KR100419033B1 - Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source - Google Patents
Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source Download PDFInfo
- Publication number
- KR100419033B1 KR100419033B1 KR10-2001-0089339A KR20010089339A KR100419033B1 KR 100419033 B1 KR100419033 B1 KR 100419033B1 KR 20010089339 A KR20010089339 A KR 20010089339A KR 100419033 B1 KR100419033 B1 KR 100419033B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- process gas
- substrate chuck
- plasma reactor
- injected
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
- H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
- H01J37/32834—Exhausting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
본 발명은 플라즈마 공정을 이용한 반도체 또는 전자부품을 제작하는 건식 식각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dry etching apparatus for manufacturing a semiconductor or electronic component using a plasma process.
더욱 상세하게는 하나 이상의 서로 다른 공정을 반복 수행하면서 반도체 또는 전자부품을 식각하는 건식 식각 장치에 있어서, 식각형상 및 식각 선택성등의 식각특성을 좋게 하기 위하여 시분할 가스 공급시간을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법을 제공한다.More specifically, in a dry etching apparatus for etching a semiconductor or an electronic component while repeatedly performing one or more different processes, the time-division gas supply time is shortened to improve etching characteristics such as etching shape and etching selectivity. Provided are a dry etching apparatus and a dry etching method.
Description
본 발명은 플라즈마 공정을 이용한 반도체 또는 전자부품을 제작하는 건식 식각 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나 이상의 서로 다른 공정을 반복 수행하면서 반도체 또는 전자부품을 식각하는 건식 식각 장치에 있어서, 시분할 기체 공급시간을 짧게 하고 각각의 공정 가스가 서로 섞이는 시간을 제거하여 식각 형상 및 식각 선택성등의 식각 특성을 좋게 하는 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법을 제공한다.The present invention relates to a dry etching apparatus for manufacturing a semiconductor or electronic component using a plasma process. More specifically, in a dry etching apparatus for etching a semiconductor or an electronic component by repeating one or more different processes, the time-dividing gas supply time is shortened and the time periods in which the respective process gases are mixed with each other is removed, such as etching shape and etching selectivity. It provides a dry etching apparatus and a dry etching method for improving the etching characteristics of.
상기 건식 식각 장치로는 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있고, 또한 플라즈마 밀도와 이온 충돌 에너지를 독립적으로 조절 할 수 있는 고밀도 플라즈마 발생 장치가 적합하다.As the dry etching apparatus, a high density plasma generating apparatus capable of generating a high density plasma and independently controlling the plasma density and ion bombardment energy is suitable.
특히, 상기 고밀도 플라즈마 발생 장치로는 본 출원인에 의한 대한민국 특허출원 10-2001-0020597호에서 제시된 서로 다른 스킨 깊이를 갖는 두 가지 이상의 주파수를 하나의 안테나(13)에 공급하여 플라즈마 반응기(100) 내의 플라즈마 밀도와 균일도를 향상할 수 있는 유도 결합형 플라즈마 발생 장치가 적절하다.In particular, the high-density plasma generating apparatus includes two or more frequencies having different skin depths as described in Korean Patent Application No. 10-2001-0020597 issued by the applicant to one antenna 13 to supply a single antenna 13 in the plasma reactor 100. An inductively coupled plasma generator capable of improving plasma density and uniformity is suitable.
상기 유도 결합형 플라즈마 발생 장치의 구성을 간단히 설명하면, 가스유량 조절기(21), 주 가스 밸브(22), 공정 가스 공급 라인(20)로 이루어진 공정 가스 공급 부분과 전력원(10)과 정합기(11)와 주파수 결합기(12)로 구성되어 두 가지 이상의 주파수를 갖는 전원을 상기 안테나에 공급하기 위한 전원 공급장치와 상기 각각의 고주파 전원이 인가되는 안테나(13)와, 공정 가스 공급 라인(20)에서 반응가스를 공급하기 위한 가스 주입구, 유전체 윈도우(14) 및 기판척(17)으로 이루어진 플라즈마 반응기(100)와 기판척 전력원(15)과 기판척 정합기(16)로 구성되어 상기 기판척(17)에 고주파 전원을 공급하기위한 기판척 전원공급장치로 이루어 진다. 도 1에서 상기 유도 결합형 플라즈마 발생장치의 구성요소를 도시화 하였다. 상기 유도 결합형 플라즈마 발생 장치의 구성요소들은 통상적으로 사용되는 부분으로 도2, 도 5 및 도 8에 도시화 된 건식 식각 장치에서는 공정 가스의 흐름을 설명하기 위한 필수 구성요소를 제외하고 생략하겠다.A brief description of the configuration of the inductively coupled plasma generator includes a process gas supply portion consisting of a gas flow regulator 21, a main gas valve 22, and a process gas supply line 20, a power source 10, and a matcher. A power supply device for supplying power having two or more frequencies to the antenna, an antenna 13 to which the respective high frequency power is applied, and a process gas supply line 20. The substrate is composed of a plasma reactor 100, a substrate chuck power source 15, and a substrate chuck matcher 16, each of which includes a gas inlet for supplying a reaction gas, a dielectric window 14, and a substrate chuck 17. It consists of a substrate chuck power supply for supplying high frequency power to the chuck 17. 1 illustrates the components of the inductively coupled plasma generator. Components of the inductively coupled plasma generating apparatus are commonly used parts, and the dry etching apparatus illustrated in FIGS. 2, 5 and 8 will be omitted except for essential components for describing the flow of process gas.
상기 고밀도 플라즈마 발생 장치는 서로 다른 두 가지 이상의 주파수를 하나의 안테나에 인가하여 각각 다른 스킨 깊이를 가지는 플라즈마를 생성함으로써, 보다 높은 주파수의 고주파 전력에 의해 고밀도 플라즈마를 형성하고 보다 낮은 주파수의 고주파전력에 의해 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 하는 특징을 갖는다. 상기와 같은 고밀도 플라즈마 발생 장치는 낮은 공정 압력에서의 건식 식각 공정을 가능하게 함에 따라, 적은 부피와 짧은 공정 시간이 요구되는 플라즈마 발생 장치의 조건을 만족하게 되었다.The high-density plasma generating apparatus generates plasma having different skin depths by applying two or more different frequencies to one antenna, thereby forming a high-density plasma by using a higher frequency high frequency power, and generating a higher frequency power at a lower frequency. This makes the plasma density distribution uniform. The high density plasma generator as described above enables a dry etching process at a low process pressure, thereby satisfying the condition of the plasma generator which requires a small volume and a short process time.
본 발명의 의도를 명확히 하기 위하여, 하나 이상의 서로 다른 공정을 반복적으로 수행하는 건식 식각 공정으로 압력 센서, 가속도 센서, 자이로스코프(gyroscopes) 등의 MEMS 소자를 제작하는 고밀도 플라즈마 건식 식각공정을 예로 들 수 있다. 상기의 MEMS 소자를 식각하기 위한 종래의 대표적인 공정 기술은 로버트 보쉬사의 특허 US5501893에 개시되어 있다. 상기의 공정 기술은, 실리콘 박막의 이방성 식각을 하기위하여 등방성 식각 공정과 페시베이션(passivation) 공정을 반복적으로 수행하는 실리콘 건식 식각 방식이다. 상기의 교번공정에서 등방성 식각 공정 가스로는 SF6를, 페시베이션 공정 가스로는 C4F8을 반복적으로 공급하게 된다. 도 2은 종래의 공정 가스 공급 방식을 도시하고 있다. 플라즈마 반응기(100)내로 주입된 가스는 배기 펌핑 속도제어 밸브(32)와 진공 펌프(33)를 통하여 배기된다. 주입된 공정가스는 플라즈마 내에서 라디칼, 이온, 전자등으로 해리되고 척(17)위에 놓여있는 웨이퍼(18)와 반응하여 식각 또는 페시베이션 공정을 수행한다. 플라즈마 반응기내로 원하는 양의 가스를 주입하기 위하여 공정가스 공급라인(20)에 설치된 주 가스 밸브(22)를 열어둔 상태에서 가스유량 조절기(21)을 이용하여 유량을 조절한다. 그러나 상기의 가스 유량 조절기의 경우 일정량의 유량으로 도달 하기까지의 안정화 시간이 필요하다. 이를 안정화 시간 또는 반응 시간(response time)이라고 부른다. 식각 공정과 페시베이션 공정 사이에는 상기의 가스 유량 조절기의 안정화 시간 또는 반응 시간(response time)에 의해 항상 0.5초 정도 또는 0.5초 이상의 공정 가스간의 오버랩(overlap)이 뒤따른다. 상기의 공정 가스간의 오버랩 시간 동안 공급 가스의 유량이 일정하지 않음에 따라 공정의 재현성이 떨어지고, 식각 공정 가스와 페시베이션 공정 가스간이 서로 반응을 일으켜 식각율이 떨어지거나 상기 웨이퍼상에 불순물 생성을 가져오는 등의문제점이 있다.To clarify the intention of the present invention, for example, a high-density plasma dry etching process for fabricating MEMS devices such as pressure sensors, acceleration sensors, gyroscopes, etc. may be used as dry etching processes that repeatedly perform one or more different processes. have. A typical representative process technique for etching the MEMS device is disclosed in Robert Bosch patent US5501893. The above process technology is a silicon dry etching method which repeatedly performs an isotropic etching process and a passivation process to perform anisotropic etching of a silicon thin film. In the above alternating process, SF 6 is supplied as the isotropic etching process gas and C 4 F 8 is used as the passivation process gas. 2 shows a conventional process gas supply scheme. The gas injected into the plasma reactor 100 is exhausted through the exhaust pumping speed control valve 32 and the vacuum pump 33. The injected process gas dissociates into radicals, ions, electrons, etc. in the plasma and reacts with the wafer 18 placed on the chuck 17 to perform an etching or passivation process. In order to inject a desired amount of gas into the plasma reactor, the flow rate is adjusted using the gas flow controller 21 while the main gas valve 22 installed in the process gas supply line 20 is opened. However, the gas flow regulator requires a stabilization time until reaching a certain amount of flow rate. This is called stabilization time or response time. Between the etching process and the passivation process, there is always an overlap between the process gases of about 0.5 seconds or more than 0.5 seconds by the stabilization time or response time of the gas flow regulator. As the flow rate of the supply gas is not constant during the overlapping time between the process gases, the reproducibility of the process is decreased, and the etching process gas and the passivation process gas react with each other, resulting in a decrease in the etching rate or generation of impurities on the wafer. There are problems such as coming.
도 3 는 상기의 공정에 의한 또 다른 문제점인 웨이퍼의 식각면에 나타난 스캐럽핑(scalloping)을 도시하고 있다. 식각 공정과 페시베이션 공정 시간이 각각 유량 조절기의 반응시간 보다 커짐에 따라 웨이퍼의 식각면에 스캐럽핑(19)현상이 생기게 된다. 스캐럽핑이란 등방성 식각 공정 시간이 길어 짐에 따라 생기는 현상으로 이를 페이베이션 공정 시간을 증가시키는 것으로 깊이등을 조절할 수는 있지만, 전체 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.FIG. 3 illustrates scalloping on the etching surface of the wafer, which is another problem with the above process. As the etching process and the passivation process time are larger than the reaction time of the flow controller, the scarping 19 phenomenon occurs on the etching surface of the wafer. Scarping is a phenomenon that occurs as the isotropic etching process time increases, and thus the depth can be controlled by increasing the time of the passivation process, but the overall process time is long.
상술한 종래의 식각 장치가 가진 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명은, 서로 다른 공정 가스를 선택적으로 공급하기 위한 공급 장치의 구성을 다르게 하여 하나 이상의 서로 다른 공정 가스가 서로 섞이지 않으며 빠르게 반복적으로 플라즈마 반응기에 주입하여 식각형상 및 식각 선택성등의 식각특성을 좋게 하기 위하여 시분할 가스 공급시간을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치 및 건식 식각방법을 개시한다.The present invention devised to solve the problems of the conventional etching apparatus described above, by differently configuring the supply device for selectively supplying different process gases, one or more different process gases do not mix with each other quickly and repeatedly the plasma reactor Disclosed is a dry etching apparatus and a dry etching method characterized by shortening a time-division gas supply time in order to improve the etching characteristics such as etching shape and etching selectivity by injecting into.
도 1 은 하나의 안테나에 두 가지 이상의 주파수를 갖는 전원을 인가하는 고밀도 플라즈마 발생 장치의 구조도 이다.1 is a structural diagram of a high-density plasma generator for applying a power source having two or more frequencies to one antenna.
도 2 는 종래의 하나 이상의 서로 다른 공정 가스를 교번으로 공급하여 식각하는 건식 식각 장치의 간략한 구조도 이다.2 is a schematic structural diagram of a dry etching apparatus for etching by alternately supplying one or more different process gases in the related art.
도 3 은 종래의 건식 식각 장치에 의한 식각시 형성되는 웨이퍼의 단면도 이다.3 is a cross-sectional view of a wafer formed during etching by a conventional dry etching apparatus.
도 4 는 본 발명에 있어서, 바람직한 일 실시예의 건식 식각 장치의 간략한 구조도 이다.4 is a schematic structural diagram of a dry etching apparatus of a preferred embodiment of the present invention.
도 5 는 종래의 하나 이상의 서로 다른 공정 가스를 교번공급하는 건식 식각 장치에 있어서, 공급 가스의 유량 변화를 도시화한 그래프 이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in flow rate of a supply gas in a conventional dry etching apparatus supplying one or more different process gases alternately.
도 6 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 구성된 건식 식각 장치에 있어서, 공급가스의 유량 변화를 도시화한 그래프 이다.FIG. 6 is a graph illustrating a change in flow rate of a supply gas in a dry etching apparatus constructed according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 구성된 건식 식각 장치에 있어서, 공급가스의 공급 방식과 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원 인가 방식을 설명하기 위한 그래프 이다.FIG. 7 is a graph for explaining a supply method of a supply gas and a high frequency power supply method for plasma generation in a dry etching apparatus constructed according to a preferred embodiment of the present invention.
도 8 은 본 발명에 있어서, 바람직한 또 다른 실시예의 건식 식각 장치의 간략한 구조도 이다.8 is a simplified structural diagram of a dry etching apparatus of yet another preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 전력원 10-1 : 제 1 고주파 전력원10: power source 10-1: first high frequency power source
10-2: 제 2 고주파 전력원 11 : 정합기10-2: second high frequency power source 11: matcher
11-1 : 제 1 고주파 정합기 11-2: 제 2 고주파 정합기11-1: First High Frequency Matcher 11-2: Second High Frequency Matcher
12: 주파수 결합기 13: 안테나12: frequency combiner 13: antenna
14: 유전체 윈도우 15: 기판척 전력원14: dielectric window 15: substrate chuck power source
16: 기판척 정합기 17 : 기판척16: substrate chuck matcher 17: substrate chuck
18: 웨이퍼 19: 스캐럽핑(scalloping)18: wafer 19: scalloping
20: 공정 개스 공급 라인 21 : 가스유량 조절기20: process gas supply line 21: gas flow regulator
21-1 : 제 1 가스 유량 조절기 21-2: 제 2 가스 유량 조절기21-1: first gas flow regulator 21-2: second gas flow regulator
22: 주 가스 밸브 22-1: 제 1 주 가스 밸브22: main gas valve 22-1: first main gas valve
22-2: 제 2 주 가스 밸브 23: 바이패스 밸브22-2: 2nd main gas valve 23: bypass valve
23-1 : 제 1 바이패스 가스 밸브 23-2: 제 2 바이패스 밸브23-1: 1st bypass gas valve 23-2: 2nd bypass valve
24: 부 가스 밸브 24-1 : 제 1 부 가스 밸브24: part gas valve 24-1: part 1 gas valve
24-2: 제 2 부 가스 밸브24-2: Part 2 gas valve
30: 가스 배기구 31 : 가스 배기 라인30: gas exhaust port 31: gas exhaust line
32: 배기 펌핑 속도 제어 밸브 33: 진공펌프32: exhaust pumping speed control valve 33: vacuum pump
40: 식각 공정 시간 41 : 식각 공정 오버랩 시간40: etching process time 41: etching process overlap time
42: 페시베이션 공정 시간 43: 페시베이션 오버랩 시간42: passivation process time 43: passivation overlap time
100: 플라즈마 반응기100: plasma reactor
본 발명에 의한 장치의 적용에 대한 구성 및 작용의 상세한 설명을 실시예를 들어 설명하고자 한다. 도 4에 실시예 1의 개략도를, 도 8에 실시예 2에 관한 개략도를 나타내었다.A detailed description of the construction and operation of the application of the device according to the invention is given by way of example. The schematic diagram of Example 1 is shown in FIG. 4, and the schematic diagram concerning Example 2 is shown in FIG.
도 4은 상기의 바람직한 실시예 1의 가스 공급 라인이 포함되어 있는 건식 식각장치 이다. 플라즈마 반응기내로 주입된 가스는 펌핑 속도 제어 밸브와 진공펌프를 통하여 배기되고, 주입된 공정가스는 플라즈마 내에서 라디칼, 이온, 전자등으로 해리되고 척위에 놓여있는 웨이퍼와 반응하여 식각 또는 페시베이션 등의 공정을 수행하는 건식 식각 장치에 있어서, 특히 실리콘과 같은 물질을 식각하기 위하여 서로 다른 공정을 반복 수행하여 반도체 또는 전자부품을 제작하는 건식 식각 장치에 있어서, 공정가스 공급라인에 설치된 하나 이상의 가스유량 조절기와; 상기의 유량 조절기의 출구부에 설치되어 공정 가스의 공급을 제어하는 주 가스 밸브와 상기의 주 가스 밸브의 전반부에서 각각 분기되어 가스 배기 펌프에 연결되어 있는 가스 배기라인에 연결된 바이패스 가스 밸브로 구성 되는 가스공급 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치를 개시한다. 또한 본 발명의 정확한 실시에 있어서, 상기의 공정 가스 공급라인에 있는 주 가스 밸브와 바이패스 가스 밸브의 열고 닫히는데 걸리는 동작시간은 0.01 초에서 적어도 0.5초 사이로 구성되어야 하며, 상기의 동작시간을 밸브의 반응시간(response time)이라 한다.4 is a dry etching apparatus including the gas supply line of the first preferred embodiment. The gas injected into the plasma reactor is exhausted through the pumping speed control valve and the vacuum pump, and the injected process gas is dissociated with radicals, ions, electrons, etc. in the plasma and reacts with a wafer placed on the chuck to etch or passivate the gas. In a dry etching apparatus for performing a process of, in particular, in a dry etching apparatus for manufacturing a semiconductor or an electronic component by repeatedly performing different processes to etch a material such as silicon, at least one gas flow rate installed in the process gas supply line A regulator; A main gas valve installed at an outlet of the flow regulator and controlling a supply of process gas, and a bypass gas valve branched from the first half of the main gas valve and connected to a gas exhaust line connected to a gas exhaust pump. Disclosed is a dry etching apparatus comprising a gas supply system. In addition, in the accurate implementation of the present invention, the operating time for opening and closing the main gas valve and the bypass gas valve in the process gas supply line should be configured between 0.01 seconds and at least 0.5 seconds, the operation time of the valve This is called the response time of.
본 발명에 의한 건식 식각 장치는 가스공급을 위한 주 가스 밸브, 가스유량 조절기, 바이패스 가스 밸브의 동작을 시간이 진행되는 순서로 기술함으로써 명백히 나타낼 수 있다.The dry etching apparatus according to the present invention can be clearly expressed by describing the operations of the main gas valve, the gas flow regulator, and the bypass gas valve for supplying gas in the order of time.
본 발명의 실시예 1에 의하면, 공정 가스 공급라인에 설치되어 있는 각각의 유량 조절기의 공급 유량을 공정 조건에 맞추어 일정하게 고정한다. 또한 주 가스 밸브와 바이패스 가스 밸브의 동작 상태는 항상 반대로 제어된다. 즉 주 가스 밸브가 열린 상태에서는 바이패스 밸브는 항상 닫혀있다. 그 역 역시 동일하다. 이는 제 1, 제2 주 가스 밸브와 제 1, 제2 바이패스 가스 밸브의 동작 상태의 모든 경우를 포함한다.According to Example 1 of this invention, the supply flow volume of each flow regulator provided in the process gas supply line is fixed fixed according to process conditions. In addition, the operating states of the main gas valve and the bypass gas valve are always controlled in reverse. In other words, the bypass valve is always closed when the main gas valve is open. The reverse is also the same. This includes all cases of operating states of the first and second main gas valves and the first and second bypass gas valves.
제 1단계는 제 1 공정 가스에 의한 식각 공정의 순서이다.The first step is the order of the etching process by the first process gas.
제 1단계에서의 주 가스 밸브와 바이패스 밸브의 동작상태는 다음과 같다. 제 1 주가스 밸브는 열린 상태; 제 1 바이패스 가스 밸브는 닫힌 상태; 제 2 주가스 밸브는 닫힌 상태; 제 2 바이패스 가스 밸브는 열린 상태이다.The operation states of the main gas valve and the bypass valve in the first stage are as follows. The first main gas valve is open; The first bypass gas valve is closed; The second main gas valve is closed; The second bypass gas valve is open.
따라서 제 1단계에서의 가스 흐름은 다음과 같다. 제 1 주 가스 밸브(22-1)는 열린 상태, 제 1 바이패스 가스 밸브(23-1)는 닫힌 상태에서, 제 1 공정 가스는 플라즈마 반응기(100)를 통하여 웨이퍼의 식각 공정을 거친 후 배기 펌프에 의하여 배출되고; 제 2 주 가스밸브(22-2)는 닫힌 상태, 제 2 바이패스 가스 밸브(23-2)는 열린 상태에서, 제 1 공정가스가 플라즈마 반응기내로 주입되는 시간동안 제 2 공정 가스는 직접 배기 펌프로 연결되어 웨이퍼(18)에 영향을 주지 않게 한다.Thus, the gas flow in the first stage is as follows. With the first main gas valve 22-1 open and the first bypass gas valve 23-1 closed, the first process gas passes through the etching process of the wafer through the plasma reactor 100 and is then exhausted. Discharged by a pump; With the second main gas valve 22-2 closed and the second bypass gas valve 23-2 open, the second process gas is directly exhausted during the time that the first process gas is injected into the plasma reactor. It is connected to a pump so as not to affect the wafer 18.
제 2 단계는 제 2 공정 가스에 의한 페시베이션 공정의 순서이다.The second step is a sequence of passivation processes with a second process gas.
제 2 단계에서의 주 가스 밸브와 바이패스 밸브의 동작 상태는 다음과 같다. 제 1 주 가스 밸브는 닫힌 상태; 제 1 바이패스 가스 밸브는 열린 상태; 제 2 주 가스밸브는 열린 상태; 제 2 바이패스 가스 밸브는 닫힌 상태이다.The operation states of the main gas valve and the bypass valve in the second stage are as follows. The first main gas valve is closed; The first bypass gas valve is open; The second main gas valve is open; The second bypass gas valve is closed.
따라서 제 2 단계에서의 가스 흐름은 다음과 같다. 제 2 주 가스 밸브(22-2)는 열린 상태, 제 2 바이패스 가스 밸브(23-2)는 닫힌 상태에서, 제 2 공정 가스는 플라즈마 반응기를 통하여 웨이퍼의 식각면의 페시베이션을 형성한 후 배기 펌프에 의하여 배출되고; 제 1 주 가스밸브(22-1)는 닫힌 상태, 제 1 바이패스 밸브(23-1)는 열린 상태에서, 제2 공정가스가 플라즈마 반응기내로 주입되는 시간동안 제 1공정가스는 직접 배기 펌프로 연결되어 웨이퍼에 영향을 주지 않게 한다.Thus, the gas flow in the second stage is as follows. After the second main gas valve 22-2 is open, the second bypass gas valve 23-2 is closed, the second process gas forms the passivation of the etching surface of the wafer through the plasma reactor. Discharged by an exhaust pump; With the first main gas valve 22-1 closed and the first bypass valve 23-1 open, the first process gas is a direct exhaust pump during the time that the second process gas is injected into the plasma reactor. So that it does not affect the wafer.
공정 조건에 따라 상기의 제 1단계 및 제 2단계의 공정 단계를 순차적으로 반복함으로써 원하는 식각율, 식각형상 및 식각 선택비 등의 식각 특성을 얻을 수 있다.By sequentially repeating the process steps of the first step and the second step according to the process conditions, an etching characteristic such as a desired etch rate, an etch shape, and an etching selectivity can be obtained.
도 5 는 종래의 교번 공정에 의한 플라즈마 식각 공정시, 제 1 및 제 2 의 공정 가스에 대하여 각각의 가스 유량을 나타낸다. 제 1 가스에 의한 식각 공정 시간(40)과 제 2 가스에 의한 페시베이션 공정 시간(42) 사이에 나타나는 식각 공정 오버랩 시간 (41)과 페시베이션 오버랩 시간 (43)을 나타낸다. 도 6 는 본 발명에 의한 바람직한 실시예 1에 있어서, 제 1 및 제 2의 공정 가스의 유량을 나타낸다. 공정가스의 혼합에 의한 식각 특성 저하를 최소화 할 수 있도록 식각 공정 오버랩 시간 과 페시베이션 오버랩시간을 최소화 한 것을 나타내고 있다.FIG. 5 shows the respective gas flow rates for the first and second process gases in the plasma etching process by the conventional alternating process. An etching process overlap time 41 and a passivation overlap time 43 appearing between the etching process time 40 by the first gas and the passivation process time 42 by the second gas are shown. 6 shows the flow rates of the first and second process gases in the preferred embodiment 1 of the present invention. It shows that the etching process overlap time and the passivation overlap time are minimized to minimize the deterioration of the etching characteristics due to the mixing of process gases.
도 7 은 본 발명에 의한 바람직한 실시예 1에 따라, 제 1 및 제 2의 공정 가스를 교번 공정 함에 있어서, 전원공급장치와 기판척 전원 공급 장치에서 안테나와 기판척에 각각 인가되는 고주파 전원 인가 방식을 도시화 하였다. 도 7의 고주파 전원 (a)와 (a)' 각각은 상기 각각의 공정 가스가 플라즈마 반응기에 주입되는 동안 플라즈마 반응기의 안테나와 기판척 각각에 square 모양의 고주파 전원이 인가되는 것을 나타내고, 도 7의 고주파 전원 (b)와 (b)' 각각은 안테나와 기판척 각각에 인가되는 고주파 전원이 Ramping 시간과 Decay 시간을 가지는 경우를 나타내고,고주파 전원 (c)와 (c)' 각각은 상기 각각의 공정 가스가 교번되어 주입되는 동안 고주파 전원을 항상 인가하는 것을 나타낸다. 도 7에서는 상기 각각의 공정 가스에대하여 인가되는 안테나의 고주파 전력량은 서로 다른 공정 가스에 대하여 일정하게 공급하고, 기판척의 고주파 전력량은 서로 다른 공정 가스에 대하여 서로 다른량으로 표시되었지만, 상기의 전원 공급량은 공정 가스의 종류와 공정 조건에 따라 변경될 수 있는 것은 통상의 지식을 가진 자에게는 명백한 것이다. 또한, 상기 각각의 경우에 있어서 플라즈마는 상기 고주파 전원의 인가와 동시에 발생됨 또한 명백하다.7 is a high frequency power supply method applied to an antenna and a substrate chuck in a power supply device and a substrate chuck power supply device in alternating processes of the first and second process gases according to Embodiment 1 of the present invention; Urbanized. Each of the high frequency power sources (a) and (a) 'of FIG. 7 indicates that a square high frequency power source is applied to each of the antenna and the substrate chuck of the plasma reactor while the respective process gases are injected into the plasma reactor. Each of the high frequency power sources (b) and (b) 'represents a case where a high frequency power source applied to each of the antenna and the substrate chuck has a ramping time and a decay time, and each of the high frequency power sources (c) and (c)' is a respective process. Indicates that high frequency power is always applied while the gases are alternately injected. In FIG. 7, the high frequency power of the antenna applied to each of the process gases is constantly supplied to different process gases, and the high frequency power of the substrate chuck is represented by different amounts for different process gases. It will be apparent to those skilled in the art that silver may be changed depending on the type of process gas and the process conditions. It is also clear that in each of these cases, plasma is generated simultaneously with the application of the high frequency power.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예 2의 가스 공급 라인이 포함되어 있는 건식 식각 장치이다. 플라즈마 반응기내로 주입된 가스는 펌핑 속도 제어 밸브와 진공 펌프를 통하여 배기되고, 주입된 공정가스는 플라즈마 내에서 라디칼, 이온, 전자등으로 해리되고 척위에 놓여있는 웨이퍼와 반응하여 식각 또는 페시베이션 등의 공정을 수행하는 건식 식각 장치에 있어서, 특히 실리콘과 같은 물질을 식각하기 위하여 서로 다른 공정을 반복 수행하여 반도체 또는 전자부품을 제작하는 건식 식각 장치에 있어서, 공정 가스 공급라인에 설치된 하나 이상의 가스유량 조절기와;상기의 유량 조절기의 출구부에 설치되어 공정 가스의 공급을 제어하는 주 가스 밸브와 상기의 유량 조절기의 입구부에 설치된 부 가스 밸브로 구성 되는 가스공급 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치를 개시한다.8 is a dry etching apparatus including a gas supply line of a second preferred embodiment of the present invention. The gas injected into the plasma reactor is exhausted through a pumping speed control valve and a vacuum pump, and the injected process gas is dissociated with radicals, ions, electrons, etc. in the plasma and reacts with a wafer placed on the spine to etch or passivate the gas. In a dry etching apparatus performing a process of, in particular, in a dry etching apparatus for manufacturing a semiconductor or an electronic component by repeatedly performing different processes to etch a material such as silicon, at least one gas flow rate installed in the process gas supply line And a gas supply system comprising a main gas valve installed at an outlet of the flow regulator and controlling a supply of process gas and a sub gas valve installed at an inlet of the flow regulator. An etching apparatus is disclosed.
본 발명에 의한 건식 식각 장치는 가스공급을 위한 주 가스 밸브, 가스유량 조절기, 부 가스 밸브의 동작을 시간이 진행되는 순서로 기술함으로써 명백히 나타낼 수 있다.The dry etching apparatus according to the present invention can be clearly indicated by describing the operations of the main gas valve, the gas flow regulator, and the sub gas valve for supplying the gas in the order of time.
본발명의 실시예 2에 의하면, 공정 가스 공급라인에 설치되어 있는 각각의유량조절기의 공급 유량을 공정 조건에 맞추어 일정하게 고정한다.According to Example 2 of this invention, the supply flow volume of each flow regulator provided in the process gas supply line is fixed uniformly according to process conditions.
제 1 단계는 제 1 공정 가스에 의한 식각 공정의 순서이다. 제 1 공정 가스 공급라인의 제 1 주 가스 밸브(21-1)와 제 1 부 가스 밸브(24-1)가 동시에 열린다. 이때 제 2 공정 가스 공급 라인의 제 2주 가스 밸브(21-2)와 제 2부 가스 밸브(24-2)는 닫친 상태로 유지된다. 따라서 제 1 공정 가스는 플라즈마 반응기를 통하여 웨이퍼의 식각공정을 거친후 배기 펌프에 의하여 배출되고,. 제 1 공정가스가 플라즈마 반응기내로 주입되는 시간동안 제 2 공정 가스는 플라즈마 반응기내로 전혀 주입되지 않는다. 제 2단계는 제 2공정 가스에 의한 페시베이션 공정의 순서이다. 제 1 공정 가스 공급라인의 제 1 주 가스 밸브(21-1)와 제 1 부 가스 밸브(24-1)가 동시에 닫힌다. 이때 제 2 공정 가스 공급 라인의 제 2주 가스 밸브(21-2)와 제 2부 가스 밸브(24-2)는 동시에 열린다. 따라서 제2 공정 가스는 플라즈마 반응기를 통하여 웨이퍼의 식각 공정을 거친후 배기 펌프에 의하여 배출되고,. 제2 공정가스가 플라즈마 반응기내로 주입되는 시간동안 제 1 공정 가스는 플라즈마 반응기내로 전혀 주입되지 않는다. 공정 조건에 따라 상기의 제 1단계 및 제 2단계의 공정 단계를 순차적으로 반복함으로써 원하는 식각율, 식각형상 및 식각 선택비 등의 식각 특성을 얻을 수 있다. 상기의 공정 단계를 순차적으로 반복할 때, 플라즈마 반응기로 공급되는 전원을 유지하여 플라즈마 반응기내로의 가스 공급시간동안 플라즈마가 생성 될 수 있게 한다.또한 본 발명의 정확한 실시에 있어서, 상기의 공정 가스 공급 라인에 있는 주 가스 밸브와 부 가스 밸브의 동작시간이 0.01 초에서 적어도 0.5초로 구성되어야 한다.The first step is the order of the etching process by the first process gas. The first main gas valve 21-1 and the first sub gas valve 24-1 of the first process gas supply line are simultaneously opened. At this time, the second main gas valve 21-2 and the second part gas valve 24-2 of the second process gas supply line are kept closed. Accordingly, the first process gas is discharged by the exhaust pump after the wafer is etched through the plasma reactor. During the time that the first process gas is injected into the plasma reactor, no second process gas is injected into the plasma reactor at all. The second step is a sequence of passivation processes with a second process gas. The first main gas valve 21-1 and the first sub gas valve 24-1 of the first process gas supply line are closed at the same time. At this time, the second main gas valve 21-2 and the second part gas valve 24-2 of the second process gas supply line are simultaneously opened. Accordingly, the second process gas is discharged by the exhaust pump after the wafer is etched through the plasma reactor. During the time that the second process gas is injected into the plasma reactor, the first process gas is not injected into the plasma reactor at all. By sequentially repeating the process steps of the first step and the second step according to the process conditions, an etching characteristic such as a desired etch rate, an etch shape, and an etching selectivity can be obtained. When the above process steps are sequentially repeated, the power supplied to the plasma reactor is maintained so that the plasma can be generated during the gas supply time into the plasma reactor. The operating time of the main gas valve and the sub gas valves in the line shall consist of 0.01 to at least 0.5 seconds.
본 발명에서는 발명의 구성요소 및 작동을 명확하고 간단히 설명하기 위해 두가지의 가스만을 플라즈마 반응기내로 주입하는 경우로 한정하여 주 가스 밸브, 바이패스 가스 밸브 또는 부 가스 밸브는 제 1 및 제 2 의 구성요소로만 한정하였지만, 제 3, 제 4 이상의 구성요소로 확장하는 것은 본 발명의 요지 및 사상에 포함된다.In the present invention, the main gas valve, the bypass gas valve or the sub gas valve is configured as the first and the second configuration only in the case of injecting only two gases into the plasma reactor to clearly and simply explain the components and operation of the present invention. Although limited only to the elements, extension to the third, fourth or more components is included in the gist and spirit of the present invention.
또한, 상기의 건식 식각 장치의 플라즈마 반응기 또는 플라즈마 발생원으로는 헬리콘 플라즈마 발생원(helicon Plasma Source), 유도용량 결합형 플라즈마 발생원(inductive coupled Plasma Source), 커패시터 용량 결합형 플라즈마 발생원(Capacitive Coupled Plasma Source)중 어느 하나를 사용하여도 무방하다.In addition, a plasma reactor or a plasma generator of the dry etching apparatus includes a helicon plasma source, an inductive coupled plasma source, and a capacitor capacitive coupled plasma source. Any of these may be used.
본 발명은 하나 이상의 서로 다른 공정을 반복 수행하면서 반도체 또는 전자부품을 식각하는 건식 식각 장치에 있어서, 식각 형상 및 식각 선택성 등의 식각 특성을 좋게 하기 위하여 시분할 가스 공급시간을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치및 건식 식각 방법을 제공한다.The present invention provides a dry etching apparatus for etching a semiconductor or an electronic component while repeatedly performing one or more different processes, wherein the time-division gas supply time is shortened to improve etching characteristics such as etching shape and etching selectivity. An etching apparatus and a dry etching method are provided.
본 발명에 의한 상기의 가스 공급 장치를 포함한 건식 식각 장치는 종래의 교번 공정에 의한 반도체 또는 전자부품의 건식 식각 공정에 있어서, 각각 서로 다른 역할을 하는 공정가스간의 오버랩 시간을 제거하고, 각각의 교번 공정 시간을 짧게 하여 웨이퍼의 식각면에서의 스캐럽핑의 효과를 최소화 할수 있다.In the dry etching apparatus including the gas supply device according to the present invention, in the dry etching process of a semiconductor or an electronic component by a conventional alternating process, the overlapping time between the process gases that play different roles is eliminated, and each alternating process is performed. By shortening the process time, the effect of scarping on the etching surface of the wafer can be minimized.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0089339A KR100419033B1 (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0089339A KR100419033B1 (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030055075A KR20030055075A (en) | 2003-07-02 |
| KR100419033B1 true KR100419033B1 (en) | 2004-02-21 |
Family
ID=32216680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0089339A KR100419033B1 (en) | 2001-12-24 | 2001-12-24 | Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100419033B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202393B2 (en) * | 2007-08-29 | 2012-06-19 | Lam Research Corporation | Alternate gas delivery and evacuation system for plasma processing apparatuses |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR900015331A (en) * | 1989-03-20 | 1990-10-26 | 미다 가쓰시게 | Semiconductor integrated circuit device, its formation method and device for producing same |
| JPH02276243A (en) * | 1989-04-17 | 1990-11-13 | Nec Kyushu Ltd | Plasma etching device |
| KR19990023520A (en) * | 1997-08-12 | 1999-03-25 | 이노우에 쥰이치 | Plasma processing apparatus |
| JP2000021859A (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and system for dry etching |
| KR20010093073A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-27 | 히가시 데쓰로 | Plasma processing apparatus having an evacuating arrangement to evacuate gas from a gas-introducing part of a process chamber |
-
2001
- 2001-12-24 KR KR10-2001-0089339A patent/KR100419033B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR900015331A (en) * | 1989-03-20 | 1990-10-26 | 미다 가쓰시게 | Semiconductor integrated circuit device, its formation method and device for producing same |
| JPH02276243A (en) * | 1989-04-17 | 1990-11-13 | Nec Kyushu Ltd | Plasma etching device |
| KR19990023520A (en) * | 1997-08-12 | 1999-03-25 | 이노우에 쥰이치 | Plasma processing apparatus |
| JP2000021859A (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and system for dry etching |
| KR20010093073A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-27 | 히가시 데쓰로 | Plasma processing apparatus having an evacuating arrangement to evacuate gas from a gas-introducing part of a process chamber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030055075A (en) | 2003-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4794449B2 (en) | RF pulsing technology for narrow gap capacitively coupled reactors | |
| JP5706946B2 (en) | Plasma etching method and plasma etching apparatus | |
| CN108140573B (en) | Method for atomic layer resolution and plasma processing control | |
| KR101880831B1 (en) | Method for deep silicon etching using gas pulsing | |
| US20040195216A1 (en) | Apparatus and method for plasma processing | |
| JPWO2006003962A1 (en) | Etching method and apparatus | |
| JP2007531280A (en) | Minimum scallop substrate processing method | |
| US20210025060A1 (en) | Apparatus for processing substrate | |
| KR100433006B1 (en) | Multi-Functional Plasma Generator | |
| KR100419033B1 (en) | Dry etching method and dry etching apparatus by using high density plasma source | |
| WO2021181613A1 (en) | Plasma processing method | |
| KR20140132688A (en) | Plasma etching method | |
| KR101098975B1 (en) | Apparatus of processing substrate | |
| JPH0626199B2 (en) | Etching method | |
| JP4318581B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| US20070102399A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing a semiconductor device, control program and computer-readable storage medium | |
| JP5119622B2 (en) | Dry etching method and dry etching apparatus | |
| US20190244827A1 (en) | Apparatus and method for anisotropic drie etching with fluorine gas mixture | |
| CN115763239A (en) | Method and apparatus for processing substrate | |
| JP2005166827A (en) | Plasma etching method | |
| JP2002203795A (en) | Operation control method and device of plasma reactor system | |
| CN116266525A (en) | Apparatus and method for processing substrate using plasma | |
| CN113496888A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| JPH04357830A (en) | Method of processing dry etching | |
| JPH05251406A (en) | Dry etching method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130204 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140203 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150204 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160204 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170206 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180205 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190201 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200204 Year of fee payment: 17 |