KR100489311B1 - 반도체 제조용 에칭설비 및 이를 이용한 에칭방법 - Google Patents

반도체 제조용 에칭설비 및 이를 이용한 에칭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 플라즈마가 형성되는 플라즈마 에칭챔버와, 플라즈마 에칭챔버의 외주면에 배치되며, 각각 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비하는 두 쌍의 블록으로 이루어지는 자석 어셈블리를 포함하는 반도체 제조용 에칭 설비에 관한 것으로, 두 쌍의 블록 중 어느 한 쌍의 블록에 구비되는 자석들은 각각 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주보게되며, 두 쌍의 블록 중 다른 한 쌍의 블록은 한 쌍의 불록에 수직방향에 배치되되, 다른 한 쌍의 블록에 구비되는 자석들은 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주보지 않도록 하여, 회전되는 자석의 방향에 따라 플라즈마 에칭챔버의 내부로 향하는 직진성 자속의 변경되어 플라즈마의 밀도를 향상시키고, 각각의 자석이 회전함에 따라 플라즈마 에칭챔버의 부피가 줄어들게 된다.

Description

반도체 제조용 에칭설비 및 이를 이용한 에칭방법{Etching Equipment for Semiconductor Manufacturing and Etching Method using the same}
본 발명은 반도체 제조용 에칭 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 에칭 챔버에서 영구자석의 장착과 구현방법이 개선된 반도체 제조용 에칭 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조용 에칭 설비는 통상 에칭 챔버 내부에 상호 소정 간격 이격된 2 개의 전극판에 고주파를 인가하여 최외각전자를 잃어버리기 쉬운 경향을 갖는 특정 반응 가스를 여기 시켜 반응성이 매우 강한 플라즈마 가스를 형성하고, 반응성이 강한 플라즈마 가스로 피처리체, 즉, 웨이퍼에 형성된 반도체 박막 중 일부를 에칭하는 설비를 통칭한다.
이와 같은 반도체 제조용 에칭 설비 중 일반적으로 사용되는 반응성 이온(Reactive ion) 에칭 설비는 에칭 챔버에는 Ar, C4F8, O2 등의 가스를 2 개의 전극판 중 상부 전극판을 통하여 공급하면서 중앙처리장치로부터 발생한 제어 신호를 제어라인을 통하여 고주파발생기로 인가하여 고주파(Radio Frequency)를 발생하도록 한다. 여기에서, 발생한 고주파를 하부 전극판에 인가하면, 플라즈마 생성부에서 전기장이 형성되고, 이 전기장에 의해 전자들이 가속되면서 서로 충돌하거나 또는 이온을 형성에 따른 결과물로 고밀도 플라즈마가 생성되어 웨이퍼 표면의 산화막과 화학반응을 일으키게 되어 산화막 일부를 선택적으로 에칭하게 된다. 또한, 플라즈마 에칭챔버 외주면에는 영구자석 어셈블리가 설치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시켜 플라즈마의 밀도를 향상되도록 한다.
도 1은 플라즈마 에칭 설비의 영구자석 어셈블리를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하여 플라즈마 에칭 설비의 영구자석 어셈블리를 살펴보면, 플라즈마 에칭챔버(10)의 양쪽 대각선 방향으로 여러 개의 자석을 형성한 자석군을 설치하고 마주 보는 극성을 반대로 하여 자속이 일측 블록의 N극에서 타측 블록의 S극으로 이동할 수 있도록 한다. 이때, 상기 플라즈마 에칭챔버(10)는 일정한 속도로 전체가 회전하도록 한다.
그러나, 이와 같은 영구자석의 설치 구조는 상기 플라즈마 에칭챔버(10)의 외주면에 형성된 영구자석 어셈블리가 고정되도록 붙어 있어서 전체의 블록이 회전함으로 인해 상기 플라즈마 에칭챔버(10)의 부피가 커지게 된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 에칭 챔버의 자석의 설치구조를 개선한 반도체 제조용 에칭 설비 및 이를 이용한 에칭방법을 제공함에 있다.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 반도체 제조용 에칭설비는 서로 마주보도록 설치된 상부 전극판과 하부 전극판을 포함하는 플라즈마 에칭챔버와, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면에 배치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 1 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 2 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 제 1 자석블록군의 대향방향의 직각방향 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 3 자석블록군 및 상기 플라즈만 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 3 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 4 자석블록군을 포함하며,상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 어느 일편에 구비되는 자석들은 상기 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주 보도록 배치된다.그리고, 상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3,4 자석블록군 중 다른 한편에 구비되는 자석들은 상기 어느 일편에 구비되는 자석들을 90°또는 270°로 회전시킨 상태와 동일한 상태로 배치된다.또한, 상기 자석블록군들에는 각각 복수의 자석이 구비되고, 상기 복수의 자석들은 자석 구동원에 의해서 모두 동일한 방향과 동일한 속도로 회전되는 것이 바람직하다.그리고, 상기 회전되는 자석들의 중심축은 상기 전극판들에 수직으로 배치되는 것이 바람직하다.그리고, 상기 구동원은 구동모터와, 상기 구동모터와 연결되어 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어와 기어맞물림되어 상기 구동기어의 회전에 의해 회전하는 종동기어로 이루어진다.한편, 본 발명에 따른 에칭방법은 서로 마주보도록 설치된 상부 전극판과 하부 전극판을 포함하는 플라즈마 에칭챔버와, 상기 플라즈마 에칭챔버의 일측 외주면에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 1 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 2 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향방향의 직각방향 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 3 자석블록군 및 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 3 자석블로군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 4 자석블록군을 포함하는 반도체 제조용 에칭설비의 에칭방법에 있어서,상기 전극판들에 전원을 인가하여 상기 플라즈마 에칭챔버의 내부에 플러즈마를 형성하는 플라즈마 형성단계와, 상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 에칭챔버의 내부에 직선성 자속이 형성되도록 상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 어느 일편에 구비된 자석들을 상기 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주보도록 배치시키는 자석 배치단계와 및 상기 플라즈마 에칭챔버 내부에 형성된 직선성 자속이 회전되도록 상기 어느 일편에 구비된 자석들을 동일한 방향과 동일한 속도로 회전시키는 자속 회전단계를 포함한다.그리고, 상기 자서 배치단계는 상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 다른 한 편에 구비되는 자석들을 상기 어느 일편에 구비되는 자석들에 대하여 90°또는 270°회전시킨 상태와 동일한 상태로 배치시키는 단계를 포함한다.그리고, 상기 자석 회전단계는 상기 자석들을 상기 전극판들에 수직으로 회전시키는 단계를 포함한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조용 에칭설비의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 반도체 제조용 에칭설비 중 반응성 이온 에칭 설비를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 영구자석 어셈블리를 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 반응성 이온 에칭 설비(100)는 전체적으로 보아 중앙처리장치(200)와, 1 종류 이상의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급장치(310)와, 상기 반응가스 공급장치(310)에서 공급되는 반응가스의 질량 유량을 제어하는 복수개의 질량유량 제어기(320) 및 상기 중앙처리장치(200)에서 발생한 제어 신호에 의하여 질량유량 제어기(320)가 제어되도록 하는 제어라인으로 구성되어 반응가스를 공급하는 반응가스 공급유닛(300)으로 구성된다. 또한, 중앙처리장치(200)와 연결된 인터페이스 모듈(500)에 의해 제어됨으로써 후술될 플라즈마 에칭 챔버(600)의 하부 전극판(620)에 고주파를 인가하는 고주파 전원 공급유닛(400)과, 내부에서 서로 마주보도록 설치된 상부 전극판(610)과 하부 전극판(620)을 포함하는 플라즈마 에칭챔버(600)와 상기 플라즈마 에칭챔버(600)의 외주면에서 상기 상부 전극판(610)과 직각으로 대향되게 설치된 영구자석 어셈블리(630)를 포함한다.
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도 3을 참조하면, 영구자석 어셈블리(630)는 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)과 제 3 자석블록군(633) 및 제 4 자석블록군(634)으로 4개의 자석블록군으로 이루어지다.이때, 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)은 플라즈마 에칭챔버(600)를 기준으로 서로 대향되게 설치되며, 제 3 자석블록군(633)과 제 4 자석블록군(634)은 플라즈마 에칭챔버(600)를 기준으로 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)의 수직방향으로 배치되고 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)과 마찬가지로 서로 대향되게 설치된다.여기에서, 전술한 각 자석블록군(631,632,633,634)은 하나 이상의 자석으로 이루어지며, 영구자석 외에 전자석으로 구성되어도 무방하다. 그리고, 서로 대향되는 위치에 설치된 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)에 구비되는 자석들은 서로 다른 극성이 플라즈마 에칭챔버(600)의 방향으로 향하도록 배치되어 제 1 자석블록군(631)의 N극에서 제 2 자석블록군(632)의 S극으로 직선성 자속이 흐르게 된다.또한, 서로 대향되는 위치에 설치된 제 3 자석블록군(633)과 제 4 자석블록군(634)에 구비되는 자석들은 제 1, 2 자석블록군(631,632)의 90° 또는 270°회전한 상태와 동일한 상태로 배치되어 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부로는 자성이 미치지 않게 된다.한편, 다시 도 2를 참조하면, 각 자석블록군(631,632,633,634)에 구비되는 자석들은 구동원(670)에 의해 각각 회전하게 되는데, 구동원(670)은 구동모터(660)와, 구동모터(660)와 연결되어 회전하는 구동기어(650)와, 구동기어(650)와 기어맞물림되어 구동기어(650)의 회전에 의해 회전하는 종동기어(640)로 이루어지며, 이 종동기어(640)는 각 자석블록군(63,632,633,634)에 구비되는 자석들에 연결된다.
이하, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d를 참조하여 본 발명에 따른 영구자석 어셈블리의 동작순서를 설명하면 다음과 같다. 한편, 이해의 편의를 위하여 비록 다른 도면에 속하더라도 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 부여하였음을 주의해야 한다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 영구자석 어셈블리(630)의 초기설정 위치 즉, 첫번째 스텝에서는 도시된 바와 같이 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 N극으로 형성된 자석들이 구비되는 제 1 자석블록군(631)에서 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 S극으로 형성된 자석들이 구비되는 제 2 자석블록군(632)으로 직선성 자속이 형성된다. 이때, 제 3 자석블록군(633)과 제 4 자석블록군(634)에 구비되는 자석들은 각 자석블록군(633,634)의 내부에서 서로 마주보게 배치되어 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부에 자속이 형성되지 않는다.이와 동시에 중앙처리장치(200)의 소정 신호를 기초하여, 구동모터(660)가 작동하며 구동모터(660)의 구동축(655)에 연결된 구동기어(650)가 회전한다. 이로 인해 구동기어(650)에 기어맞물림된 종동기어(640)은 일방향으로 회전하게 되고, 이 종동기어(640)의 회전에 의해 영구자석 어셈블리(630)의 각 자석들은 동일한 반향과 동일한 속도로 회전하게 된다.
도 4b를 참조하면, 두번째 스텝 즉, 첫번째 스텝에서 각 자석들이 회전하게 되면 제 1 자석블록군(631)과 제 2 자석블록군(632)에 구비되는 자석들은 각 자석블록군(631,632)의 내부에서 서로 마주보게 배치되어 플라즈마 에칭챔버(600)에 영향을 미치지 못하게 되고, 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 N극으로 형성된 제 4 자석블록군(634)에서 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 S극으로 형성된 제 3 자석블록군(633)으로 직선성 자속이 형성된다.
도 4c를 참조하면, 두번째 스텝에서 동일한 방향으로 자석들이 회전한 세번째 스텝에서는 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 N극으로 형성된 제 2 자석블록군(632)에서 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 S극으로 형성된 제 1 자석블록군(631)으로 직진성 자성이 형성되고 전술한 바와 같이 제 3 자석블록군(633)과 제 4 자석블록군(634)은 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부로 영항을 미치지 못하게 된다.도 4d를 참조하면, 세번째 스텝에서 자석들이 회전한 네번째 스텝에서는 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부방향으로 자석의 극성이 N극으로 형성된 제 3 자석블록군(633)에서 제 4 자석블록군(634)으로 직진성 자성이 형성되고 제 1, 2 자석블록군(631,632)은 플라즈마 에칭챔버(600)의 내부로 영향을 미치지 못하게 된다.따라서, 각 자석블록군에 구비되는 자석이 구동원에 의해 지속적으로 회전함에 따라 각각 플라즈마 에칭챔버의 내부로 직선성 자속의 방향이 변경되어 플라즈마 에칭챔버에 형성된 플라즈마의 밀도를 향상시키게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 에칭챔버의 내부에 반응가스를 공급하고 고주파전류를 인가하므로써 형성된 플라즈마를 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면에 설치된 각 자석블록군에 구비되는 자석의 회전에 따라 형성되는 직선성 자속의 위치변경에 의해 플라즈마의 밀도를 향상시키며, 각 자석들이 개별적으로 회전함에 따른 플라즈마 에칭챔버의 부피를 줄이는 효과가 있다.
본 발명은 도시한 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 영구자석 어셈블리를 도시한 평면도
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 에칭 설비의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 영구자석 어셈블리를 도시한 평면도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 영구자석 어셈블리의 동작을 도시한 평면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 플라즈마 에칭 설비
200 : 중앙처리장치
300 : 반응가스 공급유닛
400 : 고주파전원 공급유닛
500 : 인터페이스 모듈
600 : 플라즈마 에칭 챔버
630 : 영구자석 어셈블리

Claims (8)

  1. 서로 마주보도록 설치된 상부 전극판과 하부 전극판을 포함하는 플라즈마 에칭챔버;
    상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면에 배치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 1 자석블록군;
    상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 2 자석블록군;
    상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 제 1 자석블록군의 대향방향의 직각방향 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 3 자석블록군; 및
    상기 플라즈만 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 3 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 4 자석블록군을 포함하며,
    상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 어느 일편에 구비되는 자석들은 상기 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주 보도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3,4 자석블록군 중 다른 한편에 구비되는 자석들은 상기 어느 일편에 구비되는 자석들을 90°또는 270° 회전시킨 상태와 동일한 상태로 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 자석블록군들에는 각각 복수의 자석이 구비되고,
    상기 복수의 자석들은 자석 구동원에 의해서 모두 동일한 방향과 동일한 속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 회전되는 자석들의 중심축은 상기 전극판들에 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 구동원은 구동모터와, 상기 구동모터와 연결되어 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어와 기어맞물림되어 상기 구동기어의 회전에 의해 회전하는 종동기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비.
  6. 서로 마주보도록 설치된 상부 전극판과 하부 전극판을 포함하는 플라즈마 에칭챔버와, 상기 플라즈마 에칭챔버의 일측 외주면에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 1 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 2 자석블록군과, 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 1 자석블록군의 대향방향의 직각방향 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 3 자석블록군 및 상기 플라즈마 에칭챔버의 외주면 중 상기 제 3 자석블로군의 대향되는 위치에 설치되며 자체 회전되는 적어도 하나의 자석을 구비한 제 4 자석블록군을 포함하는 반도체 제조용 에칭설비의 에칭방법에 있어서,
    상기 전극판들에 전원을 인가하여 상기 플라즈마 에칭챔버의 내부에 플러즈마를 형성하는 플라즈마 형성단계와;
    상기 플라즈마가 형성된 플라즈마 에칭챔버의 내부에 직선성 자속이 형성되도록 상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 어느 일편에 구비된 자석들을 상기 플라즈마 에칭챔버를 향하여 서로 다른 극성이 마주보도록 배치시키는 자석 배치단계와;
    상기 플라즈마 에칭챔버 내부에 형성된 직선성 자속이 회전되도록 상기 어느 일편에 구비된 자석들을 동일한 방향과 동일한 속도로 회전시키는 자속 회전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비의 에칭방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 자서 배치단계는 상기 상호 대향되는 제 1, 2 자석블록군과 제 3, 4 자석블록군 중 다른 한 편에 구비되는 자석들을 상기 어느 일편에 구비되는 자석들에 대하여 90°또는 270°회전시킨 상태와 동일한 상태로 배치시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비의 에칭방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 자석 회전단계는 상기 자석들을 상기 전극판들에 수직으로 회전시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 에칭설비의 에칭방법.
KR1020040072344A 2004-09-09 2004-09-09 반도체 제조용 에칭설비 및 이를 이용한 에칭방법 KR100489311B1 (ko)

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