KR100237622B1 - Alien substance removal device for semiconductor material manufacturing device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 식각공정에서 생성된 이물질(Particle등)이 전자기력을 상실하게 되는 경우, 웨이퍼가 있는 영역보다 더 큰 열경사력(Thermophoretic Force)이 상기 이물질에 미치도록 함으로써, 그 이물질이 웨이퍼에 흡착(오염)되지 않도록 할 뿐만 아니라 그를 집속하고 배기시키도록 한 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치에 관한 것으로, 식각공정이 끝난 후에 중성미립자가 되는 이물질에 열경사력이 미치도록 함으로써 그 이물질이 흡착되도록 하는 저온부 및 그 저온부에 흡착되는 이물질이 집속되도록 함과 아울러 그 집속된 이물질을 석영관 밖으로 배출시키는 집속/배기부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 저온부는 소정의 냉각재를 순환시키기 위한 경로(loop)를 제공하는 냉각재순환관 및 그 냉각재를 순화시키기 위한 압축기를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 냉각재에 의하여 냉각되는 순환관 주위가 웨이퍼 주위보다 더 낮은 온도를 형성할 수 있도록 구성되고, 상기 집속/배기부는 열경사력을 받아서 상기 냉각재순환관 주위로 이동하는 이물질이 집속되도록 하는 집속부와 그 집속부에 이물질을 배출시키기 위한 배기관 및 진공펌프를 포함하여 구성된다. 따라서 상기 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치의 이물질 제거장치는, 웨이퍼 및 석영판 내부의 오염을 방지하는 되는 효과가 있다.According to the present invention, when a foreign material (particle, etc.) generated in the plasma etching process loses electromagnetic force, a thermal gradient force greater than that of the wafer is exerted on the foreign material, thereby adsorbing the foreign material to the wafer. The present invention relates to a foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus which focuses and exhausts the same, as well as a low temperature part that allows the foreign material to be adsorbed by having a thermal gradient applied to the foreign material that becomes a neutral particle after the etching process is completed. And it is characterized in that it comprises a focusing / exhaust unit for causing the foreign matter adsorbed to the low temperature portion to focus and discharge the focused foreign matter out of the quartz tube. In this case, the low temperature portion comprises a coolant circulation tube providing a loop for circulating a predetermined coolant, and a compressor for purifying the coolant, wherein the circumference of the circulation tube cooled by the coolant is greater than that around the wafer. It is configured to form a lower temperature, the focusing / exhaust unit is a condenser and a vacuum pipe for discharging the foreign matter in the converging portion and the converging portion to receive the thermal gradient force to move the foreign matter moving around the coolant circulation pipe It is configured to include. Therefore, the foreign matter removing apparatus of the plasma etching apparatus according to the present invention has the effect of preventing contamination of the wafer and the inside of the quartz plate.

Description

반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치Foreign material removal device of semiconductor device manufacturing device

본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 있는 소정의 물질을 식각하기 위해 생성되던 플라즈마(Plasma)가, 전원의 턴-오프(Turn-off)에 따라 소멸하게 됨으로써, 그 플라즈마 식각공정에서 생성된 이물질(Particle등)이 전자기력을 상실하게 되는 경우, 웨이퍼가 있는 영역보다 더 큰 열경사력(Thermophoretic Force)이 상기 이물질을 미치도록 함으로써, 그 이물질이 웨이퍼에 흡착(오염)되지 않도록 할 뿐만 아니라 그를 접속하고 배기시키도록 한 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a plasma generated to etch a predetermined material on a wafer is extinguished by turning off a power supply, thereby causing the plasma etching process. If foreign matter (particles, etc.) generated in the fiber loses electromagnetic force, the thermophoretic force larger than the area in which the wafer is located exerts the foreign matter, thereby preventing the foreign matter from adsorbing to the wafer (contamination). Rather, the present invention relates to an apparatus for removing foreign substances from a semiconductor device manufacturing apparatus which is connected and exhausted.

플라즈마 식각은, 반응가스를 해리시켜 플라즈마를 만들고, 그 플라즈마에 포함된 화학적 활성종(Radical)이 식각대상물이 있는 웨이퍼에 부착되도록 함으로써, 그 래디칼이 식각대상물과 기상합성(gas phase nucleation)을 일으킴에 따라 달성되는 식각으로서, 진공상태의 챔버(석영관)에서 이루어지는 것을 요지로 한다.Plasma etching produces a plasma by dissociating the reactant gas and attaching chemically active species contained in the plasma to the wafer on which the object is etched, thereby causing the radicals to form gas phase nucleation with the object. As an etching achieved by the above, the gist is made in a vacuum chamber (quartz tube).

이하, 제1도를 참조하여 종래 기술에 따른 플라즈마 식각장치의 구성 및 그 동작에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a configuration and operation of a plasma etching apparatus according to the prior art will be described in detail with reference to FIG. 1.

종래 플라즈마 식각장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 진공펌프(미도시)에 의하여 진공상태로 유지되는 석영관(11)과, 그 석영관(11) 안으로 공급되는 반응가스(일례로, CF4)를 해리시켜 플라즈마를 만들기 위한 전원이 공급되는 상부전극(12) 및 그 상부전극(12)에 대응하는 하부전극이 됨과 아울러 그 위에 탑재되는 웨이퍼(17)를 고정 및 냉각시키기 위한 소정의 냉각재를 공급받는 척(Chuck)(13)을 포함하여 구성되었다. 이와 같은 상기 척(13)은 그 위에 탑재된 웨이퍼(17)의 뒷면과 함께 소정의 공동을 형성하는 것으로, 그 공동으로 공급되는 냉각재(일례로, He)를 통해 웨이퍼(17)를 냉각시킴과 동시에 그 냉각에 따른 압력감소효과로 그 웨이퍼(17)를 고정시키는 작용을 하게 된다. 이때, 상기 척(13)으로 웨이퍼(17)를 냉각시키는 이유는, 상기와 같이 웨이퍼(17)를 고정시키기 위한 것 뿐만 아니라, 플라즈마에 있는 래디칼(Radical)이 웨이퍼(17)로 이동하도록 하는 열경사력(Thermophoretic)을 발생시키고, 웨이퍼(17) 및 그 위에 있는 각종 박막(포토레지스트 등)이 열화되지 않도록 하기 위해서이다.In the conventional plasma etching apparatus, as shown in FIG. 1, a quartz tube 11 maintained in a vacuum state by a vacuum pump (not shown) and a reaction gas supplied into the quartz tube 11 (for example, CF 4 ) a predetermined coolant for fixing and cooling the wafer 17 mounted thereon, as well as the upper electrode 12 and the lower electrode corresponding to the upper electrode 12 supplied with power for dissociating the plasma. It was configured to include a chuck (Chuck) 13 is supplied. The chuck 13 as described above forms a predetermined cavity together with the back surface of the wafer 17 mounted thereon, and cools the wafer 17 through a coolant (for example, He) supplied to the cavity. At the same time, it acts to fix the wafer 17 by the pressure reducing effect of the cooling. At this time, the reason why the wafer 17 is cooled by the chuck 13 is not only to fix the wafer 17 as described above, but also to allow the radicals in the plasma to move to the wafer 17. This is to generate heat force (Thermophoretic) and to prevent degradation of the wafer 17 and various thin films (such as photoresist) on it.

이와 같이 구성된 종래 플라즈마 식각장치로 이루어지는 플라즈마 식각공정에 대해서 설명하면 다음과 같다.The plasma etching process including the conventional plasma etching apparatus configured as described above will be described below.

척(13)위에 탑재된 웨이퍼(17)를 고정 및 냉각(-10°- +10°) 시킨 상태에서, 상부전극(12)과 하부전극인 척(13)에 인가되는 전원이 공급되는 반응가스를 해리시켜 플라즈마를 만들고, 그 플라즈마에 포함된 화학적 활성종(Radical)이 식각대상물(SiO2)이 있는 웨이퍼(17)에 흡착되도록 함으로써, 그 래디칼이 식각대상물과 기상합성(gas phase nucleation)을 일으켜 상기 식각대상물을 식각하게 되는데, 상기 래디칼이 웨이퍼(17)에 주도적으로 흡착되도록 하는 힘은, 플라즈마를 만들 때 발생되는 열에 의하여 수십도 내지 300°로 상승하게 되는 석영관(11) 벽면에서 -10°내지 +10°로 유지되는 척(13) 및 웨이퍼(17)로 향하는 열경사력을 포함한다.Reaction gas supplied with power applied to the upper electrode 12 and the lower electrode chuck 13 while the wafer 17 mounted on the chuck 13 is fixed and cooled (-10 ° to + 10 °). Dissociate to form a plasma, and chemically active species contained in the plasma are adsorbed onto the wafer 17 containing the etch target (SiO 2 ), thereby allowing radicals to react with the etch target and gas phase nucleation. The etched object is etched, and the force for radically adsorbing the radical to the wafer 17 is increased from tens of degrees to 300 ° by the heat generated when the plasma is generated. Thermal gradients directed to the chuck 13 and wafer 17 maintained between 10 ° and + 10 °.

이때 상기 열경사력은 중력보다는 휠씬 크지만 전자기력보다는 휠씬 작은 힘으로서, 아래 수식에 나타낸 바와 같이, 입자의 표면적(≒πDp 2)과 그 입자의 주위에 있는 기체분자의 열전도도(k) 및 온도분포에 대한 그레이디언트()에 대해서는 비례하고, 기체분자의 열운동 평균속도(c*)에 대해서는 반비례함과 아울러 고온부에서 저온부로 향하는 방향성을 가지고 있음을 알 수 있다.At this time, the thermal inclination force is much larger than gravity but much smaller than electromagnetic force, and as shown in the following equation, the surface area of the particle (≒ πD p 2 ) and the thermal conductivity (k) and temperature of the gas molecules around the particle. Gradients for Distributions ( ) And inversely proportional to the average velocity of gas molecules' thermal motion (c * ), and also have a direction from the high temperature portion to the low temperature portion.

[수식][Equation]

F(열경사력)= -8Dp2k△T/15c*(Dp;입자의 지름, c*;기체분자의 열운동 평균속도, k;기체분자의 열전도도)F (Thermal gradient) = -8 Dp 2 kΔT / 15c * (Dp; particle diameter, c * ; average velocity of thermal motion of gas molecules, k; thermal conductivity of gas molecules)

그런데 상기 열경사력은 그 플라즈마 식각공정에서 생성되는 부산물(이물질; 파티클, 폴리머)에도 미치는 것으로 알려져 있는데도, 실제적으로는 상기 이물질이 열경사력에 의하여 웨이퍼(17)에 흡착되는 경우는 거의 없는 것으로 알려져 있다. 그 이유는, 중성을 띠는 래티클과는 달리 플라즈마와 함께 석영관(11)의 벽면을 따라 떠 다니는 이물질(파티클; Particle)에 프라즈마에 있는 전자가 흡착되기 때문이다. 즉, 파티클이 음전하를 띠게 됨으로써, 전위가 낮은 상태에 있는 척(13)에 대해서 열경사력보다 휠씬 큰 전자기력(척력)을 받기 때문이다.By the way, although the thermal gradient is known to affect by-products (foreign particles; particles and polymers) generated in the plasma etching process, it is known that the foreign substances are hardly adsorbed onto the wafer 17 by the thermal gradient. . This is because, unlike neutral particles, electrons in the plasma are adsorbed by foreign matter (particles) floating along the wall of the quartz tube 11 together with the plasma. That is, because the particles are negatively charged, they receive an electromagnetic force (repulsive force) that is much larger than that of the thermal inclination force against the chuck 13 in a state where the potential is low.

따라서 전극에 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되는 플라즈마 식각 공정중에는, 상기 파티클이 웨이퍼(17)에 흡착되지 않기 때문에, 파티클에 의한 오염은 문제가 되지 않았다.Therefore, since the particles are not adsorbed on the wafer 17 during the plasma etching process in which a power source for generating plasma is applied to the electrodes, contamination by the particles does not become a problem.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 플라즈마 식각공정이 진행되는 동안에는 플라즈마와 함께 석영관 벽면을 떠다니던 파티클이, 그 공정이 끝나면서 플라즈마를 생성하기 위해 공급되는 전원이 턴-오프됨에 따라, 웨이퍼 위로 떨어져 그 웨이퍼의 표면을 오염시키는 문제점이 있었다. 이는 석영관 벽면(wall)의 온도가 높고 웨이퍼의 표면온도가 상대적으로 낮기 때문에 발생되는 열경사력이, 전자기력의 상실에 따라 파티클에 미치는 주도적인 힘으로 되기 때문에, 웨이퍼를 냉각시키면서 식각공정을 진행하는 기술에서 부차적으로 일어나는 문제점이다.However, such a conventional technique is that particles that float on the quartz tube wall with plasma during the plasma etching process are dropped onto the wafer as the power supplied to generate the plasma is turned off at the end of the process. There was a problem of contaminating the surface of the wafer. This is because the thermal gradient generated because the temperature of the quartz tube wall is high and the surface temperature of the wafer is relatively low becomes the dominant force on the particles due to the loss of electromagnetic force. It is a secondary issue in technology.

이에 본 발명은, 플라즈마 식각공정이 끝나면서 그 플라즈마를 생성하기 위해 공급되던 전원이 턴-오프됨에 따라, 그 플라즈마 식각공정에서 발생된 이물질이 전자기력을 상실하게 되는 경우, 웨이퍼에 의하여 형성되는 열경사력 보다 큰 열경사력이 상기 이물질에 미치도록 하는 저온부를 형성함으로써, 그 이물질이 웨이퍼에 흡착(오염)되지 않을만 아니라 그를 집속하고 배기시키도록 한 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention, when the power supplied to generate the plasma is turned off after the plasma etching process is finished, when the foreign matter generated in the plasma etching process loses electromagnetic force, than the thermal gradient formed by the wafer It is an object of the present invention to provide a foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus in which a low temperature portion having a large thermal warp force exerts on the foreign matter is not only adsorbed (contaminated) on the wafer, but also focuses and exhausts the foreign matter. .

제1도는 종래 기술에 따른 플라즈마 식각장치의 대략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus according to the prior art.

제2(a)도 내지 제2(d)도는 본 발명에 따른 이물질 제거장치를 포함한 플라즈마 식각장치를 도시한 것으로, 제2(a)도는 사시도, 제2b도는 단면도, 제2c도와 제2d도는 상기 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시된 벨로즈(Bellows)의 확대 단면도.2 (a) to 2 (d) shows a plasma etching apparatus including a foreign material removing apparatus according to the present invention, the second (a) is a perspective view, the 2b is a sectional view, the 2c and 2d is An enlarged cross sectional view of the bellows shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

제3(a)도와 제3(b)도는 상기 제2(c)도와 제2(d)도에 도시된 벨로즈가 신축됨으로써 그 위에 있는 집속부가 하강하거나 상승하게 된 상태를 나타낸 것으로, 제3a도는 집속부가 하강한 경우를 나타낸 상태도, 제3(b)도는 집속부가 상승한 경우를 나타낸 상태도.3 (a) and 3 (b) show a state in which the focusing part on the lowering or raising of the bellows shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d) is stretched or raised. FIG. 3 is a state diagram showing a case where the focusing unit is lowered, and FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 헬륨순환관 22 : 압축기(Compressor)21: helium circulation tube 22: compressor (Compressor)

31 : 집속부 32 : 배기관31: focusing unit 32: exhaust pipe

33 : 진공펌프 41 : 벨로즈(Bellows)33: vacuum pump 41: bellows

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치는, 석영관(챔버)안으로 공급되는 반응가스(일례로, CF4)를 해리시켜 플라즈마를 만드는 전극 및 그 위에 탑재된 웨이퍼를 고정시킴과 아울러 그 웨이퍼를 냉각시키는 척(Chuck)을 포함하여 구성되는 플라즈마 식각장치에 부가되어 상기 석영관에서 부수적으로 생성된 이물질을 제거하기 위한 것으로, 상기 이물질에 열경사력이 미치도록 함으로써 그 이물질이 흡착되도록 하는 저온부 및 그 저온부에 흡착되는 이물질이 집속되도록 함과 아울러 그 집속된 이물질을 석영관 밖으로 배출시키는 접속/배기부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The foreign material removing apparatus of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is an electrode for dissociating the reaction gas (for example, CF 4 ) supplied into the quartz tube (chamber) to form a plasma and a wafer mounted thereon In addition to the plasma etching apparatus comprising a chuck (Chuck) for fixing the wafer and to cool the wafer to remove the foreign substances incidentally generated in the quartz tube, by causing the thermal gradient force on the foreign substances It is characterized in that it comprises a low temperature portion to allow the foreign matter to be adsorbed and the foreign matter adsorbed on the low temperature portion and the connection / exhaust to discharge the focused foreign matter out of the quartz tube.

이때, 상기 저온부는 소정의 냉각재를 순환시키기 위한 경로(loop)를 제공하는 냉각재순환관 및 그 냉각재를 순환시키기 위한 압축기를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 냉각재에 의하여 냉각되는 순환관 주위가 척(Chuck)위에 탑재된 웨이퍼 주위보다 더 낮은 온도를 형성할 수 있도록 구성되고, 상기 집속/배기부는 저온부에 의한 열경사력을 받아서 그 저온부의 냉각재순환관 주위로 이동하는 이물질이 집속되도록 하는 집속부와 그 집속부에 이물질을 배출시기 위한 배기관 및 진공펌프로 포함하여 구성된다.In this case, the low temperature portion comprises a coolant circulation tube providing a loop for circulating a predetermined coolant and a compressor for circulating the coolant, wherein the circumference of the circulation pipe cooled by the coolant is chucked. The focusing / exhaust unit is configured to form a lower temperature than the surrounding wafer, and the focusing / exhaust unit receives a thermal tilting force by the low temperature unit so that the foreign matter moving around the coolant recirculation tube of the low temperature unit is focused and its focusing point. It consists of an exhaust pipe and a vacuum pump for discharging foreign substances in the unit.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 본 발명에 따른 이물질 제거장치를 포함한 플라즈마 식각장치를 도시한 것으로, 제2(a)도는 사시도, 제2(b)도는 단면도, 제2(c)도와 제2(d)도는 상기 제2a도 및 제2(b)도에 도시된 벨로즈의 확대 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.2 (a) to 2 (c) is a plasma etching apparatus including a foreign material removal apparatus according to the present invention, the second (a) is a perspective view, the second (b) is a sectional view, the second (c) And FIG. 2 (d) is an enlarged cross-sectional view of the bellows shown in FIGS. 2a and 2b, and the present invention will be described in detail with reference to the following.

제2(a)도 내지 제2(d)도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이물질 제거장치는 웨이퍼(17)가 탑재되는 척(13) 주위를 그 안에 있는 헬륨(He)이 순환하도록 구성된 헬륨순환관(21) 및 상기 헬륨순환관(21)을 통해 헬륨(He)을 순환시키는 압축기(compressor)(22)와, 그 상단부가 그물망 구조로 형성됨과 아울러 상기 헬륨순환관(21)을 포위하도록 구성된 집속부(31) 및 그 집속부(31)에 집속된 이물질을 석영관(11)밖으로 배출시키기 위한 배기관(32)/진공펌프(33)와, 석영관(11)의 밑면을 관통하는 상기 배기관(32)의 주위를 밀봉시킴과 아울러 집속부(31)가 석영관(11)에 대해서 상하운동을 할 수 있도록 하는 벨로즈(41)를 포함하여 구성된다.As shown in Figs. 2 (a) to 2 (d), the foreign material removing apparatus according to the present invention allows the helium He to circulate around the chuck 13 on which the wafer 17 is mounted. The helium circulation tube 21 and the compressor 22 for circulating helium (He) through the helium circulation tube 21 and the upper end thereof are formed in a mesh structure and the helium circulation tube 21 is formed. The exhaust pipe 32 / vacuum pump 33 and the bottom surface of the quartz pipe 11 for discharging the concentrating portion 31 configured to surround the condensate and the foreign matter focused on the concentrating portion 31 out of the quartz tube 11 are penetrated. It is configured to include a bellows 41 for sealing the surroundings of the exhaust pipe 32 and the focusing portion 31 can move up and down with respect to the quartz tube 11.

이때, 상기 집속부(31)를 순환하는 헬륨순환관(21)은 그 집속부(31)와 연결된 배기관(32)을 통해 그 배기관(32)의 밖에 있는 압축기(22)와 연결된 것으로, 상기 벨로즈(41)의 상하운동에 따라 집속부(31) 및 배기관(32)과 함께 운동함과 아울러 그 배기관(32) 하부에서 상기 상하운동에 따라 이동할 수 있는 유연한 관으로 구성되고, 벨로즈(41)는 소정의 구동수단(압력)에 의하여 신축운동을 하는 것으로, 상기 집속부(31)가 웨이퍼(17)보다 높거나 낮은 곳으로 이동할 수 있도록 선형운동을 하는 피드 쓰루우(Leaner Motion Feedthrough)로 구성되며, 진공펌프(33)는 집속부(31)의 헬륨 순환관(21) 주위에 흡착/집속된 이물질을 배기시키기 위한 것으로, 차동펌프(differential pump)로 구성된다. 이와 같은 진공펌프(33)는 공정에 의하여 발생되는 이물질 및 진공도에 따라 존재하는 기체들이 집속부(31) 상단부의 그물망을 통해 공동으로 들어와 누적됨에 따라, 주기적으로 구동됨으로써 상기 이물질을 배출시킴과 아울러 집속부(31) 및 배기관(32) 등이 석영관(11)과 같은 진공도를 유지하도록 한다.At this time, the helium circulation pipe 21 circulating the focusing portion 31 is connected to the compressor 22 outside the exhaust pipe 32 through the exhaust pipe 32 connected to the focusing portion 31, the bell It is composed of a flexible pipe that can move along the up and down movement in the lower part of the exhaust pipe 32 and move together with the focusing part 31 and the exhaust pipe 32 according to the vertical movement of the rose 41, and the bellows 41. ) Is a telescopic movement by a predetermined driving means (pressure), and the feed-through (Leaner Motion Feedthrough) to perform a linear movement to move the focusing portion 31 higher or lower than the wafer 17 The vacuum pump 33 is configured to exhaust foreign matter adsorbed / concentrated around the helium circulation pipe 21 of the focusing part 31, and is configured as a differential pump. Such a vacuum pump 33 is discharged by being periodically driven as the gas existing according to the foreign matter generated by the process and the degree of vacuum is collectively entered through the mesh of the upper end of the focusing portion 31, and discharges the foreign matter The focusing part 31 and the exhaust pipe 32 and the like maintain the same degree of vacuum as the quartz tube 11.

이와 같이 구성된 이물질 제거장치는 이물질 제거장치를 포함하는 플리즈마 식각장치가 수행하는 공정에 따라 집속부(31)가 하강하거나 상승하도록 구동되는데, 제3(a)도는 상기 제2(c)도에 도시된 벨로즈(41)가 신축(신장)됨으로써 그 위에 있는 집속부(31)가 하강하게 된 상태를 나타낸 것이고, 제3(b)도는 상기 제2(c)도에 도시된 벨로즈(41)가 신축(수축)됨으로써 그 위에 있는 집속부(31)가 상승하게 된 상태를 나타낸 것으로, 제3(a)도와 같이 집속부(31)가 하강하게 되는 경우는 식각공정이 진행되고 있는 동안에 집속부(31)가 웨이퍼(17) 위에서 일어나는 기상합성을 방해하지 못하도록 하기 위한 것이고, 제3(b)도와 같이 집속부(31)가 상승하게 되는 경우는 식각공정이 끝남에 따라 전하를 잃게 되는 이물질을 흡착하기 위한 것이다.The debris removing device configured as described above is driven to lower or raise the focusing unit 31 according to a process performed by the plasma etching apparatus including the debris removing device, which is illustrated in FIG. 3 (a) or 2 (c). The illustrated bellows 41 is stretched (extended) to show a state in which the focusing part 31 thereon is lowered. FIG. 3 (b) is a bellows 41 shown in FIG. 2 (c). ) Shows the state in which the focusing part 31 on the upper side is raised due to expansion and contraction (contraction). When the focusing part 31 descends as shown in FIG. 3 (a), the focusing part is focused while the etching process is in progress. This is to prevent the portion 31 from interfering with the gas phase synthesis occurring on the wafer 17. When the converging portion 31 rises as shown in FIG. 3 (b), foreign matter that loses charge as the etching process is finished. It is to adsorb | suck.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이물질 제거장치 및 그를 포함하여 구성되는 플라즈마 건식각 장치의 동작에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation of the foreign matter removing apparatus and the plasma dry etching apparatus including the same according to the present invention configured as described above will be described.

플라즈마 식각장비가 가동되어 플라즈마 식각공정이 진행될 때는, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 척(13) 위에 탑재된 웨이퍼(17)를 고정 및 냉각(-10。- +10。)시킨 상태에서, 상부전극(12)과 하부전극인 척(13)에 인가되는 전원이 공급되는 반응가스를 해리시켜 플라즈마를 만들고, 그 플라즈마를 포함된 화학적 활성종(Radical)이 식각대상물(SiO2)이 있는 웨이퍼(17)에 흡착되도록 함으로써, 그 래디칼이 식각대상물과 기상합성(gas phase nucleation)을 일으켜 상기 식각대상물을 식각한다. 이와 같은 식각공정과 함께, 압축기(22)와 진공펌프(33)가 구동됨으로써 헬륨이 순환관(21)을 통해 순환되고 집속부(31)로 흡입되는 이물질이 배기관(32)을 통해 외부로 배출되도록 구동되는 이물질 제거장치는, 제3(a)도에 도시된 바와 같이, 집속부(31)가 하강됨으로써, 그 상단부가 웨이퍼(17)보다 낮은 위치에 있게 된다. 이는 식각공정이 진행되는 도중에는 상기 집속부(31) 주위로 래디칼 등이 흡착되지 않도록 함으로써, 이물질 제거장치가 식각공정이 영향을 미치지 않도록 하기 위해서이다. 따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치에서 이루어지는 식각공정은 종래 기술과 같다고 볼 수 있다. 즉, 래디칼과 같은 중성입자는 웨이퍼(17)에 흡착되고, 파티클(미립자)과 같은 하전입자는 플라즈마와 함께 석영관(11)의 내부에 떠있게 된다.When the plasma etching apparatus is operated and the plasma etching process is performed, as described in the related art, the upper electrode is fixed and cooled (-10 °-+ 10 °) on the wafer 17 mounted on the chuck 13. 12 and the reaction gas supplied with the power applied to the lower electrode chuck 13 are dissociated to form a plasma, and the chemically active species including the plasma has an etching target (SiO 2 ) 17 ), The radicals cause gas phase nucleation with the etched object to etch the etched object. With such an etching process, the compressor 22 and the vacuum pump 33 are driven, so that helium is circulated through the circulation pipe 21 and foreign substances sucked into the focusing part 31 are discharged to the outside through the exhaust pipe 32. As shown in FIG. 3 (a), the concentrator 31 is lowered so that the upper end portion is positioned at a lower position than the wafer 17, as shown in FIG. This is to prevent the foreign matter removal device from affecting the etching process by preventing radicals and the like from adsorbing around the focusing part 31 during the etching process. Therefore, the etching process of the plasma etching apparatus according to the present invention can be seen as the same as the prior art. That is, neutral particles such as radicals are adsorbed on the wafer 17, and charged particles such as particles (particulates) float inside the quartz tube 11 together with the plasma.

이후, 제3(b)도와 같이 집속부(31)를 웨이퍼(17)보다 높은 위치로 상승시킨 후, 플라즈마 공정을 끝내면, 석영관(11) 내부에서 플라즈마와 함께 떠있던 파티클이 그의 표면에 흡착되어 있던 전자를 상실하게 됨으로써 중성미립자로 변하게 됨과 동시에 석영관(11) 내부의 온도분포에 따른 열경사력을 받게 된다. 이때, 미립자가 받는 열경사력은 상기 종래 기술에서 수식을 통해 설명한 바와 같이, 입자의 표면적(≒πDp 2)과 그 입자의 주위에 있는 기체분자의 열전도도(k) 및 온도분포에 대한 그레이디언트()에 대해서는 비례하고, 기체분자의 열운동 평균속도(c*)에 대해서는 반비례함과 아울러 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하는 방향성을 가지게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 3 (b), after the focusing unit 31 is raised to a position higher than the wafer 17 and the plasma process is finished, particles floating together with the plasma inside the quartz tube 11 are adsorbed on the surface thereof. The loss of the former electrons causes the particles to turn into neutral particles, and at the same time, receives thermal inclination due to the temperature distribution inside the quartz tube 11. At this time, the thermal inclination force of the fine particles as described through the formula in the prior art, the surface area (≒ πD p 2 ) of the particles and the thermal conductivity (k) and the temperature distribution of the gas molecules around the particles ( ) Is inversely proportional to the average velocity of the gas molecules' thermal motion (c * ), and has a direction from a high temperature to a low temperature.

따라서, 석영관(11) 안에서 온도가 가장 낮으면서도 석영관(11)의 중심부에 있는 집속부(31)로 대부분의 미립자가 이동하게 되는데, 그와 같이 집속부(31)로 향하는 미립자는 상단부의 그물망을 통해 공동으로 들어가서 열경사력이 ‘0’이되는 지점에 멈추게 된다. 이와 동시에 주기적으로 구동되는 진공펌프(33)가 집속부(31)의 공동으로 흡입된 미립자를 배출하게 됨으로써, 집속부(31)에는 미립자가 누적되지 않게 된다. 이와 같은 동작은 소정의 일정한 시간 동안 계속된다.Accordingly, most of the fine particles move to the focusing portion 31 at the center of the quartz tube 11 while having the lowest temperature in the quartz tube 11. It enters the cavity through the net and stops at the point where the thermal gradient becomes '0'. At the same time, the vacuum pump 33, which is periodically driven, discharges the fine particles sucked into the cavity of the focusing part 31, so that the particulates do not accumulate in the focusing part 31. This operation continues for a predetermined time.

상술한 바와 같이, 열경사력을 이용하여 플라즈마 공정이 끝난 후에 중성미립자가 되는 이물질을 제거하는 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치의 이물질 제거장치는, 웨이퍼 및 석영관 내부의 오염을 방지하게 되는 효과가 있다.As described above, the foreign matter removing apparatus of the plasma etching apparatus according to the present invention, which removes foreign matter that becomes neutral particles after the plasma process is finished by using thermal inclination, has an effect of preventing contamination of the wafer and the quartz tube. .

Claims (9)

석영관 안으로 공급되는 반응가스를 해리시켜 플라즈마를 만드는 전극 및 그 위에 탑재된 웨이퍼를 고정시킴과 아울러 그 웨이퍼를 냉각시키는 척(Chuck)을 포함하여 구성된 플라즈마 식각장치에 있어서, 상기 석영관에서 부수적으로 생성된 이물질에 열경사력이 미치도록 함으로써 그 이물질이 흡착되도록 하는 저온부 및 그 저온부에 흡착되는 이물질이 집속되도록 함과 아울러 그 집속된 이물질을 상기 석영관 밖으로 배출시키는 집속/배기부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치인 이물질 제거장치.A plasma etching apparatus comprising an electrode for making plasma by dissociating a reaction gas supplied into a quartz tube and a wafer mounted thereon, and a chuck for cooling the wafer. It is configured to include a focusing / exhaust portion for discharging the foreign matter adsorbed out of the quartz tube as well as the low temperature portion to cause the foreign matter to be adsorbed by the heat gradient to the generated foreign matter and the foreign matter adsorbed on the low temperature portion. The foreign material removal device which is a semiconductor device manufacturing apparatus. 제1항에 있어서, 상기 저온부는 소정의 냉각재를 순환시키기 위한 경로(loop)를 제공하는 냉각순환관 및 그 냉각재를 순환시키기 위한 압축기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the low temperature part comprises a cooling circulation tube providing a loop for circulating a predetermined coolant and a compressor for circulating the coolant. . 제1항에 있어서, 상기 저온부는 냉각재에 의하여 냉각되는 순환관 주위가 웨이퍼주위보다 더 낮은 온도를 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The foreign material removing apparatus of claim 1, wherein the low temperature portion is configured to form a temperature lower than a periphery of a wafer around a circulation tube cooled by a coolant. 제2항에 있어서, 상기 저온부는 냉매재로서 헬륨(He)을 사용하고, 그 헬륨이 순환하는 순환관이 웨이퍼 주위를 순환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.3. The apparatus for removing foreign substances of a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the low temperature portion uses helium (He) as a refrigerant material, and a circulation tube through which the helium circulates is circulated around the wafer. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 집속/배기부는 저온부에 의한 열경사력을 받아서 그 저온부 주위로 이동하는 이물질이 집속되도록 하는 집속부와 그 집속부에 집속된 이물질을 배출시기 위한 배기판 및 진공펌프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.According to claim 1 or claim 4, wherein the focusing / exhaust unit is a heat sinking force by the low temperature portion to collect the foreign matter moving around the low temperature portion and the exhaust plate and the exhaust plate and vacuum for discharging the foreign matter focused on the focusing portion The foreign material removal apparatus of the semiconductor device manufacturing apparatus characterized in that it comprises a pump. 제5항에 있어서, 상기 집속부와 배기관은 헬륨순환관을 포위함과 아울러 그 헬륨 순환관을 지지/고정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The apparatus of claim 5, wherein the focusing unit and the exhaust pipe surround the helium circulation pipe and support / fix the helium circulation pipe. 제6항에 있어서, 상기 집속부는 그의 상단부가 그물망 구조로 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치의 이물질 제거장치.The foreign material removing apparatus of claim 6, wherein the focusing unit has an upper end formed in a mesh structure. 제5항에 있어서, 상기 집속/배기부는 그의 배기관이 관통하는 석영관을 밀봉시킴과 아울러 상기 배기관 및 집속부가 석영관의 관통부를 따라 상하운동을 할 수 있도록 하는 벨로즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The method of claim 5, wherein the focusing / exhausting portion is characterized in that it comprises a bellows to seal the quartz tube through which the exhaust pipe passes and allow the exhaust pipe and the focusing portion to move up and down along the through-hole of the quartz tube. The foreign material removal device of the semiconductor device manufacturing apparatus. 제8항에 있어서, 상기 벨로즈는 식각공정이 진행될 때는 상기 집속부가 척 위에 탑재된 웨이퍼 보다 낮은 위치로 하강되도록 구동되고, 식각공정이 끝나기 직전 부터는 상기 웨이퍼 보다 높은 위치로 상승되도록 구동되게 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The method of claim 8, wherein the bellows is configured to be driven such that the focusing unit is lowered to a lower position than the wafer mounted on the chuck during the etching process, and to be raised to a higher position than the wafer immediately after the etching process is finished. A foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus characterized in.
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