KR20230050463A - 반도체 반응 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 챔버 본체, 유전체 윈도우, 흡기 부재, 운반 부재, 상부 RF 어셈블리 및 복수의 자외선 발생 장치가 포함된다. 여기에서 유전체 윈도우는 챔버 본체의 꼭대기부에 설치된다. 운반 부재는 챔버 본체 내에 설치되어, 가공할 웨이퍼를 운반하는 데 사용된다. 흡기 부재는 유전체 윈도우의 중심 위치 지점에 설치되어, 챔버 본체 내를 향해 공정 가스를 주입하는 데 사용된다. 상부 RF 어셈블리는 챔버 본체의 상방에 설치되어, 챔버 본체 내에 주입되는 공정 가스를 이온화시켜, 플라즈마 및 제1 자외선을 생성하는 데 사용된다. 복수의 자외선 발생 장치는 유전체 윈도우와 운반 부재 사이에 설치되며, 흡기 부재의 주위를 감싸고, 각각의 자외선 발생 장치는 모두 운반 부재를 향해 조사되는 제2 자외선을 생성하는 데 사용된다. 본 발명에서 제공하는 반도체 반응 챔버는 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 복수의 가공할 웨이퍼 사이의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과가 개선된다.

Description

반도체 반응 챔버
본 발명은 반도체 디바이스 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 반응 챔버에 관한 것이다.
유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 에칭 공정은, 플라즈마를 이용해 웨이퍼에 충격을 가하여 웨이퍼를 에칭하는 공정이다. 이는 마스크 공정이 완료된 웨이퍼를 에칭할 수 있다. 즉, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 노광하여 마스크 패턴을 형성한 후, 포토레지스트 마스크에 의해 덮이지 않은 웨이퍼의 부분을 에칭하여, 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 복제한다.
종래의 유도 결합 플라즈마 에칭 공정 디바이스는, 통상적으로 챔버 본체, 유전체 윈도우, 노즐, 운반 부재 및 상부 RF(radio frequency) 어셈블리를 포함한다. 여기에서 유전체 윈도우는 챔버 본체의 꼭대기부에 설치된다. 노즐은 유전체 윈도우의 중심 위치 지점에 설치되어, 챔버 본체 내에 공정 가스를 주입하는 데 사용된다. 운반 부재는 챔버 본체 내에 설치되며 유전체 윈도우의 하방에 위치하고 웨이퍼를 운반하는 데 사용된다. 상부 RF 어셈블리는 챔버 본체의 외부에 설치되고, 유전체 윈도우의 상방에 위치한다. 이는 유전체 윈도우를 통해 챔버 본체 내에 RF 에너지를 공급하여, 챔버 본체 내의 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성할 수 있다. 이러한 플라즈마는 운반 부재 상의 웨이퍼엥 충격을 가할 수 있다.
공정 가스가 여기되어 플라즈마를 형성하면 자외선도 발생할 수 있다. 이러한 자외선은 웨이퍼를 에칭하는 과정에서 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크에 경화 작용을 일으켜, 포토레지스트 마스크 내식성을 강화할 수 있다. 그러나 노즐이 유전체 윈도우의 중심 위치 지점에 위치하기 때문에, 노즐에서 분출된 공정 가스는 먼저 챔버 본체의 중심 영역에 유입된 후 챔버 본체의 주변으로 확산되어, 공정 가스가 이온화되어 플라즈마를 형성할 때 생성되는 자외선도 중심 영역에서 주변으로 확산될 수 있다. 이는 챔버 본체의 중심 영역과 에지 영역 사이에서 자외선 분포를 불균일하게 만들어, 웨이퍼 표면 각 지점에 조사되는 자외선의 강도가 불균일해진다. 결과적으로 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과가 균일하지 않아, 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 웨이퍼 간의 에칭 일관성에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 존재하는 기술적 문제 중 하나를 적어도 해결하기 위해 반도체 반응 챔버를 제공하는 데에 있다. 이는 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성을 향상시키고, 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜, 공정 효과를 개선할 수 있다.
본 발명의 목적을 구현하기 위해 반도체 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 챔버 본체, 유전체 윈도우, 흡기 부재, 운반 부재 및 상부 RF 어셈블리가 포함된다. 여기에서 상기 유전체 윈도우는 상기 챔버 본체의 꼭대기부에 설치된다. 상기 운반 부재는 상기 챔버 본체 내에 설치되어, 가공할 웨이퍼를 운반하는 데 사용된다. 상기 흡기 부재는 상기 유전체 윈도우의 중심 위치 지점에 설치되어, 상기 챔버 본체 내를 향해 공정 가스를 주입하는 데 사용된다. 상기 상부 RF 어셈블리는 상기 챔버 본체의 상방에 설치되어, 상기 챔버 본체 내에 주입되는 상기 공정 가스를 이온화시켜, 플라즈마 및 제1 자외선을 생성하는 데 사용된다.
상기 반도체 반응 챔버는 복수의 자외선 발생 장치를 더 포함한다. 복수의 상기 자외선 발생 장치는 상기 유전체 윈도우와 상기 운반 부재 사이에 설치되며, 상기 흡기 부재의 주위를 감싼다. 각각의 상기 자외선 발생 장치는 모두 상기 운반 부재를 향해 조사되는 제2 자외선을 생성하는 데 사용된다.
바람직하게는, 상기 반도체 반응 챔버는 지지 링체를 더 포함한다. 상기 지지 링체는 상기 챔버 본체와 상기 유전체 윈도우 사이에 설치된다. 상기 지지 링체에는 그 자체를 관통하며 상기 챔버 본체 내부와 연통되는 복수의 장착홀이 설치된다. 각각의 상기 자외선 발생 장치는 각각의 상기 장착홀 내에 대응하도록 설치된다.
바람직하게는, 상기 자외선 발생 장치는 커버체, 발광 부재 및 전기 연결 부재를 포함한다. 여기에서 상기 발광 부재는 상기 커버체에 설치되어, 상기 제2 자외선을 생성하는 데 사용된다. 상기 전기 연결 부재는 상기 발광 부재와 전기적으로 연결되며, 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되어, 상기 전원 공급 장치의 전기 에너지를 상기 발광 부재에 전도하는 데 사용된다.
여기에서 상기 커버체는 장착 구간 및 발광 구간을 포함한다. 상기 장착 구간은 상기 장착홀에 설치된다. 상기 발광 구간은 상기 장착 구간과 연결되며, 상기 장착홀로부터 상기 챔버 본체 내까지 연장된다. 상기 발광 구간은 투명하다.
바람직하게는, 상기 발광 구간은 아치형 커버체이다.
바람직하게는, 상기 커버체는 맞닿음 구간을 더 포함한다. 상기 맞닿음 구간은 상기 장착 구간과 연결되며, 상기 장착홀의 챔버 본체 내부에서 먼 일측에 위치한다. 또한 상기 지지 링체와 맞닿아, 상기 장착홀에서 상기 장착 구간의 위치를 한정한다. 상기 맞닿음 구간은 불투명하다.
바람직하게는, 상기 맞닿음 구간과 상기 지지 링체가 서로 맞닿는 표면 사이에 밀봉 부재가 설치되어, 상기 장착홀을 밀봉하는 데 사용된다.
바람직하게는, 상기 반도체 반응 챔버는 제어 유닛을 더 포함한다. 상기 제어 유닛은 복수의 상기 자외선 발생 장치에 전원을 공급하는 전원 공급 장치와 전기적으로 연결된다. 이는 상기 전원 공급 장치에 제어 신호를 전송함으로써, 상기 전원 공급 장치를 온 또는 오프시키고 상기 전원 공급 장치의 전원 공급 시간을 제어하는 데 사용된다.
바람직하게는, 상기 제어 유닛에서 출력하는 상기 제어 신호는 연속파 신호, 동기 펄스 신호 및 비동기 펄스 신호 중 어느 하나 이상을 포함한다.
바람직하게는, 상기 자외선 발생 장치의 광축과 상기 운반 부재에서 상기 가공할 웨이퍼를 운반하는 데 사용되는 운반면의 수직 방향 사이의 협각의 값 범위는 20° 이상 70° 이하이다.
바람직하게는, 상기 발광 부재는 단파 자외선 광원 또는 진공 자외선 광원이다.
본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
본 발명에서 제공하는 반도체 반응 챔버에 있어서, 상기 상부 RF 어셈블리가 상기 챔버 본체 내에 주입되는 공정 가스를 이온화하여 플라즈마와 제1 자외선을 발생시키는 것을 기반으로, 유전체 윈도우와 운반 부재 사이에 복수의 자외선 발생 장치가 설치되며, 흡기 부재의 주변을 감싼다. 각각의 자외선 발생 장치는 모두 운반 부재를 향해 조사되는 제2 자외선을 발생시키는 데 사용된다. 상술한 제1 자외선 및 제2 자외선을 함께 사용함으로써, 챔버 본체의 중심 영역과 에지 영역 사이에 자외선 분포가 균일하도록 보장할 수 있어, 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 복수의 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 반응 챔버의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 반응 챔버에서 제1 자외선 및 제2 자외선이 가공할 웨이퍼에 조사하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 반응 챔버에서 자외선 발생 장치가 지지 링체에 설치된 구조도이다.
첨부 도면의 부호에 대한 설명은 하기와 같다.
11-챔버 본체, 12-유전체 윈도우, 13-흡기 부재, 14-운반 부재, 141-베이스, 142-척, 15-자외선 발생 장치, 1511-장착 구간, 1512-발광 구간, 1513-맞닿음 구간, 152-발광 부재, 153-전기 연결 부재, 154-환형 돌출부, 16-지지 링체, 17-밀봉 부재, 18-상부 RF 어셈블리, 19-하부 RF 어셈블리, 20-가공할 웨이퍼, 21-제1 자외선, 22-제2 자외선이다.
본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 본 발명의 기술적 해결책을 보다 잘 이해할 수 있도록, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에서 제공하는 반도체 반응 챔버를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 반도체 반응 챔버를 제공한다. 여기에는 챔버 본체(11), 유전체 윈도우(12), 흡기 부재(13), 운반 부재(14), 상부 RF 어셈블리(18) 및 복수의 자외선 발생 장치(15)가 포함된다. 여기에서 유전체 윈도우(12)는 챔버 본체(11)의 꼭대기부에 설치된다. 운반 부재(14)는 챔버 본체(11) 내에 설치되어, 가공할 웨이퍼(20)를 운반하는 데 사용된다. 흡기 부재(13)는 유전체 윈도우(12)의 중심 위치 지점에 설치되어, 챔버 본체(11) 내를 향해 공정 가스를 주입하는 데 사용된다. 상기 흡기 부재(13)는 예를 들어 노즐이다. 상기 노즐은 유전체 윈도우(12)를 관통하도록 설치될 수 있다. 노즐 중의 흡기 채널의 배기단은 챔버 본체(11)의 내부와 서로 연통된다. 배기단은 배기 관로(도면에서 미도시)와 서로 연통된다. 그러나 흡기 부재(13)의 구조는 이에 한정되지 않는다.
상부 RF 어셈블리(18)는 챔버 본체(11)의 상방에 설치되며, 챔버 본체(11) 내로 주입되는 공정 가스를 이온화하여, 플라즈마 및 제1 자외선(21)을 생성하는 데 사용된다. 복수의 자외선 발생 장치(15)는 유전체 윈도우(12)와 운반 부재(14) 사이에 설치되며, 흡기 부재(13)의 주위를 감싼다. 각각의 자외선 발생 장치(15)는 모두 운반 부재(14)를 향해 조사되는 제2 자외선(22)을 생성하는 데 사용된다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 자외선 발생 장치(15)의 출사 방향(즉, 광축이 위치한 방향)은 운반 부재(14)의 가공할 웨이퍼(20)를 운반하는 데 사용되는 운반면의 수직 방향과의 사이가 소정 협각을 이룬다. 이는 제2 자외선(22)이 운반 부재(14)를 향해 조사될 수 있도록 보장한다. 선택적으로, 복수의 자외선 발생 장치(15)는 챔버 본체(11)의 둘레 방향을 따라 균일하게 이격 분포되어, 챔버 본체(11)의 둘레 방향 상에서 제2 자외선(22)의 분포 균일성을 보장한다. 따라서 운반 부재 상에 조사되는 제2 자외선(22)의 분포 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 상술한 소정 협각의 값 범위는 20° 이상 70° 이하이다. 상기 각도 범위 내에서 제2 자외선(22)이 운반 부재(14) 상에 조사될 수 있도록 보장할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 상술한 소정 협각은 45°이다(도 1에서 각도 A로 표시).
본 실시예에서 제공하는 반도체 반응 챔버에 있어서, 상부 RF 어셈블리(18)가 챔버 본체(11) 내에 주입되는 공정 가스를 이온화하여 플라즈마와 제1 자외선(21)을 발생시키는 것을 기반으로, 유전체 윈도우(12)와 운반 부재(14) 사이에 복수의 자외선 발생 장치(15)가 설치되며, 흡기 부재(13)의 주변을 감싼다. 각각의 자외선 발생 장치(15)는 모두 운반 부재(14)를 향해 조사되는 제2 자외선(22)을 발생시키는 데 사용된다. 상술한 제1 자외선(21) 및 제2 자외선(22)을 함께 사용함으로써, 챔버 본체(11)의 중심 영역과 에지 영역 사이에 자외선 분포가 균일하도록 보장할 수 있어, 가공할 웨이퍼(20) 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 복수의 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과를 개선할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 운반 부재(14)는 베이스(141) 및 척(142)을 포함할 수 있다. 여기에서, 베이스(141)는 챔버 본체(11)에 고정된다. 척(142)은 베이스(141) 상에 설치되며, 챔버 본체(11) 꼭대기부에 설치된 유전체 윈도우(12) 하방에 대응하도록 설치되어, 가공할 웨이퍼(20)를 운반하는 데 사용된다. 선택적으로, 척(142)은 정전 척을 포함할 수 있다.
상부 RF 어셈블리(18)는 챔버 본체(11)의 상방에 설치된다. 이는 유전체 윈도우(12)를 통해 챔버 본체(11) 내에 RF 에너지를 공급하여, 챔버 본체(11) 내에 공정 가스를 발생시키고, 챔버 본체(11) 내의 공정 가스를 여기시켜 플라즈마 및 제1 자외선(21)을 형성하는 데 사용된다. 선택적으로, 상부 RF 어셈블리(18)는 유도 결합 플라즈마 코일을 포함하여, 챔버 본체(11) 내의 상방 영역에 고주파 전자기장을 생성할 수 있다. 이는 챔버 본체(11) 내의 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 더욱 쉽게 형성하는 데 도움이 된다.
하부 RF 어셈블리(19)는 챔버 본체(11)의 외부에 설치된다. 또한 순차적으로 챔버 본체(11)와 베이스(141) 상에 설치된 개구를 통해 척(142)의 바닥부까지 연장되며, 척(142)과 전기적으로 연결된다. 하부 RF 어셈블리(19)는 척(142)에 RF 바이어스를 인가하여, 챔버 본체(11) 내의 플라즈마를 흡인하여 척(142)을 향한 운동을 가속화함으로써, 플라즈마가 척(142) 상에 운반되는 가공할 웨이퍼(20)에 충격을 가할 수 있도록 만드는 데 사용된다. 따라서 가공할 웨이퍼(20)에 대한 에칭 공정, 예를 들어 마스크 공정이 완료된 가공할 웨이퍼(20)에 대한 에칭 공정을 구현한다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크 공정이 완료된 가공할 웨이퍼(20)를 에칭하는 과정에서, 먼저 상기 가공할 웨이퍼(20)를 척(142) 상에 거치한다. 그 후 흡기 부재(13)를 이용하여 챔버 본체(11) 내에 공정 가스를 주입한다. 또한 상부 RF 어셈블리(18)를 이용하여 유전체 윈도우(12)를 통해 챔버 본체(11) 내에 RF 에너지를 공급하여, 챔버 본체(11) 내의 공정 가스를 여기시켜 플라즈마와 제1 자외선(21)을 형성한다. 동시에 복수의 자외선 발생 장치(15)를 이용해 척(142)을 향해 제2 자외선(22)을 조사한다. 또한 하부 RF 어셈블리(19)를 이용해 척(142)을 향해 RF 바이어스를 인가하고, 챔버 본체(11) 내의 플라즈마를 흡인하여 척(142) 상의 가공할 웨이퍼(20)에 충격을 가한다.
마스크 공정이 완료된 가공할 웨이퍼(20)를 에칭하는 과정에서, 동시에 가공할 웨이퍼(20)를 향해 제1 자외선(21)과 제2 자외선(22)을 조사할 수 있다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 자외선(21)은 가공할 웨이퍼(20)의 전체 표면(중심 영역과 에지 영역 포함)에 조사될 수 있다. 그러나 플라즈마가 주로 챔버 본체(11)의 중심 영역에서 발생하기 때문에, 제1 자외선(21)이 중심 영역에서 주변으로 확산되게 된다. 제1 자외선(21)만 독립적으로 사용해 조사할 경우, 챔버 본체(11)의 중심 영역과 에지 영역 사이의 자외선 분포가 불균일해질 수 있다. 따라서 가공할 웨이퍼(20)의 중심 영역과 에지 영역 상의 자외선 수치에 차이가 발생하고, 나아가 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과가 불균일해진다. 따라서 상술한 제2 자외선(22)을 통해, 가공할 웨이퍼(20)의 에지 영역 상에 조사되는 자외선 수치를 증가시킬 수 있다. 이를 통해 가공할 웨이퍼(20)의 중심 영역과 에지 영역 상에 조사되는 자외선 강도 차이를 보상할 수 있다. 나아가 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 복수의 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과를 개선할 수 있다. 도 2에서 화살표는 제1 자외선(21)과 제2 자외선(22)이 가공할 웨이퍼(20)를 향해 조사되는 효과를 도시한 것이다. 도 2에서 알 수 있듯이, 가공할 웨이퍼(20)를 향해 제1 자외선(21)과 제2 자외선(22)을 동시에 조사하면, 자외선을 가공할 웨이퍼(20)의 전체 표면 상에 균일하게 조사할 수 있다.
물론 실제 적용에서, 실제 수요에 따라 제1 자외선(21)과 제2 자외선(22)을 동시에 조사하지 않을 수도 있다. 구체적으로 제1 자외선(21)을 먼저 조사한 후 제2 자외선(22)을 조사할 수 있다. 또는 먼저 제2 자외선(22)을 조사한 후 제1 자외선(21)을 조사할 수도 있다. 이는 제1 자외선(21)만 독립적으로 사용하는 경우와 비교하여, 마찬가지로 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과 균일성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있다.
각 자외선 발생 장치(15)의 출사 방향(즉, 광축이 위치한 방향)을 조정하여, 이것이 운반 부재(14)의 가공할 웨이퍼(20)를 운반하는 데 사용되는 운반면의 수직 방향과 형성하는 소정 협각을 변경함으로써, 제2 자외선(22)이 각각 가공할 웨이퍼(20)의 중심 영역과 에지 영역 상에 조사되는 강도 비율을 조절할 수 있다. 이를 통해 상이한 공정 수요를 충족시킬 수 있다. 구체적으로, 상술한 소정 협각을 증가시키면, 가공할 웨이퍼(20)의 중심 영역 상에 조사되는 자외선 수치를 증가시키는 동시에, 가공할 웨이퍼(20)의 에지 영역 상에 조사되는 자외선 수치를 감소시킬 수 있다. 반대로, 상술한 소정 협각을 감소시키면, 가공할 웨이퍼(20)의 에지 영역 상에 조사되는 자외선 수치를 증가시키는 동시에, 가공할 웨이퍼(20)의 중심 영역 상에 조사되는 자외성 수치를 감소시킬 수 있다.
상술한 에칭 공정은 가공할 웨이퍼(20) 상에서 포토레지스트 마스크에 의해 덮이지 않은 부분만 에칭하는 데 사용되어, 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 복제한다. 그러나 실제 적용에서 플라즈마가 포토레지스트 마스크를 불가피하게 에칭하여, 가공할 웨이퍼(20) 상의 상이한 위치 지점에서 포토레지스트 마스크의 두께에 차이가 발생할 수 있다. 이러한 차이는 가공할 웨이퍼(20) 상의 상이한 위치 지점에서 에칭률이 달라지게 되어 에칭 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 복수의 가공할 웨이퍼(20)를 에칭할 때, 상이한 가공할 웨이퍼(20) 상의 포토레지스트 마스크는 에칭되는 위치와 정도가 다르다. 이로 인해 상이한 가공할 웨이퍼(20) 상에 형성되는 패턴이 달라져, 복수의 가공할 웨이퍼(20) 간의 에칭의 일관성이 떨어지게 된다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에 있어서, 마스크 공정이 완료된 가공할 웨이퍼(20)를 에칭하는 과정에서, 상부 RF 어셈블리를 이용하여 플라즈마와 제1 자외선(21)을 생성하는 것을 기반으로, 복수의 자외선 발생 장치(15)를 이용하여 가공할 웨이퍼(20)를 향해 제2 자외선(22)을 조사하여, 가공할 웨이퍼(20) 상의 포토레지스트 마스크에 대한 경화 작용을 강화할 수 있다. 이는 제1 자외선(21)을 독립적으로 사용하는 경우에 상대적으로, 가공할 웨이퍼(20) 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이는 가공할 웨이퍼(20) 상의 포토레지스트 마스크가 플라즈마에 의해 더욱 쉽게 에칭되지 않도록 만들어, 가공할 웨이퍼(20)에서 포토레지스트 마스크에 의해 덮이지 않은 부분만 에칭하도록 구현할 수 있다. 나아가 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 복수의 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과를 개선할 수 있다.
선택적으로, 자외선 발생 장치(15)의 수량은 4개 내지 20개일 수 있다.
바람직하게는, 자외선 발생 장치(15)의 수량은 8개일 수 있다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 반응 챔버는 지지 링체(16)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지 링체(16)는 챔버 본체(11)와 유전체 윈도우(12) 사이에 설치된다. 지지 링체(16)에는 그 자체를 관통하며 챔버 본체(11) 내부와 연통되는 복수의 장착홀이 설치된다. 지지 링체(16) 상의 장착홀의 수량은 자외선 발생 장치(15)의 수량과 동일할 수 있다. 또한 각각의 자외선 발생 장치(15)는 각각의 장착홀 내에 대응하도록 설치된다. 자외선 발생 장치(15)에 의해 생성되는 제2 자외선(22)은 상술한 장착홀을 통해 챔버 본체(11)에 조사되고 웨이퍼 표면에 도달할 수 있다. 그러나 실제 적용에서 지지 링체(16) 및 그 위에 설치되는 장착홀의 설치 방식은 이에 한정되지 않는다.
챔버 본체(11)와 유전체 윈도우(12) 사이에 지지 링체(16)를 설치함으로써, 챔버 본체(11), 유전체 윈도우(12) 및 복수의 자외선 발생 장치(15)를 분해하기 용이하도록 만든다. 따라서 복수의 자외선 발생 장치(15)에 대한 유지보수 및 교체가 용이하다.
상술한 장착홀의 축선과 유전체 윈도우(12)의 하표면 사이는 소정 협각을 이룬다는 점에 유의한다. 상기 소정 협각은 각 자외선 발생 장치(15)의 출사 방향과 유전체 윈도우(12)의 하표면 사이의 소정 협각과 동일하다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 자외선 발생 장치(15)는 커버체, 발광 부재(152) 및 전기 연결 부재(153)를 포함할 수 있다. 여기에서 발광 부재(152)는 커버체에 설치되어 제2 자외선(22)을 생성하는 데 사용된다. 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 발광 부재(152)는 단파 자외선 광원 또는 진공 자외선 광원일 수 있다. 구체적으로, 단파 자외선 광원은 단파 자외선을 방출할 수 있다. 단파 자외선은 파장이 100nm 내지 280nm인 자외선이다. 진공 자외선 광원은 진공 자외선을 방출할 수 있다. 진공 자외선은 파장이 100nm 내지 200nm인 자외선이다.
전기 연결 부재(153)는 발광 부재(152)와 전기적으로 연결되며, 전원 공급 장치(도면에서 미도시)와 전기적으로 연결하여, 전원 공급 장치의 전기 에너지를 발광 부재(152)에 전도하는 데 사용된다. 선택적으로, 전기 연결 부재(153)는 전도성 와이어를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상술한 커버체는 장착 구간(1511) 및 발광 구간(1512)을 포함한다. 상기 장착 구간(1511)은 상술한 장착홀에 설치된다. 발광 구간(1512)은 장착 구간(1511)과 연결되며, 상기 장착홀로부터 챔버 본체(11) 내까지 연장된다. 또한 발광 구간(1512)은 투명하다. 선택적으로, 발광 구간(1512)의 제작 재료는 투명 석영을 포함할 수 있다.
전원 공급 장치가 온 되면, 전원 공급 장치가 제공하는 전기 에너지는 전기 연결 부재(153)를 통해 발광 부재(152)에 전도되어, 발광 부재(152)가 제2 자외선(22)을 생성할 수 있도록 한다. 제2 자외선(22)은 커버체의 발광 구간(1512)을 통해 출사될 수 있다. 즉, 발광 구간(1512)을 통해 챔버 본체(11) 내에 조사된다.
그러나 실제 적용에서 자외선 발생 장치(15)는 전기 연결 부재(153)와 전원 공급 장치의 전기적 연결을 통해 발광 부재(152)에 전원을 공급하는 것으로 한정되지 않는다. 상기 자외선 발생 장치(15)는 제2 자외선(22)을 직접 발생시킬 수 있는 장치일 수도 있다. 예를 들어, 자외선 발생 장치(15)는 플라즈마 발생기 또는 마이크로파 무전극 자외선 장치일 수도 있다. 상부 RF 어셈블리(18)가 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하는 것과 유사하게, 상기 플라즈마 발생기는 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하는 데 사용되는 장치이다. 또한 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성할 때, 자외선도 생성될 수 있다. 상기 자외선도 마찬가지로 상술한 제2 자외선(22)으로 사용될 수 있다. 마이크로파 무자극 자외선 장치는 진공 석영관 및 마이크로파장을 생성할 수 있는 마이크로파 소스를 포함할 수 있다. 진공 석영관 내에는 필라멘트도, 전극도 없으나, 발광 물질과 희박한 글로우 가스가 충전되어 있다. 마이크로파 무자극 자외선 장치는 마이크로파 소스에 의해 생성되는 고에너지 마이크로파장을 통해 희박한 글로우 가스를 이온화하여 자외선을 생성할 수 있다. 상기 자외선도 마찬가지로 제2 자외선(22)으로 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 커버체는 맞닿음 구간(1513)을 더 포함할 수 있다. 상기 맞닿음 구간(1513)은 상술한 장착 구간(1511)과 연결되고, 장착홀의 챔버 본체(11) 내부에서 먼 일측에 위치하며, 상술한 지지 링체(16)와 맞닿는다. 맞닿음 구간(1513)은 장착홀에서 장착 구간(1511)의 위치를 한정하는 데 사용된다. 맞닿음 구간(1513)은 불투명하여, 챔버 본체(11) 밖의 빛이 맞닿음 구간(1513)을 통해 커버체로 유입되고, 나아가 챔버 본체(11) 내에 조사되어 반도체 공정에 간섭을 일으키는 것을 방지한다. 따라서 공정 효과가 향상된다.
선택적으로, 발광 구간(1512)과 맞닿음 구간(1513)은 동일한 재료를 채택할 수 있다. 예를 들어, 이들 둘은 모두 투명한 석영으로 제작하고, 맞닿음 구간(1513)에 대해 프로스트(frost) 공정 처리를 수행하여, 투명한 석영을 불투명하게 바꾼다. 물론 맞닿음 구간(1513)의 제작 재료는 불투명 재료를 포함할 수도 있다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 발광 구간(1512)은 아치형 커버체이다. 예를 들어 반구형 커버체이다. 이러한 형태의 커버체는 자외선의 산란에 도움이 된다. 따라서 챔버 본체(11) 내에서 제2 자외선(22)의 조사 면적을 증가시켜, 챔버 본체(11) 내에서 자외선의 분포 균일성을 더욱 향상시키는 데 도움이 된다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 맞닿음 구간(1513)과 지지 링체(16)가 서로 맞닿는 표면 사이에 밀봉 부재(17)가 설치된다. 이는 상술한 장착홀을 밀봉하는 데 사용된다. 상기 밀봉 부재(17)는 예를 들어 환형 밀봉링일 수 있다. 선택적으로, 상술한 맞닿음 구간(1513)의 외주벽 상에는 장착 구간(1511)의 외주벽에 상대적으로 돌출된 환형 돌출부(154)가 설치된다. 상기 환형 돌출부(154)의 챔버 본체(11) 내부에 가까운 단면은 지지 링체(16)의 상기 단면에 대향하는 표면과 맞닿는다. 상술한 밀봉 부재(17)는 환형 돌출부(154)의 단면과 지지 링체(16)의 상기 단면과 대향하는 표면 사이에 설치된다. 밀봉 부재(17)를 통해, 한편으로는 챔버 본체(11) 밖의 가스가 챔버 본체(11) 내로 유입되고 챔버 본체(11) 내의 공정 가스와 혼합되거나, 챔버 본체(11) 내의 공정 압력에 영향을 미쳐 반도체 공정에 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 다른 한편으로는 챔버 본체(11) 내의 가스가 챔버 본체(11) 밖으로 누설되어 환경을 오염시키거나 안전을 위협하는 것을 방지할 수 있다.
지지 링체(16)와 환형 돌출부(154)의 단면이 대향하는 표면은 경사면이다. 상기 경사면은 상술한 장착홀의 축선과 수직을 이룬다는 점에 유의한다. 따라서 환형 돌출부(154)가 경사면과 맞닿으면, 장착 구간(1511)의 축선이 장착홀의 축선과 평행할 수 있으므로, 장착 구간(1511)이 장착홀 내로 원활하게 삽입될 수 있도록 보장할 수 있다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 반도체 반응 챔버는 제어 유닛(도면에서 미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 제어 유닛은 복수의 자외선 발생 장치(15)에 전원을 공급하는 데 사용되는 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되어, 상기 전원 공급 장치에 제어 신호를 전송하는 데 사용된다. 이를 통해 전원 공급 장치를 온 또는 오프시키고, 전원 공급 장치의 전원 공급 시간을 제어한다. 따라서 반도체 공정의 실제 상황에 따라, 각 자외선 발생 장치(15)의 자외선 조사 시간 구간과 조사 시간 길이를 제어할 수 있다. 나아가 복수의 자외선 발생 장치(15) 제어에 대한 자동화를 구현하여 제어 유연성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상부 RF 어셈블리(18) 또는 하부 RF 어셈블리(19)의 작업 조건에 따라 복수의 자외선 발생 장치(15)의 자외선 조사 시간 구간 및 조사 시간 길이를 제어할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 제어 유닛은 상부 RF 어셈블리(18)를 이용하여 제1 자외선(21)을 생성할 때, 복수의 자외선 발생 장치(15)가 동기적으로 제2 자외선(22)을 동기적으로 생성하도록 제어할 수 있다. 다른 예를 들면, 제어 유닛은 상부 RF 어셈블리(18)가 제1 자외선(21)을 생성한 후 또는 생성하기 전에, 다시 복수의 자외선 발생 장치(15)가 제2 자외선(22)을 생성하도록 제어할 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 제어 유닛은 하부 RF 어셈블리(19)가 척(142)에 RF 바이어스를 인가할 때, 복수의 자외선 발생 장치(15)가 동기적으로 제2 자외선(22)을 생성하도록 제어할 수도 있다.
선택적으로, 제어 유닛에서 출력하는 상술한 제어 신호는 연속파 신호, 동기 펄스 신호 및 비동기 펄스 신호 중 어느 하나 이상을 포함한다.
구체적으로, 제어 유닛이 출력하는 상술한 제어 신호가 연속파 신호인 경우, 제어 유닛은 자외선 발생 장치(15)가 계속해서 제2 자외선(22)을 생성하도록 제어할 수 있다.
제어 유닛에서 출력하는 상술한 제어 신호가 동기 펄스 신호인 경우, 제어 유닛은 상부 RF 어셈블리(18)를 이용하여 플라즈마와 제1 자외선(21)을 형성하고/하거나, 하부 RF 어셈블리(19)를 이용하여 척(142)에 RF 바이어스를 인가할 때, 자외선 발생 장치(15)가 제2 자외선(22)을 동기적으로 생성하도록 제어할 수 있다. 즉, 동기 펄스 신호를 이용하여, 자외선 발생 장치(15)의 온 또는 오프와 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)의 온 또는 오프가 동기적으로 실행되도록 구현한다. 또한 자외선 발생 장치(15)가 온 되면, 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)가 온 된다. 자외선 발생 장치(15)가 오프 되면, 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)가 오프 된다.
제어 유닛에서 출력하는 상술한 제어 신호가 비동기 펄스 신호인 경우, 제어 유닛은 상부 RF 어셈블리(18)을 이용하여 플라즈마와 제1 자외선(21)을 형성하고/하거나, 하부 RF 어셈블리(19)를 이용하여 척(142)에 RF 바이어스를 인가할 때, 자외선 발생 장치(15)가 동기적으로 제2 자외선(22)을 생성하는 것을 멈추도록 제어할 수 있다. 즉, 비동기 펄스 신호를 이용하여, 자외선 발생 장치(15)의 온 또는 오프와 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)의 오프 또는 온이 동기적으로 실행되도록 구현한다. 또한 자외선 발생 장치(15)가 온 되면, 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)가 오프 된다. 자외선 발생 장치(15)가 오프 되면, 상부 RF 어셈블리(18) 및/또는 하부 RF 어셈블리(19)가 온 된다.
상기 내용을 요약하면, 본 발명의 실시예에서 제공하는 반도체 반응 챔버에 있어서, 상부 RF 어셈블리가 챔버 본체 내에 주입되는 공정 가스를 이온화하여 플라즈마와 제1 자외선을 발생시키는 것을 기반으로, 유전체 윈도우와 운반 부재 사이에 복수의 자외선 발생 장치가 설치되며, 흡기 부재의 주변을 감싼다. 각각의 자외선 발생 장치는 모두 운반 부재를 향해 조사되는 제2 자외선을 발생시키는 데 사용된다. 상술한 제1 자외선 및 제2 자외선을 함께 사용함으로써, 챔버 본체의 중심 영역과 에지 영역 사이에 자외선 분포가 균일하도록 보장할 수 있어, 웨이퍼 상의 포토레지스트 마스크의 경화 효과 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 가공할 웨이퍼 각 지점의 에칭률 균일성 및 복수의 가공할 웨이퍼 간의 에칭 일관성을 향상시켜 공정 효과를 개선할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용된 예시적인 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 본질을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 개선을 진행할 수 있다. 이러한 수정 및 개선은 본 발명의 보호 범위로 간주된다.

Claims (10)

  1. 반도체 반응 챔버에 있어서,
    챔버 본체, 유전체 윈도우, 흡기 부재, 운반 부재 및 상부 RF 어셈블리를 포함하고, 여기에서 상기 유전체 윈도우는 상기 챔버 본체의 꼭대기부에 설치되고, 상기 운반 부재는 상기 챔버 본체 내에 설치되어, 가공할 웨이퍼를 운반하는 데 사용되고, 상기 흡기 부재는 상기 유전체 윈도우의 중심 위치 지점에 설치되어, 상기 챔버 본체 내를 향해 공정 가스를 주입하는 데 사용되고, 상기 상부 RF 어셈블리는 상기 챔버 본체의 상방에 설치되어, 상기 챔버 본체 내에 주입되는 상기 공정 가스를 이온화시켜, 플라즈마 및 제1 자외선을 생성하는 데 사용되고,
    상기 반도체 반응 챔버는 복수의 자외선 발생 장치를 더 포함하고, 복수의 상기 자외선 발생 장치는 상기 유전체 윈도우와 상기 운반 부재 사이에 설치되며, 상기 흡기 부재의 주위를 감싸고, 각각의 상기 자외선 발생 장치는 모두 상기 운반 부재를 향해 조사되는 제2 자외선을 생성하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 반응 챔버는 지지 링체를 더 포함하고, 상기 지지 링체는 상기 챔버 본체와 상기 유전체 윈도우 사이에 설치되고, 상기 지지 링체에는 그 자체를 관통하며 상기 챔버 본체 내부와 연통되는 복수의 장착홀이 설치되고, 각각의 상기 자외선 발생 장치는 각각의 상기 장착홀 내에 대응하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자외선 발생 장치는 커버체, 발광 부재 및 전기 연결 부재를 포함하고, 여기에서 상기 발광 부재는 상기 커버체에 설치되어, 상기 제2 자외선을 생성하는 데 사용되고, 상기 전기 연결 부재는 상기 발광 부재와 전기적으로 연결되며, 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되어, 상기 전원 공급 장치의 전기 에너지를 상기 발광 부재에 전도하는 데 사용되고,
    여기에서 상기 커버체는 장착 구간 및 발광 구간을 포함하고, 상기 장착 구간은 상기 장착홀에 설치되고, 상기 발광 구간은 상기 장착 구간과 연결되며, 상기 장착홀로부터 상기 챔버 본체 내까지 연장되고, 상기 발광 구간은 투명한 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광 구간은 아치형 커버체인 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 커버체는 맞닿음 구간을 더 포함하고, 상기 맞닿음 구간은 상기 장착 구간과 연결되며, 상기 장착홀의 챔버 본체 내부에서 먼 일측에 위치하고, 상기 지지 링체와 맞닿아, 상기 장착홀에서 상기 장착 구간의 위치를 한정하고, 상기 맞닿음 구간은 불투명한 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 맞닿음 구간과 상기 지지 링체가 서로 맞닿는 표면 사이에는 밀봉 부재가 설치되어, 상기 장착홀을 밀봉하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 반응 챔버는 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 복수의 상기 자외선 발생 장치에 전원을 공급하는 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되어, 상기 전원 공급 장치에 제어 신호를 전송함으로써, 상기 전원 공급 장치를 온 또는 오프시키고 상기 전원 공급 장치의 전원 공급 시간을 제어하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛에서 출력하는 상기 제어 신호는 연속파 신호, 동기 펄스 신호 및 비동기 펄스 신호 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 발생 장치의 광축과 상기 운반 부재에서 상기 가공할 웨이퍼를 운반하는 데 사용되는 운반면의 수직 방향 사이의 협각의 값 범위는 20° 이상 70° 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 발광 부재는 단파장 자외선 광원 또는 진공 자외선 광원인 것을 특징으로 하는 반도체 반응 챔버.
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