KR101429852B1 - 반도체 식각 장치 - Google Patents

반도체 식각 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101429852B1
KR101429852B1 KR1020130032690A KR20130032690A KR101429852B1 KR 101429852 B1 KR101429852 B1 KR 101429852B1 KR 1020130032690 A KR1020130032690 A KR 1020130032690A KR 20130032690 A KR20130032690 A KR 20130032690A KR 101429852 B1 KR101429852 B1 KR 101429852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
plasma
gas guide
plasma generating
portions
Prior art date
Application number
KR1020130032690A
Other languages
English (en)
Inventor
강상희
Original Assignee
강상희
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강상희 filed Critical 강상희
Priority to KR1020130032690A priority Critical patent/KR101429852B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101429852B1 publication Critical patent/KR101429852B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 식각장치에 관한 것으로서, 상세하게는 식각 속도와 품질을 높일 수 있는 반도체 식각장치에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판이 안치될 수 있는 기판 지지대와;상기 기판지지대가 수용되는 공정챔버와; 상기 공정챔버 상부에 마련되는 상부플레이트와; 상기 상부플레이트에 상방향으로 돌출되게 마련되어 그 내부에 가스가 통과할 수 있는 소정의 공간을 형성하되, 상호 이격되며 복수개로 마련되는 가스 안내부와; 상기 각각의 가스 안내부를 둘러싸도록 배치되고 자기장을 형성함으로써 플라즈마 영역을 형성할 수 있는 복수의 플라즈마 발생부와;상기 플라즈마 발생부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치를 제공한다.

Description

반도체 식각 장치{An etching appartus for a semiconductor}
본 발명은 반도체 식각장치에 관한 것으로서, 상세하게는 식각 속도와 품질을 높일 수 있는 반도체 식각장치에 관한 것이다.
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 제조용막들이 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 공정챔버 내의 입자들이 자장의 영향으로 충돌 횟수가 증가하면서 고밀도의 균일한 플라즈마가 형성된다.
이러한 방식들에 대해서는 여러 가지가 개시된 바가 있으며, 한국 공개특허 공보 10-2003-0022334에서는 이러한 유도 커플링 플라즈마 방식을 이용한 반도체 식각 장치가 개시되어 있다.
이러한, 방식을 이용한 반도체 식각 장치의 경우, 플라즈마 밀도의 균일성을 조절하기 어렵고, 또한, 자기장이 형성되는 경우, 그 영역이 과도하게 길어져서 웨이퍼에 물리적 결함을 입힐 수 있다.
또한, 투입되는 전력에 비하여 식각 품질 및 속도가 낮아 그 효율이 낮으며, 반도체 기판의 크기가 확장되는 경우, 이의 스케일을 확장하기가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 식각 속도와 품질을 높일 수 있는 반도체 식각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판이 안치될 수 있는 기판 지지대와;상기 기판지지대가 수용되는 공정챔버와; 상기 공정챔버 상부에 마련되는 상부플레이트와; 상기 상부플레이트에 상방향으로 돌출되게 마련되어 그 내부에 가스가 통과할 수 있는 소정의 공간을 형성하되, 상호 이격되며 복수개로 마련되는 가스 안내부와; 상기 각각의 가스 안내부를 둘러싸도록 배치되고 자기장을 형성함으로써 플라즈마 영역을 형성할 수 있는 복수의 플라즈마 발생부와;상기 플라즈마 발생부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치를 제공한다.
상기 가스 안내부는 원통 또는 다각형의 통 형상으로 마련되어 상부로 돌출되게 마련되고, 상기 가스 안내부의 내부 공간은 상기 공정 챔버 내부와 연통가능하게 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 안내부의 상부에 마련되어 외부의 가스안내부에서 공급되는 가스가 유입되는 유입홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 안내부는 각각 등간격으로 이격되어 배치되고, 각각의 가스 안내부 사이에는 상기 플라즈마 발생부가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 발생부는 상기 가스안내부의 외곽 형상에 대응되는 형상을 갖는 코어와; 상기 코어를 둘러싸는 유도코일로 구성되는 것을 특징으로 한다.
하나의 가스안내부는 복수의 플라즈마 발생부에 의하여 둘러싸이는 형태로 배치되되, 상기 복수의 플라즈마 발생부 중 특정한 플라즈마 발생부의 극성과, 그에 이웃한 플라즈마 발생부의 극성은 서로 반대가 될 수 있도록 배치되고,특정한 플라즈마 발생부의 극성과, 그와 반대편에 배치되는 플라즈마 발생부의 극성은 서로 반대의 극성을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스안내부의 평단면 형상은 육각형 형태로 마련되되, 상기 특정한 가스안내부와 그 주변의 가스안내부 사이에 배치되는 플라즈마 발생부의 평단면 형상은 서로 다른 세 방향으로 연장되는 삼발이 형태로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원공급부에 의하여 상기 플라즈마 발생부에 전원이 공급되는 경우, 플라즈마 영역은 상기 가스안내부 내부 공간 및 상기 상부 플레이트 하부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스안내부의 평단면 형상은 육각형 형태로 마련되고,상기 플라즈마 발생부는 상기 가스안내부의 각 코너를 둘러싸는 형태로 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 코일이 상기 코어를 둘러싼 상태에서, 외부의 이물질의 부착이나 손상을 보호하기 위하여 유도코일 및 코어의 외곽을 둘러싸는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하여 플라즈마화 하여 전하를 갖는 하전입자들의 상호 충돌에 의해서 발생되는 플라즈마의 분포가 극히 균일하게 조절될 수 있다.
플라즈마 영역이 현저하게 증가함에 따라서 래디칼의 해리비율이 높아질 수 있고, 이는 식각 공정을 진행할 때, 반도체 기판 전면에 고밀도의 균일한 플라즈마를 공급할 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 공정 균일도가 높은 식각 공정을 진행할 수 있다.
또한, 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있어서, 식각 속도도 현저하게 빨리질 수 있고, 포토레지스터에 대한 식각 비율이 상대적으로 작아질 수 있어서 PR 선택비도 높아질 수 있다는 장점도 얻을 수 있다.
그리고, 대면적 기판에 대한 식각 공정이 필요한 경우, 가스 공급부 및 플라즈마 발생부의 수량을 늘린 별도의 조립체로 교환함으로써 장치의 스케일 업이 가능해진다.
도1은 본 발명에 의한 에칭장치의 측단면도이다.
도2는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부의 상면 사시도이다.
도3는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부의 하면 사시도이다.
도4는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부의 측단면도이다.
도5는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부의 평면도이다.
도6는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부에서 자기장과 유도 전기장이 형성되는 분포를 도시한 측단면도이다.
도7는 본 발명에 의한 가스 안내부 및 플라즈마 발생부에서 자기장이 형성되는 분포를 도시한 평면도이다.
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 실시예 는 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 공정챔버(10)가 있고, 공정챔버(10)의 외부에는 공정챔버(10) 내로 공정가스를 공급하는 가스공급 장치(40)가 연결되어 있다.
상기 가스 공급장치(40)는 후술하는 가스 안내부와 연결되어 상기 가스 안내부로 공정 가스를 공급하고, 상기 가스 안내부를 통과한 공정가스는 상기 공정챔버(10) 내부로 공급될 수 있다.
공정챔버(10)와 인접한 기판 지지대(11)와 접지(ground)를 커플링(coupling)하고 교류전력을 인가하여 바이어스를 주는 전원공급부(13)가 마련되어 있다.
공정챔버(10)의 상부에는 공정챔버(10)의 상부를 밀폐하는 상부플레이트 (15)가 마련되고, 상기 상부 플레이트(15)의 일부는 상방향으로 돌출되어 가스 안내부(16)를 형성한다.
상기 가스 안내부(16)에 의하여 형성되는 내부 공간(17)은 상기 공정챔버(10) 내부공간과 연통되게 마련되는 것이 바람직하다.
상기 상부 플레이트(15) 상부에는 플라즈마 발생부(20)가 마련되는데, 상기 플라즈마 발생부(20)는 상기 가스 안내부(16) 주위에 배치되어 상기 가스 안내부(16)를 둘러싸는 형태를 취하고 있다.
공정챔버(10)의 외부에는 플라즈마 발생부(20)에 교류전압을 인가하는 전원공급부(30)가 마련되어 있다.
공정챔버(10)는 내부가 밀폐될 수 있도록 로드락(load-lock) 시스템이 구비되어 있고, 소정의 진공장치(미도시)를 더 포함하여 공정챔버(10) 내부를 저압의 공정조건으로 조절할 수 있다.
상기 기판 지지대(11)는 전원공급부(13)에 연결되어 플라즈마 발생을 위한 일 극의 역할을 하고, 공정챔버(10)의 상부에 배치된 상부 플레이트(15)와 커플링(coupling)되어 공정챔버(10) 내부에 소정의 바이어스(bias)가 형성되도록 할 뿐 아니라, 플라즈마 소스(plasma source)로서도 작용할 수 있다.
여기서, 전원공급부(13)는 기판 지지대(11) 또는 상부 플레이트(15)에 전력을 인가할 수 있는 전력 발생부(power generator)를 포함한다.
그리하여, 공정챔버(10)의 기판 지지대(11) 또는 상부판(15) 중 어느 하나에 주파수의 교류전류를 공급할 수 있다.
특히, 의미있는 바이어스나 플라즈마 발생을 위해서는 주로 라디오파(radio frequency)를 이용한 라디오파 전력 발생기(RF generator)를 사용한다.
상기 가스안내부(16)에는 상기 가스 공급장치(40)와 연결된 가스 공급관(31)이 마련된다. 상기 가스 공급관(31)은 분지관 형태로 마련되어, 각 가스안내부(16)에 연결된다.
상기 가스안내부(16) 및 상기 가스 공급관(31) 위쪽에는 상기 플라즈마 발생부(20)를 냉각하기 위한 냉각팬 유닛(50)이 마련되고, 상기 냉각팬 유닛(50) 위에는 통풍구(51)가 마련된다.
후술하겠지만, 상기 플라즈마 발생부(20)는 코어와 이를 둘러싸는 유도코일로 구성된다.
그리고, 상기 전원공급부(30)는 상기 유도코일과 연결되어 이에 전원을 공급함으로써 상기 플라즈마 발생부(20)가 자성체가 되게 하고, 이를 통해 자기기장 및 전기장을 형성하여 플라즈마 영역을 형성하도록 한다.
상기 전원공급부(30)도 의미있는 플라즈마 발생을 위해서 라디오파(radio frequency)를 이용한 라디오파 전력 발생기(RF generator)를 사용한다.
도2 내지 도4에서 도시한 바와 같이, 상기 상부 플레이트(15)에는 상방향으로 돌출되는 기둥 형태의 가스 안내부(16)가 마련된다.
도2에서 도시한 바와 같이 상기 가스 안내부(16)는 다각 기둥 또는 원기둥 형태로 마련된다. 상기 가스 안내부(16)는 복수 개로 마련되고, 상호 이격되는 배치형태를 보이는 것이 바람직하다.
상기 가스 안내부(16)의 상부에는 작은 크기의 공급홀(18)이 마련되는데, 상기 공급홀(18)은 외부의 가스 공급관(도1참조, 31)와 연결되어 공정가스가 유입되는 통로 역할을 수행한다.
상기 가스 안내부(16)의 주위에는 플라즈마 발생부(20)가 배치된다.
상기 플라즈마 발생부(20)의 구성을 보면, 상기 가스 안내부(16)의 외곽 형상에 부분적으로 대응되는 형상을 갖는 코어(21)와, 상기 코어(21)에 감겨져 있는 유도코일(22)을 포함한다.
상기 코어(21)는 페라이트와 같은 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 유도코일(22)은 상기 전원 공급부(도1참조, 30)와 연결되어 전원 공급부(30)의 전원공급에 따라서 특정 극성을 띠는 전자석과 같은 자성체가 될 수 있다.
자성은 유도코일(22)에 인가되는 전압의 극성 및 코일의 감긴 방향에 의하여 결정되며, 교류전류를 인가하면 시간에 따라서 주기적으로 변화한다.
한편, 플라즈마 발생부(20)는 복수개로 구성되고, 상호 이격되어 있는데, 하나의 가스안내부(16)를 둘러싸는 형태로 마련되어, 상호 이웃하게 배치될 수 있다.
또한, 하나의 플라즈마 발생부(20)는 상호 이격된 가스 발생부(16) 사이에 배치되어, 상호 인접한 서로 다른 가스 발생부 방향으로 자기장을 형성할 수 있다.
예를 들어, 하나의 가스안내부(16)에 제1플라즈마 발생부와, 이와 이웃하는 제2플라즈마 발생부가 있다고 하자,
이 경우, 플라즈마 영역을 형성하기 위하여 제1플라즈마 발생부의 극성과, 제2플라즈마 발생부의 극성은 달라야 하므로, 제1플라즈마 발생부의 유도코일의 감기는 방향과, 제2플라즈마 발생부의 유도코일의 감기는 방향이 정 반대 방향으로 되어야 한다.
상호 이웃하고 있는 플라즈마 발생부(20)의 이격 거리는 서로 등거리인 것이 바람직한데, 이는 플라즈마 발생부 상호 간의 자기장의 영향이 일정하게 미치도록 하기 위함이다.
도2에서는 상기 가스안내부(16)가 육각 기둥 형태를 갖고, 정 중앙의 가스안내부(16)를 중심으로 다른 가스안내부(16)들이 이를 둘러싸는 형태로 배치된 것을 도시하였으나, 그 배치형태나, 가스안내부(16)의 형상은 상황에 따라서 달라질 수 있다.
즉, 보다 대면적의 반도체 기판을 식각할 필요가 있는 경우에는, 상부 플레이트(15)의 면적이 더 커지거나, 가스안내부(16)의 수량을 늘림으로써 대처할 수 있다.
도3에서 도시한 바와 같이, 상기 상부 플레이트(15)의 아래를 보면, 상기 가스안내부(16)에 의하여 형성된 내부 공간(19)이 보이며, 마치 벌집 구조처럼 되어 있다.
상기 내부공간(19)은 공정챔버(10)의 공간과 연통되어 있으며, 공정챔버(10)로 향하는 공정 가스의 경유지 역할을 수행한다.
후술하겠지만, 상기 전원공급부(도1참조, 30)에 의하여 상기 플라즈마 발생부(10)에 전원이 인가되는 경우, 플라즈마 영역은 상기 상부 플레이트(15) 하방과 상기 공정챔버(10) 내부에 형성될 뿐만 아니라, 상기 가스안내부(16)의 내부 공간에도 형성될 수 있다.
그리하여, 보다 많은 공정가스입자들이 플라즈마화되는 것을 촉진할 수 있다.
도4에서 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마 발생부(20)들은 상기 가스 안내부(16)의 주변에 둘러싸여 배치되고, 상기 가스 안내부(16)의 상부에는 상기 공급홀(18)이 마련된다.
상기 공급홀(18)로 가스가 공급되는 경우, 공정가스는 상기 가스 안내부(16)를 반드시 통과하여 상기 공정챔버(10)로 향하게 된다.
그리고, 상기 가스 안내부(10) 주위의 플라즈마 발생부(20)에 전원이 인가되어 자기장이 형성되는 경우, 자기장의 형성 영역은 상기 플라즈마 발생부(20) 아래 뿐만 아니라, 상기 가스 안내부(16) 내부 공간도 포함된다.
이와 같은 자기장이 형성되면, 자기장의 수직방향으로 전기장이 형성되는데, 이러한 전기장도 상기 가스 안내부(16) 내부 공간 및 그 아래 부분에 형성되고, 이러한 전기장에 의하여 공정가스 입자가 플라즈마화 되어 기판에 대한 식각공정을 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 플라즈마 발생부(20)의 높이는 상기 가스 안내부(16)의 높이에 대응되는 것이 바람직하며, 상기 가스 안내부(16)를 사이에 두고 마주보는 두 개의 플라즈마 발생부의 극성은 서로 반대극성인 것이 바람직하다.
즉, 특정한 플라즈마 발생부(20)의 극성이 S극이면, 이와 마주보는 플라즈마 발생부의 극성은 N극이 되는 것이 바람직하다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았으나, 상기 코어(21)에 유도코일(22)이 감긴 상태에서 그 표면에는 외부의 물질에 의한 간섭을 방지하고 이들을 보호하기 위한 보호층이 코팅되는 것이 바람직하다.
대표적으로는 테프론 코팅을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도5에서 도시한 바와 같이, 상기 가스안내부(16)는 상호 등간격으로 배치되어 복수로 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스안내부(16) 사이에는 상기 플라즈마 발생부(20)가 배치된다.
상기 가스안내부(16)의 평단면 형상이 육각형 형태로 마련되는 것이 개시되는데, 이 경우, 상기 플라즈마 발생부(20)의 코어(21)의 형상은 이러한 육각형의 각 코너부를 둘러싸는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
가스안내부(16)의 최외곽에 배치되는 플라즈마 발생부(20) 코어의 형상은 최외곽의 코너를 둘러쌀 수 있도록 절곡된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상호 이웃한 가스안내부(20)의 사이에 배치되는 상기 플라즈마 발생부(20)의 코어(21)의 평단면의 형상은 세 방향으로 연장되는 삼발이 형태로 마련되는 것이 바람직하다.
따라서, 이러한 삼발이 형태의 플라즈마 발생부(20)는 세 개의 가스안내부(16) 사이에 배치되고, 각각의 가스안내부(16)의 내부 공간에 자기장을 형성하는데 영향을 미칠 수 있다.
그리고, 하나의 가스안내부(16)에서 마주 보는 두 개의 코너에는 서로 다른 극성의 플라즈마 발생부(20)가 배치되는 것이 바람직하다. 이는 유도코일의 권선의 방향을 서로 반대방향이 되게 함으로써 가능하다.
각 가스안내부(16)의 중앙에는 상기 공급홀(18)이 형성되며, 그 공급홀의 크기(18)는 상기 가스안내부 상면의 면적에 비하여 상당히 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
도5에서는 정중앙의 가스안내부(16)를 중심으로 6개의 가스안내부(16)가 정중앙의 가스안내부(16)를 둘러싸는 형태로 배치된 것을 도시하고 있다.
그러나, 기판의 크기가 더 확장되는 경우, 상기 가스안내부(16)의 수량을 늘려서 외곽 방향으로 추가적으로 배치된 다른 조립체를 사용할 수 있다.
따라서, 기판의 크기에 따라서, 장치의 스케일 업(scale-up)이 용이하게 이루어질 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 의한 동작에 대하여 설명하기로 하겠다.
도6에서 도시한 바와 같이, 식각 공정을 진행하면, 공정가스가 상기 가스 공급관(31) 및 상기 가스 안내부(16)을 거쳐 공정챔버(10) 내로 유입된다.
동시에, 전원공급부(도1참조, 13)에 의해서 고주파수의 전력이 기판 지지대(11) 또는 상부 플레이트(15)에 인가되고, 또한, 상기 플라즈마 발생부(20)에서도 유도코일에 상기 전원공급부(30)에 의한 교류전력이 인가되어 자기장(B)을 형성한다.
여기서, 자기장(B)이 형성되는 영역은 상기 가스 안내부(16)의 아랫부분 또는 상기 공정챔버(10)의 상부 부분 뿐만 아니라, 상기 가스 안내부(16)의 내부 공간(19)도 포함된다.
이러한 자기장(B)은 상기 공정 챔버(10) 및 상기 가스 안내부(16)의 내부공간(19) 내부에 유도전기장(E)을 형성하고 유도전기장은 전자들을 가열하여 플라즈마를 발생시킨다.
이에 따라 생성된 플라즈마 내의 전자들이 주변의 중성기체입자들과 충돌하여 생성된 이온 및 라디칼 등을 이용하여 플라즈마 에칭공정을 수행하게 된다.
특히, 도6에서 도시한 바와 같이, 플라즈마가 생성될 수 있는 영역이 상기 공정챔버(10) 내부부분에만 국한되는 것이 아니라, 상기 가스 안내부(16)의 내부 공간 까지 확장된 것에 본 발명의 특징이 존재한다.
따라서, 상기 가스 공급관(31)를 타고 상기 가스 안내부(16) 내부로 유입된 공정가스 입자는 상기 가스 안내부(16) 내부에 형성된 플라즈마 영역에서 1차적으로 플라즈마화 되어 상기 공정챔버(10)로 향한다.
또한, 상기 가스 안내부(16)의 내부 공간(19)에서 플라즈마화 되지 않은 공정가스 입자는 상기 공정챔버(10) 내부, 즉, 가스 안내부(16)의 하부 공간에서 형성된 플라즈마 영역에서 2차적으로 플라즈마화 된다.
상기 가스 안내부(16)는 상기 유입홀(18)을 통과한 공정가스가 플라즈마화(해리) 될 수 있는 공간 및 시간적 여유를 제공한다.
종전에는 공정가스가 공정챔버 내부에서만 플라즈마화 되었으나, 본 발명에서는 우선 가스 안내부에서 우선 플라즈마화 되고 이후 공정챔버에서 플라즈마화가 또 이루어지기 때문에 고밀도이면서 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다.
공정가스들이 플라즈마화 되어 전하를 띤 입자들로 변환되고, 플라즈마 발생부(20)의 자기장에 의해서 하전된 입자들이 헬리컬 운동을 하면서 플라즈마가 다량으로 증폭되어 고밀도의 플라즈마를 발생시키기 때문이다.
그리고, 이러한 입자들이 상기 공정챔버(10) 내에서 기판에 대한 식각 공정을 수행할 수 있다.
도7에서 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마 발생부(20)는 상기 각각의 가스 안내부(16)를 둘러싸고 있고, 상기 플라즈마 발생부(20)에 전원이 인가되면, 각 가스 안내부(16) 내부에 자기장이 형성된다.
이 때, 상기 각 가스 안내부(16)는 서로 구획되어 있기 때문에, 상기 공정챔버(10) 내부로 유입되는 공정가스는 상기 가스 안내부(16)에 의하여 일정량만큼 분할되어 유입되고, 분할된 각 공정가스는 상기 각 가스 안내부(16)에 형성된 자기장 및 유도전기장에 의하여 플라즈마화 될 수 있다.
특히, 각 가스 안내부(16)는 서로 다른 극성의 플라즈마 발생부(20)에 의하여 둘러싸이게 되는데, 자기장의 형성영역은 서로 인접하면서 서로 다른 극성을 갖는 플라즈마 발생부(20)에 의하여 발생되는 영역과, 서로 마주보면서 서로 다른 극것을 갖는 플라즈마 발생부(20)에 의하여 발생되는 영역으로 구성될 수 있다.
이에 의하여 상기 가스 안내부(16)의 자기장의 영역분포는 종전에 비하여 현저하게 늘어날 수 있고, 이에 따라서 자기장에 의한 유도전기장의 영역분포도 현저하게 늘어날 수 있다.
이는 입자가 플라즈마화 될 수 있는 영역이 그만큼 증가할 수 있다는 의미가 된다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 가스안내부(16) 및 상기 공정챔버(10)내부에서 플라즈마화 하여 전하를 갖는 하전입자들의 상호 충돌에 의해서 발생되는 플라즈마의 분포가 극히 균일하게 조절될 수 있다.
그리하여, 식각 공정을 진행할 때, 반도체 기판 전면에 고밀도의 균일한 플라즈마를 공급할 수 있어, 공정 균일도가 높은 식각 공정을 진행할 수 있다.
또한, 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있어서, 식각 속도도 현저하게 빨리질 수 있고, 마스크 역할을 하는 포토레지스터의 식각되는 비율이 상대적으로 작아질 수 있어서 PR 선택비도 높아질 수 있다는 장점이 있다.
10: 공정챔버 15: 상부 플레이트
16: 가스 안내부 18: 공급홀
20: 플라즈마 발생부 21: 코어
22: 유도코일 30: 전원공급부

Claims (10)

  1. 기판이 안치될 수 있는 기판 지지대와;
    상기 기판지지대가 수용되는 공정챔버와;
    상기 공정챔버 상부에 마련되는 상부플레이트와;
    상기 상부플레이트에 상방향으로 돌출되게 마련되어 그 내부에 가스가 통과할 수 있는 소정의 공간을 형성하되, 상호 이격되며 복수개로 마련되는 각각의 가스 안내부와;
    상기 각각의 가스 안내부를 둘러싸도록 배치되고 자기장을 형성함으로써 플라즈마 영역을 형성할 수 있는 복수의 플라즈마 발생부와;
    상기 플라즈마 발생부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 각각의 가스안내부의 외곽 형상에 대응되는 형상을 갖는 코어와; 상기 코어를 둘러싸는 유도코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 가스 안내부는 원통 또는 다각형의 통 형상으로 마련되어 상부로 돌출되게 마련되고, 상기 각각의 가스 안내부의 내부 공간은 상기 공정 챔버 내부와 연통가능하게 마련되며,
    상기 복수의 플라즈마 발생부의 동작에 의하여 상기 각각의 가스 안내부 내부 공간 및 상기 공정챔버 내부에서 공정가스가 해리되어 플라즈마화 될 수 있는 플라즈마 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 가스 안내부의 상부에 마련되어 외부의 가스공급관에서 공급되는 공정가스가 유입되는 유입홀을 더 포함하되,
    상기 각각의 가스 안내부는 상기 유입홀을 통과한 공정가스가 플라즈마화 될 수 있는 공간 및 시간적 여유를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 가스 안내부는 각각 등간격으로 이격되어 배치되고,
    상기 각각의 가스 안내부 사이에는 상기 플라즈마 발생부가 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 가스안내부는 복수의 플라즈마 발생부에 의하여 둘러싸이는 형태로 배치되되,
    상기 복수의 플라즈마 발생부 중 특정한 플라즈마 발생부의 극성과, 그에 이웃한 플라즈마 발생부의 극성은 서로 반대가 될 수 있도록 배치되고,
    특정한 플라즈마 발생부의 극성과, 그와 반대편에 배치되는 플라즈마 발생부의 극성은 서로 반대의 극성을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 가스안내부의 평단면 형상은 육각형 형태로 마련되되,
    상호 이웃한 각각의 가스안내부의 사이에 배치되는 상기 플라즈마 발생부의 평단면의 형상은 세 방향으로 연장되는 삼발이 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부에 의하여 상기 플라즈마 발생부에 전원이 공급되는 경우,
    플라즈마 영역은 상기 각각의 가스안내부 내부 공간 및 상기 상부 플레이트 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 각각의 가스안내부의 평단면 형상은 육각형 형태로 마련되고,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 각각의 가스안내부의 각 코너를 둘러싸는 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코일이 상기 코어를 둘러싼 상태에서, 외부의 이물질의 부착이나 손상을 보호하기 위하여 유도코일 및 코어의 외곽을 둘러싸는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 식각 장치.
KR1020130032690A 2013-03-27 2013-03-27 반도체 식각 장치 KR101429852B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032690A KR101429852B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 반도체 식각 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130032690A KR101429852B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 반도체 식각 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101429852B1 true KR101429852B1 (ko) 2014-08-12

Family

ID=51750345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130032690A KR101429852B1 (ko) 2013-03-27 2013-03-27 반도체 식각 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101429852B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114005721A (zh) * 2021-10-29 2022-02-01 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259633A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Toshiyuki Takamatsu マイクロ波プラズマ放電処理装置
JP2007059942A (ja) * 1997-02-24 2007-03-08 Foi:Kk プラズマ処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059942A (ja) * 1997-02-24 2007-03-08 Foi:Kk プラズマ処理装置
JP2005259633A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Toshiyuki Takamatsu マイクロ波プラズマ放電処理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114005721A (zh) * 2021-10-29 2022-02-01 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备
CN114005721B (zh) * 2021-10-29 2024-02-27 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200035454A1 (en) Ion-ion plasma atomic layer etch process
KR100486712B1 (ko) 복층 코일 안테나를 구비한 유도결합 플라즈마 발생장치
KR100678696B1 (ko) 환형 플라즈마를 형성하기 위한 페라이트 코어 조립체를구비한 자기 강화된 플라즈마 소오스
TW201814407A (zh) 具有流通源的腔室
US20040168771A1 (en) Plasma reactor coil magnet
US8179050B2 (en) Helicon plasma source with permanent magnets
CN104217914B (zh) 等离子体处理装置
WO2003054912A1 (en) Method and apparatus comprising a magnetic filter for plasma processing a workpiece
KR101358779B1 (ko) 멀티 코어 플라즈마 발생 플레이트를 구비한 플라즈마반응기
KR20130139982A (ko) 자기장을 형성하기 위한 장치 및 그 이용 방법들
JPH09139380A (ja) 電子の循環によりプラズマ処理を向上するための浅い磁場
KR20020048415A (ko) 대영역 플라즈마 소스에서의 균일하게 가스를 분배하기위한 장치 및 그 방법
US20140209244A1 (en) Skew elimination and control in a plasma enhanced substrate processing chamber
KR101496841B1 (ko) 혼합형 플라즈마 반응기
KR101753620B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버에서의 에칭 프로세스의 방위 방향 균일성 제어
KR20030029130A (ko) 외부에서 여기된 토로이드형 플라즈마 소오스
TW201904359A (zh) 用於處理工件的電漿反應裝置
CN105931940B (zh) 一种电感耦合等离子体装置
US20150068681A1 (en) Plasma processing apparatus
KR20080095790A (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기 내에서 ｍ자 형상의 식각률프로파일을 제거하는 방법
TWI521559B (zh) Magnetic field distribution adjusting device for plasma processor and its adjusting method
CN105789008B (zh) 等离子体处理装置及等离子体刻蚀方法
TWI570765B (zh) Induction Coupled Plasma Ceramic Window Cooling Device
US10229813B2 (en) Plasma processing apparatus with lattice-like faraday shields
KR101429852B1 (ko) 반도체 식각 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170606

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180529

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190722

Year of fee payment: 6