KR100596769B1 - 플라즈마 식각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 식각장치에 관한 것으로, 종래 기술에 있어서 플라즈마 식각시에 양의 전극에 웨이퍼를 장착하고 식각할 경우 원하는 에칭율을 얻기 위해 알에프 전원을 높이면 높은 입사 에너지를 갖는 이온에 의해 웨이퍼 표면이 손실되고, 음의 전극에 웨이퍼를 장착하고 식각할 경우 이온에 의한 식각보다는 래디컬(Radical)이라는 활성화된 입자에 의해 등방성 식각이 이루어지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 양의 전극과 음의 전극 사이에 웨이퍼를 장착한 후 고전압에 의해 발생하는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 장치에 있어서, 결합콘덴서를 통해 직류 및 저주파 성분이 제거된 알에프 전원을 입력받아 상기 각 전극에 양의 전원과 음의 전원이 가변하여 공급되도록 스위칭하는 스위치를 더 포함하여 구성한 장치를 제공하여, 각 전극에 양의 전원과 음의 전원을 가변하여 인가함으로써, 웨이퍼에 입사되는 이온에 의한 대미지(damage)를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 식각장치{PLASMA ETCHING APPARATUS}
도1은 종래 플라즈마 식각장치의 구조를 보인 개략도.
도2는 본 발명 플라즈마 식각장치의 구조를 보인 개략도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
100 : 스위치 200 : 챔버
210 : 하부전극 220 : 상부전극
230 : 웨이퍼 BC : 결합콘덴서
RF : 알에프 전원
본 발명은 반도제 소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 식각시 챔버(chamber)에 인가되는 알에프(RF) 전원을 스위칭하여 챔버 내의 하부전극 및 상부전극에 양의 전원과 음의 전원을 가변하여 공급하는 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 식각방법은 양의 전극 쪽에 웨이퍼를 장착하고 플라즈마와 주입된 가스에서 발생한 이온이 충돌에 의해 식각하는 RIE(Reactive Ion Etch)방식이 사용되고 있는데, 이 방식에 의한 종래 기술을 살펴본다.
도1은 종래 플라즈마 식각장치의 구조를 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 알에프(RF) 전원을 입력받아 직류 및 저주파 성분을 제거하는 결합콘덴서(Blocking Capacitor)(BC)와; 상기 결합콘덴서(BC)로부터 입력된 알에프 전원에 의해 챔버(10) 내에 장착된 웨이퍼(13)에 플라즈마를 형성함과 아울러 식각하는 하부전극(11) 및 하부전극(12)으로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 식각할 웨이퍼(13)가 챔버(10) 내에 설치된 웨이퍼스테이지(도면 미도시)에 장착되면 가스분사판(도면 미도시)을 통하여 상기 챔버(10) 내에 가스가 공급된다.
이때, 결합콘덴서(Blocking Capacitor)(BC)는 알에프(RF) 전원을 입력받아 직류 및 저주파 성분을 제거하여 상기 챔버(10)로 인가한다.
그러면, 상기 챔버(10)의 상부에 설치된 상부전극(12)에는 음의 전원이 인가되고 상기 웨이퍼스테이지(도면 미도시)에 설치된 하부전극(11)에는 양의 전원이 인가되어 상기 챔버(10) 내에 플라즈마가 형성되며, 이때 이온과 전자의 무게 차이에 의해 쉬스(Sheath)라는 영역이 만들어지게 되고 플라즈마와 웨이퍼(13) 사이에는 전압차이(Self-DC)가 발생한다.
이러한 전압차이(Self-DC)에 의해 이온은 웨이퍼(13)에 수직한 방향으로 입사하게 되며, 이것이 상기 웨이퍼(13) 표면을 때려 비등방성 식각이 이루어진다.
여기서, 하부전극(11)에 웨이퍼(13)를 장착한 후 음의 전원을 인가했을 경우처럼 플라즈마와 웨이퍼(13) 사이의 전압차이(Self-DC)가 작을 경우, 이온의 입사되는 힘이 약하게 되어 래디컬(Radical)이라는 활성된 입자에 의해 상기 웨이퍼(13) 표면이 등방성 식각된다.
상기에서와 같이 종래의 기술에 있어서 플라즈마 식각시에 양의 전극에 웨이퍼를 장착하고 식각할 경우 원하는 에칭율을 얻기 위해 알에프 전원을 높이면 높은 입사 에너지를 갖는 이온에 의해 웨이퍼 표면이 손실되고, 음의 전극에 웨이퍼를 장착하고 식각할 경우 이온에 의한 식각보다는 래디컬(Radical)이라는 활성화된 입자에 의해 등방성 식각이 이루어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 입력전원을 스위칭하여 하부전극 및 상부전극에 양의 전원과 음의 전원을 가변하여 인가하는 플라즈마 식각장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치는 상부 전극과 하부 전극 사이에 웨이퍼를 장착한 후 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 결합콘덴서를 통해 직류 및 저주파 성분이 제거되어 인가되는 알에프 전원의 고전압에 의해 발생하는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 장치에 있어서, 상기 하부 전극과 상부 전극에 양의 전원과 음의 전원을 절환하여 공급되도록 스위칭하는 스위치를 더 포함하되, 상기 스위치는 식각 초기 단계에 상기 하부 전극에 양의 전원을 연결하고 상기 상부 전극에 음의 전원을 연결하여 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 발생되는 플라즈마 중의 이온에 의해 상기 웨이퍼가 RIE(Reactive Ion Etch) 방식으로 빠른 속도로 식각되도록 하고, 식각 마무리 단계에 상기 하부 전극에 음의 전원을 연결하고 상기 상부 전극에 양의 전원을 연결하도록 절환하여 상기 플라즈마 중의 또 다른 입자인 래디컬(Radical)에 의해 상기 이온에 의해 식각되어 손상된 상기 웨이퍼의 표면을 화학적으로 식각한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명 플라즈마 식각장치의 구조를 보인 개략도로서, 이에 도시한 바와 같이 알에프(RF) 전원을 입력받아 직류 및 저주파 성분을 제거하는 결합콘덴서 (Blocking Capacitor)(BC)와; 상기 결합콘덴서(BC)로부터 인가된 알에프(RF) 전원을 스위칭하는 스위치(100)와; 상기 스위치(100)를 통해 인가된 전원에 의해 챔버(200) 내에 장착된 웨이퍼(230)에 플라즈마를 형성하는 하부전극(210) 및 상부 전극(220)으로 구성하며, 이와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시예의 동작 및 작용을 상세히 설명한다.
먼저, 식각할 웨이퍼(230)가 챔버(200) 내에 설치된 웨이퍼스테이지(도면 미도시)에 장착되면 가스분사판(도면 미도시)을 통하여 상기 챔버(200) 내에 가스가 공급된다.
이때, 결합콘덴서(Blocking Capacitor)(BC)는 알에프(RF) 전원을 입력받아 직류 및 저주파 성분을 제거하여 스위치(100)로 인가하는데, 상기 스위치(100)는 최초에 접 점a의 위치에 있으면서 챔버(200)의 상부에 설치된 상부전극(220)에는 음의 전원을 인가하고, 상기 웨이퍼스테이지(도면 미도시)에 설치된 하부전극(210)에는 양의 전원을 인가한다.
그러면, 상기 전극(210,220)을 통해 플라즈마가 형성되어 RIE(Reactive Ion Etch)방식의 식각이 이루어지는데, 이때 이온과 전자의 무게 차이에 의해 쉬스(Sheath)라는 영역이 만들어지게 되고 플라즈마와 웨이퍼(230) 사이에는 전압차이(Self-DC)가 발생한다.
이러한 전압차이(Self-DC)에 의해 이온은 웨이퍼(230)에 수직한 방향으로 입사하게 되며, 이것이 상기 웨이퍼(230) 표면을 때려 비등방성 식각이 이루어진다.
이후, 소정시간이 경과하여 공정의 마무리 단계에서 상기 스위치(100)를 접점a에서 접점b로 절환하면, 챔버(200)의 상부에 설치된 상부전극(220)에는 양의 전원이 인가되고 웨이퍼스테이지(도면 미도시)에 설치된 하부전극(210)에는 음의 전원이 인가되어 이온에 의한 식각은 무시할 만큼 작아지게 되며, 플라즈마 내의 또 다른 입자인 래디컬(Radical)에 의해 식각이 진행된다.
즉, 식각 공정의 초기에는 RIE 방식에 의해 신속한 식각이 이루어지게 하고, 마지막 단계에 래디컬(Radical)에 의해 식각이 진행되도록 하여 이온에 의해 식각된 표면을 화학적으로 다시 식각한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 각 전극에 양의 전원과 음의 전원을 가변하여 인가함으로써, 웨이퍼에 입사되는 이온에 의한 대미지(damage)를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 상부 전극과 하부 전극 사이에 웨이퍼를 장착한 후 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 결합콘덴서를 통해 직류 및 저주파 성분이 제거되어 인가되는 알에프 전원의 고전압에 의해 발생하는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 장치에 있어서,
    상기 하부 전극과 상부 전극에 양의 전원과 음의 전원을 절환하여 공급되도록 스위칭하는 스위치를 더 포함하되, 상기 스위치는 식각 초기 단계에 상기 하부 전극에 양의 전원을 연결하고 상기 상부 전극에 음의 전원을 연결하여 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 발생되는 플라즈마 중의 이온에 의해 상기 웨이퍼가 RIE(Reactive Ion Etch) 방식으로 빠른 속도로 식각되도록 하고, 식각 마무리 단계에 상기 하부 전극에 음의 전원을 연결하고 상기 상부 전극에 양의 전원을 연결하도록 절환하여 상기 플라즈마 중의 또 다른 입자인 래디컬(Radical)에 의해 상기 이온에 의해 식각되어 손상된 상기 웨이퍼의 표면을 화학적으로 식각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치.
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