KR0112054Y1 - 반도체 제조용 이온반응 에칭장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 제조용 이온반응 에칭장체에 관한 것이다. 종래장치는 상부케이싱과 하부케이싱으로 구성되는 반응실의 외곽을 통하여 기체유입파이프를 설치하여 이 유입파이프를 통해 공급되는 반응기체가 상부케이스 상면으로부터 분사되도록 되어 있는바, 하부케이스상에 샘플을 올려놓거나 에칭된 샘플을 꺼내기 위하여 반복적으로 하부케이스를 개방하는 과정에서 가요성 재질로 된 기체 유입파이프가 손상되어 반응기체의 누설이 야기되고, 또한 반응기체는 기체유입파이프의 상단에서 그대로 분사되는 것으로서 반응기체가 반응실내에 균일하게 분사되지 않고 한꺼번에 쏟아져 내려오기 때문에 균일한 에칭이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다. 본 고안은 하부가 개방된 상부케이싱(20)과, 이 상부케이싱(20)의 하부를 개폐하는 하부케이싱(20')과, 상기 상부케이싱(20)의 내부 일측에 설치되며 상단에서 상부케이싱(20)의 중앙부를 향해 절곡형성되어 그 선단에 기체유입노즐(24)이 설치된 연장부(22')를 가지는 기체유입파이프(22)와, 상기 하부케이싱(20')에 설치되어 하부케이싱(20')을 닫았을 때 상기 기체유입파이프(22)에 연결되는 기체유입파이프(22')와, 상기 기체유입노즐(24)의 하부에 설치되는 간극부(16)와 유입기체필터(7)와, 상기 간극부(16)의 하부에 설치되는 상부전극(21), 상기 하부케이싱(20')상에 설치되어 RF파워가 인가되는 하부전극(14)을 구비한 것으로서 기체 유입파이프(22, 22')를 가요성 재질로 제작하지 않고 상, 하부케이싱(20, 20')에 일체로 고정 설치하면서도 하부케이싱(20')을 닫을 상태에서는 기체유입파이프(22, 22')가 서로 기밀하게 연결되므로 에칭작업을 수행함에 따라 하부케이싱(20')을 반복적으로 개폐하더라도 기체유입파이프가 손상되는 일이 없어 반응기체의 누설을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기체가 누설될 수 있는 부위가 상, 하부 기체유입파이프(22)와 (22')의 연결부위로 국한되기 매문에 설령 기체가 누설되는 경우에도 그 확인이 용이하여 이에 대처할 수 있으며, 또한 상부전극(21)에 직경이 작은 다수개의 미세한 구멍(21')을 천궁하였으므로 분사되는 반응기체가 샘플의 전면적으로 균일하게 분사되어 균일한 에칭을 기할 수 있게 되는 것이다.

Description

반도체 제조용 이온반응 에칭장치

제l도는 종래 기술에 의한 이온반응 에칭장치의 구성을 개략적으로 분리하여 보인 종단면도

제2도는 본 고안에 의한 이온반응 에칭장치의 구성을 개략적으로 분리하여 보인 종단면도

제3도 (A)(B)는 각각 종래의 에칭장치와 본 고안에 의한 에칭장치의 반응기체가 에칭된 샘플위로 인가되는 형식을 비교 도시한 요부단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

7 : 유입기체노즐 8 : 샘플

13, 23 : 0-링 14 : 하부전극

16 : 간극부 20 : 상부케이싱

20' : 하부케이싱 21 : 상부전극

21' : 미세구멍 22, 22' : 기체유입파이프

22 : 연장부 24 : 기체유입노즐

본 고안은 활성이온을 이용하여 반도체 집적회로를 에칭 제조하는 이온반응 에칭장치, 즉 RIE(Reaction Ion Etching)장치에 관한 것으로, 특히 에칭의 균일성(Unifomity)과 반응기체의 누설을 (Leak Ratio)을 향상시킬 수 있는 반도체 제조용 이온반응 에칭장치에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 이온반응 에칭장치는 제1도에 도시한 바와 같이 이온반응로의 상부케이싱(3)과 하부케이싱(3'). 기체실린더(도시되지 않음)에서 나와 기체 혼합실에서 혼합된 반응기체를 반응장치내로 유입시키는 가요성 기체파이프(1)와, 이 기체 파이프(1)의 끝부분에 부착된 세라믹파이프(5)와 기체유입노즐(2), 상기 상부케이싱(3)내에 순서대로 배치되는 세라믹필터(6) 및 유입기페필터(7)와, 상기 필커(6,7)를 둘러싸고 있는 간극부(16)와, 상기 간극부(16)의 하부에 위치하는 상부전극(15), 이 상부전극(15)의 하부에 배치되어 하부케이싱(3')위에 놓이는 하부전극(14)으로 구성된다.

또한 노즐(2)와 상부케이싱(3), 간극부(16)와 상부케이싱(3), 상부케이싱(3)과 하부케이싱(3')의 각각의 연결부는 0-링(10, 11, 12, 13)을 개재하여 연결된다.

이와 같이 구성된 종래 기술의 이온반응 에칭장치는 반도체 집적소자를 에칭하여 제조할 때 상부케이싱(3)을 열고 에치알 샘플(8)을 하부전극(14)상에 배치하고 상부케이싱(3)을 닫은 다음 하부전극(14)에 RF(Radil Frequency)파위를 인가하고, 반응기체를 기체실린더 → 기체혼합실 → 가요성파이프(1) → 세라믹파이프(5)→기체유입노즐(2)을 통하여 반응실내로 유입시킨다. 이때, 반응기체는 기체혼합실에서 혼합된다. 유입된 기체는 세라믹필터(6)와 유입기체필터(7)를 거치면서 다시 한 번 혼합되고 플라스마에 의해 분해된다. 그리고 분해된 반응기체는 하부전극(14)상의 샘플(8)위로 인가된다. 이때, 샘플(8)과 분해된 반응기체가 반응하여 샘플에 에칭이 실시되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 장치에서는 샘플(8)을 반응로내에 투입할 때 상부케이싱(3)을 매번 열어야 하므로 상부케이싱(3)에 연결된 기체파이프(1)을 가요성 재질의 호스로 구성하고 있는 바, 장치를 반복 사용함에 따라 기체파이프(1)가 손상되어 기체가 누설되는 문제점이 있었다. 또한 반응로내에서 유입기체를 재차 혼합하기 위한 필터(6, 7)를 설치하기 위하여 3개의 0-링이 설치되어야 하는데 이 때문에 이들 0-링들을 통한 기체의 누설이 발생된다. 또한 분해된 반응기체가 샘플위로 한꺼번에 쏟아지기 때문에 샘플(8)의 가장자리가 중심부에 비해 반응의 정도가 심화되고 이에 따라 에칭비율이 높아져서 에칭의 균일화가 달성되지 않는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상술한 종래의 제반 문제점을 해결하여 에칭이 균일하게 이루어짐과 아울러 반응기체의 누설을 방지할 수 있도록 한 반도체 제조용 이온반응, 에칭장치를 제공하려는 것이다.

이하, 본 고안에 의한 반도체 제조용 이온반응 에칭장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 의한 반도체 제조은 이온반응 에칭장치의 개략종단면도로서, 하부가 개방된 상부케이싱(20)과, 이 상부케이싱(20)의 하부에 설치되는 하부케이싱(20')과. 상부케이싱(20)의 내부 일측에 설치되어 그 상단에 상부케이싱(3)의 중앙을 향하여 절곡된 연장부(22)를 가지며 이 연장부(22)의 선단에 기체유입노즐(24)이 설치된 기체유입파이프(22)와, 상기 하부케이싱(20')에 일체로 설치되어 상기 기체유입파이프(22)에 연결되는 기체유입파이프(22')와, 상기 기체유입노즐(24)의 하부에 설치되는 간극부(16) 및 유입기체필터(7)와, 상기 간극부(16)의 하부에 배치되는 상부전극(2l)과, 이 상부선극(21)의 하부에 배치되어 RF파워가 인가되는 하부전극(14)으로 구성된다.

또한 상기 상부전극(21)에는 직경 0.1∼0.5mm의 작은 구멍(21')들이 전면에 걸쳐서 형성되어 있으며, 상기 상부케이싱(20)과 하부케이싱(20')의 연결부에는 이 연결부에서의 노설을 방지하기 위한 큰 직경의 0-링(13)이 설치된다. 상,하 기체유입파이프(22.22' )가 정확하게 일렬로 배치되었는지를 감지하여 신호를 발생하는 감지기(도시되지 않음)을 부착하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 반도체 제조용 이온반응 에칭장치는 반도체 샘플의 에칭작업시 상부케이싱(20)를 개방하고 에칭할 샘플(8)을 하부전극(14)상에 배치한 다음 상부케이싱(20)를 닫는다. 이때 상부케이싱(20)의 기체유입파이프(22)와 하부케이싱(20')의 기체유입파이프(22')가 서로 정확하게 일치하는가를 감지기가 감지하여 신호를 발생하다.

감지기로부터 기체유입파이프(22, 22')가 정확하게 일치되었다는 신호가 발생하면 하부전극(14)에 RF파워를 인가하고 기체유입파이프(22)를 통해 반응기체를 유입시킨다.

유입되는 반응기체는 연장부(22)를 지나 기체유입노즐(24)을 통해 반응실의 위쪽으로 분사된다. 반응실의 위쪽공간에 분사된 반응기체는 이 공간에서 충분히 희석된다.

또한 반응기체는 유입기체필터(7)를 통과하면서 다시 한 번 섞여지고 난 다음 상부저극(21)위로 인가된다.

이 상태에서 반응기체는 플라스마에 의해 분해되고 이 분해된 반응기체는 제3도(B)에 도시한 바와 같이 상부전극(21)에 천공된 작은구멍(21')들을 통과하여 이 상부전극(21)의 전체면으로부터 나와 하부전극(14)상의 샘플위에 인가된다. 이 샘플위에 인가된 분해된 반응기체는 샘플(8)과 반응하여 이 샘플(8)에 에칭을 일으킨다.

이와같은 에칭작업에 있어서 만약 상부케이싱(20)측 기체유입파이프(22)와 하부케이싱(20')의 기체유입파이프(22')이 정확하게 일치하지 않은 경우에는 감지기가 이를 감지하여 불일치 신호를 발생시켜 위와 같은 에칭작업이 이루어지지 않게 됨과 아울러 이 신호에 따라 작업자가 상, 하부케이싱(20, 20')을 정확히 일치시키는 확인작업을 할 수 있다.

이상의 설명에서는 RIE장치에 대해서만 설명하였으나 본 고안은 PECVD (Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition)장치에도 적용할 수 있는 것이다. 이 경우 다만 RF파워가 인가되는 전국만 변경하고 다른 구성부분은 상기한 구성과 같게 하면 된다.

이상 설명한 바와 같은 구성과 작동방식을 갖는 본 고안에 의한 이온반응 에칭장치는 종래의 장치에 비해 기체유입파이프를 케이싱내에 배치하였으므로 케이스의 열고 닫음에 의해 유입파이프가 손상되어 기체가 누설되었던 종래의 문제점을 해결할 수 있으며, 만약 기체가 누설되는 경우라도 누설부위가 상, 하부케이싱의 연결부위에 한정되므로 누설부위를 찾아 보수하는데 매우 용이하게 된다. 또한 상부케이싱을 하나의 몸체로 일체 성형하였으므로 기체의 누설부를 감소시켜 누설율을 최대한 감소시킬 수 있다. 아울러 상부전극에 작은 직경의 미세한 구멍을 천공하여 이들 구멍을 통해 기체가 샘플위로 인가되도록 하였으므로 종래와 같이 기체가 한꺼번에 샘플위로 쏟아져 샘플의 가장자리에 소용돌이가 발생하는 것을 방지하는 등 샘플의 중앙이나 가장자리에서 에칭정도가 달라지는 일이 없이 샘플의 전면적으로 균일한 에칭이 이루어지게 되는 것이다.

Claims (3)

1. (정정) 하부가 개방된 상부케이싱(20)과, 이 상부케이싱(20)의 하부를 개폐하는 하부케이싱(20')과, 상기 상부케이싱(20)의 내부 일측에 고정설치되며 상단에서 상부케이싱(20)의 중앙부를 향해 절곡형성되어 그 선단에 기체유입노즐(24)이 설치된 연장부(22')를 가지는 기체유입파이프(22)와, 상기 하부케이싱(20')에 고정 설치되어 하부케이싱(20')을 닫았을 때 상기 기체유입파이프(22)에 연결되는 기체유입파이프(22' )와, 상기 기체유입노즐(24)의 하부에 설치되는 간극부(16)와 유입기체필터(7)와. 상기 간극부(16)의 하부에 설치되는 상부전극(21)과, 상기 하부케이싱(20')상에 설치되어 RF파워가 인가되는 하부전극(14)을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온반응 에칭장치.
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 기체유입노즐(24)은 위쪽을 향하도록 설치 형성하여서 됨을 특징으로하는 반도체 제조용 이온반응 에칭장치.
3. (정정) 제1항에 있어서, 상기 상부전극(21)에는 직경 0.1mm∼0.5mm의 전면에 걸쳐서 천공된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 이온반응 에칭장치.