KR19980026071A - Semiconductor manufacturing equipment using plasma - Google Patents
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Abstract
플라즈마를 이용하는 반도체소자의 제조장비가 개시되어 있다. 이 장비는 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버 내에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입관과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극과, 상기 전극에 소정의 전력을 가하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원과, 상기 챔버 내의 압력을 조절하고 상기 챔버 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버 바닥의 소정영역에 연통된 배출관과, 상기 전극 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버 내의 배출관과 연결되어 상기 챔버 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구를 구비하는 플라즈마 장비에 있어서, 상기 흡입구와 상기 전극의 가장자리 사이에 설치되고 상기 전극과 반대되는 전위가 인가되는 추가전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 플라즈마 형성시 전극의 가장자리에 형성된 파티클들을 챔버 외부로 배출시킬 수 있으므로 플라즈마 공정시 웨이퍼의 표면에 오염입자로 작용하는 파티클들이 흡착되는 것을 방지할 수 있다Disclosed is a manufacturing apparatus for a semiconductor device using plasma. This equipment is a closed chamber having a ground potential, a gas injection tube for injecting a process gas into the chamber from outside by communicating with a predetermined area of the chamber wall, and a chuck installed at the bottom of the chamber to place a wafer. A power source for forming a plasma in the chamber by applying a predetermined electric power to the electrode, and a discharge pipe connected to a predetermined area of the chamber bottom to adjust the pressure in the chamber and discharge the reacted gas in the chamber. And a suction port located below the electrode edge and connected to a discharge pipe in the chamber to suck the reacted gas and air in the chamber, the plasma equipment being disposed between the suction port and the edge of the electrode and opposite to the electrode. Further comprising an additional electrode to which the potential is applied . Accordingly, particles formed at the edge of the electrode may be discharged to the outside of the chamber during plasma formation, thereby preventing particles adsorbed as contaminants on the surface of the wafer during the plasma process.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 장비에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하는 장비에 관한 것이다.The present invention relates to equipment used in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to equipment using plasma.
반도체소자를 제조하기 위하여 사용되는 장비로는 웨이퍼의 소정영역에 원하는 불순물을 주입하는 이온주입 장비와, 열산화막을 성장시키기 위한 퍼니스와, 도전막 또는 절연막을 웨이퍼 상에 증착시키기 위한 증착 장비와, 상기 증착된 도전막 또는 절연막을 원하는 형태로 패터닝하기 위한 노광장비 및 식각장비가 있다. 이들 장비 중에서 웨이퍼 상에 소정의 물질막을 증착하거나 웨이퍼에 형성된 소정의 물질막을 식각하는 장비로는 진공 상태의 밀폐된 챔버 내에 플라즈마를 형성하고 반응 가스를 주입하여 물질막을 증착하거나 식각하는 플라즈마 장비가 널리 사용되고 있다. 이는 플라즈마를 이용하여 물질막을 증착할 경우 웨이퍼에 형성된 불순물 영역 내의 불순물들이 더 이상 확산되지 않는 저온에서 공정을 진행할 수 있으며, 대구경의 웨이퍼에 형성되는 물질막의 두께 균일도가 우수하기 때문이다. 이와 마찬가지로 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 소정의 물질막을 식각할 경우 웨이퍼 전체에 걸쳐서 식각률 균일도(etch rate uniformity)가 우수하기 때문이다.The equipment used to manufacture a semiconductor device includes ion implantation equipment for injecting desired impurities into a predetermined region of the wafer, a furnace for growing a thermal oxide film, a deposition equipment for depositing a conductive film or an insulating film on the wafer, There are exposure equipment and etching equipment for patterning the deposited conductive film or insulating film in a desired form. Among these equipments, as a device for depositing a predetermined material film on a wafer or etching a predetermined material film formed on a wafer, a plasma device for forming a plasma in a closed chamber in a vacuum state and injecting a reactive gas to deposit or etch a material film is widely used. It is used. This is because when the material film is deposited using plasma, the process may be performed at a low temperature at which impurities in the impurity region formed on the wafer are no longer diffused, and the thickness uniformity of the material film formed on the large diameter wafer is excellent. Likewise, when a predetermined material film formed on the wafer is etched using plasma, the etch rate uniformity is excellent throughout the wafer.
도 1은 종래의 플라즈마 장비를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining a conventional plasma equipment.
도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 장비는 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버(1)와, 상기 챔버(1) 상부벽 또는 측벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 챔버(1) 내에 공정 가스, 즉 반응 가스를 주입하기 위한 가스 주입관(3)과, 상기 챔버(1) 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극(5)과, 상기 전극(5)에 소정의 전력을 가하여 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원(7)과, 상기 챔버(1) 내의 압력을 조절하고 챔버(1) 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버(1) 바닥의 소정영역에 연통되어 외부의 진공 펌프(도시하지 않음)와 연결된 배출관(9)과, 상기 챔버(1) 안 쪽의 배출관(9)의 끝 부분에 설치되어 챔버(1) 내의 공정 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구(11)를 구비한다. 여기서, 상기 흡입구(11)는 전극(5)의 가장자리 아래에 위치한다.Referring to FIG. 1, a conventional plasma apparatus communicates with a hermetically sealed chamber 1 having a ground potential and a predetermined region of an upper wall or sidewall of the chamber 1, so that a process gas, ie, a process gas, is stored in the chamber 1 from the outside. A gas injection tube 3 for injecting a reactive gas, an electrode 5 installed below the chamber 1 and serving as a chuck on which a wafer is placed, and a predetermined electric power applied to the electrode 5 to provide a chamber ( 1) an external vacuum in communication with a power source 7 for forming a plasma in the chamber, and a predetermined area of the bottom of the chamber 1 for controlling the pressure in the chamber 1 and for discharging the reacted gas in the chamber 1; A discharge pipe 9 connected to a pump (not shown) and a suction port 11 installed at an end of the discharge pipe 9 inside the chamber 1 to suck process gas and air in the chamber 1. do. Here, the suction port 11 is located below the edge of the electrode (5).
이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 장비의 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성시키기 위하여 고진공 상태의 챔버(1) 내에 아르곤과 같은 기체를 주입하고 상기 전극(5)에 고전압을 가하여 방전시킨다. 이때, 챔버(1) 내에 파티클이 발생한다는 사실은 널리 알려져 있으며, 이러한 파티클은 오염입자로 작용하여 웨이퍼 표면을 오염시키고 결과적으로 반도체소자의 제조수율을 저하시킨다.In order to form a plasma in the chamber 1 of the conventional plasma equipment configured as described above, a gas such as argon is injected into the chamber 1 in a high vacuum state, and a high voltage is applied to the electrode 5 to discharge it. At this time, the fact that particles are generated in the chamber 1 is widely known, and these particles act as contaminating particles to contaminate the wafer surface and consequently reduce the production yield of semiconductor devices.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼가 놓이는 전극 가장자리 아래에 전극과 반대되는 극성으로 유도되는 추가전극을 설치하여 챔버 내에 발생한 파티클을 제거할 수 있는 플라즈마 장비를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasma apparatus capable of removing particles generated in a chamber by installing an additional electrode induced with a polarity opposite to the electrode under the electrode edge on which the wafer is placed.
도 1은 종래의 플라즈마 장비를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining a conventional plasma equipment.
도 2는 본 발명의 플라즈마 장비를 설명하기 위한 개략도이다.2 is a schematic view for explaining the plasma equipment of the present invention.
도 3은 도 2의 전극에 인가하는 전압 파형 및 추가 전극에 유도되는 전위를 시간에 따라 도시한 그래프이다.3 is a graph showing a voltage waveform applied to the electrode of FIG. 2 and a potential induced in the additional electrode with time.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 플라즈마 장비는 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버와, 상기 챔버 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버 내에 공정 가스를 주입하기 위한 가스 주입관과, 상기 챔버 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극과, 상기 전극에 소정의 전력을 가하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원과, 상기 챔버 내의 압력을 조절하고 상기 챔버 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버 바닥의 소정영역에 연통된 배출관과, 상기 전극 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버 내의 배출관과 연결되어 상기 챔버 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구를 구비하는 플라즈마 장비에 있어서, 상기 흡입구와 상기 전극의 가장자리 사이에 설치되고 상기 전극과 반대되는 전위가 인가되는 추가전극을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the plasma apparatus of the present invention includes a closed chamber having a ground potential, a gas injection tube communicating with a predetermined region of the chamber wall, and injecting a process gas into the chamber from the outside; An electrode installed in the lower part, which serves as a chuck on which the wafer is placed, a power source for applying a predetermined electric power to the electrode to form a plasma in the chamber, and adjusting the pressure in the chamber and discharging the reacted gas in the chamber In the plasma equipment having a discharge pipe connected to a predetermined area of the chamber bottom, and the suction pipe is located below the electrode edge and connected to the discharge pipe in the chamber to suck the reacted gas and air in the chamber, the suction port and the electrode Installed between the edges and applied with a potential opposite to the electrode It is characterized by further comprising an additional electrode.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 플라즈마 장비를 설명하기 위한 개략도이다. 여기서, 도 1의 참조번호와 동일한 번호로 표시한 부분은 동일부분을 의미한다.2 is a schematic view for explaining the plasma equipment of the present invention. Here, the parts denoted by the same reference numerals as those of FIG. 1 mean the same parts.
도 2를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 장비는 접지전위를 가지면서 밀폐된 챔버(1)와, 상기 챔버(1) 벽의 소정영역에 연통되어 외부로부터 상기 챔버(1) 내에 공정 가스, 즉 반응 가스를 주입하기 위한 가스 주입관(3)과, 상기 챔버(1) 내의 하부에 설치되어 웨이퍼가 놓이는 척 역할을 하는 전극(5)과, 상기 전극(5)에 소정의 전력을 인가하여 상기 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성시키기 위한 전원(7)과, 상기 챔버(1) 내의 압력을 조절하고 상기 챔버(1) 내의 반응된 가스를 배출시키기 위하여 챔버(1) 바닥의 소정영역에 연통된 배출관(9)과, 상기 전극(5) 가장자리 아래에 위치하고 상기 챔버(1) 내의 배출관(9)과 연결되어 상기 챔버(1) 내의 반응된 가스 및 공기를 흡입하는 흡입구(11)와, 상기 흡입구(11)와 상기 전극(5)의 가장자리 사이에 설치된 추가전극(13)을 구비한다.Referring to FIG. 2, the plasma apparatus of the present invention communicates with a closed chamber 1 having a ground potential and a predetermined region of the wall of the chamber 1 so that a process gas, that is, a reaction, is formed in the chamber 1 from the outside. A gas injection tube 3 for injecting a gas, an electrode 5 installed below the chamber 1 and serving as a chuck on which a wafer is placed, and a predetermined power is applied to the electrode 5 to the chamber A power source 7 for forming a plasma in the chamber 1, and a discharge pipe communicating with a predetermined region of the bottom of the chamber 1 for controlling the pressure in the chamber 1 and for discharging the reacted gas in the chamber 1; (9), an inlet (11) located below the edge of the electrode (5) and connected to the discharge pipe (9) in the chamber (1) to suck the reacted gas and air in the chamber (1), and the inlet ( 11) and an additional electrode 13 provided between the edge of the electrode 5 .
도 3은 상기 도 2의 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성하기 위하여 전극(5)에 인가하는 전압 파형 및 추가전극(13)에 유도되는 전위를 시간에 따라 도시한 그래프들로서, 상부에 도시한 그래프의 세로축은 전극(5)에 인가되는 펄스 파형을 도시한 것이고, 하부에 도시한 그래프는 상기 전극(5)에 인가되는 펄스 파형에 의해 추가전극(13)에 유도되는 전위의 파형을 도시한 것이다. 여기서, 참조부호 T1으로 표시한 구간은 전극(5)에 소정의 전압이 인가되는 시간을 나타내고, 참조부호 T2로 표시한 구간은 전극(5)에 접지전위가 인가되는 시간을 나타낸다.3 is a graph showing the voltage waveform applied to the electrode 5 and the potential induced in the additional electrode 13 over time to form a plasma in the chamber 1 of FIG. The vertical axis of the graph shows the pulse waveform applied to the electrode 5, and the graph shown below shows the waveform of the potential induced in the additional electrode 13 by the pulse waveform applied to the electrode 5. . Here, the section denoted by reference numeral T1 represents the time when a predetermined voltage is applied to the electrode 5, and the section denoted by the reference symbol T2 indicates the time when the ground potential is applied to the electrode 5.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 장비의 플라즈마 형성원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 and 3 will be described the plasma formation principle of the plasma equipment according to the present invention.
먼저, 고진공 상태의 챔버(1) 내에 가스 주입관(3)을 통하여 외부로부터 아르곤 가스를 주입하고, 상기 전극(5)에 펄스 파형의 전압을 인가하여 전극(5) 상부에 아르곤 플라즈마를 형성한다. 아르곤 플라즈마는 음(-) 전하인 전자와 양(+)의 전하인 아르곤 이온들을 포함한다. 이때, 챔버(1) 내에 아르곤 가스가 주입되면서 챔버(1) 내의 압력이 급격히 변화하고, 이러한 압력 변화에 따라 파티클이 발생한다. 이러한 파티클들은 전극(5) 상부에 형성된 아르곤 플라즈마의 가장자리, 즉 전극(5)의 가장자리 상부에 형성되고, 전극(5)에 소정의 전압이 가해지는 시간(T1) 동안에 음(-)으로 대전된 상태로 분포한다. 이때, 추가전극(13)은 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(1) 벽과 동일한 접지전위를 갖는다. 다음에, 상기 전극(5)이 접지되는 시간(T2) 동안에는 추가전극(13)에 양(+)의 전압이 인가되어 상기 음(-)으로 대전된 파티클들이 추가전극(13)을 향하여 이동한다. 이와 같이 추가전극(13)을 향하여 이동한 파티클들은 추가전극(13) 아래에 설치된 흡입구(11)로 흡입되어 챔버(1) 외부로 배출된다. 여기서, 상기 시간(T1)은 파티클들을 충분히 음(-)으로 대전시키기 위하여 20 내지 10,000 μsec인 것이 바람직하고, 상기 시간(T2)는 음(-)으로 대전된 파티클들이 중성화되는 데 걸리는 시간에 해당하는 100 내지 10,000μsec인 것이 바람직하다.First, argon gas is injected from the outside through the gas injection tube 3 into the chamber 1 in a high vacuum state, and an argon plasma is formed on the electrode 5 by applying a pulse waveform voltage to the electrode 5. . An argon plasma contains electrons that are negative charges and argon ions that are positive charges. At this time, as the argon gas is injected into the chamber 1, the pressure in the chamber 1 changes rapidly, and particles are generated according to the pressure change. These particles are formed on the edge of the argon plasma formed on the electrode 5, that is, on the edge of the electrode 5, and are negatively charged during the time T1 at which a predetermined voltage is applied to the electrode 5. Distributed in a state. At this time, the additional electrode 13 has the same ground potential as the wall of the chamber 1 as shown in FIG. Next, during the time T2 at which the electrode 5 is grounded, a positive voltage is applied to the additional electrode 13 so that the negatively charged particles move toward the additional electrode 13. . As such, the particles moving toward the additional electrode 13 are sucked into the inlet 11 installed under the additional electrode 13 and discharged to the outside of the chamber 1. Here, the time T1 is preferably 20 to 10,000 μsec in order to sufficiently charge the particles (−), and the time (T2) corresponds to the time taken to neutralize the negatively charged particles. It is preferable that it is 100-10,000 microseconds.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전극에 가해지는 전압과 반대되는 전위를 갖는 추가전극을 전극의 가장자리 아래에 설치함으로써, 플라즈마 형성시 발생하는 파티클들을 챔버 외부로 배출시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마 공정시 웨이퍼 상에 오염입자로 작용하는 파티클이 흡착되는 것을 방지할 수 있으므로, 반도체소자의 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by installing an additional electrode below the edge of the electrode having a potential opposite to the voltage applied to the electrode, it is possible to discharge the particles generated during plasma formation to the outside of the chamber. Therefore, it is possible to prevent the particles acting as contaminating particles on the wafer during the plasma process, thereby improving the yield of the semiconductor device.
Claims (1)
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KR1019960044396A KR19980026071A (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Semiconductor manufacturing equipment using plasma |
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ID=66325555
Family Applications (1)
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KR1019960044396A KR19980026071A (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Semiconductor manufacturing equipment using plasma |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100415435B1 (en) * | 1999-09-21 | 2004-01-31 | 주성엔지니어링(주) | Apparatus for fabricating semiconductor devices |
KR100581998B1 (en) * | 1999-11-17 | 2006-05-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for etching a wafer |
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1996
- 1996-10-07 KR KR1019960044396A patent/KR19980026071A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100415435B1 (en) * | 1999-09-21 | 2004-01-31 | 주성엔지니어링(주) | Apparatus for fabricating semiconductor devices |
KR100581998B1 (en) * | 1999-11-17 | 2006-05-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for etching a wafer |
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