KR20060019142A - 반도체 식각장비 - Google Patents

Abstract

반도체 식각장비가 제공된다. 제공된 식각장비는 반응챔버와, 상기 반응챔버내에 설치된 하부전극과, 상기 하부전극의 상부면에 장착되며 헬륨가스분사통로와 냉각수순환로가 마련된 정전척을 포함하되, 상기 정전척에는 다수개의 온도감지센서가 내설된다.

Description

반도체 식각장비{SEMICONDUCTOR DEVICE ETCHING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 식각장비의 전체적인 구성을 설명하기 위한 개략구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 있어, 정전척에 온도감지센서가 설치된 상태를 설명하기 위한 정전척의 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 있어, 정전척의 부분 절개사시도이다.

도 4는 모니터링수단이 정전척온도를 디스플레이 하는 일 형태를 보인 구성도이다.

<도면주요부위에 대한 부호의 설명>

1 : 반도체 식각장비 2 : 반응챔버

3 : 정전척 4 : 모니터링수단

21 : 상부전극 22 : 하부전극

31 : 냉각수순환로 32 : 헬륨가스분사통로

33 : 온도감지센서 41 : 수신부

311 : 외부냉각기 311a : 냉각수공급관

311b : 냉각수귀환관 321 : 외부공급원

W : 웨이퍼

본 발명은 반도체 식각장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하는 반도체 식각장비의 정정척에 관한 것이다.

근래에 들어, 반도체 소자의 반도체 박막 회로 집적도 및 처리 능력이 증가하면서 반도체 공정의 정밀도 및 반도체 공정을 진행하는 반도체 제조장비의 공정 정밀도 또한 함께 증가하고 있다. 반도체 박막 회로의 미세 선폭을 구현하기 위해서는 정밀한 사진 공정 및 웨이퍼상에 형성된 패턴 개구를 정밀하게 식각하거나 패턴 개구에 소정 박막 물질을 증착하는 공정을 필요로 한다.

여기서, 반도체 식각장비는 상기와 같이 웨이퍼상에 형성된 소정 회로 패턴을 식각하기 위한 장비로써, 식각성이 매우 뛰어난 플라즈마 가스를 형성하여 웨이퍼의 소정 부분을 식각하는 플라즈마 식각장비가 대표적이다. 이와 같은 플라즈마 식각장비는 반응챔버의 내부에 2개의 전극, 예컨대 상부전극과 하부전극을 평행하게 이격설치한 후, 이러한 전극의 사이에 반응가스를 주입함과 아울러 이 반응가스가 이온화되기 충분한 전계를 형성하므로써 웨이퍼의 소정 부분을 플라즈마를 이용하여 식각하는 공정을 수행한다.

이때, 식각공정에서의 플라즈마는 높은 온도를 나타내므로, 이러한 플라즈마에 노출되는 웨이퍼는 과도하게 온도가 높아질 위험이 있다. 따라서, 대개의 식각 장비에서는 하부전극의 상부면에 장착되어 웨이퍼가 설치되는 정전척(ESC : ELETRO STATIC CHUCK)의 내부에 냉각수를 순환시켜 웨이퍼를 간접 냉각함과 아울러 정전척 내에 헬륨가스분사통로를 마련하여 웨이퍼의 배면에 헬륨가스를 분사하므로써 웨이퍼를 직접냉각하고 있다.

한편, 플라즈마를 이용하는 기존 반도체 식각장비는 공정수행 중 정전척의 온도를 모니터링하기 위해 정전척내부에 투입되는 냉각수공급관에 온도센서를 구비하여 냉각수의 온도를 모니터링하거나, 정전척이 장착된 반응챔버의 내벽에 온도센서를 설치하여 반응챔버의 내벽표면온도를 별도의 모니터링수단을 통해 모니터링하고 있다. 이에 따라, 정전척자체의 불량요인발생 및 헬륨가스분사통로의 막힘 현상이 발생하여 정전척 표면 특정부위에 비정상적인 온도변화가 나타날 경우 이를 직접적으로 감지할 수 없는 문제점이 있다. 이로 인해, 식각공정 중 웨이퍼의 특정부위에 대한 냉각이 제대로 이루어지지 못함에 따라 공정효율이 저하되는 또 다른 문제점이 야기된다.

이에, 본 발명은 기존 반도체 식각장비가 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정전척 전역에 대한 온도변화를 모니터링할 수 있는 반도체 식각장비를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 정전척 특정부위의 비정상적인 온도변화를 실시간 모니터링하여 이상발생시 신속하게 대처하므로써, 공정효율의 저하요인을 제거할 수 있는 반도체 식각장비를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

반응챔버;

상기 반응챔버 내에 설치된 하부전극; 및

상기 하부전극의 상부면에 장착되며, 헬륨가스분사통로와 냉각수순환로가 마련된 정전척; 을 포함하되,

상기 정전척에는 다수개의 온도감지센서가 내설된 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비를 구비한다.

바람직한 실시예로써, 상기 각 온도감지센서는 상기 정전척 전역의 온도를 감지하기 위해 상기 정전척에 방사형으로 내설된다.

바람직한 실시예로써, 상기 각 온도감지센서는 무접점센서가 적용된다.

보다 바람직하게 무접점센서는 레이저를 이용한 센서, 자외선을 이용한 센서, 음파를 이용하는 센서 및 적외선을 이용한 센서 중 어느 하나가 적용된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 식각장비의 전체적인 구성을 설명하기 위한 개략구성도이다.

도 1을 참조하면, 반도체 식각장비(1), 예컨대 플라즈마를 이용하는 반도체 식각장비(1)는 밀폐구조를 갖는 반응챔버(2)내에서 식각공정이 진행된다. 이와 같 은 반응챔버(2)는 그 상부에 상부전극(21 : 반응가스를 주입하는 기능을 겸함.)이 구비되고, 그와 대응하는 하부에는 하부전극(22)이 마련되며, 이러한 하부전극(22)의 상부면에는 정전척(3), 즉 웨이퍼(W)가 안착되는 정전척(3)이 장착된다. 이때의 상부전극(21)과 하부전극(22)은 RF전원이 인가되는 전극의 기능을 수행하면서 이들 사이에서 반응가스를 플라즈마화 한다. 이에 따라, 상기 상부전극(21)과 하부전극(22)의 사이에서 생성된 플라즈마는 정전척(3)에 안착되어 있는 웨이퍼(W)의 막질과 반응하면서 불필요한 부분을 식각하므로써 원하는 패턴을 형성하게 된다.

이때, 상기 정전척(3)은 원판형체로 구성되는데, 그 내부에는 냉각수순환로(31)와 헬륨가스분사통로(32)가 각, 각 마련된다. 이와 같은 냉각수순환로(31)에는 외부냉각기(311)의 냉각수공급관(311a) 및 냉각수귀환관(311b)이 연결되고, 상기 헬륨가스분사통로(32)에는 외부공급원(321)과 연결된다. 이에 따라, 상기 냉각수순환로(31)를 통해 냉각수를 순환시켜 상기 정전척(3)자체를 냉각시키므로써 이 정전척(3)에 안착되는 웨이퍼(W)를 간접냉각하고, 상기 헬륨가스분사통로(32)를 통해 웨이퍼(W)의 배면에 헬륨가스를 분사하므로써 웨이퍼(W)를 직접 냉각한다.

본 발명에서는 공정수행 중 상기 정전척(3)의 온도를 모니터링하기 위해 상기 정전척(3)에 다수개의 온도감지센서(33)를 내설하는데, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 있어, 정전척에 온도감지센서가 설치된 상태를 설명하기 위한 정전척의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 식각장비에 있어, 정전척의 부분 절개사시도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 정전척(3)에 내설되는 다수개의 온도감지 센서(33)는 상기한 냉각수순환로(31)와 상기 헬륨가스분사통로(32)의 사이에 위치되며, 상기 정전척(3) 전역의 온도를 감지하기 위해 방사형으로 내설된다. 다시 말하면, 상기 정전척(3)의 중앙에 설치되는 온도감지센서(33)를 중심으로 하여 나머지 온도감지센서(33)가 사방에 분포되도록 내설된다. 이와 같은 온도감지센서(33)는 무접점센서, 예컨대 레이저를 이용한 센서, 자외선을 이용한 센서, 음파를 이용하는 센서 및 적외선을 이용한 센서 중 어느 하나의 무접점센서를 적용함이 바람직하다. 아울러, 본 발명의 식각장비(1)에는 도 1에서와 같이 상기 온도감지센서들(33 : 무접점센서)이 감지한 감지값을 전송받는 수신부(41)를 갖는 모니터링수단(4 : 예컨대, 표시화면 등)이 더 포함된다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체 식각장비의 작용상태를 살펴보기로 한다.

도 1을 다시 참조하면, 식각공정 중 각 온도감지센서(33)는 정전척(3) 전역의 온도를 감지하여 그 감지값을 모니터링수단의 수신부(41)에 전송한다. 이에 따라, 작업자는 정전척(3) 전역의 온도를 모니터링수단(4)을 통해 실시간 확인할 수 있는데, 도 4는 모니터링수단이 정전척온도를 디스플레이하는 일 형태를 보인 구성도로써, 모니터링수단(4)에서는 별도의 연산기능을 수행하므로써 각 온도감지센서(33)에서 전송된 해당위치(적어도 13군데) 온도감지값을 숫자로 표시하게 된다. 이에 따라서, 작업자는 정전척(3) 표면 특정부위에 비정상적인 온도변화가 나타날 경우, 이를 실시간 인지할 수 있어, 정전척(3)을 교체하는 등의 신속한 대처를 통해 공정효율의 저하요인을 제거할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 반도체 식각장비는 다수의 온도감지센서를 정전척의 내부에 설치하여 식각공정 수행중 정전척 전역에 대한 온도변화를 작업자가 실시간 모니터링할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 정전척 특정부위의 비정상적인 온도변화가 발생할 경우 신속하게 대처하므로써, 공정효율의 저하요인을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반응챔버;

   상기 반응챔버내에 설치된 하부전극; 및

   상기 하부전극의 상부면에 장착되며, 헬륨가스분사통로와 냉각수순환로가 마련된 정전척; 을 포함하되,

   상기 정전척에는 다수개의 온도감지센서가 내설된 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 온도감지센서는 상기 정전척 전역의 온도를 감지하기 위해 상기 정전척에 방사형으로 내설된 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 각 온도감지센서는 무접점센서인 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 무접점센서는 레이저를 이용한 센서, 자외선을 이용한 센서, 음파를 이용하는 센서 및 적외선을 이용한 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 식각장비.

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