KR100848574B1 - Plasma reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 품질이 향상됨과 동시에 불량률을 저감할 수 있는 플라즈마 리액터를 개시한다. 반도체의 제조공정에 이용되는 플라즈마 리액터에 있어서, 상기 플라즈마 리액터에 공급되는 가스에 의해 웨이퍼 측으로 중성자만이 공급될 수 있도록 챔버의 내부 수용공간에 장착되어 상단면에 웨이퍼가 얹어지고 플라즈마를 발생시키기 위한 전원이 공급되어 하단면에 음이온이 부착되는 척; 및 상기 척과 일정간격을 이루고 상기 척을 기준으로 웨이퍼가 얹어지는 방향과 반대방향으로 위치하며 외부와 접지되어 양이온이 부착되는 전극면으로 구성됨으로써, 웨이퍼로는 중성자만이 이동될 수 있도록 하여 웨이퍼의 품질을 향상시킴과 동시에 불량률이 저감될 수 있도록 한 것이다.The present invention discloses a plasma reactor capable of reducing wafer defects while improving wafer quality. In the plasma reactor used in the semiconductor manufacturing process, the plasma reactor is mounted in the inner receiving space of the chamber so that only neutrons can be supplied to the wafer by the gas supplied to the plasma reactor. A chuck to which negative ions are attached to the lower surface by being supplied with power; And an electrode surface formed at a predetermined interval with the chuck and positioned in a direction opposite to the direction in which the wafer is placed on the chuck, and grounded to the outside to attach cations to the wafer, thereby allowing only neutrons to move to the wafer. It is to improve the quality and reduce the defective rate.
챔버, 척, 웨이퍼, 전극면 Chamber, Chuck, Wafer, Electrode Surface
Description
도 1은 종래 구조의 플라즈마 리액터 시스템을 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma reactor system of the conventional structure,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 플라즈마 리액터를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a plasma reactor as a first preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 플라즈마 리액터를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a plasma reactor as a second preferred embodiment of the present invention.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
100, 200 : 챔버 120, 220 : 척 100, 200:
123, 223 : 웨이퍼 130, 230 : 전극면 123 and 223
본 발명은 플라즈마 리액터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 측으로 중성자만이 공급되도록 하여 작업성능이 향상될 수 있도록 하는 플라즈마 리액터에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor, and more particularly, to a plasma reactor, so that only neutrons are supplied to the wafer side, thereby improving work performance.
일반적으로 플라즈마는 이온화된 기체 상태로서 중성 기체에서와 같이 가까운 두 입자간의 충돌로서 서로간의 영향을 받는 것과 달리 멀리 떨어진 입자 간에도 쿨롱 힘으로 서로 영향을 주고받아 집단적 행동을 하며 양전하 및 음전하가 균형을 이루어 전체적으로 준중성의 성질을 가진다.In general, plasma is an ionized gas state, which is a collision between two particles close to each other, such as in a neutral gas, and is influenced by coulomb force even between distant particles, which collectively behave, and balance positive and negative charges. It is quasi-neutral in general.
이러한 플라즈마에 대한 연구는 산업의 발달과 더불어 자연계에 존재하는 플라즈마의 연구뿐만 아니라 그 응용범위도 매우 넓어져 광원 및 디스플레이소자에서 제어 핵융합로, 부가가치 박막증착, 고온의 열원 및 오염물 처리에 이르기까지 현대 정보화 사회의 근간을 이루고 있는 여러 산업에 그 응용은 이미 필수 불가결한 요소로 자리 잡고 있다.These researches on plasma have not only researched on the existing plasma in nature, but also the scope of application of the plasma is very wide.It has been extended from the light source and display device to the control fusion furnace, value-added thin film deposition, high temperature heat source and pollutant treatment. In many industries that underlie the information society, its application is already indispensable.
플라즈마는 기체 압력, 전리도, 온도, 밀도 등에 따라 매우 다양한 특성을 보이는데 여러 플라즈마 중에서 글로우 방전의 경우에는 일반적으로 동작 압력이 낮고 전자-중성자 입자 또는 전자-이온간의 충돌 주파수가 각 종들간의 열적 평형을 이루기에 불충분하여 전자의 온도는 상당히 높은 반면, 이온이나 중성 입자의 온도를 그다지 높지 않아 저온 플라즈마라 한다. 반도체 소자의 가공은 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD), 반응성 이온 식각(RIE), 스퍼터링 등의 형태로서 거의 대부분 이 영역에서 이루어진다.Plasma has various characteristics depending on gas pressure, ionization degree, temperature, density, etc. In the case of glow discharge, among plasma, generally, the operating pressure is low and the collision frequency between electron-neutron particles or electron-ions is responsible for thermal equilibrium between species. The temperature of the electrons is not high enough to achieve this, but the temperature of ions or neutral particles is not so high, so it is called low temperature plasma. The processing of semiconductor devices is almost always performed in this area in the form of plasma chemical vapor deposition (PECVD), reactive ion etching (RIE), sputtering, and the like.
반응성 이온 식각에 사용되는 플라즈마 장치는 두 개의 전극 사이에 수백 khz에서 수십 MHz에 이르는 무선 주파수 전압을 인가하는 다이오드 형태의 용량 결합형 플라즈마(CCP)가 주종을 이루었으나, 반도체 소자의 집적화가 계속 진전되고 최소 선폭이 0.5㎛ 이하로 줄어들면서 용량 결합형 플라즈마의 건식 식각 응용에 대한 문제점들이 대두되었다.Plasma devices used for reactive ion etching are mainly composed of diode-type capacitively coupled plasma (CCP) applying a radio frequency voltage ranging from several hundred khz to several tens of MHz between two electrodes, but the integration of semiconductor devices continues to progress. As the minimum line width is reduced to less than 0.5 μm, problems for dry etching applications of capacitively coupled plasmas have emerged.
이러한 문제점들은 해결하기 위한 방안으로 전자 회전 공명을 ECR 플라즈마, 헬리콘 또는 휘슬러 파를 이용하는 헬리콘 플라즈마, 느린 파를 여기 시키는 헬리칼 공진기, 유도 결합 플라즈마, 전자빔 여기 플라즈마 등의 여러 형태의 저압 고 밀도 플라즈마 소스들이 제안되어 식각 공정에 적용되거나 상용화되었다.In order to solve these problems, various types of low pressure high density such as ECR plasma, helicon plasma using helicon or whistler wave, helical resonator to excite slow wave, inductively coupled plasma, electron beam excitation plasma, etc. Plasma sources have been proposed and applied or commercialized in the etching process.
이러한 저압 플라즈마 장치들의 기본 개념은 제어 핵융합과 같은 고에너지 밀도를 갖는 플라즈마의 연구에서 파생되어 적절한 입력 전력의 조절로 반도체 가공 공정에 응용된 경우가 많고, 공통적으로 평판 전극형 플라즈마에 비해 높은 이온화 효율을 가지며 플라즈마를 발생시키는 부분과 전극에 바이어스를 인가하는 부분이 분리되어 있어 비교적 독립적으로 이온 에너지의 조절이 가능하다는 특징이 있다.The basic concept of these low pressure plasma devices is derived from the study of plasma with high energy density such as controlled fusion, and is often applied to semiconductor processing process by controlling the appropriate input power, and generally higher ionization efficiency than flat electrode type plasma. It is characterized by having a separate portion for generating a plasma and a portion for applying a bias to the electrode can be controlled independently of the ion energy.
상술한 플라즈마 소스들 중에서 평면형 유도결합플라즈마는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 수용공간이 형성된 챔버(6) 내부에는 웨이퍼(4)가 얹어지는 척(5)이 형성되고, 챔버(6) 상단부에는 안테나(3), 매칭박스(2) 및 Rf 전력부(1)가 형성되며, 챔버(6) 하단부에는 매칭박스(9) 및 바이어스 Rf 전력부(7)가 형성된 구조로 이루어져 대면적화가 용이하고 장치의 구조가 매우 간단하다는 장점을 지니고 있어 최근 활발히 연구되고 있으며 이를 폴리 실리콘이나 알루미늄 식각에 이용한 상용장비가 있다.Among the aforementioned plasma sources, the planar inductively coupled plasma has a
그라나, 상기와 같은 종래 구조의 플라즈마 리액터는 별도의 장치를 이용하여 중성자를 생성한 후, 상기 챔버(6) 내부로 공급하는 구조로 이루어져 작업이 번거로운 문제점이 있다.However, the plasma reactor of the conventional structure as described above has a problem that the operation is cumbersome because the neutron is generated using a separate device and then supplied into the
이를 해결하기 위하여 챔버(6) 내부로 반응가스를 공급하여 생성된 중성자를 웨이퍼(4) 측으로 유도하는 구조를 개발하였으나, 웨이퍼 측으로 중성자 이외의 양이온 또는 음이온 등의 불순물이 이동되는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a structure for guiding neutrons generated by supplying a reaction gas into the
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 웨이퍼 측으로 중성자 이외의 불순물이 이동되지 않도록 하여 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 리액터를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the above point is to provide a plasma reactor that can improve the quality of the wafer by preventing impurities other than neutrons from moving to the wafer side.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 플라즈마 리액터는 반도체의 제조공정에 이용되는 플라즈마 리액터에 있어서, 상기 플라즈마 리액터에 공급되는 가스에 의해 웨이퍼 측으로 중성자만이 공급될 수 있도록 챔버의 내부 수용공간에 장착되어 상단면에 웨이퍼가 얹어지고 플라즈마를 발생시키기 위한 전원이 공급되어 하단면에 음이온이 부착되는 척; 상기 척과 일정간격을 이루고 상기 척을 기준으로 웨이퍼가 얹어지는 방향과 반대방향으로 위치하며 외부와 접지되어 양이온이 부착되는 전극면; 및 상기 척과 전극면 사이 위치에 접하도록 상기 챔버에 형성되어 상기 가스를 상기 척과 전극면 사이로 공급시키는 유입구로 구성되어 중성자만이 웨이퍼 측으로 이동될 수 있도록 한 것이다.Plasma reactor for achieving the object of the present invention as described above, in the plasma reactor used in the manufacturing process of the semiconductor, in the inner receiving space of the chamber so that only the neutron can be supplied to the wafer side by the gas supplied to the plasma reactor A chuck mounted on which a wafer is placed on the top surface and supplied with power for generating a plasma to attach negative ions to the bottom surface; An electrode surface formed at a predetermined interval with the chuck and positioned in a direction opposite to the direction in which the wafer is placed with respect to the chuck and grounded to the outside; And an inlet formed in the chamber to contact a position between the chuck and the electrode surface to supply the gas between the chuck and the electrode surface so that only neutrons can be moved to the wafer side.
이하, 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 플라즈마 리액터를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a plasma reactor, which is a first embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 플라즈마 리액터를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 플라즈마 리액터는 소정의 내부 수용공간을 갖으며 일측에 중성자를 유도하는 가스가 유입되는 유입구(101)가 형성된 챔버(100)와, 챔버(100) 내부 수용공간 중앙영역에 장착되는 플레이트 형상을 가지며 외부 전원이 공급되는 전력부(110)와 연결되고 상단면(121)에 웨이퍼(123)가 얹어지는 척(120)과, 척(120)과 일정간격을 이루고 척(120)을 기준으로 웨이퍼(123)가 얹어지는 방향의 반대방향으로 위치하는 챔버(100) 하면에 장착되고 외부와 접지되는 전극면(130)으로 이루어진다. 유입구(101)로 공급되는 가스는 O2 로 이루어지는 것이 바람직하다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a plasma reactor as a first preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. A
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 플라즈마 리액터는 척(120) 상단면(121) 위에 웨이퍼(123)를 얹은 상태로 전력부(110)를 통해 척(120)에 전력을 공급하면, 공급되는 전원에 의해 척(120)의 하단면(122)에는 음이온이 부착되고, 외부에 접지되는 전극면(130)에는 양이온이 부착되며, 그 중간부에 중성자가 위치하게 된다. 그 상태에서 유입구(101) 측에 가스를 공급하면 가스의 이동을 따라 척(120)의 상단면(121) 위에 위치하는 웨이퍼(123)에는 중성자만이 이동된다.When the plasma reactor according to the first embodiment of the present invention configured as described above supplies power to the
상기와 같이 웨이퍼(123)로는 중성자만이 이동되고 음이온과 양이온은 각각 척(120)의 하단면(122)과 전극면(130)에 부착되므로 웨이퍼(123)의 품질이 향상되고 불량률이 저감되는 것이다.As described above, only neutrons are moved to the
또한, 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 플라즈마 리액터는 도 3에 도시된 바와 같이 소정의 내부 수용공간을 갖으며 일측에 중성자를 유도하는 가스가 유입되는 유입구(201)가 형성된 챔버(200)와, 챔버(200) 내부 수용공간 중앙영역에 장착되는 플레이트 형상을 가지며 외부와 접지되고 상단면(221)에 웨이퍼(223)가 얹어지는 척(220)과, 척(220)과 일정간격을 이루고 척(220)을 기준으로 웨이퍼(123)가 얹어지는 방향과 반대방향으로 위치하는 챔버(200) 하면에 장착되고 외부 전원 이 공급되는 전력부(210)와 연결되는 전극면(230)으로 이루어진다. 유입구(201)로 공급되는 가스는 O2 로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the plasma reactor according to the second embodiment of the present invention has a predetermined internal receiving space as shown in Figure 3 and the
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 플라즈마 리액터는 척(220) 상단면(221) 위에 웨이퍼(223)를 얹은 상태로 전력부(110)를 통해 The plasma reactor according to the second embodiment of the present invention configured as described above is provided through the
전극면(230)에 전력을 공급하면, 공급되는 전원에 의해 전극면(230)에는 음이온이 부착되고, 외부에 접지되는 척(220)의 하단면(222)에는 양이온이 부착되며, 그 중간부에 중성자가 위치하게 된다. 그 상태에서 유입구(201) 측에 가스를 공급하면 가스의 이동을 따라 척(220)의 상단면(221) 위에 위치하는 웨이퍼(223)에는 중성자만이 이동된다.When power is supplied to the
상기와 같이 웨이퍼(223)로는 중성자만이 이동되고 음이온과 양이온은 각각 전극면(230)과 척(220)의 하단면(222)에 부착되므로 웨이퍼(223)의 품질이 향상되고 불량률이 저감되는 것이다.As described above, only neutrons are moved to the
이와 같이 본 발명에 의한 플라즈마 리액터는 양이온과 음이온이 척(120, 220) 하단면(122, 222) 또는 전극면(130, 230)에 부착되는 구조로 형성되어 웨이퍼(123, 223)의 품질을 향상시킴과 동시에 불량률을 저감할 수 있게 되는 것이다.As described above, the plasma reactor according to the present invention has a structure in which positive and negative ions are attached to the
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 플라즈마 리액터는 양이온과 음이온이 척의 하단면 또는 전극면에 부착되고 중성자만이 척의 상단면에 위치하는 웨이퍼로 이동되는 구조로 구성됨으로써, 웨이퍼의 품질이 향상됨과 동시에 불량률이 저감되는 효과가 있다.As described above, the plasma reactor according to the present invention has a structure in which positive and negative ions are attached to the lower surface or the electrode surface of the chuck and only the neutrons are moved to the wafer located at the upper surface of the chuck, thereby improving the quality of the wafer. There is an effect that the defective rate is reduced.
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| KR20010001010A (en) * | 1999-06-01 | 2001-01-05 | 구본준 | Electrode Structure of Plasma Reactors |
-
2006
- 2006-08-31 KR KR1020060083764A patent/KR100848574B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20010001010A (en) * | 1999-06-01 | 2001-01-05 | 구본준 | Electrode Structure of Plasma Reactors |
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| Publication number | Publication date |
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