KR0122876Y1 - 반도체 장치의 플라즈마 식각장치 - Google Patents
반도체 장치의 플라즈마 식각장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치는 반응실 내에서 온도조절기를 상단에 형성시킨 상부전극을 지지하는 제 1지지대와, 반응실 내에서 고신뢰성정전척을 하단에 형성시키고, 상면에 웨이퍼가 안착되는 하부전극을 지지하는 제 2지지대와, 상부전극에 고주파전력을 인가하는 제 1주파수발진기와, 하부전극에저 주파전력을 인가하는 제 2주파수발진기와, 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 반사파를 제어하는 반사파제어수단과, 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 분포를 중앙부위와 가장자리에서 같은 밀도로 균일하게 분포되도록 위한 플라즈마제어수단을 포함하여 이루어진다.
Description
제 1도는 종래의 종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구성을 도시한 도면.
제 2도는 본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구성을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 20 : 반응실 11, 21 : 제 1지지대
12, 22 : 온도조절기 13, 23 : 상부전극
14, 24 : 제 2지지대 15, 25 : 웨이퍼
16, 26 : 고신뢰성정전척 17, 27 : 하부전극
18 : 고주파발진기 28 : 제 1주파수발진기
28-1 : 고주파통과필터 29 : 제 2주파수발진기
29-1 : 저주파통과필터 30 : 자기장코일부
본 고안은 반도체 장치의 플라즈마(plasma) 식각장치에 관한 것으로, 특히 대구경 웨이퍼(wafer)의 균일한 식각 및 좁은 구멍의 식각 등에 적당하도록 한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.
반도체 장치에서 완전한 건식식각 시스템(dry etch system)인 플라즈마 식각은 전기적인 파괴에 의해 생성되는 플라즈마 가스의 종류에 따라 식각정도가 다르며, 웨이퍼의 식각은 식각될 웨이퍼를 플라즈마 식각장치의 반응실 안으로 넣은 다음 반응실내에 식각혼합기체를 채우고, 고주파 전력(radio frequency power)을 가함으로써 시작된다.
제 1도는 종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구성을 도시한 도면으로, 이하 첨부된 도면을 참고하여 종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치는 제 1도에 도시된 바와 같이, 반응가스주입부(화살표로 표시)와 가스배출부(화살표로 표시)가 형성된 반응실(10)내에서 제 1지지대(11)의 중앙부위에 설치되어 상단에는 온도조절기(12)가 부착되어 있는 상부전극(13)과, 제 2지지대(14)의 중앙부위에 설치되며, 상단에 웨이퍼(15)가 안착되고, 하단에는 고신뢰성정전척(chuck)(16)이 부착되는 하부전극(17)과, 상부전극과 하부전극에 연결되어 상부전극과 하부전극의 사이에 고주파가 발진되도록 반응실 외부에 설치되어 있는 주파수발진기(18)로 이루어진다. 이때 주파수발진기에서는 통상 380 KHz의 고주파를 발진한다.
즉, 종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치는 하부전극 위에 안착시킨 웨이퍼의 식각 부위를 식각하기 위하여 반응실내에 식각가스를 주입시킨 후에, 한 개의 주파수발진기를 이용하여 고주파전력을 상부전극과 하부전극의 사이에 발생시키고, 이로 인하여 식각가스의 플라즈마가 형성되어, 웨이퍼의 식각부위가 식각된다. 이식, 고주파전력은 상부전극과 하부전극에 각 식각공정에 적합한 비율로 설정되어 가해진다.
그러나 종래의 반도체 장치의 플라즈마 식각장치에서 반응실 내로 주입되어 고주파전력에 의해 형성되는 식각가스의 플라즈마 분포도는 웨이퍼의 중앙부위가 웨이퍼의 가장자리부위보다 커서 식각이 균일하게 진행되지 않았으며, 반응실 내에서 플라즈마 이온 밀도가 낮아 플라즈마 형성영역이 작게 분포되어 공정조절이 용이하지 않는 문제가 발생되었다. 또한 동일한 주파수발진기에 의해 형성되는 식각가스의 플라즈마로 인하여 플라즈마 반사파 제어기능의 부족으로 식각부위 외의 웨이퍼 표면이 손상되는 문제가 발생되었다.
본 고안은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구조를 개선하여 웨이퍼의 식각부위의 식각이 균일하게 진행되고, 웨이퍼의 손상방지 및 식각공정의 공정마진을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치는 반응실 내에서 제 1지지대에 의해 지지되고 온도조절기가 부착된 상부전극과, 제 2지지대에 의해 지지되고 웨이퍼가 안착되는 하부전극과, 상부전극에 고주파전력을 인가하는 제 1주파수발진기와, 하부전극에 저주파전력을 인가하는 제 2주파수발진기와, 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 반사파를 제어하는 반사파제어수단과, 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 분포를 하부전극에 안착되는 웨이퍼의 중앙부위와 가장자리에서 같은 밀도로 균일하게 분포되도록 하는 플라즈마제어수단을 포함하여 이루어진다.
제 2도는 본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구성을 도시한 도면으로, 이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치의 구조 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치는 제 2도에 도시된 바와 같이, 반응가스주입부(화살표로 표시)와 가스배출부(화살표로 표시)가 형성된 반응실(20)내에서 온도조절기(22)를 상단에 형성시킨 상부전극(23)을 지지하는 제 1지지대(21)과, 반응실 내에서 고신뢰성정전척(26)을 하단에 형성시키고, 상면에 웨이퍼(25)가 안착되는 하부전극(27)을 지지하는 제 2지지대(24)과, 상부전극에 13.56 MHz 정도의 고주파전력을 인가하는 제 1주파수발진기(28)와, 하부전극에 1 MHz 이하의 저주파전력을 인가하는 제 2주파수발진기(29)로 이루어지며, 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 반사파를 제어하는 반사파 제어수단으로는 하부전극(27)에서 발진되는 저주파만 통과시키고, 상부전극(23)에서 발진되는 고주파는 차단시키도록 상부전극에 부착시킨 저주파통과필터(filter)(29-1)와, 상부전극에서 발진되는 고주파만 통과시키고, 하부전극에서 발진되는 저주파는 차단시키도록 하부전극(27)에 부착시킨 고주파통과필터(28-1)를 사용한다.
또한 상부전극(23)과 하부전극(27) 사이에서 발생되는 플라즈마의 분포를 식각시킬 웨이퍼(25)의 중앙부위와 가장자리에서 같은 밀도로 균일하게 분포되도록 위한 플라즈마제어수단으로는 약 10 가우스(gauss) 정도의 자기장코일부(coil)(30)를 상부전극과 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마 형성부위의 반응실 외면을 둘러 싸도록 형성시킨다.
본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치에서는 상부전극과 하부전극의 각각에 주파수발진기를 부착하여 상부전극에 고주파가 발진되도록 하고, 하부전극에는 저주파가 발진되어 하부전극의 상면에 안착되는 웨이퍼쪽에 저주파가 인가되도록 하여, 하부전극의 별도 조정으로 반응가스의 이온화에너지를 조절하고 상부전극에 인가되는 고주파에 의해 플라즈마의 밀도가 조절되도록 한다.
또한 상부전극에서의 고주파 발진시에 하부전극에 부착시킨 고주파통과필터에 의해 고주파가 통과되고 저주파는 차단되며, 하부전극에서의 저주파 발진시에 상부전극에 부착시킨 저주파통과필터에 의해 저주파가 통과되고 고주파는 차단되도록 하여 반사파가 제어되도록 한다. 그리고 상부전극과 하부전극 사이에 형성되는 플라즈마의 분포밀도가 하부전극의 상면에 안착되는 웨이퍼의 중앙부위보다 가장자리부위가 낮으므로, 자기장코일부를 플라즈마 형성부위의 반응실 외면을 둘러싸도록 형성시켜서, 웨이퍼 가장자리 부위의 이온화에너지를 증가시켜서, 웨이퍼 가장자리부위의 플라즈마 분포밀도를 크게 한다.
즉, 본 고안에 의한 반도체 장치의 플라즈마 식각장치에서는 반응실 외면에 형성시킨 자기장코일부에 의해서 반응실 내의 웨이퍼 가장자리에서 플라즈마 분포밀도가 향상되므로 식각의 균일성이 향상되고, 상부전극에 부착시킨 저주파통과필터와 하부전극에 부착시킨 고주파통과필터에 의해 반사파의 생성이 감소되어, 웨이퍼의 손상이 감소된다. 그리고 상부전극에 부착시킨 고주파발생기에 의해서 플라즈마의 밀도가 증가되고, 하부전극에 부착시킨 저주파발생기에 의해 플라즈마 이온화에너지의 조절이 용이하게 되며, 이로 인한 웨이퍼 식각의 공정의 폭이 향상되고 공정조건의 변경마진이 크게 된다.
Claims (5)
- 반응실에 주입되는 반응가스를 플라즈마로 형성시켜서 웨이퍼를 식각하고 외부로 배출시키는 반도체 장치의 플라즈마 식각장치에 있어서, 제 1지지대에 의해 지지되고 온도조절기가 부착된 상부전극과, 제 2지지대에 의해 지지되고 웨이퍼가 안착되는 하부전극과, 상기 상부전극에 고주파전력을 인가하는 제 1주파수발진기와, 상기 하부전극에 저주파전력을 인가하는 제 2주파수발진기와, 상기 상부전극과 상기 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 반사파를 제어하는 반사파제어수단과, 상기 상부전극과 상기 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마의 분포를 상기 하부전극에 안착되는 웨이퍼의 중앙부위와 가장자리에서 같은 밀도로 균일하게 분포되도록 하는 플라즈마제어수단을 포함하여 이루어진 반도체 장치의 플라즈마 식각장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1주파수발진기는 13.56 MHz 정도의 고주파를 상기 상부전극에 인가하도록 상기 상부전극에 부착되고, 상기 제 2주파수발진기는 1 MHz 이하의 저주파를 상기 하부전극에 인가하도록 상기 하부전극에 부착되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 플라즈마 식각장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사파제어수단은, 상기 하부전극에서 발진되는 저주파만 통과시키고, 상기 상부전극에서 발진되는 고주파는 차단시키도록 상기 상부전극에 부착시킨 저주파통과필터와, 상기 상부전극에서 발진되는 고주파만 통과시키고, 상기 하부전극에서 발진되는 저주파는 차단시키도록 상기 하부전극에 부착시킨 고주파통과필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 플라즈마 식각장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마제어수단은, 상기 상부전극과 상기 하부전극 사이에서 발생되는 플라즈마 형성부위의 상기 반응실 외면을 둘러 싸도록 형성시킨 자기장코일부로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 플라즈마 식각장치.
- 제4항에 있어서, 상기 자기장코일부는 약 10 가우스(gauss)정도의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 플라즈마 식각장치.
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