KR20100054447A - 플라즈마 소스 애싱 장치 - Google Patents

Abstract

상압 플라즈마 애싱공정에서 애싱 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 소스 애싱 장치가 제공된다. 그 플라즈마 소스 애싱 장치는, 플라즈마 소스(52)로부터 공급되는 플라즈마가 노즐부(53)에서 방출되어 웨이퍼(W)에 공급되도록 구성한 플라즈마 소스 애싱 장치에 있어서, 상기 노즐부(53)에서 플라즈마 가스가 배출되는 부분에 설치됨과 아울러 노즐부(53)에서 분사되는 플라즈마가 배플(54)에 도달하기 전에 분산되도록 구성된 분산 수단을 포함한다.

애싱, 플라즈마가스, 애싱균일도

Description

플라즈마 소스 애싱 장치{Plasma source ashing device}

본 발명은 플라즈마 소스 애싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상압 플라즈마 애싱공정에서 애싱 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 소스 애싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 공정중에는 기판의 표면 또는 액정표시장치 제조공정중에서 유리기판 표면에 기능성 박막 패턴 형성을 위하여 포토레지스트가 도포된다.

포토레지스트는 기판의 표면에 박막패턴이 형성된 후에 기판에 잔류하는 포토레지스트(Photoresist; PR)를 제거하는 장치로서 플라즈마 소스를 사용하는 장치인 플라즈마 애싱장치를 사용하게 된다.

플라즈마 소스(Remote Plasma Source)에 의한 애싱 장치에서는 원격 플라즈마 소스가 공정챔버와 분리된 구조를 갖도록 구성되는 바, 이는 도5와 도6에 도시된 바와 같이 공정챔버(50)의 내부에 설치되어 웨이퍼(W)가 안착되는 지지대(51)와, 공정챔버(50)의 상부에 설치되어 플라즈마 가스가 인입되도록 설치된 플라즈마 소스(52) 및 노즐부(53)와, 노즐부(53)의 전면에 위치되어 있는 배플(54)로 이루어져 있다.

즉, 플라즈마 소스(52)에서 발생된 플라즈마 가스는 노즐부(53)에서 토출됨과 아울러 배플(54)에서 분산되면서 배플(54)을 통해 웨이퍼(W)에 인가되어 에싱 공정을 진행하게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 플라즈마 소스는 공정챔버와 분리됨으로 인하여 누설자계가 많이 발생하여 이온화 효율이 떨어지거나 이온화를 국부적으로 발생시켜 균일한 애싱을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

또한, 플라즈마의 노즐부에서 플라즈마가 분출될 때 배플에 의해 충분하게 분산되지 못하고 도5에서 A 부분에서만 뭉쳐있게 됨으로써, 애싱 균일도가 매우 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 애싱 장치의 노즐부에서 분출되는 플라즈마가 웨이퍼에 균일하게 도달되도록 함으로써 애싱 공정의 균일성을 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마 소스 애싱 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 소스로부터 공급되는 플라즈마가 노즐부에서 방출되어 웨이퍼에 공급되도록 구성한 플라즈마 소스 애싱 장치에 있어서,상기 노즐부에서 플라즈마 가스가 배출되는 부분에 설치됨과 아울러 노즐부에서 분사되는 플라즈마가 배플에 도달하기 전에 분산되도록 구성된 분산 수단을 포함함을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이상과 같이 본 발명은 플라즈마 노즐부의 선단에 디스트리뷰터를 설치하여 플라즈마의 방출 시 방출 범위를 넓게 함으로써, 플라즈마의 분포 균일도를 향상시켜 웨이퍼의 애싱 균일도를 극대화시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 소스 애싱 장치에서 노즐부를 도시한 절개 사시도이고, 도2는 도1의 단면도이며, 도3은 도1에서 디스트리뷰터를 도시한 사시도이다.

애싱 장치의 노즐부(53)에서 플라즈마 가스가 배출되는 부분에 설치됨과 아울러 노즐부(53)에서 분사되는 플라즈마가 배플(54)에 도달하기 전에 분산되도록 구성된 분산 수단으로 이루어져 있다.

즉, 플라즈마 소스(52)에서 형성되는 플라즈마가 노즐부(53)에서 분사될 때 부터 분산수단에 의해 1차로 분산되고, 다시 배플(54)에서 2차적으로 분산됨으로써, 노즐부(53)에서 직접 배플(54)에 플라즈마를 분사하는 것에 비해 분산 효과가 극대화되는 것이다.

노즐부(53)에서 플라즈마가 분산된 상태로 배플(54)에 공급되면 종래와 같이 A 부분에서의 뭉침 현상이 발생되지 않게 되는 것으로서, 배플(54)을 통한 플라즈마의 공급 및 분산이 보다 균일하게 된다.

그 분산 수단은 노즐부(53)의 하단에 형성되어 있는 끼움부(1)와, 상기 끼움부(1)에 삽입되어 고정되도록 형성됨과 아울러 일정 직경의 분사공(2)이 다수 형성되어 있는 디스트리뷰터(3)로 이루어져 있다.

즉, 디스트리뷰터(3)가 노즐부(53)의 하단에 결합되도록 함으로써 노즐부(53)에서 플라즈마가 분사될 때 한곳으로 집중되지 않고 분산되면서 토출되도록 하는 것이다.

끼움부(1)에 디스트리뷰터(3)가 끼워질 때는 압입되어 빠지지 않도록 하거나 별도의 고정볼트등으로 고정하여 견고하게 결합되도록 한다.

분사공(2)의 직경 및 갯수는 플라즈마가 디스트리뷰터(3)에서 분산 배출될 때 가장 효과적으로 분산되도록 설정하면 된다.

특히, 디스트리뷰터(3)에 형성되어 있는 분사공(2)은 중앙부에는 형성되지 않고 주변에 형성되어 있는 바, 플라즈마의 분사 시 분사공(2)의 마찰에 의해 화살표 B와 같이 수평 방향으로 방향이 변화되도록 하여 배플(54)로 보다 넓게 분포되도록 하는 것이다.

또한, 분사공(2)은 도2에 도시된 바와 같이 노즐부(53)의 외곽으로 분사 방향을 변경할 수 있도록 일정 각도로 형성되어 플라즈마의 분사 시 보다 넓게 분산되도록 한다.

그 각도는 플라즈마의 공급량, 분사공(2)의 크기, 디스트리뷰터(3)의 전체 체적등에 의해 최적으로 결정하게 된다.

즉, 디스트리뷰터(3)는 노즐부(53)에서 분사되는 플라즈마가 배플(54)에 도달하기 전에 배플(54)로 직접 도달하지 않고 수평 방향으로 방향이 바뀌도록 함으로써, 보다 넓게 배플(54)로 퍼지도록 하여 배플에서 균일하게 분사되도록 하는 것이다.

위와 같이 구성되는 플라즈마 소스 애싱장치의 작동 및 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

플라즈마 소스(52)에서 플라즈마가 방출되면 이는 노즐부(53)를 통해 방출되고, 상기 노즐부(53)의 종단에 설치되어 있는 디스트리뷰터(3)에 도달된다.

플라즈마가 디스트리뷰터(3)에 도달되면 디스트리뷰터(3)의 분사공(2)으로 분사되는 바, 상기 분사공(2)이 디스트리뷰터(3)의 주변부에만 형성되어 있기 때문에 디스트리뷰터(3)에서 직접 아래쪽으로 분사되지 않고 측면으로 분사된다.

즉, 디스트리뷰터(3)에서 1차로 플라즈마를 분산시키게 됨으로써, 디스트리뷰터(3)와 배플(54)의 사이 공간에서도 플라즈마가 보다 넓게 분산되는 것이다.

디스트리뷰터(3)의 분사공(2)에서 플라즈마가 넓게 분사되면 이는 노즐부(53)와 배플(54)의 사이 공간에 충진되고 배플(54)을 통해 웨이퍼(W)로 분출된 다.

여기서, 디스트리뷰터(3)에서 플라즈마가 배출될 때 분사공(2)을 통과하기 때문에 분사공(2)의 통과 시 발생되는 마찰에 의해 플라즈마의 분출 방향이 B 방향으로 바뀌게 되고, 배플(54)과 노즐부(53)의 사이에 보다 균일하게 충진되는 플라즈마가 배플(54)에서 분산되면서 분사되면 종래에 비해 보다 균일하게 분사될 수 있게 되는 것이다.

특히, 분사공(2)이 노즐부(53)의 외곽부분으로 기울어지게 형성되어 있기 때문에 플라즈마 가스가 보다 넓은 부분으로 원활하게 공급될 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 플라즈마의 분사 상태를 도시한 그래프로서, 디스트리뷰터(3)를 사용할 때와 사용하지 않았을 때 노즐부(53)에서의 중앙과 주변부에서의 플라즈마 분포 균일도(Uniformity)를 나타내는 것인 바, 디스트리뷰터(3)를 사용했을 때의 곡선(G1)이 디스트리뷰터(3)를 사용하지 않았을 때의 곡선(G2)에 비해 균일한 분포를 나타내는 것을 알 수 있다.

도 4의 그래프와 같이 플라즈마가 노즐부(53)에서 방출될 때 디스트리뷰터(3)에 의해 보다 균일하게 방출되면, 배플(54)을 통과하면서 보다 균일하게 분포되고 결과적으로 이는 웨이퍼(W)에서 막을 제거하는 애싱 공정의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므 로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 소스 애싱 장치의 노즐부를 도시한 절개 사시도이다.

도 2는 도1의 단면도이다.

도 3은 도1에서 디스트류뷰터를 도시한 저면사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 소스 애싱 장치에서의 플라즈마 분포 상태를 도시한 그래프이다.

도 5는 일반적인 플라즈마 소스 애싱 장치를 도시한 개략 단면도이다.

도 6은 도 5에서 노즐부를 도시한 확대 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1: 끼움부 2: 분사공

3: 디스트리뷰터 52: 플라즈마소스

53: 노즐부

Claims (2)

1. 플라즈마 소스로부터 공급되는 플라즈마가 노즐부에서 방출되어 웨이퍼에 공급되도록 구성한 플라즈마 소스 애싱 장치에 있어서,

   상기 노즐부에서 플라즈마 가스가 배출되는 부분에 설치됨과 아울러 노즐부에서 분사되는 플라즈마가 배플에 도달하기 전에 분산되도록 구성된 분산 수단을 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 소스 애싱 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분산 수단은 노즐부의 하단에 형성되어 있는 끼움부와, 상기 끼움부에 삽입되어 고정되도록 형성됨과 아울러 일정 직경의 분사공이 다수 형성되어 있는 디스트리뷰터로 구성함을 특징으로 하는 플라즈마 소스 애싱 장치.

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