KR19990018011U - 반도체 제조용 플라즈마 식각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 웨이퍼의 식각공정시 웨이퍼의 전표면에 플라즈마가 균일하게 작용하도록하는 반도체 제조용 플라즈마 식각장치에 관한 것으로 종래의 플라즈마 식각장치에 의한 웨이퍼 식각시 플라즈마가 웨이퍼를 거쳐 배출관을 통하여 배출되면서 웨이퍼의 외주연에서 플라즈마가 정체하는 시간이 웨이퍼의 중앙부에 비해 상대적으로 길어 웨이퍼의 중앙부위보다 외주연이 빠르게 식각되어 웨이퍼의 식각율이 불균일한 문제점이 있었던바 본 고안은 웨이퍼가 안착되는 정전척의 외주연을 따라 형성되는 실리콘 히이트 실드의 높이를 웨이퍼가 안착된 상태보다 높게 형성하여 웨이퍼 전표면에 대한 플라즈마의 정체시간을 균일하게 유지하므로써 식각이 균일하게 이루어지는 동시에 플라즈마의 밀도를 증대시켜 웨이퍼의 식각율을 향상시키는 잇점이 있는 반도체 제조용 플라즈마 식각장치이다.

Description

반도체 제조용 플라즈마 식각장치

본 고안은 반도체 제조용 플라즈마 식각장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 웨이퍼의 식각공정시 웨이퍼의 전표면에 플라즈마가 균일하게 작용하도록하는 반도체 제조용 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체의 원재료인 웨이퍼에 공정막을 형성하기 위하여 플라즈마 식각장치가 사용된다. 이러한 플라즈마 식각장치는 실리콘 질화막, 다결정 실리콘 및 실리콘 산화막을 식각할 수 있는 장점으로 많이 사용된다.

종래의 플라즈마 식각장치는 도 1에서 도시된 바와같이 일측에는 공정가스가 유입되는 인입관(3)이 형성되고 타측에는 플라즈마를 배출하는 배출관(5)이 형성되는 공정 챔버(1)와, 상기 공정 챔버(1)의 내측 상단에 형성되어 플라즈마를 방출하는 상부 전극(7)과, 상기 상부 전극(7)과 일정간격으로 이격되며 상부면에 웨이퍼(11)가 설치되는 정전척(9)과, 상기 정전척(9)의 외주연에 형성되어 플라즈마에 의해 식각되며 플라즈마의 밀도를 조절하는 실리콘 히이트 실드(Silicon heat shield)(13)로 구성된다.

전술한 바와 같은 플라즈마 식각장치의 식각과정을 설명하면 다음과 같다.

공정 챔버(1)의 인입관(3)을 통하여 내측으로 유입된 공정 가스가 상부 전극에 인가된 RF(Ratio frequency)전력에 의하여 화학반응되며 플라즈마를 생성한다.

상기 플라즈마는 상부 전극(7)에서 정전척(9)으로 일정한 흐름을 이루며 이송되어 웨이퍼(11)의 표면과 상호 반응하면서 웨이퍼(11)의 식각작업이 수행된다.

이때 상기 정전척(9)의 외주연에 형성된 실리콘 히이트 실드(13)에 플라즈마가 상호 반응하여 식각되면서 공정 챔버(1)내의 플라즈마 밀도를 조절하므로써 식각율(Etch rate) 및 식각균일성(Uniformity)을 조절한다.

이러한 실리콘 히이트 실드(13)는 정전척(9)에 안착된 웨이퍼(11)와 동일한 높이로 대응되도록 형성된다.

한편, 상기 웨이퍼(11)가 식각되는 속도는 웨이퍼(11)에 공급되는 플라즈마의 정체시간은 물론 공정 챔버(1)내의 온도와 압력에 좌우된다.

그러나, 종래의 플라즈마 식각장치에 의한 웨이퍼 식각시 플라즈마가 웨이퍼를 거쳐 배출관을 통하여 배출되면서 웨이퍼의 외주연에서 플라즈마가 정체하는 시간이 웨이퍼의 중앙부에 비해 상대적으로 길어 웨이퍼의 중앙부위보다 외주연이 빠르게 식각되어 웨이퍼의 식각율이 불균일한 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 웨이퍼가 안착되는 정전척의 외주연을 따라 형성되는 실리콘 히이트 실드의 높이를 웨이퍼가 안착된 상태보다 높게 형성하므로써 플라즈마 의 정체시간을 균일하게 유지하는 반도체 제조용 플라즈마 식각장치를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 목적을 달성하고자, 공정가스가 유입되는 인입관이 형성되고 타측에는 플라즈마를 배출하는 배출관이 형성되는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 내측 상단에 형성되어 플라즈마를 방출하는 상부 전극과, 상기 상부 전극과 일정간격으로 이격되며 상부면에 웨이퍼가 설치되는 정전척과, 상기 정전척의 외주연에 형성되어 플라즈마에 의해 식각되어 플라즈마의 밀도를 조절하는 실리콘 히이트 실드로 구성되는 플라즈마 식각장치에 있어서,상기 실리콘 히이트 실드의 높이를 웨이퍼가 안착된 상태에서의 정전척 높이보다 높게 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 플라즈마 식각장치를 도시한 구성도이고,

도 2는 본 고안의 플라즈마 식각장치를 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 공정 챔버, 3 : 인입관,

5 : 배출관, 7 : 상부 전극,

9 : 정전척, 11 : 웨이퍼,

13, 100 : 실리콘 히이트 실드.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 플라즈마 식각장치를 도시한 구성도이다.

일측에 공정가스가 유입되는 인입관(3)을 형성하고 타측에 플라즈마를 방출하는 배출관(5)이 연결된 공정 챔버(1)가 형성된다.

이러한 공정 챔버(1)의 내부 상측에는 RF전력이 인가되면 공정가스와 상호 작용하여 플라즈마를 방사하는 상부 전극(7)이 형성된다.

한편, 상기 공정 챔버(1)의 내부 하측에는 상부면에 웨이퍼(11)가 안착되고, 상기 플라즈마가 상부면에 일정한 방향을 이루며 공급되도록 유도하는 정전척(9)이 형성된다.

이러한 정전척(9)의 상부면 외주연에는 플라즈마와 반응하여 식각되므로써 공정 챔버(1)내의 플라즈마에 대한 밀도를 조절하는 실리콘 히이트 실드(100)가 형성된다.

상기 실리콘 히이트 실드(100)는 웨이퍼(11)가 안착된 상태에서의 정전척(9) 높이보다 약 3 ~ 4 Cm 정도 더 높게 형성된다.

따라서 상기 실리콘 히이트 실드(100)에 의한 장벽이 형성되어 정전척(9)에 안착된 웨이퍼(11)에 플라즈마가 일시적으로 정체하도록 구성된다.

본 고안의 프라즈마 식각장치에 의한 웨이퍼 식각과정을 알아보면 다음과 같다.

도면을 참조하면 인입관(3)을 통하여 공정 챔버(1)내로 유입된 공정 가스는 RF전력이 인가된 상부 전극(7)과 화학적으로 반응하여 플라즈마를 생성한다.

이러한 플라즈마는 정전척(9)에 의하여 유도되어 정전척(9)의 상부면에 안착된 웨이퍼(11) 표면으로 방사된다.

이때 상기 정전척(9)에 안착된 웨이퍼(11)보다 임의높이만큼 높게 형성된 실리콘 히이트 실드(100)에 의하여 플라즈마가 웨이퍼 표면을 따라 일시적으로 균일하게 분포된다.

이렇게 일정시간동안 정체된 플라즈마는 공정 챔버(1)의 일측에 형성된 배출관(5)을 통하여 외부로 방출되고 또 다른 플라즈마가 웨이퍼(11)의 표면에 일정시간 정체되는 과정이 반복되어 균일한 밀도를 형성한다.

따라서 상기 웨이퍼(11)는 항상 균일하게 분포되는 플라즈마에 의하여 식각이 이루어진다.

또한 웨이퍼(11)가 안착된 정전척(9)에 플라즈마가 집중되므로써 플라즈마 의 밀도가 높아져 웨이퍼(11)에 대한 식각율이 향상됨은 물론이다.

상기에서 상술된 바와 같이, 본 고안은 웨이퍼가 안착되는 정전척의 외주연을 따라 형성되는 실리콘 히이트 실드의 높이를 웨이퍼가 안착된 상태보다 높게 형성하여 웨이퍼 전표면에 대한 플라즈마의 정체시간을 일정하게 유지하므로써 식각이 균일하게 이루어지는 동시에 플라즈마의 밀도를 증대시켜 웨이퍼의 식각율을 향상시키는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 공정가스가 유입되는 인입관(3)이 형성되고 타측에는 플라즈마를 배출하는 배출관(5)이 형성되는 공정 챔버(1)와, 상기 공정 챔버(1)의 내측 상단에 형성되어 상기 공정가스와 반응하여 플라즈마를 방출하는 상부 전극(7)과, 상기 상부 전극(7)과 일정간격으로 이격되며 상부면에 웨이퍼(11)가 설치되는 정전척(9)과, 상기 정전척(9)의 외주연에 형성되어 플라즈마에 의해 식각되어 플라즈마의 밀도를 조절하는 실리콘 히이트 실드(100)로 구성되는 플라즈마 식각장치에 있어서,

   상기 실리콘 히이트 실드(100)의 높이를 웨이퍼(11)가 안착된 상태의 정전척 (9) 높이보다 약 2 ~ 3 Cm 정도 높게 형성하여 플라즈마 가스의 정체시간을 증대시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 플라즈마 식각장치.