KR100725342B1 - 반도체 반도체 플라즈마 식각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지부가 형성된 본체; 상기 본체의 저면에 설치되는 하부 전극; 상기 본체의 상부에 설치되는 상부 전극; 상기 본체의 내부 공간에서 플라즈마를 생성시키기 위하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부; 상기 상부 전극의 하측에 설치되고, 상기 고주파 전원 공급부의 전원이 오프되는 경우에 상기 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있는 중간부재;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 반도체 플라즈마 식각 장치에 의하여, 전력의 공급이 중단되어 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 충돌되는 것이 중간부재에 의하여 최소화되어 웨이퍼의 표면을 보호할 수 있는 장점이 있다.
반도체 플라즈마 식각 장치, 중간부재, DC전원 공급부

Description

반도체 반도체 플라즈마 식각 장치{Semiconductor plasma etching apparatus}
도 1은 본 발명의 사상에 따른 중간부재가 장착된 반도체 플라즈마 식각 장치를 개략적으로 설명하는 단면도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 사시도.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 평면도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 일부 단면도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 중간부재가 장착된 반도체 플라즈마 식각 장치의 다른 실시예를 개략적으로 설명하는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 중간부재의 다른 실시예를 설명하는 부분 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 식각 챔버 13 : 가스 배기구 40 : 고주파 전원 공급부
70 : 중간부재 80 : DC전원 공급부 90 : 시스템
본 발명은 반도체 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 반도체 용 웨이퍼의 표면을 식각하는 에칭 공정에 있어서 해당 공정이 수행된 후 또는 소정의 트러블(trouble)로 인하여 플라즈마가 오프된 경우에 챔버내에 존재하던 플라즈마가 웨이퍼 표면에 떨어지는 것을 최소화하여 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정은 다수의 단위공정들이 연속적으로 진행된다. 즉, 웨이퍼는 사진공정, 확산공정, 식각공정 및 증착공정등을 거쳐 반도체 소자인 칩(chip)으로 제조된다. 반도체 제조공정에 있어서, 특히 웨이퍼 상의 어떤 대상물들을 식각(에칭, etching)하거나 웨이퍼 상에 어떤 대상물들을 증착하기 위해, 플라즈마가 매우 유용하게 사용되고 있다. 이러한 플라즈마를 이용한 공정에는 식각공정 중 스퍼터링 식각과 반응성이온 식각등이 포함되고, 증착공정중에는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)등이 포함된다.
식각공정은 반도체 제조공정의 하나로서, 플라즈마로부터 식각 물질이 만들어지고, 그 식각 물질은 정체된 기체 층에서 확산으로 인해 표면으로 옮겨진다. 그리고, 상기 식각 물질들은 표면에 흡착되고, 화학반응은 휘발성 화합물을 형성한다. 그리고, 상기 화합물은 표면으로부터 탈착되고 벌크 기체층으로 확산된다. 그리고, 진공 펌프에 의해 배출된다.
상세히, 식각 공정은 반도체 제조공정의 하나로서, 습식식각공정과 건식식각공정으로 대별된다. 건식식각공정으로는 스퍼터링 식각공정이나 반응성이온식각공정이 대표적이다. 건식식각공정은 절연막 또는 금속층이 적층도니 웨이퍼를 밀폐된 공정챔버내에 장착하고, 식각용 반응가스를 공정챔버에 주입한후, 고주파 혹은 마 이크로웨이브 전력등을 인가하여 플라즈마 상태의 가스를 형성함으로써 상기 절연막 또는 금속층을 식각하는 것이다.
그리고, 건식식각공정은 웨이퍼가 식각된 후의 세척 공정이 필요하지 않을 뿐만 아니라 절연막 또는 금속층이 이방성으로 식각되는 특성을 갖고 있다. 따라서, 건식식각공정은 고집적회로를 위한 미세한 패턴을 습식식각공정에 비해 보다 양호하게 형성할 수 있을 뿐 아니라 공정을 단순화할 수 있다.
한편, 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 중심으로, 종래의 문제점을 살펴보면 아래와 같다.
해당 식각 공정이 종료되어 마이크로웨이브 전력의 공급이 중단되는 경우에는 챔버내에 존재하는 전체적 또는 부분적으로 이온화된 기체가 웨이퍼 표면과 충돌하게 되어 웨이퍼 손상이 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 이온화된 기체가 웨이퍼 표면과 충돌하게 되는 양이 증가되면, 반도체의 수율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
또한, 소정의 트러블(trouble)에 의하여 고주파 혹은 마이크로웨이브 전력등의 공급이 중단되는 경우에도 챔버내의 이온화된 기체가 웨이퍼 표면과 충돌하게 되어 반도체의 수율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 전력의 공급이 중단되어 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 충돌되는 것을 최소화할 수 있는 소정의 중간부재가 구비된 반도체 플라즈마 식 각 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전력 공급이 중단되어 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 부딪히는 것을 최소화함으로써, 반도체의 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 플라즈마 식각 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 해당 식각 공정이 종료되는 경우에 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 소정의 중간부재에 의하여 토출측으로 안내되도록 함으로써, 펌프에 의하여 용이하게 배출되도록 하는 반도체 플라즈마 식각 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지부가 형성된 본체; 상기 본체의 저면에 설치되는 하부 전극; 상기 본체의 상부에 설치되는 상부 전극; 상기 본체의 내부 공간에서 플라즈마를 생성시키기 위하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부; 상기 상부 전극의 하측에 설치되고, 상기 고주파 전원 공급부의 전원이 오프되는 경우에 상기 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있는 중간부재;가 포함된다.
또 다른 측면에 따른 본 발명의 반도체 플라즈마 식각 장치는 내부에 식각 공정이 수행되도록 소정 공간이 형성되는 본체; 상기 본체 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 지지부; 상기 본체의 상부에 형성된 유전체 윈도우; 상기 본체 내부에 가스를 주입시키는 가스 주입장치; 상기 유전체 윈도우 상에 마이크로 웨이브를 인 가하는 마이크로 웨이브 공급부; 및 상기 유전체 윈도우와 웨이퍼 사이에 설치되고, 플라즈마 상태의 이온화된 기체를 가이드할 수 있도록 반도체로 이루어진 중간부재;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 반도체 플라즈마 식각 장치에 의하여, 전력의 공급이 중단되어 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 충돌되는 것이 중간부재에 의하여 최소화되어 웨이퍼의 표면을 보호할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전력 공급이 중단되어 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 부딪히는 것을 최소화함으로써, 반도체의 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 해당 식각 공정이 종료되는 경우에 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 소정의 중간부재에 의하여 토출측으로 안내되도록 함으로써, 펌프에 의하여 용이하게 배출되도록 하는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구서요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 중간부재가 장착된 반도체 플라즈마 식각 장치를 개략적으로 설명하는 단면도이다. 참고로, 도 1은 RIE(Reactive Ion Etchers)장치의 캐소드(cathode) 측면에 자장 형성부(Magnet field)를 이용하여 플라즈마 덴서티(plasma density)를 높여서 식각의 효율성을 향상시키는 MERIE(Magnetically Enhanced RIE)장치에 본 발명에 따른 중간부재가 장착된 모습을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 플라즈마 식각 장치는 식각 공정을 수행하기 위하여 내부 공간이 확보되는 식각 챔버(1)와, 상기 식각 챔버(1)의 외형을 이루는 본체(10)가 포함된다.
그리고, 상기 본체(10)는 알루미늄과 같은 도전 물질로 이루어지고, 소정의 접지 라인을 거쳐 접지된다.
또한, 상기 본체(10)내부로 소정의 가스를 공급시키는 가스 공급라인(11)과, 상기 본체(10)의 상면 내벽에는 설치되는 상부 전극(20)과, 상기 본체(10)의 저면 내벽에 설치되는 하부 전극(30)과, 상기 하부 전극(30)의 상부에 안착되는 웨이퍼(W)와, 상기 하부 전극(30)에 고주파 전원을 공급하는 고주파(RF) 전원 공급부(40)와, 상기 본체(10)의 측면 외벽에 구비되어 자장(B)을 생성시키는 자장 생성부(50)와, 상기 본체(10)의 측벽 저부에 설치되어 상기 본체(10)의 내부의 압력이 저압이 되도록 하는 가스 배기구(13)와, 상기 본체(10)의 측벽 저부에 설치되어 상기 웨이퍼(W)가 반송되도록 하는 개폐용 도어(15)가 포함된다.
그리고, 상기 하부 전극(30)과 본체(10)의 측면 내벽 사이에 설치됨으로써 상기 본체(10)의 내부 공간에서 식각 공정이 수행되도록 상측 내부 공간과 상기 웨이퍼(W)의 반송을 위한 하측 내부 공간으로 각각 구분되도록 하는 배플 플레이트(baffle plate,60)가 포함된다. 그리고, 상기 배플 플레이트(60)는 식각 공정이 수행되는 상기 본체(10) 내부의 압력 및 플라즈마 가스의 밀도를 유지시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 웨이퍼(W)를 정전기적으로 지지하기 위한 정전 척(electrostatic chuck, 미도시)가 구비된다.
또한, 상기 상부 전극(20)과 웨이퍼(W) 사이에 설치되어, 플라즈마 상태의 이온화된 기체를 가이드할 수 있는 중간부재(70)와, 상기 중간부재(70)에 소정의 전압이 인가되도록 하는 DC전원 공급부(DC power supply,80)와, 상기 DC전원 공급부(80)의 동작을 제어하는 시스템(90)이 포함된다.
상세히, 상기 하부 전극(30)은 식각할 반도체 기판, 예를 들어 상기 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 지지대의 기능을 수행하고, 알루미늄과 같은 실린더형의 도전성 부재로 제공된다. 그리고, 상기 하부 전극(30)의 내부에는 상기 웨이퍼(W)의 온도를 조절하기 위하여 냉각수 순환부(미도시)로부터 공급된 냉각수가 흐를수 있는 소정의 냉각 라인이 구비될 수 있다.
또한, 상기 고주파 전원 공급부(40)는 공정 가수가 고주파 방전에 의해 플라즈마 상태로 변환되도록 하기 위하여 소정의 정합회로부(미도시)를 거쳐 고주파 전원을 상기 하부 전극(30)에 공급한다. 그리고, 상기 상부 전극(20)은 접지된다.
또한, 상기 자장 생성부(50)는 가변적인 전자석을 이용하여 자장의 세기와 극성을 조절하면서 자장을 회전시킴으로써 플라즈마 생성 효율을 높일 수 있다.
또한, 소정의 공정 가스 공급부로부터 유입되는 공정 가스는 상기 가스 공급라인(11)을 거쳐 상기 본체(10)의 내부 공간으로 공급된다. 그리고, 공정 가스는 상기 하부 전극(30)에 가해진 고주파 전원에 의하여 플라즈마 상태의 이온화된 기 체가 되고, 이를 이용하여 상기 웨이퍼(W)의 특정부분을 식각하는 공정이 수행된다.
그리고, 플라즈마 상태의 이온화된 기체를 이용하여 해당 식각 공정의 수행이 완료되면, 상기 가스 배기구(13)의 일측에 설치된 소정의 펌프 포트(미도시)에 의하여 발생되는 펌핑 압력에 의하여 상기 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 상기 가스 배기구(13)를 통하여 배출된다.
또한, 상기 중간부재(70)는 해당 식각 공정이 수행된 뒤에 상기 본체(10) 내부에 남아있는 이온화된 기체에 의하여 상기 웨이퍼(W)의 표면에 디펙트(defect)가 발생되는 것을 방지하기 위하여 장착되는 것으로서, 소정의 전원이 인가되면 전기가 흐르게 되어 도체의 성질을 띄는 반도체로 이루어진다.
그리고, 상기 중간부재(70)는 웨이퍼(W)의 형상과 대략 유사하게 제공되며, 상기 중간부재(70)를 통과하는 이온화된 기체가 상기 가스 배기구(13)로 가이드되어 효율적으로 배출되도록 하기 위하여 상기 중간부재(70)의 내측에는 다수개의 슬릿(후술함)이 상기 가스 배기구(13)를 향하도록 소정 각도 경사되도록 장착된다.
그리고, 중간부재(70)의 내측에 형성된 슬릿은 플라즈마를 이용하여 식각 공정이 수행되는 경우에 이온화된 기체가 웨이퍼(W)의 상부면에 수직으로 도달되도록 함과 동시에 식각 공정이 종료된 후에 이온화된 기체가 가이드되어 상기 가스 배기구(13)로 배출되도록 하기 위하여 슬릿간의 간격과 슬릿이 이루는 각도는 매우 중요하다. 이에 대해서는 첨부되는 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 상기 중간부재(70)의 양측에는 상기 중간부재(70)가 본체(10) 내부에 서 위치가 유지되도록 하는 중간부재 지지대(71)가 구비된다. 그리고, 상기 중간부재 지지대(71)는 상기 자장 생성부(50)로부터 발생되는 자장이나 극성에 의하여 상기 중간부재(70)의 반도체 성질이 영향을 받게 되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 중간부재 지지대(71)는 부도체로 제공되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 중간부재(70)에는 DC전원을 공급하는 DC전원 공급부(80)가 연결되고, 상기 DC전원 공급부(80)는 반도체 플라즈마 식각 장치의 구성요소들을 제어하는 시스템(90)과 연결된다.
보다 상세히, 해당 식각 공정의 종료 또는 소정의 트럽블(trouble)에 의하여 상기 고주파 전원 공급부(40)에 의한 하부 전극(30)으로의 전원 공급이 중단되는 경우에, 상기 본체(10)내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 상기 웨이퍼(W)의 표면과 충돌되는 것을 방지하기 위하여 본 발명에 따른 상기 중간부재(70)가 장착된다.
그리고, 상기 고주파 전원 공급부(40)의 전원이 오프(off)되면, 상기 시스템(90)은 이를 읽어들이고, 상기 DC전원 공급부(80)에 소정의 제어신호를 전송한다. 그리고, 상기 시스템(90)의 제어신호에 의하여 상기 DC전원 공급부(80)는 동작되고, 상기 DC전원 공급부(80)로부터 공급되는 전원에 의하여 상기 중간부재(70)는 도체의 성질을 띄게 된다.
그리고, 상기 중간부재(70)에 전기가 흐르게 되어 중간부재(70)가 도체로 되면, 상기 본체(10)내부의 이온화된 기체는 상기 중간부재(70)로 이동하게 되고, 이동된 이온화된 기체는 상기 중간부재(70) 내부에 장착된 다수개의 슬릿에 의하여 가이드되어 상기 가스 배기구(13)로 배출되는 것이다.
이와 같이, 상기 고주파 전원 공급부(40)가 소정의 사유에 의하여 전원이 오프되는 경우에 상기 DC전원 공급부(80)가 동작하게 되는 것으로서, 이는 상기 시스템(90)의 제어신호에 의하여 수행된다.
또한, 상기 중간부재(70)가 도체가 되는 경우에는 이온화된 기체가 상기 가스 배기구(13)로 배출되지만, 소정의 이온화된 기체는 상기 중간부재(70)에 흡착될 수 있다. 그리고, 상기 중간부재(70)에 이온화된 기체가 흡착되어 많은 양의 파티클(particle)이 누적되는 것을 방지하기 위하여 상기 중간부재(70)를 정기적으로 세정 클리닝(cleaning)하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 사상에 따른 중간부재를 설명하는 일부 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 중간부재(70)는 외주면을 형성하는 외형틀(72)과, 상기 외형틀(72)의 내측에 소정 각도로 경사지게 형성되는 다수개의 슬릿(73)과, 상기 슬릿(73)에 의하여 형성되는 가이드 홀(74)이 포함된다.
상세히, 상기 외형틀(72)과 슬릿(73)은 일체로 형성되거나 개별적으로 제작되어 결합되도록 설치될 수 있다.
또한, 슬릿(73)은 반도체로 이루어져 소정의 DC전원이 인가되면, 내부에 전기가 흘러 도체가 된다. 그리고, 상기 외형틀(72) 역시 반도체로 구성될 수 있다.
또한, 상기 슬릿(73)이 도체가 되어 이온화된 기체가 상기 중간부재(70)로 이동하게 되면, 이온화된 기체가 가이드되어 상기 가스 배기구(13)로 효율적으로 이동되도록 하기 위하여 상기 슬릿(73)은 소정 각도 경사지게 형성된다.
그리고, 상기 슬릿(73)이 상기 중간부재(70)의 하부면과 이루는 각도(α)는 대략 90˚~135˚로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 슬릿(73)이 이루는 각도(α)가 135˚를 초과하는 경우에는 플라즈마를 이용하여 상기 웨이퍼(W)를 식각하는 공정이 수행되기 어렵기 때문이다. 다시 말하면, 상기 슬릿(73)이 이루는 각도(α)가 135˚를 초과하는 경우에는 상기 슬릿(73)에 의해 웨이퍼(W)의 상부면이 가려지는 면적이 극히 증가하기 때문이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(73)의 두께(a)는 중간부재(70)의 두께(b)보다 작게 형성되며, 이는 상기 슬릿(73)간에 형성된 가이드 홀(74)의 크기를 확보하기 위함이다.
그리고, 상기 중간부재(70)의 두께(b)는 5mm~15mm로 형성되고, 상기 슬릿(73)의 가로길이(a)는 3mm~7mm 형성된다. 그리고, 도 4에 도시된 화살표와 같이 상기 중간부재(70)가 도체로 되면, 상기 본체(10)내부에 존재하는 플라즈마 상태의 이온화된 기체는 상기 슬릿(73)들 사이에 형성된 가이드 홀(74)에 의하여 가이드되어 이동하게 된다.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 중간부재가 장착된 반도체 플라즈마 식각 장치의 다른 실시예를 개략적으로 설명하는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 중간부재의 다른 실시예를 설명하는 부분 단면도이다. 참고로, 도 5에 도시된 반도체 플라즈마 식각 장치는 양방향 분배기를 이용한 반도체 플라즈마 식각 장치에 상기 중간부재(70)가 장착된 모습을 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 플라즈마 식각 장치(10)는 내부에 소정 공간이 형성되는 챔버(190)와, 상기 챔버(190)의 하우징을 형성하는 본체(110)와, 상기 챔버(190)내에 장착되는 웨이퍼(W)와, 상기 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 지지부(120)와, 상기 지지부(120)의 하부에 결합된 히터(250)와, 가스 주입구(170a)가 구비되는 가스 공급부(170)와, 상기 챔버(190)의 상부에 결합되어 대기로부터 챔버(190)를 격리하는 유전체 윈도우(140)와, 상기 유전체 윈도우(140)상에 형성되는 마이크로 웨이브 공급부(130)가 포함된다.
또한, 상기 본체(110) 내부에 장착되어 식각 공정이 완료된 후 또는 소정의 트러블에 의하여 본체(110) 내부에 남아있는 이온화된 기체에 의하여 상기 웨이퍼(W)의 표면에 손상 또는 디펙트가 발생되는 것을 방지하는 중간부재(70)가 포함된다.
또한, 상기 반도체 플라즈마 식각 장치(10)에 사용되는 마이크로 웨이브 공급부(130)에는 도체로 형성된 공진기로서 마이크로 웨이브가 진행하는 공간(130a)과 유전체 윈도우(140)와 인접하는 하부면에 형성된 다수의 슬롯(130b)과, 마이크로 웨이브 가이드 파이프(150)로부터 주입된 마이크로 웨이브를 2부분으로 분리하여 공간(130a)으로 주입하기 위한 분배기(130c)가 포함된다.
또한, 상기 반도체 플라즈마 식각 장치(10)에는 마그네트론과 같은 마이크로 웨이브 발진기를 갖는 마이크로 웨이브 파워 소오스(60)와, 적어도 하나 이상의 가스 공급부 및 가스 배출 시스템을 포함된다. 그리고, 각각의 가스 공급부에는 가스 소오스(210), 밸브(220) 및 매스 플로우 조절기(MFC;mass flow controller,230)가 구비된다. 그리고, 가스 배출 시스템에는 배출 전도성 제어밸브(260), 배출 개폐밸브(250) 및 진공펌프(240)가 구비된다.
그리고, 상기 본체(110)의 저면에는 본체(110) 내부가 저압이 되도록 가스가 배출되는 가스 배기구(180)가 형성된다.
상세히, 상기 중간부재(70)는 이미 설명한 바와 같이, 반도체로 이루어져 전원이 공급되면 내부로 전기가 흘러 도체가 된다. 그리고, 상기 중간부재(70)의 내측에 형성된 다수개의 슬릿은 이온화된 기체가 배출되는 방향으로 경사지게 형성된다.
보다 상세히, 상기 중간부재(70)의 내측에 형성된 다수개의 슬릿(73)은 가스가 배출되는 방향으로 소정 각도 경사지게 형성되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배기구(180)가 양방향으로 형성되는 경우에는 상기 슬릿(73)은 양방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
그리고, 플라즈마를 이용하여 식각 공정이 수행되는 경우에 이온화된 기체가 웨이퍼(W)의 상부면에 수직으로 도달되도록 함과 동시에 식각 공정이 종료된 후에 이온화된 기체가 가이드되어 상기 가스 배기구(180)로 배출되도록 하기 위하여 상기 슬릿(73)이 상기 중간부재(70)의 하부면과 이루는 각도(α)는 앞서 설명한 바와 같이 90˚~135˚로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 슬릿(73)의 가로 길이(a)는 중간부재(70)의 두께(b)보다 작게 형성되며, 상기 중간부재(70)의 두께(b)는 5mm~15mm로 형성되고, 상기 슬릿(73)의 가로길이(a)는 3mm~7mm 형성된다.
그리고, 상기 중간부재(70)에는 DC전원을 공급하는 DC전원 공급부(80)와 반도체 플라즈마 식각 장치의 구성요소들을 제어하는 시스템(90)은 앞서 설명한 바와 같은 기능을 수행하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 반도체 플라즈마 식각 장치(10)에서 플라즈마의 발생 및 식각은 다음과 같이 진행된다.
먼저, 웨이퍼(W)를 지지부(12)상에 장착하고, 히터(25)를 이용하여 원하는 온도까지 가열한다. 그리고, 챔버(19)의 내부는 배기 시스템에 의하여 진공을 유지하며, 플라즈마 식각 가스가 챔버(19)내로 가스 공급부(17)를 이용하여 일정한 유속으로 주입된다.
그리고, 마이크로 웨이브 파워 소오스(6)로부터 원하는 파워가 마이크로 웨이브 가이드 파이프(15)를 경유하여 마이크로 웨이브 공급부(13)로 주입되며, 주입된 마이크로 웨이브는 분개기(13c)에 의하여 양방향으로 나누어져서 공간(13a)으로 전파되어 서로가 간섭을 일으킴으로써, 정상파(standing wave)가 형성된다.
마이크로 웨이브는 다수의 슬롯(13b)에서 강화되며, 다수의 슬롯(13b) 및 유전체 윈도우(14)를 경유하여 챔버(19)안으로 공급된다. 이렇게 챔버(19)안으로 주입된 마이크로 웨이브의 전기장은 챔버(19)의 상부에서 플라즈마를 발생시키기 위하여 전자를 가속시킨다. 지지부(12)상에 장착된 웨이퍼(W)의 표면을 처리하기 위하여 공정 가스는 고밀도 플라즈마에 의하여 여기된다.
그리고, 여기된 플라즈마를 이용한 식각 공정이 수행되는 경우에는, 상기 중 간부재(70)는 상기 DC전원 공급부(80)로부터 전원이 공급되지 않으므로 부도체의 성질을 띄게 되어 플라즈마에 의한 식각 공정의 수행에 장애가 되지 아니한다.
이와 같이, 플라즈마를 이용한 식각 공정이 수행되는 때에는 상기 중간부재(70)는 전기가 흐르지 않아 부도체의 성질을 띄게 되고, 식각 공정이 완료된 후 또는 소정의 트러블에 의하여 플라즈마가 오프되는 경우에는 전기가 가해져 도체의 성질을 띄도록 함으로써, 본체(110)내부에 존재하는 플라즈마 상태의 이온화된 기체에 의한 웨이퍼(W)표면의 디펙트를 방지할 수 있는 장점이 있다.
제안되는 바와 같은 반도체 플라즈마 식각 장치에 의하여, 전력의 공급이 중단되어 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 충돌되는 것이 중간부재에 의하여 최소화되어 웨이퍼의 표면을 보호할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전력 공급이 중단되어 이온화된 기체가 웨이퍼 표면에 부딪히는 것을 최소화함으로써, 반도체의 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 해당 식각 공정이 종료되는 경우에 챔버내에 존재하던 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 소정의 중간부재에 의하여 토출측으로 안내되도록 함으로써, 펌프에 의하여 용이하게 배출되도록 하는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지부가 형성된 본체;
    상기 본체의 저면에 설치되는 하부 전극;
    상기 본체의 상부에 설치되는 상부 전극;
    상기 본체의 내부 공간에서 플라즈마를 생성시키기 위하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부;
    상기 상부 전극의 하측에 설치되어 상기 본체의 내부 공간을 상부와 하부로 구분하고, 상기 고주파 전원 공급부의 전원이 오프되는 경우에 전원이 인가되는 도체로 형성되어 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 관통하여 경사진 방향으로 배기되도록 하는 중간부재;가 포함되는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  2. 내부에 식각 공정이 수행되도록 소정 공간이 형성되는 본체;
    상기 본체 내부에 설치되어 웨이퍼를 지지하는 지지부;
    상기 본체의 상부에 형성된 유전체 윈도우;
    상기 본체 내부에 가스를 주입시키는 가스 주입장치;
    상기 유전체 윈도우 상에 마이크로 웨이브를 인가하는 마이크로 웨이브 공급부; 및
    상기 유전체 윈도우와 웨이퍼 사이에 설치되어 상기 본체 내부가 상부와 하부로 구분되도록 하고, 플라즈마 상태의 이온화된 기체가 관통하여 경사진 방향으로 배기되도록 가이드하는 중간부재;가 포함되는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중간부재는 소정의 전원을 인가할 수 있는 DC전원 공급부 및 상기 DC전원 공급부의 동작을 제어하는 시스템과 연결되고,
    상기 시스템은 상기 고주파 전원 공급부의 전원이 오프되는 경우에 상기 DC전원 공급부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중간부재의 두께는 5mm ~ 15mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중간부재에는 소정 각도 경사지게 설치되는 슬릿이 다수개 포함되고,
    상기 슬릿들 사이에 형성되는 소정의 가이드 홀에 의하여 이온화된 기체가 토출측으로 가이드되는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 슬릿의 두께는 3mm ~ 7mm로 이루어지고,
    상기 슬릿과 중간부재의 하부면이 이루는 각도(α)는 90˚~ 135˚로 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마 식각 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중간부재와 본체사이에는 상기 중간부재를 지지하는 중간부재 지지부가 설치되고,
    상기 중간부재 지지부는 전기가 흐르지 않는 부도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 플라즈마 식각 장치.
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