KR100469890B1 - 건식식각용 반도체 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대를 갖는 반응챔버와, 반응챔버 내에 소정의 고주파 전력을 인가시키는 전력인가부와, 반응챔버 내에 공정용 가스를 공급하기 위한 가스공급장치와, 상기 반응챔버의 외측 상부에 배치되어 반응챔버 내에 자장의 영향을 줄 수 있도록 중앙에 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 적어도 하나의 중심 유도 코일과 상기 중심 유도 코일의 주변을 둘러싸고 등간격으로 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 복수의 주변 유도코일을 포함하고, 상기 중심 유도코일의 자성은 상기 주변 유도코일의 자성과 주기적으로 반대의 자성을 갖도록 변화하는 플라즈마 발생부, 및 플라즈마 발생부의 중심 유도코일과 주변 유도코일에 교류전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다. 이렇게 반응챔버의 상부의 중앙 부분에 중심 유도코일을 중심으로 주변 유도코일을 배치함으로써, 반응챔버 내의 중앙과 가장자리에 플라즈마 발생을 균일하게 하여 공정의 균일도를 향상시킬 수 있다.

Description

건식식각용 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing system for dry etching process}

본 발명은 건식 식각공정용 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 유도 결합형으로 발생된 플라즈마를 이용한 건식식각용 반도체 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건식식각용 반도체 제조장치는, 공정가스를 플라즈마화하여 반도체 기판 상에 형성된 막을 식각하는 장치이다. 반도체 기판 상에 형성되는 막으로는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 및 일반적으로 반도체 장치 제조용 막들이 포함된다.

이러한 건식식각용 반도체 제조장치는, 반도체 장치가 고집적화 될수록, 미세한 패턴을 형성하기 위해서 고밀도의 플라즈마 형성과 반도체 기판 상에서 플라즈마 농도의 균일성이 과제이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 플라즈마를 발생하기 위한 방식을 여러 가지로 변화시켜 개발이 진행되었고, 그 중에 하나가 유도 커플링 플라즈마 발생방식(Induced coupling plasma)이다.

이러한 유도 커플링 플라즈마 방식은, 2전극 캐패시터 방식에 소정의 유도자장을 걸어주어 반응챔버 내의 입자들이 자장의 영향으로 충돌 횟수가 증가하면서 고밀도의 균일한 플라즈마가 형성된다. 이러한 방식들에 대해서는 여러 가지가 개시된 바가 있다.

먼저, 존 오글(John Ogle)에 의해서 개시된 ICP 방식(마국 특허 US 4,948,458)은 나선형의 평평한 코일을 이용하여 종래의 건식식각 방법(RIE 등)보다 플라즈마의 균일도를 크게 향상시킬 수 있었다. 그러나, 이 방식은 코일 중앙의 플라즈마 밀도가 외곽영역에 비해서 낮아지는 단점이 있다.

그리고, 존 오글의 다른 특허로서, 상기의 기술을 개선한 것이 미국 특허 US 5,435,881에 개시되어 있다. 이 기술은 복수의 유도코일을 등간격으로 배치하되 서로 이웃하는 코일은 반대의 극성을 갖도록 하였다. 그런데, 이러한 방식은 중앙부분의 플라즈마 밀도는 증가시킬 수 있으나 외곽영역의 플라즈마 밀도가 낮아져 플라즈마의 전체 밀도가 방사상으로 불균일할 뿐만 아니라 직교배열을 하고 있기 때문에 방위각 상으로도 불균일한 단점이 있다.

또한, ICP방식에 대한 다른 기술로서, 브라이언 P 푸(Bryan Y. Pu, US 6,273,022)의 기술은 유도 코일을 쐐기 형태로 만들어 원형 배열한 것을 특징으로 한다. 즉, 쐐기형태의 코일을 원형으로 배치하고 인접하는 코일은 반대의 자기 극성을 갖는다. 그러나, 이러한 브라이언의 기술은 중앙부분에 코일이 없어 중앙부분의 플라즈마 밀도가 외곽 영역에 비해서 낮은 단점을 가지고 있다.

전술한 바와 같이, 기존에 개시된 ICP(induced coupled plasma) 기술은 각각 나름대로의 장점을 가지고 있으나, 또한 그 기술들 본래의 극복되지 않는 단점들을 가지고 있다, 따라서, 반도체 기판의 크기가 보다 대구경화 되는 300mm 웨이퍼에서는 플라즈마의 불균일이 심각하여 건식식각 공정의 공정불량을 증가시킨다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판의 크기가 12 인치 이상으로 증가하여 반도체 기판의 단면적이 수배 이상 넓어진다 하더라도, 플라즈마의 균일성을 양호하게 유지하여 공정 능력을 향상시킬 수 있는 건식식각용 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 건식식각용 반도체 제조장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 플라즈마 발생부를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 플라즈마 발생부의 평면도이다.

도 4a는 본 발명의 플라즈마 발생부의 중심 유도코일을 나타낸 사시도이다.

도 4b는 본 발명의 플라즈마 발생부의 주변 유도코일을 나타낸 사시도이다.

도 5a는 본 발명의 플라즈마 발생부를 측면에서 본 측면도이다.

도 5b는 본 발명의 플라즈마 발생부의 중심 유도코일과 주변 유도코일 및 전원공급부의 회로를 나타낸 회로도이다.

도 5c는 본 발명의 플라즈마 발생부의 회로도를 나타낸 다른 실시예이다.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 발생부의 작동 실시예로서 인가된 교류 전원에 따라서 자성 변화를 나타낸 평면도들이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 플라즈마 발생부의 다른 실시예들을 나타낸 측단면도들이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대를 갖는 반응챔버와, 반응챔버 내에 고주파의 교류 전력을 인가시키는 전력인가부와, 반응챔버 내에 공정용 가스를 공급하기 위한 가스공급장치와, 상기 반응챔버의 외측 상부에 배치되어 반응챔버 내에 자장의 영향을 줄 수 있도록 중앙에 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 적어도 하나의 중심 유도 코일과 상기 중심 유도 코일의 주변을 둘러싸고 등간격으로 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 복수의 주변 유도코일을 포함하고, 상기 중심 유도코일의 자성은 상기 주변 유도코일의 자성과 주기적으로 반대의 자성을 갖도록 변화하는 플라즈마 발생부, 및 플라즈마 발생부의 중심 유도코일과 주변 유도코일에 교류전원을 공급하는 전원공급부를 포함한다.

여기서, 전력인가부는, 커플링 방식으로 기판 플레이트을 일극으로 하여 교류전원을 인가하는 전력 발생기(power Generator)를 포함한다. 여기서, 전력발생기는 고주파수 전력 발생기이며, 플라즈마 방전을 위해서 라디오파 전력 발생기(RF generator)를 사용하는 것이 바람직하다.

플라즈마 발생부는, 반응챔버 상부에 형성된 유도코일 지지판 상에 배치되어 있어 상부에서 자장의 영향을 미치고 있어 플라즈마의 균일한 발생에 바람직하다. 이때, 유도코일 지지판은 평판일 수도 있고, 상향 돌출된 반구형 또는 반응챔버의 상부 측부를 둘러싼 원통형의 것을 사용할 수도 있다.

중심 유도코일 및 주변 유도코일은 중앙에 코아(cpre)를 포함하는 전자석으로서, 소정의 전류가 흐르면 전장이 발생한다.

중심 유도코일은 복수의 유도코일군으로 형성된 것이 중앙의 자장을 다양하게 변화시켜 반응챔버 내부에 균일한 자장을 형성할 수 있다. 이러한 중심 유도코일은 4의 배수 개의 자석으로 형성된 유도코일군으로 형성된다.

주변 유도코일은 중심 유도코일의 둘레를 원형으로 둘러싸고 4의 배수 개가 배치되는 것이 적절한 자장 형성에 효과적이다. 주변 유도코일은 8개가 배치되는 것이 반응챔버 상부의 면적과 유도코일의 크기를 고려해볼 때, 가장 효과적인 결과를 얻을 수 있다.

전원공급부는 중심 유도코일과 주변 유도코일은 별도의 전원을 공급하도록 제1전원공급원과 제2전원공급원을 포함하여 각각 별도로 자성을 조절할 수 있다. 전원공급부는 교류전원인 것이 소정의 주기로 유도코일의 자성이 변화하여 이로 인한 플라즈마 고밀도화가 가능하여 바람직하다.

중심 유도코일과 주변 유도코일은 시간에 따라서 일정 주기로 자성이 변화하며, 중심 유도코일의 자성은 주변 유도코일의 자성과 주기적으로 반대의 자성을 갖도록 변화하는 것이 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 유도코일에 의한 유도코일들이 플라즈마를 형성하는 반응챔버의 상부에 중앙을 비롯하여 원형으로 배치되어 플라즈마의 발생을 균일하게 조절할 수 있다. 그리하여, 건식식각 공정 시에 균일한 공정을 진행할 수 있어 공정 능력 및 처리능력을 향상시킬 수 있다.이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건식식각용 반도체 제조장치를 나타낸 개략도이다.

이들을 참조하면, 본 발명에 따른 건식식각용 반도체 제조장치는, 내부에 소정의 밀폐된 공간을 가지고 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대(11)를 갖는 반응챔버(10)가 있고, 반응챔버(10)의 외부에는 반응챔버(10) 내로 공정가스를 공급하는 가스공급 장치(40)가 연결되어 있다. 반응챔버(10)의 측부에는 가스 공급부(41)가 형성되어 있어 반도체 기판(100) 상에 측방으로 공정가스를 공급한다. 반응챔버(10)와 인접한 기판 지지대(11)와 접지(ground)를 커플링(coupling)하고 교류전력을 인가하여 바이어스 주는 전력인가부(13)가 마련되어 있다. 반응챔버(10)의 상부에는 반응챔버(10)의 상부를 밀폐하는 상부판(15) 상에 반응챔버(10) 내의 수용공간에 소정의 자장을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부(20)가 마련되어 있다. 반응챔버(10)의 외부에는 플라즈마 발생부(20)에 교류전압을 인가하는 전원공급부(30)가 마련되어 있다.

반응챔버(10)는, 내부가 밀폐될 수 있도록 로드락(load-lock) 시스템이 구비되어 있고, 소정의 진공장치(미도시)를 더 포함하여 반응챔버(10) 내부를 저압의 공정조건으로 조절할 수 있다.

기판 지지대(11)에는 반도체 기판(100)의 크기에 대응하여 소정 함몰된 기판 포켓(11a)이 형성되어 있어 반도체 기판(100)을 안정적으로 올려놓을 수 있다. 그리고, 이 기판 지지대(11)는 전력인가부(13)에 연결되어 플라즈마 발생을 위한 일극의 역할을 하고, 반응챔버(10)의 상부에 배치된 상부판(15)과 커플링(coupling)되어 반응챔버(10) 내부에 소정의 바이어스(bias)가 형성되도록 할 뿐 아니라, 플라즈마 소스(plasma source)로서도 작용하여 플라즈마 발생영역(10a)으로 정의한다. 여기서, 전력인가부(13)는 기판 지지대(11) 또는 상부판(15)에 전력을 인가할 수 있는 전력 발생부(power generator)를 포함한다. 그리하여, 반응챔버(10)의 기판 지지대(11) 또는 상부판(15) 중 어느 하나에 고주파수의 교류전류를 공급할 수 있다. 특히, 의미있는 바이어스나 플라즈마 발생을 위해서는 주로 라디오파(radio frequency)를 이용한 라디오파 전력 발생기(RF generator)를 사용한다.

한편, 전력 인가부(13)은 주파수와 전력이 서로 다른 두 개가 마련되어 반응챔버(10)의 기판 지지대(11)와 상부판(15)에 동시에 전력을 인가할 수 있도록 구성할 수도 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 플라즈마 발생부(20)를 나타낸 사시도 및 평면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 발생부(20)는, 하부에 사각 판 상의 하부 지지판(25)과, 이 하부 지지판(25)의 상부에 설치되어 원형 판 상으로 형성된 지지 프레임(26)과, 이 지지 프레임(26)의 상부 중앙에 설치된 중심 유도코일(21)과, 이 중심 유도코일(21)의 주변으로 등거리 원형 배치된 주변 유도코일(23)을 포함한다. 여기서 중심 유도코일(21)은, 하나로 구성될 수도 있고, 복수 개가 소정의 배열로 형성될 수도 있다. 중심 유도코일(21)은 기둥형으로 형성된 코아(core,미도시)와 코아를 둘러싸고 감긴 코일(도 4a의 213)로 형성되어 있어 전원을 인가하면 하부 면에 자성을 갖게 된다. 이에 대응하여 주변 유도코일(23)은, 중앙의 중심 유도코일(21)을 둘러싸고 원형으로 배치되어 있고, 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일들(23)과의 간격을 모두 등간격을 이루면서 배치되어 있다. 그리고, 주변 유도코일(23)은 인접한 주변 유도코일(23)과도 등거리에 배치되어 있어 이들 유도코일들 상호간에 자장의 영향이 일정하게 미치도록 하였다. 이때, 중심 유도코일(21)의 자성은 유도코일에 인가되는 전압의 극성 및 코일의 감긴 방향에 의하여 결정되며, 교류전류를 인가하면 시간에 따라서 주기적으로 변화한다. 그리고, 주변 유도코일(23)의 자성도 시간에 따라 변화하되, 중심 유도코일(21)의 자성과 반대가 되도록 변화한다. 이에 대해서는 추후에 자세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4b는 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일(23)을 설명하기 위해서 상세히 도시한 사시도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 중심 유도코일(21)은, 상부와 하부가 평평하고 내부가 비어있는 원기둥형의 자석본체(211)와, 이 자석본체(211)를 둘러싸고 함몰 형성된 코일 수용홈(215)과, 자석본체(211)를 둘러싸고 코일 수용홈(215)에 복수 회 감겨있는 코일(213)을 포함한다. 그리고, 코일의 내측으로는 코아(미도시)를 포함하고 있는 전자석의 형태이다. 여기서, 자석본체(211)의 상부와 하부를 밀폐하고 있는 판 면에는 복수의 관통공(211a)이 형성되어 있어 유도코일이 작동 시에 발생하는 열을 공냉시킬 수 있다. 이러한 중심 유도코일(21)의 형태는 전술한 바와 같은 원기둥형 이외에도 사각기둥이나 기타 다각기둥 형으로도 형성될 수 있다.

한편, 중심 유도코일(21)은 복수 개가 합쳐져서 하나의 유도코일군으로 형성될 수 있다. 통상 4의 배수 개로 형성되는 것이 균일한 자장 형성하기에 바람직하다. 특히, 4개의 유도코일군으로 형성되는 것이 제조공정이나 반응챔버(10)의 제한된 상부면적에 용이하게 설치할 수 있어 유리하다. 여기서, 각 유도코일군은 각각 다른 자성을 가지고 작동될 수도 있다.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 주변 유도코일(23)은, 속이 빈 사각기둥의 자석본체(231)와, 자석본체(231)를 둘러싸고 함몰 형성되어 코일을 감을 수 있는 코일 수용홈(235)과, 코일 수용홈(235)에 복수 회 감겨있는 코일(233)을 포함한다. 도시되지는 않았지만 유도코일의 자성을 안정적으로 유도하기 위해서 자석본체(241)의 내부에는 코아(미도시)를 더 포함하고 있다. 주변 유도코일(23)의 형태는 원기둥형이나 기타 다른 다각 기둥형으로도 형성될 수 있다. 이러한 주변 유도코일들(23)은 중심 유도코일(21)을 중심으로 원형으로 배치되는데, 모두 8의 배수 개로 배치되는 것이 반응챔버(10) 내부를 전체적으로 균일한 자장권으로 커버할 수 있어 바람직하다. 특히, 반응챔버(10)의 면적을 고려할 때, 8개나 16개가 배치되는 것이 가장 합리적이다.

도 5a는 본 발명의 플라즈마 발생부(20)를 측면에서 본 개략도이다, 도 5b는 본 발명의 플라즈마 발생부(20)의 전기적 연결상태를 나타내는 개략적인 회로도이다.

이들을 참조하면, 플라즈마 발생부(20)는 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일들(23)이 상호 병렬로 연결되어 있다. 전원공급부(30)에서 공급되는 전원은 교류로서 다양한 주파수의 전력을 공급할 수 있으나, 주로 고주파수의 전력을 공급한다. 특히, 13.56 MHz의 라디오파 (Radio frequency)를 인가하는 것이 바람직하다. 그리고, 주변 유도코일(23)과 중심 유도코일(21)은 상호 서로 다른 자극성을 갖도록 교류의 위상차가 상호 90 °또는 180 °정도 차이가 나도록 조절하는 것이 극성을 변화시키는데 유리하다. 90 °의 위상차는 복수의 전원일 경우에는 위상변환기를 이용하여 용이하게 달성할 수 있다. 그러나, 단일 전원일 경우에는 달성이 어렵고, 180 °의 위상차는 코일의 방향을 반대로 감아 달성할 수 있다. 그러면, 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일(23) 사이에는 동일한 전원에서도 서로 다른 자성을 갖게 된다. 이때, 90 °의 위상차에서는 소정의 시간차를 두고 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일(23)들의 극성이 주기적으로 변화한다. 그리고, 180 °의 위상차가 발생할 경우에는 동시에 자장의 극성이 반대로 형성된다.

도 5c는 플라즈마 발생부에 전원을 공급하는 전원공급부의 다른 실시예이다. 이를 참조하면, 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일(23) 및 전원공급부(30)는 도 5b와 유사하게 병렬로 연결되어 있으나, 전원공급부(30)가 이원화되어 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일들(23)에 공급하는 전원이 독립적으로 구성되어 있다. 즉, 전원공급부(30)가 제1전원 공급원(30-1)과 제2전원 공급원(30-2)을 독립적으로 구비한다. 중심 유도코일(21)에는 제1전원공급원(30-1)이 연결되고, 주변 유도코일들(23)에는 제2전원공급원(30-2)이 연결되어 각각 별도의 전원이 공급되도록 설계된다. 그러면, 이들 유도코일들(21,23)에 공급되는 전력의 위상차를 임의로 조절할 수 있다. 그리하여, 다양한 형태로 유도코일들(21,23)의 자성을 변화시킬수 있다. 또한, 주변 유도코일들(23)로 연결되는 제2전원공급원(30-2)은 다시 두 개로 분리되어 주변 유도코일들(23)을 두 분류로 나누어 서로 다른 위상을 가진 전력을 공급할 수도 있다. 그러면, 주변 유도코일들(23)도 인접한 유도코일들(23)끼리 서로 다른 자성을 갖도록 할 수 있다.

도 6은 교류를 인가한 플라즈마 발생부(20)의 유도코일들(21,23)에서 인가되는 자성 변화를 이상적으로 구성한 하나의 실시예를 나타낸 평면도이다. 여기서는 중심 유도코일(21)과 주변 유도코일들(23)의 자성도 변화하지만, 주변 유도코일들(23) 사이에도 인접한 주변 유도코일들(23)과 반대되는 자성을 갖도록 변화된다. 즉, 총 8개의 주변 유도코일들(23) 중에서 인접된 유도코일들 사이에는 반대의 자성을 갖도록 하기 위해서 코일의 방향을 상호 반대로 감는다. 이와는 다르게, 동일한 코일 조건에서 두 개의 전원공급부를 이용하여 4 개는 정현파로 4 개는 180 °위상차가 나도록 조절하여 전력을 공급할 수도 있다. 교류 위상에 대응하여 각 유도코일의 자성을 설명한다. 하부에는 중심 유도코일(21)에 인가되는 교류전원과 주변 유도코일(23)에 인가되는 교류전원을 비교하여 나타낸 그래프가 도시되어 있다.

이를 참조하면, 중심 유도코일(21)에 인가되는 전압은 교류전원이 정현파(sinusoidal wave)일 겨우, 최초에는(A) 중심 유도코일(21)에 인가된 전압은 0 V 이므로 자성이 없다. 주변 자석들(23)은 90 °의 위상차(A')를 가지고 있으므로, 자성을 갖게 된다. 해당 주기에 인가되는 전압이 (+)전압이면 N극의 자성을 갖고, (-)전압이면 S극의 자성을 갖게된다. 여기서는 인가된 전압이 (+)이므로 N극이다.

1/4주기(1/4T)가 지나면(B), 중심 유도코일(21)은 (+)전압이 인가되어 N극의 자성을 형성한다. 주변 유도코일(23)은 0 V가 인가되어 자성이 없이 중성자성이다.

2/4주기(2/4T)가 지나면(C), 중심 유도코일(21)에 인가되는 전압은 0V가 되어 자성이 없어지고, 주변 유도코일(23)에는 (-)전압이 인가되어 최초 주기와 비교하여 반대의 자성인 S극을 갖는다.

3/4주기(3/4T)가 지나면(D), 중심 유도코일(21)에는 (-) 전압이 인가되어 2/4주기 때와는 반대의 자성인 S극을 갖는다. 그리고, 주변 유도코일(23)에는 인가된 전압이 0 V가 되어 자성이 없어진다.

그리고, 마지막 한 주기(1T)가 지나면, 각 유도코일들(21,23)의 자성은 최초의 자성으로 돌아간다. 그리하여, 중심 유도코일(21)의 자성은 각 주기에 따라서 중성-N극-중성-S극을 반복하면서 자성의 변화가 진행되고, 주변 유도코일(23)은 N극/S극-중성-S극/N극-중성을 반복하면서 자성의 변화가 진행된다.

이와 같이, 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 건식식각 공정을 진행하면, 공정가스가 반응챔버(10) 내의 반도체 기판(100) 상으로 도입된다. 동시에, 전력인가부(13)에 의해서 고주파수의 전력이 기판 지지대(11) 또는 상부판(15)에 인가하고 플라즈마 발생부(20)에서도 유도코일에 교류전력이 인가되어 플라즈마 영역(10a)에 자장을 인가한다. 그러면, 플라즈마 영역(10a)에서 공정가스들이 플라즈마화 되어 전하를 띤 입자들로 변환되고, 플라즈마 발생부(20)의 자장에 의해서 하전된 입자들이 헬리컬 운동을 하면서 플라즈마가 다량으로 증폭되어 고밀도의 플라즈마를 발생시킨다. 그러면, 반도체 기판(100) 상에서는 플라즈마와 식각 대상체가 반응하여 건식식각 공정이 진행된다. 이때, 반응챔버(10) 상부에 주기적으로 자장이 변화하는 중심 유도코일(21)과 이를 둘러싸고 배치된 복수의 주변 유도코일(23)으로 형성된 플라즈마 발생부(20)는 반응챔버(10) 내에서 가장자리와 중심부의 구별이 없이 플라즈마 영역(10a)에서의 자장의 세기를 균일하게 인가한다. 따라서, 내부에서 플라즈마화 하여 전하를 갖는 하전입자들의 상호 충돌에 의해서 발생되는 플라즈마의 분포가 극히 균일하게 조절될 수 있다. 그리하여, 건식식각 공정을 진행할 때, 반도체 기판(100) 전면에 고밀도의 균일한 플라즈마를 공급할 수 있어, 공정 균일도가 높은 건식식각 공정을 진행할 수 있다.

한편, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치에 장착되는 플라즈마 발생부의 다른 실시예들을 나타낸 도면들이다.

도 7a를 참조하면, 플라즈마 발생부(20)의 자석 지지판(25)이 반구형으로 형성되어 있고, 반구의 중앙 첨부에 중심 유도코일(21)이 배치가 되고, 반구의 하부 부분에는 반구를 둘러싸고 주변 유도코일들(23)이 일정한 간격으로 배치된다. 그러면, 반응 챔버(10)를 둘러싸고 유도코일들이 입체적으로 등간격 배치가 가능하여 균일한 자장을 형성할 수 있기 때문에, 공정 균일성(process uniformity)을 높일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 7b를 참조하면, 플라즈마 발생부(20)의 자석 지지판(25)이 원통형으로 형성되어 있다. 그리하여, 자석 지지판(25)의 상판 중앙에 중심 유도코일(21)이 배치되고, 자석 지지판(23)의 측부에는 주변 유도코일들(23)이 등간격으로 배치된다.이러한 형태의 실시예는 반응챔버(10) 내에 보다 넓은 플라즈마 공간을 형성할 수 있어 유리하다.

도 7c를 참조하면, 플라즈마 발생부(20)의 자석 지지판(25)이 측단면의 형태가 사다리꼴 형태로 형성되어 있다. 그리하여, 반응챔버(10) 내부의 플라즈마 공간을 넓게 확보함과 동시에, 자장의 균일성을 유지할 수 있어 도 7a 및 도 7b의 장점을 두루 살릴 수 있는 장점을 가지고 있다.

한편, 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 하나의 전원공급부(30)를 가지고, 주변 유도코일(23) 중에서 일부를 코일의 감는 방향을 조절하여 반대의 극성을 갖도록 구성할 수도 있다. 그 일 예로, 주변 유도코일들(23)을 인접하는 유도코일들끼리 상호 반대로 코일을 감으면, 중앙 유도코일의 자극성이 (+)일 때, 일부 주변 유도코일은 (-)이고, 다른 주변 유도코일은 중앙 유도코일과 더불어 동일한 (+)극성을 갖도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 건식식각용 반도체 제조장치는, 자장을 발생시키는 유도코일들의 배치가 보다 균일하게 배치되어 있는 플라즈마 발생부를 구비하고 있기 때문에, 대구경화 되는 차세대의 300 mm 직경의 반도체 기판 상에서도 균일도가 높은 플라즈마를 공급할 수 있어 공정 능력을 크게 향상시킬 수 있다.

그리고, 고밀도의 플라즈마가 균일하게 조절될 수 있기 때문에, 공정 마진을 안정하게 가져갈 수 있어 반도체 장치를 제조하는데 있어서 공정불량을 감소시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

1. 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 기판 지지대를 갖는 반응챔버;

   상기 반응챔버와 연결되어 교류전력을 인가하는 전력인가부;

   상기 반응챔버 내에 공정용 가스를 공급하기 위한 가스공급장치;

   상기 반응챔버의 외측 상부에 배치되어 반응챔버 내에 자장의 영향을 줄 수 있도록 중앙에 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 적어도 하나의 중심 유도 코일과 상기 중심 유도 코일의 주변을 둘러싸고 등간격으로 배치되고 원기둥형이나 다각기둥형으로 구성된 복수의 주변 유도코일을 포함하고, 상기 중심 유도코일의 자성은 상기 주변 유도코일의 자성과 주기적으로 반대의 자성을 갖도록 변화하는 플라즈마 발생부; 및

   상기 플라즈마 발생부의 상기 중심 유도코일과 상기 주변 유도코일에 교류전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력인가부는, 커플링 방식으로 상기 기판 플레이트을 일극으로 하여 교류전원을 인가하는 전력 발생기(power Generator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전력 발생기는 고주파수 전력 발생기인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 전력 발생기는 라디오파 전력 발생기(RF generator)인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,

   반응 챔버 상부에 배치된 판 상의 유도코일 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 식각용 반도체 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 유도코일 지지판은 평판형인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 유도코일 지지판은 상향 돌출된 반구형인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 유도코일 지지판은 상기 반응챔버의 상부의 측부를 둘러싼 원통형인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 중심 유도코일 및 주변 유도코일은 중앙에 코아(core)를 포함하는 전자석인 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 중심 유도코일은 복수의 유도코일군으로 형성된 것을특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 중심 유도코일은 4의 배수 개의 자석으로 형성된 유도코일군인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 주변 유도코일은 상기 중심 유도코일의 둘레를 원형으로 둘러싸고 4의 배수 개가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 주변 유도코일은 8개가 배치되는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는 상기 중심 유도코일과 상기 주변 유도코일은 별도의 전원을 공급하도록 제1전원공급원과 제2전원공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 전원공급부는 교류전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제1항에 있어서, 상기 주변 유도코일은 인접한 타 주변 유도코일의 자성과 주기적으로 반대의 자성을 갖도록 변화되게 구성하는 것을 특징으로 하는 건식식각용 반도체 제조장치.