KR100916005B1 - Plasma Eching Apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 반응 공정이 이루어지는 챔버와, The present invention is a chamber in which a plasma reaction process is performed,

상기 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와,An electrostatic chuck unit to which the wafer to be etched is fixed inside the chamber;

상기 챔버의 상부에 설치되는 돔과,A dome installed on an upper portion of the chamber,

상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와,An exhaust port lower end side of the dome and connected between the electrostatic chuck units;

상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트와,An exhaust port up and down unit configured to move the exhaust port up and down;

상기 배기구를 하강시에 로봇 핸드가 진입 가능하도록 한 4각 게이트 밸브와, A quadrilateral gate valve allowing the robot hand to enter when the exhaust port is lowered;

상기 배기구 상하강 유니트는 이동형 하단 배기구와 고정형 상단 배기구로 The exhaust port up and down unit includes a movable lower exhaust port and a fixed upper exhaust port.

이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma etching apparatus.

플라즈마, 배기구, 에칭 Plasma, exhaust, etching

Description

플라즈마 에칭 장치{Plasma Eching Apparatus}Plasma Etching Apparatus {Plasma Eching Apparatus}

본 발명은 플라즈마 에칭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하단 배기구를 형성하여 하단 배기구의 상하 이동으로 배기구를 열거나 닫을 수 있는 구조의 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma etching apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus having a structure capable of opening and closing an exhaust port by moving up and down a lower exhaust port by forming an upper and lower exhaust ports.

일반적으로 반도체 기반 제품의 제작에 있어서, 플라즈마 공정의 사용은 널리 사용되고 있다. 플라즈마 공정은 플라즈마 처리 쳄버에서의 기판의 처리와 관련한다. 플라즈마 처리 쳄버 내에서 플라즈마는 각각 기판의 표면 상에 물질 층을 증착하거나 에칭하기 위한 적절한 증착 소스 또는 에천트로부터 형성한다.In general, in the manufacture of semiconductor-based products, the use of a plasma process is widely used. Plasma processing involves the processing of a substrate in a plasma processing chamber. Within the plasma processing chamber, the plasma is formed from an appropriate deposition source or etchant for depositing or etching a layer of material on the surface of the substrate, respectively.

기판 바로 위의 영역에 가두어지지 않은 의도하지 않은 플라즈마인 언컨파인드 플라즈마가 영역 내에서 생성되거나 유지되도록 할 수 있는데, 이 영역에 플라즈마가 우연히 생성되면 에칭 공정을 제어하기 힘들고, 이 영역 내의 부품들에 손상을 줄 수 있다. 실 예로 예기치 않게 간헐적으로 언컨파인드 플라즈마는 플라즈마 처리 쳄버 내에서 플라즈마에 의해 전력이 흡수되는 위치를 변화시키며, 따라서 일관된 재현 가능한 에칭 결과를 얻기 위한 척으로의 전력 전달을 제어하기 힘들어진다. 또 다른 예로서, 영역 내에 원치 않는 플라즈마가 존재하여 쳄버 도어 안에 제공된 실(seals)을 손상시킬 수도 있다. 쳄버 도어는 쳄버 안과 밖으로 기판을 전송하기 위하여 필요하며, 만일 실이 손상되면 쳄버 압력을 정확히 제어하기 힘들어 질 수 있다. 실 및 영역 내의 다른 부품이 우연히 플라즈마에 의하여 손상될 때, 미립자 또는 중합 불순물이 쳄버 벽을 따라 형성될 수 있으며 잠재적으로 에칭 환경의 오염을 가져올 수도 있는 문제점이 있다.Unconventional plasma, which is an unintended plasma that is not confined in the area immediately above the substrate, can be created or maintained in the area, and if plasma is accidentally generated in this area, it is difficult to control the etching process and It may damage it. For example, unexpectedly intermittently unconfined plasma changes the position at which power is absorbed by the plasma within the plasma processing chamber, thus making it difficult to control power transfer to the chuck to achieve consistent and reproducible etching results. As another example, unwanted plasma may be present in the area, damaging seals provided in the chamber door. Chamber doors are required to transfer substrates into and out of the chamber, and if the seal is damaged it can be difficult to accurately control the chamber pressure. When the other parts in the chamber and area are accidentally damaged by the plasma, there is a problem that particulate or polymeric impurities may form along the chamber wall and potentially lead to contamination of the etching environment.

또 다른 종래의 기술에 있어서, 반도체에 기반한 장치의 제작에서 물질층들이 교대로 기판 표면에 증착될 수 있고, 기판 표면으로부터 에칭될 수 있다. 증착된 층의 에칭은 플라즈마 강화 에칭을 포함한 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. 플라즈마 강화 에칭에서는 기판의 실제 에칭이 플라즈마 공정 챔버 내에서 이루어진다. 여러 종류의 플라즈마 에칭 시스템에 있어서, 한정링을 사용하는 시스템들이 효율적 제작 및 기판 위 축소 형태 형성에 매우 적절하다는 것이 증명되었다. 한정링을 이용함으로서 플라즈마 처리 시스템의 성능이 크게 개선될 수 있지만 부산물(by-product)을 원활하게 이용할 수 없는 점이 문제점이었다.        In another conventional technique, in the fabrication of a semiconductor based device, layers of materials may be deposited alternately on the substrate surface and etched from the substrate surface. Etching the deposited layer can be accomplished by various techniques, including plasma enhanced etching. In plasma enhanced etching, the actual etching of the substrate takes place in the plasma process chamber. In many types of plasma etching systems, systems using confinement rings have proven to be very suitable for efficient fabrication and formation of reduced shapes on a substrate. The use of the confinement rings can greatly improve the performance of the plasma processing system, but the problem is that the by-products cannot be used smoothly.

이동 가능한 한정링을 움직임으로서 한정링 간의 거리를 조절함으로서 압력 조절 범위를 얻을 수 있고, 링 사이의 간격 때문에 일정 이상의 압력 제어로는 플라즈마를 한정할 수 없게 된다. 한정링간 압력 강하를 제어함으로서 한정링, 웨이퍼 영역 내 압력이 제어될 수 있다. 이로서 한정링간 압력 제어를 증가시키는 것이 바람직하며, 부산물(by-product)을 원활하게 이용할 수 없는 점이 문제점이었다.      By adjusting the distance between the confinement rings by moving the movable confinement rings, a pressure adjusting range can be obtained, and the plasma can not be confined by a predetermined pressure control due to the spacing between the rings. By controlling the pressure drop between the confinement rings, the confinement rings, the pressure in the wafer region can be controlled. As a result, it is desirable to increase the pressure control between the confinement rings, and the problem is that the by-product cannot be smoothly used.

본 발명은 고주파를 이용할 경우, 중앙부로 이온이 쏠리는 현상으로 인하여 이를 상하 단차로 약화시키고 이온의 균일한 압력 제어를 하는데 목적이 있다.In the present invention, when the high frequency is used, the ions are concentrated in the center part, and thus the purpose is to weaken them to the upper and lower steps and to control the uniform pressure of the ions.

또 다른 목적은, 각 블록의 간격은 한정(confined)된 플라즈마를 가두어 두는 역할을 하여, 진공 챔버 내에서 이온의 머무는 시간을 증가시켜서 압력 제어의 효율을 높이고자 한다.Another object is to increase the efficiency of pressure control by increasing the residence time of the ions in the vacuum chamber, by confining the confined plasma.

또 다른 목적은, 플라즈마 공정이후 발생하는 부산물(by-product)을 처리하기가 쉽고 간편하게 만들고자 한다.Another object is to make it easy and simple to treat by-products generated after the plasma process.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 수단으로 플라즈마 반응 공정이 이루어지는 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와, 상기 챔버의 상부에 설치되는 돔과, 상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와, 상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트와, 상기 배기구를 하강시에 로봇 핸드가 진입 가능하도록 한 4각 게이트 밸브와, 상기 배기구 상하강 유니트는 하단 배기구와 상단 배기구로 이루어진 것을 특징으로 한다.As a means for solving the above object, a chamber in which a plasma reaction process is performed, an electrostatic chuck unit in which a wafer to be etched is fixed inside the chamber, a dome installed at an upper portion of the chamber, and a lower end side of the dome. And an exhaust port connected between the electrostatic chuck units, an exhaust port up and down unit for moving the exhaust port up and down, a quadrangular gate valve for allowing the robot hand to enter when the exhaust port is lowered, and the exhaust port up and down unit have a lower end. Characterized in that the exhaust port and the upper exhaust port.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, As described in detail above,

본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치를 이용할 경우,When using the plasma etching apparatus according to the present invention,

고주파를 이용할 경우, 중앙부로 이온이 쏠리는 현상으로 인하여 이를 상하 단차로 약화시키고 이온의 균일한 압력 제어를 행할 수 있으며, 각 블록의 간격은 한정(confined)된 플라즈마를 가두어 두는 역할을 하여 챔버 내에서 이온의 머무는 시간을 증가시켜서 압력 제어의 효율을 30% 이상 증가시킬 수 있는 효과가 크다.In the case of using high frequency, the ions are concentrated in the center part, so it can be weakened to the upper and lower steps and uniform pressure control of the ions is carried out, and the interval of each block acts to trap the confined plasma, so as to trap the inside of the chamber. The effect of increasing the retention time of ions can increase the efficiency of pressure control by more than 30%.

또한, 배기구 링의 상하강 이동으로 인하여, 플라즈마 공정 이후 발생하는 부산물(by-product)을 처리하기가 쉽고 간편하다.In addition, due to the vertical movement of the exhaust ring, it is easy and simple to process the by-product generated after the plasma process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object

플라즈마 에칭 장치에 관한 것으로서, As related to the plasma etching apparatus,

플라즈마 반응 공정이 이루어지는 챔버와, A chamber in which a plasma reaction process is performed,

상기 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와,An electrostatic chuck unit to which the wafer to be etched is fixed inside the chamber;

상기 챔버의 상부에 설치되는 돔과,A dome installed on an upper portion of the chamber,

상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와,An exhaust port lower end side of the dome and connected between the electrostatic chuck units;

상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트와,An exhaust port up and down unit configured to move the exhaust port up and down;

상기 배기구를 하강시에 로봇 핸드가 진입 가능하도록 한 4각 게이트 밸브와, A quadrilateral gate valve allowing the robot hand to enter when the exhaust port is lowered;

상기 배기구 상하강 유니트는 하단 배기구와 상단 배기구로 The exhaust port up and down unit is a lower exhaust port and the upper exhaust port

이루어진 것을 특징으로 한다.Characterized in that made.

도 1는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구성도를 나타낸다. 1 shows a configuration of an exhaust port of a plasma etching apparatus according to the present invention.

상기 배기구의 하단 배기구는 상하로 이동이 가능하고, 상단 배기구는 고정된 것을 특징으로 한다.The lower exhaust port of the exhaust port is movable up and down, the upper exhaust port is characterized in that the fixed.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구체적인 제1 설명도를 나타내며, 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구체적인 제2 설명도를 나타낸다.2 shows a specific first explanatory drawing of the exhaust port of the plasma etching apparatus according to the present invention, and FIG. 3 shows a second specific illustrative drawing of the exhaust port of the plasma etching apparatus according to the present invention.

상기 상단 배기구의 톱니는 각각 빗면(x)으로 된 삼각 형태인 것을 특징으로 한다. 상기 상단 배기구의 톱니는 일정 거리(y)만큼 이격된 것을 특징으로 한다.The teeth of the upper exhaust port are characterized in that the triangular form of each of the oblique plane (x). The teeth of the upper exhaust port is characterized in that spaced apart by a predetermined distance (y).

상기 상단 배기구 톱니의 빗면과 하단 배기구 톱니의 빗면 사이의 거리(z)가 일정하게 이격된 것을 특징으로 한다. 상기 배기구의 톱니는 사다리꼴 형태 등으로 변경할 수도 있다.The distance z between the inclined surface of the upper exhaust port tooth and the inclined surface of the lower exhaust port tooth is uniformly spaced apart. The teeth of the exhaust port may be changed to trapezoidal shape or the like.

상기 빗면(x)의 길이는 2 내지 10 cm인 것을 특징으로 하고, The length of the oblique surface (x) is characterized in that 2 to 10 cm,

상기 상단 배기구 톱니의 일정 거리(y)는 0.3 내지 5.0cm 인 것을 특징으로 하며, 상기 상단 배기구 톱니의 빗면과 하단 배기구 톱니의 빗면 사이의 거리(z)는 0.3 내지 5.0 cm 인 것을 특징으로 한다.The predetermined distance y of the upper exhaust port teeth is 0.3 to 5.0 cm, and the distance z between the bevel surface of the upper exhaust port teeth and the lower exhaust port teeth is 0.3 to 5.0 cm.

상기 상하단 배기구의 재질은 실리콘, 산화규소, 에노다이징 알루미늄, Al2O3 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 한다.The upper and lower exhaust ports may be selected from at least one of silicon, silicon oxide, anodized aluminum, and Al 2 O 3.

도 4는 본 발명에 따른 배기구를 설치한 플라즈마 에칭 장치의 실시 예를 나타낸다. 4 shows an embodiment of a plasma etching apparatus provided with an exhaust port according to the present invention.

도 5과 도 6는 각각 본 발명에 따른 배기구가 맞물렸을 경우의 제1 상세도 및 제2 상세도를 나타낸다. 도 7은 하단 배기구가 이동시의 상세도이다. 상기에서 설명한 바와 같이, 일정한 거리를 두고 하단 배기구가 이동한다.5 and 6 show a first detail and a second detail when the exhaust port according to the present invention is engaged. 7 is a detailed view when the lower exhaust port is moved. As described above, the lower exhaust port moves over a certain distance.

도 8은 본 발명에 따른 배기구의 평면도를 나타낸다.8 shows a plan view of an exhaust vent according to the invention.

도 9는 본 발명에 따른 배기구 및 배기구 상하강 유니트의 도면을 구체적으로 나타낸다. 배기구 상하강 유니트에 의해서 하단 배기구가 이동하는 모습을 나타낸다.Figure 9 shows in detail the exhaust port and the exhaust port up and down unit according to the present invention. The lower exhaust port is moved by the exhaust port up and down unit.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with ordinary knowledge will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구성도.1 is an exhaust port configuration diagram of a plasma etching apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구체적인 제1 설명도Figure 2 is a first specific explanatory exhaust port of the plasma etching apparatus according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 배기구 구체적인 제2 설명도3 is a view showing a second specific exhaust port of the plasma etching apparatus according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 배기구를 설치한 플라즈마 에칭 장치의 실시 예4 is an embodiment of a plasma etching apparatus provided with an exhaust port according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 배기구가 맞물렸을 경우의 제1 상세도 Figure 5 is a first detailed view when the exhaust port in accordance with the present invention is engaged

도 6은 본 발명에 따른 배기구가 맞물렸을 경우의 제2 상세도 Figure 6 is a second detail when the exhaust port in accordance with the present invention is engaged

도 7은 하단 배기구가 이동시의 상세도7 is a detailed view when the lower exhaust port is moved;

도 8은 본 발명에 따른 배기구의 평면도8 is a plan view of an exhaust vent according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 배기구 및 배기구 상하강 유니트의 도면9 is a view of an exhaust port and an exhaust port up and down unit according to the present invention;

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

110 : 상단 배기구 120 : 하단 배기구
130 : 상단 배기구의 톱니 140 : 하단 배기구의 톱니110: upper exhaust port 120: lower exhaust port
130: tooth of upper exhaust port 140: tooth of lower exhaust port

Claims (10)

플라즈마 반응 공정이 이루어지는 챔버와, A chamber in which a plasma reaction process is performed, 상기 챔버의 내부에서 식각될 웨이퍼가 고정되는 정전척 유니트와,An electrostatic chuck unit to which the wafer to be etched is fixed inside the chamber; 상기 챔버의 상부에 설치되는 돔과,A dome installed on an upper portion of the chamber, 상기 돔의 끝단측 하부이며 정전척 유니트 사이에 연결되는 배기구와,An exhaust port lower end side of the dome and connected between the electrostatic chuck units; 상기 배기구를 상하로 운동시키는 배기구 상하강 유니트와,An exhaust port up and down unit configured to move the exhaust port up and down; 상기 배기구를 하강시에 로봇 핸드가 진입 가능하도록 한 4각 게이트 밸브와, A quadrilateral gate valve allowing the robot hand to enter when the exhaust port is lowered; 상기 배기구 상하강 유니트는 상하로 이동이 가능하며, The exhaust port up and down unit is movable up and down, 상기 배기구 상하강 유니트의 아래쪽에서 톱니로 이루어진 하단 배기구(120)와,A lower exhaust port 120 formed of teeth from below the exhaust port up and down unit, 상기 하단 배기구(120)의 위쪽에 고정되어 톱니로 이루어진 상단 배기구(110)와, An upper exhaust port 110 fixed to an upper portion of the lower exhaust port 120 and formed of teeth; 상기 상단 배기구(110)의 내부에 위치한 상단 배기구의 톱니(130)와,Teeth 130 of the upper exhaust port located inside the upper exhaust port 110, 상기 하단 배기구(120)의 내부에 위치한 하단 배기구의 톱니(140)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.Plasma etching apparatus, characterized in that consisting of the teeth 140 of the lower exhaust port located inside the lower exhaust port (120). 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상단 배기구(110)의 톱니는 각각 빗면(x)으로 된 삼각 형태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치 .The teeth of the upper exhaust port 110 is a plasma etching apparatus, characterized in that each of the triangular form of the oblique surface (x). 제 1항 또는 제 3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 상단 배기구의 톱니는 일정 거리(y)만큼 이격된 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.The teeth of the upper exhaust port are plasma etching apparatus, characterized in that spaced apart by a predetermined distance (y). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상단 배기구 톱니(130)의 빗면과 하단 배기구 톱니(140)의 빗면 사이의 거리(z)가 일정하게 이격된 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치. Plasma etching apparatus, characterized in that the distance (z) between the inclined surface of the upper exhaust port teeth 130 and the inclined surface of the lower exhaust port teeth (140) is constantly spaced. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상단 배기구의 톱니(130)와 하단 배기구의 톱니(140)는 사다리꼴 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.The tooth 130 of the upper exhaust port and the tooth 140 of the lower exhaust port is a plasma etching apparatus, characterized in that the trapezoidal shape. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 빗면(x)의 길이는 2 내지 10 cm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.Plasma etching apparatus, characterized in that the length of the oblique surface (x) is 2 to 10 cm. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상단 배기구의 톱니(130)는 일정 거리(y)는 0.3 내지 5.0cm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.The tooth 130 of the upper exhaust port is a plasma etching apparatus, characterized in that the predetermined distance (y) is 0.3 to 5.0cm. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 상단 배기구의 톱니(130)는 빗면과 하단 배기구의 톱니(140)의 빗면 사이의 거리(z)는 0.3 내지 5.0 cm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.The tooth 130 of the upper exhaust port is a plasma etching apparatus, characterized in that the distance (z) between the comb surface and the comb surface of the tooth 140 of the lower exhaust port is 0.3 to 5.0 cm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상단 배기구(110)와 하단 배기구(120)의 재질은 실리콘, 산화규소, 에노다이징 알루미늄, Al2O3 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.The material of the upper exhaust port 110 and the lower exhaust port 120 is at least one selected from silicon, silicon oxide, anodized aluminum, Al2O3.
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