KR100640435B1 - 건식 식각장치의 반응 챔버 - Google Patents

Abstract

건식 식각장치의 반응 챔버에 구비되는 뷰 포트(view port)에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 뷰 포트는, 챔버 본체의 내부를 관찰하기 위한 투명 윈도우 및 이 윈도우의 일부를 감싸는 커버와, 상기 챔버 벽과 투명 윈도우 사이에 설치되어 상기 투명 윈도우를 개폐하는 게이트 밸브 부재를 포함하며, 상기 게이트 밸브 부재는 챔버 벽에 설치되는 밸브 하우징과, 밸브 하우징의 통공을 개폐하도록 상기 밸브 하우징에 설치되는 밸브 본체를 포함하고, 상기 밸브 하우징에는 히터 자켓(heater jacket)이 더욱 설치된다.

플라즈마, 건식, 윈도우, 게이트 밸브, 차단, 뷰 포트, 챔버

Description

건식 식각장치의 반응 챔버{REACTION CHAMBER OF DRY ETCHING APPARATUS}

도 1은 종래 기술에 따른 반응 챔버의 주요부 구성을 나타내는 단면도를 도시한 것이며,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반응 챔버의 주요부 구성을 나타내는 단면도를 도시한 것이다.

본 발명은 반도체 소자 제조용 건식 식각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건식 식각장치의 반응 챔버에 구비되는 뷰 포트(view port)에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 정밀한 반도체 제조 공정은 물론, 반도체 제조 공정을 수행하는 반도체 제조 설비를 필요로 한다.

이들 반도체 제조 설비는 크게 선행 반도체 제조 설비와 후속 반도체 제조 설비로 구분할 수 있는 바, 선행 반도체 제조 설비는 순수 실리콘 웨이퍼에 반도체 박막 패턴을 형성하기 위한 선행 공정인 포토레지스트 도포 공정-노광 공정-현상 공정을 복합적으로 수행하고, 후속 반도체 제조 설비는 웨이퍼에 패터닝된 포토레지스트 박막을 매개로 웨이퍼에 소정의 특성을 갖는 불순물을 주입하는 이온 주입 공정, 이미 형성된 반도체 박막을 식각하여 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼에 소정 박막을 부가하는 증착 공정, 미세 박막 회로 패턴을 연결하는 메탈 공정 등을 수행한다.

이 중에서 식각 공정을 수행하는 반도체 제조 설비는 습식 식각장치와 건식 식각장치로 나눌 수 있으며, 건식 식각장치로는 플라즈마 가스를 사용하는 식각장치가 있다.

통상적으로, 상기한 플라즈마 처리장치는 반응 챔버와, 반응 챔버 내부에 설치되어 플라즈마 가스를 생성하는데 필요한 소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하는 가스 공급 유닛과, 웨이퍼가 안착됨과 동시에 전극 역할을 하는 전극 유닛과, 가스 공급 유닛으로부터 공급된 소스 가스를 웨이퍼를 향해 균일하게 분사하는 가스 분배 수단을 포함한다.

그리고, 상기 반응 챔버에는 챔버 내부를 관찰할 수 있는 쿼츠(quarts) 재질의 뷰 포트(view port)가 제공되어 있다.

상기한 뷰 포트는 웨이퍼가 반응 챔버의 정위치에 놓여졌는지, 공정 진행 파트(part)들이 이상이 없는지를 확인할 수 있도록 함과 아울러, 웨이퍼의 식각 작업이 완료되는 시점을 감지하여 작업자에게 알려주고 식각장치를 정지시킬 수 있도록 하기 위해 설치된다.

상기한 식각 작업 완료 시점을 감지하기 위해 건식 식각장치는 엔드 포인트 디텍터(end point detector, 이하 'EPD 시스템'이라 한다)를 구비하는데, 상기 EPD 시스템은 웨이퍼의 공정층을 식각할 때 공정층의 필름과 플라즈마 가스가 상호 반 응하며 생성되는 플라즈마 반응광이 필름에 따라 각각 고유의 색채를 이루는 현상을 이용한다.

즉, 각 공정층이 생성하는 색채는 고유한 스펙트럼 분석이 가능하므로, 이를 기초로 하여 웨이퍼의 각 공정층이 명확하게 구별된다.

이 EPD 시스템은 뷰 포트에 의해 반응 챔버의 일측에 연결될 수 있는데, 일례로, 상기한 EPD 시스템은 일례로, 플라즈마 반응광의 스펙트럼을 분석하여 아날로그 신호로 출력하는 모노크로미터(monochrometer)와, 반응 챔버의 뷰 포트에 연결되어 식각 공정시 발생하는 플라즈마 반응광을 모노크로미터에 전달하는 광 케이블과, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 인터페이스 보드(interface board)와, 상기 디지털 신호를 출력하는 표시부를 포함할 수 있다.

상기한 EPD 시스템에 의해 식각 종료 시점을 감지할 수 있도록 하는 종래의 뷰 포트는 도 1에 도시한 바와 같이, 쿼츠 재질의 투명 윈도우(102)와, 이 윈도우(102)를 챔버(104) 벽에 고정하기 위한 커버(106)와, 투명 윈도우(102)와 챔버(104) 벽 사이에 삽입되는 오링(108)을 포함한다. 그리고, 상기 커버(106)는 마운트 스크류(110)에 의해 챔버(104) 벽에 고정된다.

그런데, 식각장치를 사용하여 식각을 진행하는 동안에는 폴리머가 부산물로 발생되고, 이 부산물이 윈도우(102) 면에 부착되어 쌓이면서 윈도우(102)가 점차 오염되어 플라즈마 반응광이 통과하지 못하게 되므로, 식각 작업의 종료 시점을 정확히 파악할 수 없게 된다.

따라서, 상기한 뷰 포트에 대한 습식 세정 작업을 필수적으로 실시해야 하는 데, 상기한 종래의 뷰 포트는 습식 세정을 실시하기 위해 반응 챔버를 개방해야 하므로, 습식 세정에 따른 작업 공수가 증가하고, 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 부산물의 부착을 억제할 수 있으며, 부산물 제거에 필요한 작업 공수 및 시간을 최소화할 수 있어 장비 가동률 및 생산성을 향상시킬 수 있는 건식 식각장치의 반응 챔버를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

플라즈마 가스에 의한 식각 공정이 실시되며, 챔버 본체의 벽에 뷰 포트가 설치되는 건식 식각장치의 반응 챔버에 있어서,

상기 뷰 포트는, 챔버 본체의 내부를 관찰할 수 있도록 상기 본체의 벽에 설치되는 투명 윈도우 및 윈도우 커버와, 상기 챔버 벽과 투명 윈도우 사이에 설치되어 상기 투명 윈도우를 개폐하는 게이트 밸브 부재를 포함하는 건식 식각장치의 반응 챔버를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 게이트 밸브 부재는 챔버 벽에 설치되는 밸브 하우징과, 밸브 하우징의 통공을 개폐하도록 상기 밸브 하우징에 설치되는 밸브 본체를 포함한다.

여기에서, 상기 밸브 하우징에는 히터 자켓(heater jacket)이 더욱 설치될 수 있다. 그리고, 윈도우 커버와 챔버 벽 및 밸브 하우징과 윈도우 사이에는 기밀 유지를 위한 오링이 더욱 설치될 수 있으며, 투명 윈도우는 윈도우 커버를 밸브 하우징에 고정하는 마운팅 스크류에 의해 밸브 하우징에 설치될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반응 챔버의 주요부 구성을 나타내는 단면도를 도시한 것이다.

건식 식각장치는 크게 반응 챔버와, 전극 유닛과, 가스 공급 유닛 및 가스 분배 수단을 포함한다.

보다 구체적으로, 반응 챔버는 소정의 면적을 가지며, 외부에 대하여 밀봉된 챔버로, 실제 식각 공정은 이 반응 챔버의 내부에서 수행되며, 이 챔버는 접지되어 있다.

상기 반응 챔버의 소정 위치에는 가스 공급 배관의 일측 단부가 반응 챔버의 외부 및 내부를 연통하도록 설치되며, 가스 공급 배관의 타측 단부에는 플라즈마화 되기 쉬운 소스 가스를 반응 챔버 내부로 공급하는 가스 공급 유닛이 설치된다.

그리고, 가스 공급 배관중 반응 챔버의 내부에 위치한 단부에는 가스 분배 수단이 설치된다. 여기에서, 상기 가스 분배 수단은 복수개의 가스 분배 홀들을 구비하는 원판형상의 샤워 헤드와, 샤워 헤드를 설치하는 지지판로 이루어질 수 있다.

그리고, 전극 유닛은 웨이퍼를 안착하며 고주파 전원으로부터 고주파 바이어스 전력을 공급받는 캐소드와, 캐소드에 설치되어 웨이퍼를 둘러싸는 포커스 링으 로 구성할 수 있으며, 이 경우, 포커스 링에는 고주파 전원으로부터 상기 캐소드와는 다른 전위의 고주파 바이어스 전력을 공급함으로써 포커스 링 내부에 부분적인 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼의 전면에서 플라즈마의 분포를 균일하게 할 수 있다.

이러한 구성의 건식 식각장치에 있어서, 상기 반응 챔버(10)의 벽에는 챔버(10)의 외부에서 챔버(10) 내부를 관찰함과 아울러, EPD 시스템을 위한 뷰 포트가 구비된다.

본 실시예에 있어서, 상기 뷰 포트는 쿼츠 재질의 투명 윈도우(12)와 윈도우용 커버(14)를 포함한다. 그리고, 상기 윈도우(12)와 챔버(10) 벽 사이에 설치되는 게이트 밸브 부재(16)를 더욱 포함한다.

상기 게이트 밸브 부재(16)는 투명 윈도우(12)에 부착된 부산물을 제거하기 위하여 습식 세정 공정을 진행할 때, 상기 반응 챔버(10)를 개방하지 않으면서도 상기 윈도우(12)만 세정하는 것이 가능하도록 하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 통공(16a')을 구비하는 밸브 하우징(16a)과, 밸브 하우징(16a)의 통공(16a')을 개폐하도록 설치되는 밸브 본체(16b)를 구비한다.

상기한 밸브 하우징(16a)은 도시하지 않은 체결 수단, 예컨대 마운트 스크류에 의해 챔버(10) 벽에 고정 설치된다. 그리고, 상기 밸브 하우징(16a)의 외면에는 공정 진행중 발생되는 부산물로 인해 윈도우가 오염되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위해 히터 자켓(heater jacket)(16c)이 설치된다.

이러한 구성의 뷰 포트는 밸브 하우징(16a)을 챔버(10) 벽에 고정한 후, 마운트 스크류(18)를 이용하여 상기 밸브 하우징(16a)에 윈도우 커버(14)를 고정하는 것에 의해 설치가 완료되며, 챔버(10) 벽과 윈도우 커버(14) 사이 및 밸브 하우징(16a)과 윈도우(12) 사이에 기밀 유지를 위한 오링(20)이 더욱 설치된다.

물론, 도시하지는 않았지만 상기 밸브 본체(16b)의 선단부에도 오링을 설치할 수 있다.

이러한 구성의 뷰 포트는 투명 윈도우의 세정이 요구될 때, 상기 밸브 본체(16b)를 상향 이동시켜 챔버(10) 내부의 기밀을 유지한 상태에서 상기 마운트 스크류(18)의 체결을 해제하여 윈도우 커버(14)를 밸브 하우징(16a)과 분해한 후, 윈도우(12)에 대한 세정 작업을 진행하면 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명은 상기한 실시예로 제한되지 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 건식 식각장치의 반응 챔버는 챔버 내부의 기밀을 유지한 상태에서 뷰 포트의 투명 윈도우만 별도로 세정할 수 있으므로, 세정 작업의 공수 및 시간을 절감할 수 있다.

또한, 밸브 하우징의 외부에 설치된 히터 자켓을 이용하여 부산물로 인한 윈도우의 오염을 최소화 할 수 있으므로, 세정 주기를 연장시킬 수 으며, 윈도우를 통한 식각 종료 시점 감지를 오랜 시간동안 정확하게 실시할 수 있다.

따라서, 장비 가동률을 증가시킬 수 있으며, 이로 인해 생산성 향상이 가능 한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 플라즈마 가스에 의한 식각 공정이 실시되며, 챔버 본체의 벽에 뷰 포트가 설치되는 건식 식각장치의 반응 챔버에 있어서,

   상기 뷰 포트는, 챔버 본체의 내부를 관찰하기 위한 투명 윈도우 및 이 윈도우의 일부를 감싸는 커버와, 상기 챔버 벽과 투명 윈도우 사이에 설치되어 상기 투명 윈도우를 개폐하는 게이트 밸브 부재를 포함하는 건식 식각장치의 반응 챔버.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 게이트 밸브 부재는 챔버 벽에 설치되는 밸브 하우징과, 밸브 하우징의 통공을 개폐하도록 상기 밸브 하우징에 설치되는 밸브 본체를 포함하는 건식 식각장치의 반응 챔버.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브 하우징에는 히터 자켓(heater jacket)는 건식 식각장치의 반응 챔버.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 윈도우 커버는 마운트 스크류에 의해 상기 밸브 하우징에 고정되는 건식 식각장치의 반응 챔버.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 윈도우 커버와 챔버 벽 및 밸브 하우징과 윈도우 사이에는 기밀 유지를 위한 오링이 설치되는 건식 식각장치의 반응 챔버.

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