 공정의 종류에 따라 샤워헤드(105)로부터는 박막 증착을 위 한 가스나 식각을 위한 가스가 분사될 수 있다. 챔버(130)와 샤워헤드(105)에 이러한 공정가스가 응축되는 것을 방지하기 위하여 챔버(130)와 샤워헤드(105)에 가열수단(미도시)이 구비될 수 있다.
서셉터(S)를 가열 또는 냉각시키기 위한 유체가 서셉터(S) 내부를 순환하도록 유입유로(151)와 순환유로(153) 및 유출유로(152)가 구비되어 있다. 유입유로(151)는 챔버(130) 외부에서 서셉터(S) 안으로 유체를 공급하는 것이다. 순환유로(153)는 이 유입유로(151)에 연결되어 서셉터(S) 안에서 유체가 순환되게 된다. 순환된 유체는 순환유로(153)에 연결된 유출유로(152)를 통해 챔버(130) 외부로 배출된다.
유입유로(151)에는 제1 유체 유입유로(201)의 일단이 연결되어 있고, 유입유로(151)를 통해 서셉터(S) 안에서 순환유로(153)를 따라 순환한 제1 유체는 유출유로(152)에 일단이 연결된 제1 유체 유출유로(202)를 통해 챔버(130) 외부로 배출된다. 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)의 각 타단은 제1 유체 저장소와 소통되어 있으므로 제1 유체가 계속적으로 순환이 된다. 또한, 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)는 제1 유체 바이패스유로(203)로 연결되어 있다.
제1 유체를 공급, 순환 및 배출시키는 과정에서는 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)를 사용하며 제1 유체 바이패스유로(203)는 사용하지 않는다. 반대로 다른 채널을 사용하는 경우에 제1 유체 유입유로(201)로부터 유입유로(152)로의 제1 유체 유입은 차단하고 유출유로(152)로부터 제1 유체 유출유 로(202)로의 제1 유체 유입도 차단하며 제1 유체 바이패스유로(203)만을 사용하여 제1 유체 저장소와 소통시킨다.
따라서, 제1 유체 유입유로(201), 제1 유체 유출유로(202) 및 제1 유체 바이패스유로(203)에는 각각 밸브(V1, V2, V3)를 설치하여, 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)를 사용하고 제1 유체 바이패스유로(203)는 사용하지 않는 경우에는 밸브(V1, V2)는 개방(open), 밸브(V3)는 폐쇄(close)하도록 하고, 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)는 사용하지 않고 제1 유체 바이패스유로(203)는 사용하는 경우에는 밸브(V1, V2)는 폐쇄, 밸브(V3)는 개방하도록 밸브 조작을 행하도록 한다.
유입유로(151)에는 또한 제2 유체 유입유로(301)의 일단이 연결되어 있고, 유입유로(151)를 통해 서셉터(S) 안에서 순환유로(153)를 따라 순환한 제2 유체는 유출유로(152)에 일단이 연결된 제2 유체 유출유로(302)를 통해 챔버(130) 외부로 배출된다. 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)의 각 타단은 제2 유체 저장소와 소통되어 있으므로 제2 유체가 계속적으로 순환이 된다. 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)는 제2 유체 바이패스유로(303)로 연결되어 있다. 제1 유체를 순환시키는 채널을 사용하지 않고 제2 유체를 공급, 순환 및 배출시키는 과정에서는 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)를 사용하며 제2 유체 바이패스유로(303)는 사용하지 않는다. 반대로 제1 유체를 순환시키는 채널을 사용하는 경우에는 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)는 사용하지 않으며 제2 유체 바이패스유로(303)만을 사용하여 제2 유체 저장소와 소 통시킨다.
따라서, 제2 유체 유입유로(301), 제2 유체 유출유로(302) 및 제2 유체 바이패스유로(303)에도 각각 밸브(V4, V5, V6)를 설치하여, 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)를 사용하고 제2 유체 바이패스유로(303)는 사용하지 않는 경우에는 밸브(V4, V5)는 개방, 밸브(V6)는 폐쇄하도록 하고, 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)는 사용하지 않고 제2 유체 바이패스유로(303)는 사용하는 경우에는 밸브(V4, V5)는 폐쇄, 밸브(V6)는 개방하도록 밸브 조작을 행하도록 한다.
유입유로(151)에 또한 제3 유체 유입유로(401)가 연결되어 있고, 유입유로(151)를 통해 서셉터(S) 안에서 순환유로(153)를 따라 순환한 제3 유체는 유출유로(152)에 연결된 제3 유체 유출유로(402)를 통해 챔버(130) 외부로 배출되며 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)는 제3 유체 바이패스유로(403)로 연결되어 있다. 제1 유체와 제2 유체를 순환시키는 채널을 사용하지 않고 제3 유체를 공급, 순환 및 배출시키는 과정에서는 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)를 사용하며 제3 유체 바이패스유로(403)는 사용하지 않는다. 반대로 제1 유체 또는 제2 유체를 순환시키는 채널을 사용하는 경우에는 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)는 사용하지 않으며 제3 유체 바이패스유로(403)만을 사용하여 제3 유체 저장소와 소통시킨다.
따라서, 제3 유체 유입유로(401), 제3 유체 유출유로(402) 및 제3 유체 바이패스유로(403)에도 각각 밸브(V7, V8, V9)를 설치하여, 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)를 사용하고 제3 유체 바이패스유로(403)는 사용하지 않는 경우에는 밸브(V7, V8)는 개방, 밸브(V9)는 폐쇄하도록 하고, 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)는 사용하지 않고 제3 유체 바이패스유로(403)는 사용하는 경우에는 밸브(V7, V8)는 폐쇄, 밸브(V9)는 개방하도록 밸브 조작을 행하도록 한다.
제1 유체와 제2 유체와 제3 유체의 온도는 서로 다르게 한다. 제1 유체와 제2 유체의 온도가 실온보다 높은 경우에는 제1 유체 또는 제2 유체를 순환시키는 것에 의하여 서셉터(S)를 가열시킬 수 있다. 따라서, 서셉터(S) 가열을 위해 히터와 같은 별도의 가열 수단을 구비하지 않아도 된다. 또한, 제1 유체보다 제2 유체의 온도가 높은 경우 제2 유체를 순환시키는 것에 의하여 서셉터(S)를 가열시키고 제1 유체를 순환시키는 것에 의하여 서셉터(S)를 냉각시킬 수 있다. 특히 제3 유체를 가장 낮은 온도의 것으로 하여, 제1 유체와 제2 유체는 가열용으로 하고 제3 유체는 냉각용으로 한다.
이처럼 본 발명에 따른 반도체 제조 장비(100)는 채널을 세 개로 구성함에 따라 서셉터(S) 온도 변화를 자유롭게 행할 수 있고 이에 따라 서셉터(S) 상에 안착되는 기판(W)의 온도 조절이 원활히 이루어진다.
이러한 반도체 제조 장비(100)는 샤워헤드(105)로 공급하는 공정가스의 선택에 따라 박막 증착 장비 또는 식각 장비로 운용이 될 수 있으며, 이하에서는 실리콘 산화막을 건식 식각하는 장비로 운용되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
먼저 밸브(V1, V2, V6, V9)는 개방하고 나머지 밸브(V3, V4, V5, V7, V8)는 폐쇄한다. 밸브(V1, V2) 개방에 따라 제1 유체 유입유로(201)와 제1 유체 유출유로(202)를 통해 순환유로(153)에 가열용의 제1 유체가 순환된다. 밸브(V4, V5) 폐쇄와 밸브(V6) 개방에 따라 제2 유체는 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서 순환이 이루어지게 된다. 밸브(V7, V8) 폐쇄와 밸브(V9) 개방에 따라 제3 유체도 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서 순환이 이루어지게 된다.
제1 유체의 순환을 통해 서셉터(S)를 10℃ 내지 70℃ 사이의 제1 설정온도로 유지한다. 열전달이 100% 이루어지는 경우를 상정하여, 이 때 제1 유체는 10℃ 내지 70℃ 사이의 제1 설정온도를 가지는 물을 공급할 수 있다.
그런 다음, 실리콘 산화막이 형성된 기판(W)을 챔버(130) 내로 반입하여 서셉터(S)의 상면에 안착시킨다. 서셉터(S)로부터 기판(W)으로의 열전달이 이루어져 기판(W)도 제1 설정온도로 유지된다.
샤워헤드(105)를 통하여 HF 가스와 NH3 가스 및 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 가스를 포함하는 식각가스를 분사하여, 기판(W) 상의 실리콘 산화막을 식각하며 그 위에 식각 부산물을 생성한다. 상기의 식각가스와 실리콘 산화막이 반응하면 (NH4)2SiF6 형태의 식각 부산물이 생성되며, 제1 설정온도로 유지되는 동안은 이 식각 부산물이 기판(W) 상에 부착되어 있다.
다음으로, 밸브(V3, V4, V5)는 개방하고 나머지 밸브(V1, V2, V6)는 폐쇄한다. 밸브(V9)의 개방과 나머지 밸브(V7, V8)의 폐쇄 상태는 계속 유지한다. 밸 브(V4, V5) 개방에 따라 제2 유체 유입유로(301)와 제2 유체 유출유로(302)를 통해 순환유로(153)에 가열용의 제2 유체가 순환된다. 밸브(V1, V2) 폐쇄와 밸브(V3) 개방에 따라 제1 유체는 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서 순환이 이루어지게 된다. 밸브(V7, V8) 폐쇄와 밸브(V9) 개방 상태 유지에 따라 제3 유체도 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서의 순환이 지속된다.
제2 유체 순환을 통해 서셉터(S)를 제1 설정온도보다 높은 제2 설정온도로 유지할 수 있다. 제2 설정 온도는 110℃ 내지 200℃로 한다. 유체의 열전달이 100% 이루어지는 경우를 상정하여, 이 때 제2 유체는 1100℃ 내지 200℃ 사이의 제2 설정온도를 가지는 유체를 선정하여 공급할 수 있다.
제2 유체로부터의 열전달에 따라 서셉터(S)와 기판(W)은 제2 설정온도로 가열이 된다. 이 온도 범위에서는 (NH4)2SiF6 형태의 식각 부산물이 휘발되어 기판(W)으로부터 제거된다. 또한, 서셉터(S)가 고온으로 유지되어 어떠한 파티클의 응축 장소로도 작용하지 않으므로 서셉터(S)에서의 파우더 생성을 억제할 수 있다.
이후 서셉터(S)를 냉각하기 위하여, 밸브(V3, V6, V7, V8)는 개방하고 나머지 밸브(V1, V2, V4, V5, V9)는 폐쇄한다. 밸브(V7, V8) 개방에 따라 제3 유체 유입유로(401)와 제3 유체 유출유로(402)를 통해 순환유로(153)에 냉각용의 제3 유체가 순환된다. 밸브(V1, V2) 폐쇄와 밸브(V3) 개방에 따라 제1 유체는 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서 순환이 이루어지는 상태의 계속이며 밸브(V4, V5) 폐쇄와 밸브(V6) 개방에 따라 제2 유체는 서셉터(S) 쪽으로 유입되지 않으며 자체 채널 안에서 순환이 이루어지게 된다.
제3 유체는 바람직하게 제1 설정온도보다 낮은 온도, 예컨대 0℃를 갖는 것을 이용한다. 제1 유체보다도 낮은 온도의 제3 유체 순환에 따라 서셉터(S) 및 그 위의 기판(W)은 매우 신속하게 냉각이 된다. 기판(W)이 거의 상온으로 냉각되었으면 기판(W)을 챔버로부터 반출한다.
이후 다음 기판의 건식 식각을 위하여 다시 제1 유체를 이용한 서셉터(S) 가열이 이루어지면서 앞에서 설명한 것과 같은 실리콘 산화막 건식 식각 공정이 또 한 번 진행되고, 이러한 일련의 공정 루프(loop)는 원하는 매수의 기판을 모두 처리할 때까지 반복적으로 수행된다.
이와 같이 하면 식각 공정과 그에 필요한 후 열처리 공정을 하나의 챔버에서 수행하기 때문에 작업처리량이 좋아지며, 부산물이 제거된 상태에서 챔버를 빠져 나가게 된다. 따라서, 부산물을 제거하지 않은 채 다른 후열처리 챔버로 옮기는 과정에서 트랜스퍼 모듈(transfer module)과 같은 다른 부분에 발생할 수 있는 오염이 방지되는 효과가 있다.
(제2 실시예)
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 3의 반도체 제조 장비(100')는 도 2의 반도체 제조 장비(100)에 열전대(thermocouple)(500)와 제어장치(510)를 더 포함하는 구성이다.
열전대(500)는 서셉터(S) 상부면 아래에 구비된다. 되도록 기판지지블 록(110) 상부면 아래에 근접해야 정확한 온도 측정이 가능하다. 열전대(500)는 서셉터(S) 온도를 측정하여 그 전기적 신호를 제어장치(510)로 보내게 된다. 제어장치(510)는 이 신호에 따라 각각의 밸브(V1 ~ V9) 개방 및 폐쇄를 제어하여, 특정 채널의 유체만이 순환유로(153)를 순환할 수 있도록 한다.
즉, 도 1을 참조하여 설명한 실리콘 산화막 식각 방법에 있어서의 밸브 개방 및 폐쇄 조작이 모두 제어장치(510)에 의해 이루어지게 되며, 특히 제2 설정 온도에서의 열처리 후 제3 유체를 통해 서셉터(S)를 냉각하게 할 때, 서셉터(S)가 제1 설정온도에 도달하면 밸브(V7, V8) 폐쇄를 통해 순환유로(153)에 순환되는 제3 유체를 막고, 밸브(V1, V2) 개방을 통해 제1 유체를 순환시키도록 하는 조작이 이 제어장치(510)에 의해 이루어질 수 있다.
이상 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 실시예들에서는 채널이 세 개인 경우를 예로 들었으나 채널은 세 개 이상이기만 하면 본 발명에서 의도하는 온도 제어의 효과가 발현되며, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반도체 제조 장비를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 100'...반도체 제조 장비 105...샤워헤드
W...기판 110...기판지지블록
130...챔버 140...기판출입구
150...지지체 S...서셉터
151...유입유로 152...유출유로
153...순환유로 201...제1 유체 유입유로
202...제1 유체 유출유로 203...제1 유체 바이패스유로
301...제2 유체 유입유로 302...제2 유체 유출유로
303...제2 유체 바이패스유로 401...제3 유체 유입유로
402...제3 유체 유출유로 403...제3 유체 바이패스유로
500...열전대 510...제어장치
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9...밸브
Claims (5)
- 반도체 제조 공정이 진행되는 챔버;상기 챔버의 내부에 배치되며 기판 지지를 위한 서셉터;상기 서셉터의 상방에 배치되며, 상기 반도체 제조 공정용 공정가스를 분사하는 샤워헤드;상기 서셉터를 가열 또는 냉각시키기 위한 유체가 상기 서셉터 내부를 순환하도록, 상기 챔버 외부에서 상기 서셉터 안으로 상기 유체를 공급하는 유입유로와 상기 유입유로에 연결되어 상기 서셉터 안에서 상기 유체가 순환되는 순환유로 및 상기 순환유로에 연결되어 상기 유체를 상기 챔버 외부로 배출하는 유출유로; 및상기 유입유로에 연결된 유체 유입유로와 상기 유출유로에 연결된 유체 유출유로 및 상기 유체 유입유로와 상기 유체 유출유로를 연결하는 유체 바이패스유로로 이루어진 채널을 적어도 세 개 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
- 제1항에 있어서, 상기 채널을 구성하는 유체 유입유로와 유체 유출유로 및 유체 바이패스유로에는 각기 밸브가 구비되며, 상기 서셉터 상부면에 구비된 열전대(thermocouple)에 의해 신호를 인가받아 각각의 밸브 개방 및 폐쇄를 제어하여 특정 채널의 유체만이 상기 순환유로를 순환할 수 있도록 하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
- 제1항 또는 제2항 기재의 반도체 제조 장비를 이용한 실리콘 산화막 건식 식각 방법으로서,상기 반도체 제조 장비는 제1 유체 유입유로, 제1 유체 유출유로 및 제1 유체 바이패스유로로 이루어진 채널과 제2 유체 유입유로, 제2 유체 유출유로 및 제2 유체 바이패스유로로 이루어진 채널과 제3 유체 유입유로, 제3 유체 유출유로 및 제3 유체 바이패스유로로 이루어진 채널을 포함하며,상기 제1 유체 유입유로와 제1 유체 유출유로를 통해 순환유로에 가열용의 제1 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 제1 설정온도로 유지하는 단계;실리콘 산화막이 형성된 기판을 챔버 내로 반입하여 상기 서셉터의 상면에 안착시키는 단계;샤워헤드를 통하여 식각가스를 분사하여 상기 실리콘 산화막을 식각하며 상기 기판 상에 식각 부산물을 생성하는 단계;상기 제2 유체 유입유로와 제2 유체 유출유로를 통해 상기 순환유로에 가열용의 제2 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 상기 제1 설정온도보다 높은 제2 설정온도로 유지하는 단계;상기 기판 상의 식각 부산물을 제거하는 단계; 및상기 제3 유체 유입유로와 제3 유체 유출유로를 통해 상기 순환유로에 냉각용의 제3 유체를 순환시켜 상기 서셉터를 냉각한 후 상기 기판을 상기 챔버로부터 반출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 식각가스는 HF 가스와 NH3 가스 및 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 가스이며, 상기 제1 설정온도는 10℃ 내지 70℃이고 상기 제2 설정 온도는 110℃ 내지 200℃이며 상기 제3 유체의 온도는 제1 설정온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 서셉터를 냉각할 때에 상기 제1 설정온도에 도달하면 상기 순환유로에 순환되는 상기 제3 유체를 막고 상기 제1 유체를 순환시키도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.
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