KR19990038734U

KR19990038734U - Semiconductor Wafer Etching Equipment

Info

Publication number: KR19990038734U
Application number: KR2019980004873U
Authority: KR
Inventors: 오지영
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-25

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장치에 관한 것이다. 종래에는 고주파 전원의 주파수가 낮고 내부전극에 접지가 상.하로 차이가 나도록 구비됨으로써 프라즈마 밀도가 낮고, 균일도가 불량한 문제점이 있었다. 따라서 본 고안은 배기관 및 가스주입관을 갖는 반응실과; 상기 반응실 외부 일측부에 27.12MHz의 주파수를 갖도록 구비되는 고주파 전원과; 상기 반응실 외측에 접하도록 구비되는 원통형의 외부전극과; 상기 반응실 내부에 간격을 두고 설치되고 상.하 동수로 접지를 갖는 내부전극과; 상기 내.외부전극의 상.하부를 복개하면서 고주파 전원과 내부전극을 전기적으로 연결하는 상.하 접속판과; 상기 반응실 내부에 다수장의 웨이퍼를 탑재하는 보트를 승강시키는 보트스테이지와 상기 하부 접속판 사이에 개재되어 외부공기의 반응실 유입을 차단하는 실링용 오링으로 구성함으로써 식각 비율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전자의 흐름이 상.하로 균일하게 이루어짐으로써 공정시간의 단축과 함께 작업의 효율성 및 생산성 향상을 기할 수 있는 효과를 갖게 된다.The present invention relates to a semiconductor wafer etching apparatus. In the related art, since the frequency of the high frequency power supply is low and the internal electrode is provided with a difference in ground up and down, the plasma density is low and the uniformity is poor. Therefore, the present invention includes a reaction chamber having an exhaust pipe and a gas injection pipe; A high frequency power source provided at one side of the reaction chamber to have a frequency of 27.12 MHz; A cylindrical external electrode provided to contact the outside of the reaction chamber; Internal electrodes installed at intervals in the reaction chamber and having a ground with upper and lower channels; An upper and lower connecting plate electrically connecting the high frequency power supply and the inner electrode while covering the upper and lower parts of the inner and outer electrodes; It is possible to improve the etching rate by configuring the sealing O-ring interposed between the boat stage for elevating the boat mounting a plurality of wafers in the reaction chamber and the lower connecting plate to block the inflow of the reaction chamber from the outside air. Since the flow of electrons is made up and down uniformly, the process time can be shortened, and work efficiency and productivity can be improved.

Description

Semiconductor Wafer Etching Equipment

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer etching apparatus.

일반적으로 반도체 웨이퍼 식각장치는 도 1에 도시된 바와 같이 반응실(1) 외측에 상.하로 트여진 원통형상의 외부전극(2)이 접하도록 설치되어 있고, 상기 반응실(1) 내부에는 상기 외부전극(2)과 마찬가지로 상.하로 트여지고 수개의 관통홀()이 형성된 원통형상의 내부전극(3)이 간격을 두고 설치되어 있으며, 이의 사이에는 상.하 접속판(4)(4A)이 상기 내.외부전극(2)(3)의 상.하 개구부를 복개하면서 반응실(1) 외부 일측부에 설치된 13.56MHZ의 고주파 전원(5)과 내부전극으로 전기적으로 연결하도록 구성되어 있다. 또한 상기 반응실(1)은 절연과 동시에 진공을 유지하기 위해 수정체로 형성됨과 아울러 반응실(1) 내부를 진공상태로 유지하기 위한 배기관(1A)과, 가스를 주입하기 위한 가스주입관(1B)이 설치되어 있다. 그리고 상기 하부측 접속판(4A)의 중앙부에는 웨이퍼(W)를 탑재한 보트(BOAT)(6)가 이동할 수 있도록 구성되어 있으며, 그 삽입구를 통하여 상기 보트(6)를 승강시키는 보트스테이지(7)가 구비되어 있다. 또한 상기 반응실(1)과 보트스테이지(7) 사이에는 실링용 오링(8)이 개재되어 있다. 이와같이 구성된 종래의 반도체 웨이퍼 식각장치는 먼저, 보트(6)에 50장의 웨이퍼(W)를 탑재한 보트스테이지(7)가 상승하게 되고, 이의 상승으로 하부측 접속판(4A)과 보트스테이지(7) 사이에 개재된 실링용 오링(8)이 압축되면서 반응실(1)을 내부를 밀폐시키게 된다. 그리고 상기 반응실(1)의 배기관(1A)을 통하여 반응실(1) 내부를 진공상태로 만들게 되고, 가스주입관(1B)을 통해서 반응실(1) 내부로 반응가스가 주입된다. 그런 다음 반응실(1) 내부가 일정압력에 도달하게 되면 상기 반응실(1) 외부 일측의 13.56MHZ의 고주파 전원(5)을 인가시키게 되는데, 이때 외부전극(2)에서 발생한 전자들이 내부전극(3) 쪽으로 이동하면서 반응가스 입자와 충돌하여 충돌전리(Ionization by collision)을 일으킨다. 그리고 반응 가스 입자의 최외각 전자가 다양한 형태로 여기(Excitation)되면서 화학적으로 불안정한 상태를 이루고, 이러한 불안정한 상태가 웨이퍼(W)에 반응하여 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 포토 레지스터(Photo resist)를 제거하도록 되어 있다.In general, a semiconductor wafer etching apparatus is provided such that a cylindrical external electrode 2 is opened up and down outside the reaction chamber 1 as shown in FIG. 1, and the inside of the reaction chamber 1 is the outer side. Similarly to the electrode 2, the inner and outer cylindrical electrodes 3, which are vertically open and have several through holes, are provided at intervals, and the upper and lower connecting plates 4 and 4A are disposed therebetween. The upper and lower openings of the inner and outer electrodes 2 and 3 are covered with the high frequency power source 5 of 13.56MHZ provided at one side of the reaction chamber 1 and electrically connected to the inner electrode. In addition, the reaction chamber 1 is formed of a lens to maintain a vacuum at the same time as the insulation, and an exhaust pipe 1A for maintaining the inside of the reaction chamber 1 in a vacuum state, and a gas injection pipe 1B for injecting gas. ) Is installed. The boat BOAT 6 on which the wafer W is mounted is movable at the center of the lower side connecting plate 4A, and the boat stage 7 for elevating the boat 6 through the insertion hole. ) Is provided. In addition, a sealing O-ring 8 is interposed between the reaction chamber 1 and the boat stage 7. In the conventional semiconductor wafer etching apparatus configured as described above, first, the boat stage 7 having 50 wafers W mounted thereon is lifted, and the lower side connecting plate 4A and the boat stage 7 are raised by the lift. The sealing O-ring 8 interposed between the) is compressed to seal the inside of the reaction chamber (1). Then, the inside of the reaction chamber 1 is made into a vacuum state through the exhaust pipe 1A of the reaction chamber 1, and the reaction gas is injected into the reaction chamber 1 through the gas injection pipe 1B. Then, when the inside of the reaction chamber 1 reaches a predetermined pressure, 13.56MHZ high frequency power source 5 is applied to one side of the outside of the reaction chamber 1, in which the electrons generated from the external electrode 2 are internal electrode ( It moves toward 3) and collides with the reactant gas particles, causing ionization by collision. The outermost electrons of the reactive gas particles are excited in various forms to form a chemically unstable state, and the unstable state reacts with the wafer W to remain on the surface of the wafer W. It is supposed to remove.

그러나 이러한 종래의 반도체 웨이퍼 식각장치는 외부전원, 즉 고주파 전원의 주파수가 13.56MHZ로 초당 외부전극과 내부전극 사이의 전자운동이 13.56Mega로서 프라즈마 밀도(Density)가 낮고, 내부전극의 상.하 접지의 불균일로 인해 균일도(Uniformity)가 나쁜 문제점이 있었다. 따라서 본 고안의 목적은 프라즈마 밀도를 높이면서 균일도를 향상시켜 공정시간을 단축하면서 반도체 제품의 질적 향상을 기하는데 있다.However, in the conventional semiconductor wafer etching apparatus, the frequency of the external power source, that is, the high frequency power source, is 13.56 MHZ, and the electronic motion between the external electrode and the internal electrode is 13.56 Mega per second. Uniformity was bad due to the non-uniformity of. Therefore, an object of the present invention is to improve the quality of semiconductor products while reducing the process time by increasing the uniformity while increasing the plasma density.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 식각장치의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor wafer etching apparatus.

도 2는 종래의 반도체 웨이퍼 식각장치의 내부전극 구조를 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the internal electrode structure of a conventional semiconductor wafer etching apparatus.

도 3은 본 고안의 구성을 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the present invention.

도 4는 본 고안의 내부전극 구조를 보인 사시도.Figure 4 is a perspective view showing the internal electrode structure of the present invention.

**도면의주요부분에대한부호의설명**** description of the symbols for the main parts of the drawings **

11:반응실 11A:배기관11: Reaction chamber 11A: Exhaust pipe

11B:가스주입관 12:외부전극11B: gas injection pipe 12: external electrode

13:내부전극 13A:관통홀13: Inner electrode 13A: Through hole

14,14A:상.하접속판 15:고주파 전원14, 14A: Up and down connection board 15: High frequency power supply

16:보트 17:보트스테이지16: Boat 17: Boat stage

18:실링용오링18: sealing O-ring

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 배기관 및 가스주입관을 갖는 반응실과; 상기 반응실 외부 일측부에 27.12MHz의 주파수를 갖도록 구비되는 고주파 전원과; 상기 반응실 외측에 접하도록 구비되는 원통형의 외부전극과; 상기 반응실 내부에 간격을 두고 설치되고 상.하 동수로 접지를 갖는 내부전극과; 상기 내.외부전극의 상.하부를 복개하면서 고주파 전원과 내부전극을 전기적으로 연결하는 상.하 접속판과; 상기 반응실 내부에 다수장의 웨이퍼를 탑재하는 보트를 승강시키는 보트스테이지와 상기 하부 접속판 사이에 개재되어 외부공기의 반응실 유입을 차단하는 실링용 오링으로 구성된 것을 특징으로 반도체 웨이퍼 식각장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention comprises a reaction chamber having an exhaust pipe and a gas injection pipe; A high frequency power source provided at one side of the reaction chamber to have a frequency of 27.12 MHz; A cylindrical external electrode provided to contact the outside of the reaction chamber; Internal electrodes installed at intervals in the reaction chamber and having a ground with upper and lower channels; An upper and lower connecting plate electrically connecting the high frequency power supply and the inner electrode while covering the upper and lower parts of the inner and outer electrodes; A semiconductor wafer etching apparatus is provided, comprising a boat stage for elevating a boat for mounting a plurality of wafers in the reaction chamber and a sealing O-ring interposed between the lower connecting plate and blocking the inflow of reaction air from external air. .

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention according to the embodiment.

도 3은 본 고안의 구성을 보인 단면도이고, 도 4는 본 고안의 내부전극 구조를 보인 사시도이다. 이 반도체 웨이퍼 식각장치는 통상에서와 같이 반응실(11) 외측에 상.하로 트여진 원통형상의 외부전극(12)이 접하도록 설치되어 있고, 상기 반응실(11) 내부에는 상기 외부전극(12)과 마찬가지로 상.하로 트여지고 수개의 관통홀(13A)이 원통형상의 내부전극(13)이 간격을 두고 설치되어 있으며, 이의 사이에는 상.하 접속판(14)(14A)이 상기 내.외부전극(13)(12)의 상.하 개구부를 복개하면서 반응실(11) 외부 일측부에 설치된 고주파 전원(15)과 내부전극으로 전기적으로 연결하도록 구성되어 있다. 또한 상기 반응실(11)은 절연과 동시에 진공을 유지하기 위해 수정체로 형성됨과 아울러 반응실(11) 내부를 진공상태로 유지하기 위해 공정 부산물인 폴리머를 펌핑하는 출구인 배기관(11A)과, 공정가스를 주입하기 위한 가스주입관(11B)이 설치되어 있다. 그리고 상기 하부측 접속판(14A)의 중앙부에는 웨이퍼(W)를 탑재한 보트(BOAT)(6)가 이동할 수 있도록 구성되어 있으며, 그 삽입구를 통하여 상기 보트(16)를 승강시키는 보트스테이지(7)가 구비되어 있다. 또한 상기 반응실(11)과 보트스테이지(7) 사이에는 외부공기가 반응실(11) 내부로 유입되지 않도록 차단하는 실링용 오일(8)이 개재되어 있다. 이러한 반도체 웨이퍼 식각장치에 있어, 본 고안의 가장 특징적인 것은 상기 고주파 전원(15)이 27.12MHz의 주파수를 갖도록 구성하고, 상기 내부전극(13)을 도 4에 도시한 바와 같은 상.하 동수로 접지(13B)를 갖도록 구성한 것이다. 이와같이 구성된 본 고안은 먼저, 보트(16)에 작업하고자 하는 웨이퍼 50장을 탑재한 다음 보트(16)를 상승시켜서 내부전극(13)의 내측에 위치시킨다. 그런 다음 가스배기관(11A)을 통하여 펌핑을 하여 반응실(11) 내부를 진공 상태로 만든 다음, 가스주입관(11B)을 통하여 반응실(11)의 내부로 공정 가스를 주입한다. 이와같은 상태에서 고주파 전원(15)에 27.12MHz를 인가하면 외부전극(12)과 내부전극(13) 사이를 외부전극(12)에서 방출된 전자들이 초당 27.12 × 10⁶왕복운동을 하면서 가스주입관(11B)을 통하여 주입된 가스 입자들과 충돌하면서 충돌전리(Ionization by collision)을 일으킨다. 이때 공정 가스의 최외각 전자들이 다양한 형태로 여기(excitation)되면서 화학적으로 불안정한 상태가 되며, 이와 같은 상태가 연속되면서 플라즈마를 형성하여 웨이퍼(W)의 상면에 도포되어 있는 포토 레지스트를 제거하게 되는 것이다. 한편, 외부전극(12)에서 방출된 전자들은 내부전극(13)을 향하게 되는데, 내부전극(13)의 상.하 접지(13B)가 동일하므로 상.하 동일량의 전자이동이 있어 보트스테이지(7) 위에 로딩(Loading) 되어 있는 1번에서 50번 웨이퍼(W)까지의 식각비율이 향상될 뿐만 아니라 모두 균일하게 이루어지게 되는 것이다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the internal electrode structure of the present invention. The semiconductor wafer etching apparatus is provided such that a cylindrical external electrode 12, which is opened up and down, is in contact with the outside of the reaction chamber 11 as usual, and inside the reaction chamber 11, the external electrode 12 Like the upper and lower openings, several through holes 13A are provided with cylindrical inner electrodes 13 spaced apart from each other, and the upper and lower connecting plates 14 and 14A are disposed between the inner and outer electrodes. (13) It is configured to electrically connect the high frequency power source 15 provided on one side of the reaction chamber 11 and the internal electrode while covering the upper and lower openings. In addition, the reaction chamber 11 is formed of a lens to maintain a vacuum at the same time as the insulation and the exhaust pipe 11A which is an outlet for pumping a polymer which is a by-product of the process to maintain the inside of the reaction chamber 11 in a vacuum state, and a process The gas injection pipe 11B for injecting gas is provided. The boat BOAT 6 on which the wafer W is mounted is movable at the center of the lower side connecting plate 14A, and the boat stage 7 for elevating the boat 16 through its insertion hole. ) Is provided. In addition, a sealing oil 8 is interposed between the reaction chamber 11 and the boat stage 7 to prevent external air from entering the reaction chamber 11. In the semiconductor wafer etching apparatus, the most characteristic feature of the present invention is that the high frequency power supply 15 is configured to have a frequency of 27.12 MHz, and the internal electrode 13 is vertically and vertically shaped as shown in FIG. 4. It is configured to have a ground 13B. According to the present invention configured as described above, first, 50 wafers to be worked on the boat 16 are mounted, and then the boat 16 is raised to be positioned inside the internal electrode 13. Then, the inside of the reaction chamber 11 is vacuumed by pumping through the gas exhaust pipe 11A, and the process gas is injected into the reaction chamber 11 through the gas injection pipe 11B. When 27.12 MHz is applied to the high frequency power supply 15 in this state, electrons emitted from the external electrode 12 between the external electrode 12 and the internal electrode 13 are 27.12 per second. × 10 ⁶ and a reciprocating motion while causing collision with the gas particles injected through the gas inlet tube (11B) impact ionization (Ionization by collision). At this time, as the outermost electrons of the process gas are excited in various forms, they become chemically unstable, and as such a state continues, plasma is formed to remove the photoresist applied to the upper surface of the wafer W. . On the other hand, the electrons emitted from the external electrode 12 is directed toward the internal electrode 13, because the upper and lower ground 13B of the internal electrode 13 is the same, there is an equal amount of electron movement in the upper and lower boat stage ( 7) The etching rate from wafers 1 to 50, which are loaded on the wafer, is not only improved, but all are made uniform.

이같이 본 고안은 외부전극에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 높여줌으로써 전자와 공정가스와의 충돌전리의 횟수를 증가시킬 뿐만 아니라 이는 웨이퍼 위에 도포된 포토 레지스트와 반응하는 레디컬(Radical)의 수를 증가시켜 식각 비율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다. 또한 내부전극의 상.하 접지를 동일하게 하여 전자의 흐름이 상.하로 균일하게 이루어지도록 함으로써 균일도의 향상에 의한 공정시간의 단축과 함께 작업의 효율성 및 생산성 향상을 기할 수 있는 효과를 갖게 된다.As such, the present invention not only increases the frequency of collision ionization between electrons and process gases by increasing the frequency of the high frequency power applied to the external electrode, but also increases the number of radicals reacting with the photoresist applied on the wafer. It has an effect that can improve the etching rate. In addition, by making the upper and lower grounds of the internal electrodes the same, the flow of electrons is made uniform up and down, thereby reducing the process time by improving the uniformity and improving the work efficiency and productivity.

Claims

A reaction chamber having an exhaust pipe and a gas injection pipe; A high frequency power source provided at one side of the reaction chamber to have a frequency of 27.12 MHz; A cylindrical external electrode provided to contact the outside of the reaction chamber; Internal electrodes installed at intervals in the reaction chamber and having a ground with upper and lower channels; An upper and lower connecting plate electrically connecting the high frequency power supply and the inner electrode while covering the upper and lower parts of the inner and outer electrodes; And a sealing O-ring interposed between the boat stage for elevating the boat mounting the plurality of wafers in the reaction chamber and the lower connecting plate to block the inflow of the reaction chamber from the outside air.