KR19980021195A - Foreign material removal device of semiconductor device manufacturing device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 식각공정에서 생성된 이물질(Particle 등)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 뿐 아니라 그를 집속하고 배기시키도록 한반도체소자 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 포함하여According to the present invention, when foreign matter (particles, etc.) generated in the plasma etching process loses electromagnetic force, the thermal stiffness (Thermophoretic Force) is greater than the region where the wafer is located, so that the foreign matter is adsorbed on the wafer ( The present invention relates to a foreign material removing device of a semiconductor device manufacturing apparatus to focus and exhaust the same, as well as to condense it and to exhaust the foreign matter. And a concentrating / exhausting unit for concentrating the foreign matter adsorbed on the low temperature part and discharging the focused foreign matter out of the quartz tube.

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 냉각재순환 주위로 이동하는 이물질이 집속되도록 하는 집속부와 그 집속부에 집속된 이물질을 배출시키기 위한 배기관 및 진공펌프를 포함하여 구성된다. 따라서 상기 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치의 이물질 제거장치는, 웨이퍼 및 석영관 내부의 오염을 방지하게 되는 효과가 있다.It is characterized in that the configuration. 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. Configured to form a lower temperature, the focusing / exhaust section receives a thermal gradient and a concentrating section for collecting foreign matter moving around the coolant circulation, and an exhaust pipe and a vacuum pump for discharging foreign matters focused on the concentrating section It is configured to include. Therefore, the foreign matter removing apparatus of the plasma etching apparatus according to the present invention has an effect of preventing contamination of the wafer and the inside of the quartz tube.

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(Particle 등)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 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 matters (particles, etc.) generated in the fiber lose the electromagnetic force, the thermophoretic force is greater than the region where the wafer is located, so that the foreign matters are not adsorbed (contaminated) on the wafer. The present invention relates to an apparatus for removing foreign substances in a semiconductor device manufacturing apparatus for focusing and evacuating them.

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 the 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. According to the etching achieved by the above, the gist is made in a vacuum chamber (quartz tube).

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

종래 플라즈마 식각장치는 도 1에 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 공급하는 척(chuck)(13)을 포함하여 구성되어 있다. 이와 같은 상기 척(13)은 그 위에 탑재된 웨이퍼(17)의 뒷면과 함께 소정의 공동을 형성하는 것으로, 그 공동으로 공급되는 냉각재(일례로, He)을 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.As shown in FIG. 1, a conventional plasma etching apparatus includes 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). ) And the lower electrode corresponding to the upper electrode 12 and the lower electrode corresponding to the upper electrode 12 supplied with power for making plasma, and a predetermined coolant for fixing and cooling the wafer 17 mounted thereon. It is comprised including the chuck 13 which supplies. The chuck 13 as described above forms a predetermined cavity 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 하부전극(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.In the state where the wafer 17 mounted on the chuck 13 is fixed and cooled (-10 ° to + 10 °), the reaction gas supplied with the power applied to the upper electrode 12 and the lower electrode 13 is dissociated. To form a plasma, and chemically active species contained in the plasma are adsorbed onto the wafer 17 containing the etching target (SiO 2 ), whereby the radical causes gas phase nucleation with the etching target. The etching target is etched, and the force for radically adsorbing the radical to the wafer 17 is -10 ° at the wall of the quartz tube 11 which is raised to several 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 at from + 10 °.

이때 상기 열경사력은 중력보다는 훨씬 크지만 전자기력보다는 훨씬 작은 힘으로서, 아래 수식에 나타낸 바와 같이, 입자의 표면적(≒πDP 2)과 그 입자의 주위에 있는 기체분자의 열전도도(k) 및 온도분포에 대한 그레이디언트(T)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 ( It can be seen that it is proportional to T), inversely proportional to the mean velocity c * of the thermal motion of the gas molecules, and has a direction from the high temperature portion to the low temperature portion.

F(열경사력)= -8DP 2kT/15c*(DP;입자의 지름, c*; 기체분자의 열운동 평균속도, k; 기체분자의 열전도도)F (Thermal Gradient Force) = -8D P 2 kT / 15c * (D P ; Particle diameter, c *; Average velocity of thermal motion of gas molecule, k; Thermal conductivity of gas molecule)

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 래티클과 달리 플라즈마와 함께 석영관(11)의 벽면을 따라 떠다니는 이물질(파티클;Particle)에 프라즈마에 있는 전자가 흡착되기 때문이다. 즉, 파티클이 음전하를 띠게 됨으로써, 전위가 낮은 상태에 있는 하부전극(13)에 대해서 열경사력보다 훨씬 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, since the particles are negatively charged, they receive an electromagnetic force (repulsive force) much higher than that of the thermal inclination force on the lower electrode 13 in a state where the potential is low.

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

그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 플라즈마 식각공정이 진행되는 동안에는 플라즈마와 함께 석영관 벽면을 따라 떠다니던 파티클이, 그 공정이 끝나면서 플라즈마를 생성하기 위해 공급되던 전원이 턴-오프됨에 따라, 웨이퍼 위로 떨어져 그 에이퍼의 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 때문인데, 웨이퍼를 냉각시키면서 식각공정을 진행하는 기술에서 부차적으로 일어나는 문제점이다.However, such a conventional technique is that the particles floating along the quartz tube wall with the plasma during the plasma etching process are turned on the wafer as the power supplied to generate the plasma at the end of the process is turned off. There was a problem off that polluted the surface of the aper. This is because the thermal gradient generated due to the high temperature of the quartz tube wall and the relatively low surface temperature of the wafer becomes the dominant force on the particles due to the loss of the electromagnetic force. This 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 않도록 할 뿐만 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 The purpose of the present invention is to provide a foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus which not only prevents foreign matter from adsorbing (contaminating) to the wafer but also focuses and evacuates the foreign material by forming a low temperature portion in which a large thermal gradient force is applied to the foreign material. have.

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

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 이물질 제거장치를 포함한 플라즈마 식각장치를 도시한 것으로, 도 2a는 사시도, 도 2b는 단면도, 도 2c와 도 2d는 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 벨로즈(Bellows)의 확대 단면도.Figure 2a to 2d shows a plasma etching apparatus including a foreign material removal apparatus according to the present invention, Figure 2a is a perspective view, Figure 2b is a sectional view, Figures 2c and 2d is the bellows shown in Figures 2a and 2b Magnified cross section of Bellows.

도 3a와 도3b는 상기 도 2c와 도 2d에 도시된 벨로즈가 신축됨으로써 그위에 있는 접속부가 하강하거나 상승하게 된 상태를 나타낸 것으로, 도 3a는 집속부가 하강한 경우를 나타낸 상태도, 도 3b는 집속부가 상승한 경우를 나타낸 상태도.3A and 3B illustrate a state in which the connection portion on the lower portion of the bellows illustrated in FIGS. 2C and 2D is lowered or raised, and FIG. 3A is a state diagram illustrating a case in which the focusing portion is lowered. Is a state diagram showing a case where the focusing unit is raised.

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

21 : 헬륨순환관, 22 : 압축기(Compressor), 31 : 집속부, 32 : 배기관, 33 : 차동펌프, 41 : 벨로즈(Bellows)21: helium circulation tube, 22: compressor, 31: focusing part, 32: exhaust pipe, 33: differential 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 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.The foreign material removing apparatus of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is to dissociate the reaction gas (for example, CF 4 ) supplied into the quartz tube (chamber) to make an electrode and a wafer mounted thereon It is added to a plasma etching apparatus including a chuck to fix the wafer and to cool the wafer. It is characterized in that it comprises a low temperature portion to be adsorbed and the foreign matter adsorbed to the low temperature portion and the focus / exhaust unit for discharging the concentrated foreign matter out of the quartz tube.

이때, 상기 저온부는 소정의 냉각재를 순환시키기 위한 경로(loop)를 제공하는 냉각재 순환관 및 그 냉각재를 순화시키기 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 집속된 이물질을 배출시키기 위한 배기관 및 진공펌프를 포함하여 구성된다.At this time, the low temperature part comprises a coolant circulation pipe providing a loop for circulating a predetermined coolant and a compressor for purifying 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 and focuses the foreign matter moving around the coolant recirculation tube of the low temperature unit. It is configured to include an exhaust pipe and a vacuum pump for discharging the foreign matter focused on the unit.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 이물질 제거장치를 포함한 플라즈마 식각장치를 도시한 것으로, 도 2a는 사시도, 도 2b는 단면도, 도 2c와 도 2d는 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 벨로즈의 확대 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Figure 2a to 2c shows a plasma etching apparatus including a foreign material removal apparatus according to the present invention, Figure 2a is a perspective view, Figure 2b is a cross-sectional view, Figures 2c and 2d is the bellows shown in Figures 2a and 2b An enlarged cross-sectional view of the present invention will be described in detail with reference to the following.

이에 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)를 통해 헬륨(He)을 순환시키는 압축기(compressor)(22)와, 그 상단부가 그물망 구조로 형성됨과 아울러 상기 헬륨순환관(21)를 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 주의를 밀봉시킴과 아울러 접속부(31)가 석영관(11)에 대해서 상하운동을 할 수 있도록 하는 벨로즈(41)를 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the foreign material removing apparatus according to the present invention includes a helium circulation tube 21 and a helium circulation tube configured to circulate helium (He) therein around the chuck 13 on which the wafer 17 is mounted. Compressor 22 for circulating helium (He) through 21, and a focusing portion 31 and its focusing portion configured to surround the helium circulation pipe 21, the upper end of which is formed in a net structure 31 seals the attention of the exhaust pipe 32 / vacuum pump 33 for discharging the foreign matter concentrated in the quartz pipe 11 and the exhaust pipe 32 penetrating the bottom of the quartz pipe 11; The connection part 31 is comprised including the bellows 41 which enables the up-and-down movement with respect to the quartz pipe 11.

이때, 상기 집속부(31)를 순환하는 헬륨순환관(21)은 그 집속부(31)와 연결된 배기관(32)을 통해 그 배기관의 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 피드쓰루우(Leaner Motion Feedthrough)로 구성되며, 진공펌프(33)는 집속부(31)의 헬륨순환관(21) 주위에 흡착/집속된 이물질을 배기시키기 위한 것으로, 차동펌프(differential pump)로 구성된다. 이와 같은 차동펌프(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)와 같은 진공도를 유지하도록 한다.At this time, the helium circulation pipe 21 circulating the focusing part 31 is connected to the compressor 22 outside of the exhaust pipe through an exhaust pipe 32 connected to the focusing part 31, and the bellows 41 It is composed of a flexible pipe that can move along the up and down movement in accordance with the focusing portion 31 and the exhaust pipe 32 in accordance with the vertical movement of the upper and lower exhaust pipe 32, the bellows 41 is predetermined Stretching by the drive means (pressure) of the, the focusing portion 31 is composed of a feed-through (Leaner Motion Feedthrough) to move linearly to move higher or lower than the wafer 17, The vacuum pump 33 is for exhausting the foreign matter adsorbed / concentrated around the helium circulation tube 21 of the focusing part 31, and is configured as a differential pump. Such a differential pump 33 is discharged by being periodically driven as the gas existing in accordance with 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 그 이물질 제거장치를 포함하는 플라즈마 식각장치가 수행하는 공정에 따라 집속부(31)가 하강하거나 상승하도록 구동되는데, 도 3a는 상기 도 2d에 도시된 벨로즈(41)가 신축(신장)됨으로써 그 위에 있는 집속부(31)가 하강하게 된 상태를 나타낸 것이고, 도 3b는 상기 도 2c에 도시된 벨로즈(41)가 신축(수축)됨으로써 그 위에 있는 집속부(31)가 상승하게 된 상태를 나타낸 것으로, 도 3a 같이 집속부(31)가 하강하게 되는 경우는 식각공정이 진행되고 있는 동안에 집속부(31)가 웨이퍼(17) 위에서 일어나는 기상합성을 방해하지 못하도록 하기 위한 것이고, 도 3b와 같이 집속부(31)가 상승하게 되는 경우는 식각공정이 끝남에 따라 전하를 잃게 되는 이물질을 흡착하기 위한 것이다.The debris removal 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. FIG. 3A illustrates the bellows 41 of FIG. 2D. Is a state in which the focusing portion 31 above is lowered by being stretched (stretched), and FIG. 3B shows the focusing portion 31 thereon as the bellows 41 shown in FIG. 2C is stretched (contracted). ) Is a state in which the focusing portion 31 is lowered as shown in FIG. 3A so that the focusing portion 31 does not prevent the gas phase synthesis occurring on the wafer 17 during the etching process. When the focusing part 31 is raised as shown in FIG. 3B, the object 31 is for adsorbing foreign matter that loses charge as the etching process ends.

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 하부전극(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 식각한다.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 ° to + 10 °) while the wafer 17 mounted on the chuck 13 is fixed and cooled. A plasma is generated by dissociating the reaction gas supplied with the power applied to the 12 and the lower electrode 13, and chemically active species contained in the plasma are placed on the wafer 17 having the etching target (SiO 2 ). By adsorbing, radicals cause gas phase nucleation with the etched object to etch the etched object.

이와 같은 식각공정과 함께, 압축기(22)와 차동펌프(33)가 구동됨으로써 헬륨이 순환관(21)을 통해 순환되고 집속부(31)으로 흡입되는 이물질이 배기관(32)을 통해 외부로 배출되도록 구동되는 이물질 제거장치는, 도 3a에 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 식각공정에 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 떠 있게 된다.With such an etching process, the compressor 22 and the differential 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. 3A, the debris removal device that is driven so that the focusing portion 31 is lowered so that the upper end thereof is lower than the wafer 17. This is to prevent the foreign matter removal apparatus 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 in the quartz tube 11 together with the plasma.

이후, 도 3b와 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) 내부에 온도분포에 다른 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(T)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. 3B, after the focusing unit 31 is raised to a position higher than the wafer 17 and the plasma process is finished, the particles floating together with the plasma inside the quartz tube 11 are adsorbed on the surface thereof. By being lost, it becomes a neutral particle and at the same time receives a different thermal gradient in the temperature distribution inside the quartz tube 11. At this time, the thermal inclination force of the fine particles, as described through the equation 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 ( It is proportional to T) and inversely proportional to the mean velocity c * of the thermal motion of the gas molecules, 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'이 되는 지점에 멈추게 된다. 이와 동시에, 주기적으로 구동되는, 차동펌프(33)가 집속부(31)의 공동으로Accordingly, 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 differential pump 33, which is periodically driven, is driven into the cavity of the focusing part 31.

흡입된 미립자를 배출하게 됨으로써, 집속부(31)에는 미립자가 누적되지 않게 된다. 이와 같은 동작은 소정의 일정한 시간동안 계속된다.By discharging the sucked fine particles, fine particles 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 탑제된 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 접속되도록 함과 아울러 그 집속된 이물질을 석영관 밖으로 배출시키는 집속/배기부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The reaction gas supplied into the quartz tube is dissociated, and is added to a plasma etching apparatus comprising an electrode for forming a plasma and a wafer mounted thereon, and a chuck for cooling the wafer. In order to remove the foreign matter generated by the heat injecting force to the foreign material to the foreign matter adsorbed to the low temperature portion and the low temperature portion to allow the foreign matter adsorbed, and the focused foreign matter to discharge the focused foreign matter out of the quartz tube Foreign material removal apparatus of the semiconductor device manufacturing apparatus characterized in that it comprises a / exhaust. 제 1 항에 있어서, 사기 저온부는 소정의 냉각재를 순환시키기 위한 경로(loop)를 제공하는 냉각재순환 및 그 냉각재를 순환시키기 위한 압축기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The apparatus for removing foreign matters of the semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the low temperature part comprises a coolant circulation providing a loop for circulating a predetermined coolant and a compressor for circulating the coolant. . 제 1 항에 있어서, 상기 저온부는 냉각재에 의하여 냉각되는 순환관 주위가 웨이퍼 주위보다 더 낮은 온도를 형성할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the low temperature part is configured to form a lower temperature around a circulation tube cooled by a coolant than a wafer. 제 2 항에 있어서, 상기 저온부는 냉매재로서 헬륨(He)을 사용하고, 그 헬륨이 순환하는 순환관이 웨이퍼 주위를 순환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.3. The apparatus for removing foreign matters 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 circulates around the wafer. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 집속/배기부는 저온부에 의한 열경사력을 받아서 그 저온부 주위로 이동하는 이물질이 집속되도록 하는 집속부와 그 집속부에 집속된 이물질을 배출시키기 위한 배기관 및 진공펌프를 포함하여 구성되는 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.According to claim 1 or claim 4, wherein the focusing / exhaust part is a converging portion for receiving a thermal gradient force by the low temperature portion to move the foreign matter moving around the low temperature portion and the exhaust pipe and vacuum for discharging the foreign matter focused on the focusing portion The foreign material removal device of the semiconductor device manufacturing apparatus characterized in that it comprises a pump. 제 5 항에 있어서, 상기 집속부와 배기관은 헬륨순환관을 포위함과 아울러 그 헬륨순환관을 지지/고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.6. The apparatus of claim 5, wherein the focusing part and the exhaust pipe surround the helium circulation tube and support / fix the helium circulation tube. 제 6 항에 있어서, 상기 집속부는 그 상단부가 그물망 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.7. The apparatus for removing foreign matters of the semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the focusing unit has an upper end thereof formed in a mesh structure. 제 5 항에 있어서, 상기 집속/배기부는 그의 배기관이 관통하는 석영관을 밀봉시킴과 아울러 상기 배기관 및 집속부가 석영관의 관통부를 따라 상하운동을 할 수 있도록 하는 벨로즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.[6] The method of claim 5, wherein the focusing / exhausting part comprises a bellows that seals the quartz pipe through which the exhaust pipe passes and allows the exhaust pipe and the focusing part to move up and down along the through-hole of the quartz pipe. A foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus. 제 8 항에 있어서, 상기 벨로즈는 식각공정이 진행될 때는 상기 집속부가 척 위에 탑재된 웨이퍼 보다 낮은 위치로 하강되도록 구동되고, 식각공정이 끝나기 직전부터는 상기 웨이퍼 보다 높은 위치로 상승되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치의 이물질 제거장치.The method of claim 8, wherein the bellows is driven so that the focusing unit is lowered to a lower position than the wafer mounted on the chuck during the etching process, and is driven to rise to a higher position than the wafer immediately before the etching process is finished. A foreign material removal device of a semiconductor device manufacturing apparatus.
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