KR100699681B1 - Apparatus for manufacturing semiconductor - Google Patents

Abstract

An apparatus for manufacturing a semiconductor device is provided to minimize the surface damage of a substrate and to improve process yield by performing a pumping process on the surface of the substrate. An apparatus for manufacturing a semiconductor device comprises a process chamber, a chuck(210) for loading a semiconductor substrate(200), a pumping exhaust port(230), and an exhaust plate(240) located at the upper and the lower of the pumping exhaust port for forming exhaust path to the lower of the chamber. The pumping exhaust port is located on the upper part of the substrate for exhausting particles and reaction gases in the chamber.

Description

반도체 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor}Semiconductor manufacturing apparatus {Apparatus for manufacturing semiconductor}

도 1은 종래의 반도체 장치 챔버의 배기구조, 1 is an exhaust structure of a conventional semiconductor device chamber,

도 2는 본 발명의 반도체 장치 챔버의 배기구조, 및2 is an exhaust structure of a semiconductor device chamber of the present invention, and

도3은 본 발명의 배기구 단면도.3 is a cross-sectional view of the exhaust port of the present invention.

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공정 부산물 또는 잔류 반응 가스를 배기시키는 펌핑이 반도체 기판의 상부에서 일어날 수 있도록 하는 반도체 장치 챔버(chamber)의 배기구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly to an exhaust structure of a semiconductor device chamber in which pumping to exhaust process byproducts or residual reactant gases can take place on top of a semiconductor substrate.

일반적으로 반도체를 제조하는 과정에서 미세 패턴의 형성을 위해 식각 공정을 수행하게 되는데 이러한 식각 공정은 크게 습식 식각(wet etching)과 건식 식각(dry etching)으로 나누어진다.In general, an etching process is performed to form a fine pattern in the process of manufacturing a semiconductor. The etching process is largely divided into wet etching and dry etching.

이중 습식 식각은 공정이 비교적 간단하고 비용이 적게 드는 장점이 있기는 하나 언더컷(under-cut)의 발생이라는 단점이 있기 때문에 최근에는 고집적화된 반도체 소자의 식각에 대부분 건식 식각을 주로 사용하고 있다.Dual wet etching has advantages of relatively simple and inexpensive process, but has a disadvantage of under-cut, and thus, dry etching is mainly used for etching of highly integrated semiconductor devices.

건식식각에서 반도체 기판 또는 반도체 기판상에 존재하는 막의 식각은 통상 도 1에서와 같은 반응 챔버라는 밀폐된 용기 내에서 이루어지게 된다. In dry etching, the etching of the semiconductor substrate or the film present on the semiconductor substrate is usually performed in a closed vessel called a reaction chamber as shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 반응 챔버의 내부에 반응 가스를 반응 가스 유입관(120)을 통하여 유입한 후, RF파워를 인가하면, 플라즈마가 발생된다. 이때, 상기 플라즈마는 반도체 기판의 상부에서 발생되어 반도체 기판의 막질과 반응하여 불필요한 부분을 선택적으로 제거하게 되고 이러한 과정을 통하여 필요로하는 패턴을 형성하게 된다.Referring to FIG. 1, after the reaction gas is introduced into the reaction chamber through the reaction gas inlet pipe 120, RF power is applied to generate a plasma. At this time, the plasma is generated in the upper portion of the semiconductor substrate to react with the film quality of the semiconductor substrate to selectively remove the unnecessary portion to form the required pattern through this process.

따라서, 이러한 식각 공정을 위해서는 반응 챔버의 내부에 일정한 압력과 온도를 유지해주어야만 하며, 이를 위하여 지속적으로 가스의 공급과 배기를 통하여 퍼지가 이루어지도록 한다. Therefore, for such an etching process, it is necessary to maintain a constant pressure and temperature inside the reaction chamber, and for this purpose, purging is continuously performed through supply and exhaust of gas.

그러나, 종래에는 식각 공정 시, 발생한 잔류 반응 가스 및 파티클들을 반응 챔버의 내부로부터 강제로 배출하기 위한 배기 펌핑을 반응챔버의 하부측, 즉, 반도체 기판의 저부로 하여 배기 과정 동안, 상기 잔류 반응 가스 및 파티클들이 반도체 기판의 표면에 떨어지게 되면서 반도체 기판의 손상 원인으로 작용하여 공정 수율의 저하를 유발하는 문제점이 있다.However, conventionally, in the etching process, the residual reaction gas during the exhaust process is performed by exhaust pumping for forcibly discharging the residual reaction gas and particles generated from the inside of the reaction chamber to the lower side of the reaction chamber, that is, the bottom of the semiconductor substrate. And as particles fall on the surface of the semiconductor substrate there is a problem that acts as a cause of damage to the semiconductor substrate causing a decrease in process yield.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여, 반도체 기판보다 상부에서 반도체 공정 중, 생성된 잔류물 및 가스 입자들의 배기를 상부에서 이루어지도록 하여 반도체 기판의 손상을 최소화할 수 있는 반도체 장치의 배기방법을 제공하는데 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above-described problems of the prior art, the semiconductor is capable of minimizing damage to the semiconductor substrate by allowing exhaust of the residues and gas particles generated during the semiconductor process above the semiconductor substrate. It is an object to provide a method of evacuating a device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 기판의 가공이 진행되는 챔버, 상기 챔버내에 배치되며, 상기 반도체 기판을 지지하는 척, 상기 반도체 기판의 상부에 배치되어 상기 챔버 내의 가스 및 부유물을 배출시키는 배기구, 및 상기 배기구의 상, 하부에 존재하여 상기 챔버를 밀폐시키는 배기판을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chamber for processing a semiconductor substrate, a chamber disposed in the chamber, a chuck supporting the semiconductor substrate, and disposed above the semiconductor substrate to discharge gas and suspended matter in the chamber. A semiconductor device including an exhaust port to be disposed, and an exhaust plate disposed above and below the exhaust port to seal the chamber.

바람직하게, 상기 배기구는 배기판 사이의 공간에 삽입 고정될 수 있도록 원판 형태를 가진다.Preferably, the exhaust port has a disc shape to be inserted and fixed in the space between the exhaust plate.

바람직하게, 상기 배기구는 상기 챔버 내의 가스 및 부유물을 배출시키기 위하여 다수개의 홀 또는 빗살무늬 구조물을 구비한다.Preferably, the exhaust port has a plurality of holes or comb-shaped structures for discharging gas and suspended matter in the chamber.

바람직하게, 상기 다수개의 홀의 직경은 0.3 내지 1mm이다.Preferably, the diameter of the plurality of holes is 0.3 to 1 mm.

앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The foregoing terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하, 본 발명에 의한 챔버의 배기 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of evacuating a chamber according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 반도체 장치에 관하여 일 실시예를 나타낸다. 2 shows one embodiment of a semiconductor device of the present invention.

반응 챔버는 예를 들어 표면을 알마이트처리한 알루미늄제의 밀폐된 용기로서 가스 주입관(220)을 통하여 퍼지 가스와 함께 공정 수행에 필요한, 즉, 플라즈마 형성에 필요한 다양한 가스가 공급된다.The reaction chamber is, for example, a hermetically sealed container made of anodized aluminum, and is supplied with various gases necessary for performing a process, that is, plasma formation, through the gas injection tube 220 together with the purge gas.

또한, 반응 챔버 내에는 반도체 기판(200)을 안전하게 장착하도록 하는 정전 척(210)이 구비되어 있다. 상기 정전척은 인가되는 RF 파워에 의해 정전기력이 형성되도록 하여 반도체 기판과 긴밀하게 밀착되도록 한다. 정전척은 예를 들어 알루미늄의 전극 등과 같은 금속 전극 위에 실리콘 카바이드 또는, 산화 티타늄을 배합한 알루미나 등의 유전체재료를 1mm 정도의 두께로 형성된다. In addition, the electrostatic chuck 210 is provided in the reaction chamber to safely mount the semiconductor substrate 200. The electrostatic chuck allows the electrostatic force to be formed by the applied RF power so as to be in close contact with the semiconductor substrate. The electrostatic chuck is formed of, for example, a dielectric material such as silicon carbide or alumina containing titanium oxide on a metal electrode such as an aluminum electrode to a thickness of about 1 mm.

상기 반응 챔버는 식각 공정의 수행시, 플라즈마를 발생시키기 위하여 가스의 공급과 함께 RF 파워를 인가함으로써 플라즈마가 형성되고, 반응 챔버 내의 반도체 기판의 상부에서 발생되는 플라즈마가 반도체 기판의 막질과 반응하면서 불필요한 부분을 선택적으로 제거하여 필요로 하는 패턴을 형성하게 된다.In the reaction chamber, plasma is formed by applying RF power together with supply of gas to generate plasma when an etching process is performed. Plasma generated on an upper portion of the semiconductor substrate in the reaction chamber reacts with the film quality of the semiconductor substrate. The portions are selectively removed to form the required pattern.

따라서, 이러한 식각 공정을 위하여 반응 챔버의 내부는 일정한 압력과 온도를 유지해야만 하며, 이때 지속적으로 배기 라인을 통해서 퍼지가 이루어지도록 한다.Therefore, for the etching process, the inside of the reaction chamber must maintain a constant pressure and temperature, and the purge is continuously performed through the exhaust line.

본 발명의 배기는 진공펌프의 구동 즉 펌핑에 의하여 반응 챔버의 내부로부터 잔류 반응가스와 함께 파티클을 강제로 배출되도록 하기 위하여 배기구(230)를 구비하였다. The exhaust of the present invention is provided with an exhaust port 230 to force the particles to be discharged together with the residual reaction gas from the inside of the reaction chamber by the operation of the vacuum pump, that is pumping.

배기구는 배기판(240) 사이의 공간에 삽입 고정될 수 있도록 원판 형태를 가지며, 다수개의 홀들 또는 빗살무늬 구조물들로 이루어져, 상기 플라즈마 처리 공정시 발생하는 파티클 및 잔류 반응가스를 배기하는 역할을 수행하며, 상기 다수개의 홀들 또는 빗살무늬 구조물들의 크기 및 개수를 조절하여 가스유입량과 배기량을 조절하여 플라즈마의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있다.The exhaust port has a disk shape to be inserted and fixed in the space between the exhaust plate 240, consists of a plurality of holes or comb-shaped structures, and serves to exhaust particles and residual reaction gas generated during the plasma treatment process In addition, by adjusting the size and number of the plurality of holes or comb-patterned structures, the uniformity of plasma may be improved by controlling the gas inflow and the exhaust volume.

본 발명의 실시예에 있어서, 고안된 배기구는 다수개의 홀(231)로 이루어져 있으며, 상기 홀의 경우는 플라즈마 형성영역에 따라 변경이 가능하며, 그 직경을 0.3 내지 10mm의 크기로 형성하는 것이 바람직하다. In the embodiment of the present invention, the designed exhaust port is composed of a plurality of holes 231, the hole can be changed according to the plasma forming region, it is preferable to form the diameter of 0.3 to 10mm.

본 발명의 실시예에 있어서 상기 홀의 직경은 0.5mm으로 형성한다.In the embodiment of the present invention the diameter of the hole is formed to 0.5mm.

이때, 상기 배기구는 반도체 기판의 표면을 기준으로 상부에 위치하도록 구비한다. 따라서, 종래의 배기 펌핑을 반도체 기판의 저부로 하여 배기하는 것과 달리 본 발명은 배기 펌핑을 반도체 기판의 상부로 배기함으로써, 잔류 반응 가스 및 파티클들이 반도체 기판의 표면에 떨어지게 되어 반도체 기판이 손상되는 것을 최소화할 수 있으며, 이로 인하여 반응 챔버내에도 파티클들이 부착되는 량을 최소화 할 수 있어, 챔버를 세정해 주기 위한 장비의 작동 정지 횟수를 줄일 수 있어 장비의 가동률을 향상시킬 수 있는 부가적 이점이 있다.In this case, the exhaust port is provided to be located above the surface of the semiconductor substrate. Therefore, in contrast to the conventional exhaust pumping to the bottom of the semiconductor substrate, the present invention exhausts the exhaust pumping to the upper portion of the semiconductor substrate, so that the residual reaction gas and particles fall on the surface of the semiconductor substrate to damage the semiconductor substrate. This can minimize the amount of particles attached in the reaction chamber, thereby reducing the number of downtimes of the equipment for cleaning the chamber, thereby improving the operation rate of the equipment. .

따라서, 본 발명에 따르면 반도체 기판의 표면 손상을 최소화할 수 있으며, 공정 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이와 더불어, 반응 챔버의 세정 횟수를 줄일 수 있으므로, 장비 가동률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize the surface damage of the semiconductor substrate, there is an effect that can improve the process yield. In addition, since the number of cleaning cycles of the reaction chamber can be reduced, it is possible to prevent the equipment operation rate from being lowered.

또한, 본 발명에 따르면 다수개의 홀 또는 빗살무늬 구조물을 가지는 배기구를 구비함으로써, 플라즈마의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention by providing an exhaust port having a plurality of holes or comb-like structure, there is an effect that can improve the uniformity (uniformity) of the plasma.

Claims (5)

반도체 기판의 가공이 진행되는 챔버;A chamber in which processing of the semiconductor substrate is performed; 상기 챔버내에 배치되며 상기 반도체 기판을 지지하는 척;A chuck disposed in the chamber and supporting the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판의 상부에 배치되어 상기 챔버 내의 잔류 반응가스와 파티클을 배출시키는 배기구; 및An exhaust port disposed on the semiconductor substrate to discharge residual reaction gas and particles in the chamber; And 상기 배기구의 상, 하부에 존재하여 상기 챔버를 밀폐시키고 상기 챔버의 하측으로 배기 유로를 형성하는 배기판Exhaust plates disposed above and below the exhaust port to seal the chamber and form an exhaust flow path below the chamber. 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.A semiconductor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배기구는 배기판 사이의 공간에 삽입 고정될 수 있도록 원판 형태를 가지는 반도체 장치.The exhaust port is a semiconductor device having a disk shape to be inserted into the space between the exhaust plate. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 배기구는 상기 챔버 내의 가스 및 부유물을 배출시키기 위하여 다수개의 홀을 구비한 반도체 장치. The exhaust port is provided with a plurality of holes for discharging the gas and suspended matter in the chamber. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 배기구는 상기 챔버 내의 가스 및 부유물을 배출시키기 위하여 빗살무늬 구조물을 구비한 반도체 장치, The exhaust port is a semiconductor device having a comb-like structure to discharge the gas and suspended matter in the chamber, 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 다수개의 홀의 직경은 0.3 내지 1mm인 반도체 장치.The diameter of the plurality of holes is 0.3 to 1mm semiconductor device.

Images