KR19990066450A - 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는캐소우드 - Google Patents

플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는캐소우드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는 캐소우드에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은, 플라즈마식각장치의 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입시킬 수 있는 홀을 복수개 형성시키는 홀형성단계; 상기 실리콘기판의 표면을 슬러리를 이용하여 연마시키는 물리적표면처리단계; 및 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명은, 실리콘기판을 이용하여 제조할 수 있는 플라즈마식각장치의 캐소우드를 수산화칼륨을 이용하여 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 그 표면을 처리하여 경면으로 형성시킨 것을 특징으로 한다.
따라서, 캐소우드로 제조되는 실리콘기판의 표면 및 홀의 내면을 경면으로 형성시킴으로써 파티클의 발생소스를 사전에 제거하여 이로 인한 불량의 발생을 최소화시켜 반도체소자의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

Description

플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는 캐소우드
본 발명은 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는 캐소우드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마식각장치의 캐소우드(Cathode)로 제조되는 실리콘기판에 형성시킨 홀(Hole)의 내면 및 그 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 제거시킨 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는 캐소우드에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 상기 반도체소자로 제조할 수 있는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성시킨 후, 상기 소정의 막을 상기 반도체소자의 특성에 따른 패턴(Pattern)으로 형성시킴으로써 제조된다.
여기서 상기 패턴은 주로 상기 웨이퍼 상에 소정의 막을 완전히 제거 또는 선택적으로 제거시킴으로써 형성시킬 수 있다.
이러한 패턴을 형성시키는 공정 즉, 식각공정은 상기 반도체소자의 고집적화에 따라 습식식각공정에서 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식식각공정으로 발달되어가는 추세이다.
여기서 상기 플라즈마를 이용한 식각공정을 수행하는 식각장치에서 식각챔버는 도1에 도시된 바와 같이 플라즈마를 형성시키기 위하여 고주파의 전력이 인가되는 전극 중에서 상부전극인 캐소우드(10)가 구비되고, 상기 캐소우드(10)가 구비되는 하방으로는 웨이퍼(12)가 안착되는 척(14)(주로 정전척)이 구비된다.
그리고 상기 척(14)의 하방으로는 하부전극인 애노우드(Anode)(16)가 구비되고, 상기 캐소우드(10)와 애노우드(16)에는 고주파의 전력을 인가시킬 수 있는 전력인가단(18)이 구비된다.
여기서 상기 캐소우드(10)에는 상기 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입할 수 있는 홀이 복수개 형성되고, 또한 상기 가스를 식각챔버에 공급할 수 있는 가스공급단(20)이 구비된다.
그리고 상기 홀이 복수개 형성된 캐소우드(10)의 상부에는 상기 가스의 유입시 상기 웨이퍼(12)의 전면(全面)으로 용이하게 유입시킬 수 있는 배플(22)(Baffle)이 구비된다.
여기서 상기의 구성으로 이루어지는 식각창치에 구비되는 캐소우드는 주로 알루미늄(Al), 그 표면을 아노다이징(Anodizing)처리한 알루미늄, 석영(Quartz) 또는 세라믹(Ceramic) 등을 이용하여 제조할 수 있다.
그리고 최근에는 식각공정의 수행시 그 균일도(Uniformity) 등의 향상을 위하여 상기 캐소우드를 실리콘기판을 이용하여 제조하기도 한다.
그러나 알루미늄, 그 표면을 아노다이징 처리한 알루미늄, 석영 또는 세라믹 등으로 제조한 캐소우드와 마찬가지로 상기 실리콘기판으로 제조하는 캐소우드 또한 상기 식각공정의 수행에서 파티클(Particle)을 발생시키는 소스(Source)로 작용하였다.
이러한 파티클의 발생은 마이크로스코프(Microscope)를 이용하여 800배로 확대시킨 사진인 도2 및 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 4,000배로 확대시킨 사진인 도3에서 보는 바와 같이 상기 캐소우드의 표면 및 상기 캐소우드에 형성된 홀의 내면에 잔존하는 돌기 등으로 인하여 발생되었다.
즉, 상기 식각공정의 수행시 웨이퍼에 형성시킨 소정의 막 뿐만 아니라 상기 캐소우드에 잔존하는 돌기 등이 식각되어 상기 캐소우드로부터 분리되기 때문이다.
다시 말해 상기 식각공정의 수행시 식각챔버에 형성되는 플라즈마가 상기 실리콘기판으로 형성시킨 캐소우드의 표면과 반응하여 상기 캐소우드의 표면에 잔존하는 돌기 등이 식각되어 분리됨으로써 상기 캐소우드의 하방에 위치하는 웨이퍼 상에 흡착되기 때문이다.
그리고 상기 플라즈마가 상기 캐소우드의 홀의 내부로 역유입되고, 이러한 홀의 내부로 역유입되는 플라즈마가 캐소우드의 홀의 내면과 반응하여 상기 홀의 내면에 잔존하는 돌기 등이 식각, 분리됨으로써 상기 웨이퍼 상에 흡착되기 때문이다.
또한 상기 캐소우드의 홀의 내면 및 표면 등에서 식각되어 분리되는 돌기 등은 상기 웨이퍼가 안착되는 정전척의 정전력 등으로 인하여 급속하게 웨이퍼 상에 흡착되었다.
여기서 실리콘기판으로 제조되는 종래의 캐소우드를 이용한 식각공정을 계속적으로 수행할 경우에는 상기 캐소우드의 홀의 내면 및 표면 등에서 계속적으로 상기 돌기 등이 식각, 분리되어 그 표면 및 홀의 내면은 마이크로스코프를 이용하여 800배로 확대시킨 사진인 도4에서 보는 바와 같이 더 이상으로 상기 돌기 등이 식각, 분리되는 현상이 발생하지 않는 매끄러운 면 즉, 경면으로 형성된다.
그리고 이러한 식각공정의 계속적인 수행으로 상기 캐소우드의 홀의 내면 및 표면이 경면으로 형성된 상태로 일정시간 동안은 상기 식각공정을 수행할 수 있다.
그러나 상기 캐소우드가 경면으로 형성되어 더 이상의 파티클을 발생시키지는 않지만 홀의 입구 등에 잔존하던 돌기 등이 식각, 분리됨으로 인해 상기 홀의 직경이 확대되어 상기 식각공정의 수행시 식각조건을 변화시키는 원인으로 작용하였다.
이러한 식각조건의 변화는 미세한 패턴을 요구하는 최근의 반도체소자의 제조에서는 선폭(Critical Dimension)을 변형시키는 등의 치명적인 결함으로 작용하였고, 이에 따라 상기 식각공정을 일정시간 수행한 후에는 상기 캐소우드의 홀의 확대에 따른 식각조건의 변화 등으로 인하여 상기 캐소우드를 교체시켰다.
즉, 상기 캐소우드의 교체가 상기 캐소우드의 홀의 확대로 인하여 발생됨으로써 그 라이프타임(Life Time)이 단축되는 문제점이 있었다.
또한 종래의 캐소우드는 식각공정의 수행시 파티클을 발생시키는 소스로 작용하여 불량을 발생시킴으로써 반도체소자의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 캐소우드의 표면 및 캐소우드에 형성시킨 홀의 내면을 경면으로 처리하여 파티클을 발생시키는 소스를 제거시킴으로써 이로 인하여 발생하는 불량의 발생을 방지하여 반도체소자의 신뢰도를 향상시키기 위한 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법 및 이에 따라 제조되는 캐소우드를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 플라즈마식각장치를 나타내는 구성도이다.
도2는 종래의 플라즈마식각장치에 구비되는 캐소우드의 표면을 확대시킨 사진이다.
도3은 종래의 플라즈마식각장치에 구비되는 캐소우드에 형성시킨 홀의 내면을 확대시킨 사진이다.
도4는 종래의 플라즈마식각장치에 구비되는 캐소우드를 이용하여 3,000분 정도의 시간으로 공정을 수행한 후에 그 표면을 확대시킨 사진이다.
도5는 본 발명에 따른 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법의 일 실시예를 나타내는 공정도이다.
도6은 본 발명에 따라 제조된 플라즈마식각장치의 캐소우드의 표면을 확대시킨 사진이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 캐소우드 12 : 웨이퍼
14 : 척 16 : 애노우드
18 : 전력인가단 20 : 가스공급단
22 : 배플
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법은, 플라즈마식각장치의 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입시킬 수 있는 홀을 복수개 형성시키는 홀형성단계; 상기 실리콘기판의 표면을 슬러리를 이용하여 연마시키는 물리적표면처리단계; 및 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 홀형성단계와 상기 물리적표면처리단계 사이에는 상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지를 최소화시킬 수 있도록 상기 실리콘기판을 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 세정단계를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 화학적표면처리단계의 수행 후, 상기 실리콘기판에 잔류하는 파티클 등을 제거할 수 있도록 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계 또는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계를 더 구비하고, 상기 세정단계의 수행 후에는 상기 실리콘기판을 건조시킬 수 있도록 이소프로필알콜을 이용한 건조 및 오븐을 이용한 건조를 연속적으로 수행하는 건조단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 물리적표면처리단계는 2회이상으로 수행할 수 있고, 상기 2회이상으로 수행되는 각각의 연마공정은 그 종류 및 크기를 달리하는 슬러리를 이용하는 것으로써, 바람직하게는 약 6.0μm 내지 7.0μm 크기의 SiC계열의 슬러리를 이용한 연마와 약 5.0μm 내지 6.0μm 크기의 Al2O3계열의 슬러리를 이용한 연마 및 약 0.10 이하의 크기의 실리카계열의 슬러리를 이용한 연마를 순차적으로 수행하는 것이다.
또한, 상기 2회이상으로 수행되는 물리적표면처리단계에서 각각의 연마공정을 수행한 후에는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정 또는 수산화칼륨을 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 수산화칼륨은 약 46중량%의 수산화칼륨 및 잔량의 탈이온수로 혼합한 것이고, 상기 수산화칼륨을 이용한 공정은 약 85℃ 내지 95℃ 온도의 상기 수산화칼륨을 이용하여 약 30초 내지 90초의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 초음파를 이용한 공정은 약 25kHz의 진동수로 약 150초 내지 200초의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합시킨 케미컬의 혼합비는 불산 : 질산 : 탈이온수를 0.1 내지 5 : 1 내지 5 : 45 내지 55 정도인 것이 바람직하다.
상기 이소플로필알콜을 이용한 건조는 약 50℃ 내지 70℃의 온도로 약 25분 내지 35분의 시간으로 공정을 수행하고, 상기 오븐을 이용한 건조는 약 40℃ 내지 60℃의 온도로 약 50분 내지 70분의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법은, 플라즈마식각장치의 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입시킬 수 있는 홀을 복수개 형성시키는 홀형성단계; 상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지를 최소화시킬 수 있도록 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 제1차세정단계; 상기 실리콘기판의 표면을 그 종류 및 크기를 달리하는 슬러리를 각각 이용하여 적어도 2회이상으로 연마시키는 물리적표면처리단계; 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계; 상기 실리콘기판에 잔류하는 파티클 등을 제거할 수 있도록 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 제2차세정단계; 및 상기 실리콘기판을 건조시킬 수 있도록 이소프로필알콜을 이용한 건조 및 오븐을 이용한 건조를 연속적으로 수행하는 건조단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.
그리고, 상기 적어도 2회이상으로 수행하는 물리적표면처리단계는 각각의 연마공정을 수행한 후, 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정 또는 수산화칼륨을 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플라즈마식각장치의 캐소우드는, 실리콘기판을 이용하여 제조할 수 있는 플라즈마식각장치의 캐소우드는 수산화칼륨을 이용하여 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 그 표면을 처리하여 경면으로 형성시킨 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도5는 본 발명에 따른 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법의 일 실시예를 나타내는 공정도이고, 도6은 본 발명에 따라 제조된 플라즈마식각장치의 캐소우드의 표면을 확대시킨 사진이다.
먼저, 본 발명은 플라즈마식각장치에 구비되는 캐소우드를 제조하는 것으로써, 크게 상기 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입시킬 수 있는 홀을 복수개 형성시키는 홀형성단계가 구비된다.
그리고 상기 실리콘기판의 표면을 슬러리를 이용하여 연마시키는 물리적표면처리단계 및 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계로 구비된다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명을 도5를 참조하여 상세히 살펴보면 먼저, 마킹(Marking)공정을 수행한 후, 상기 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 홀을 형성시키는 홀형성단계가 구비된다.
여기서 본 발명의 상기 홀형성공정은 상기 캐소우드로 제조되는 실리콘기판의 1/4 정도가 되는 영역에 홀을 동시에 형성시키는 것으로써, 상기 홀을 형성시킬 수 있는 핀(Pin)과 상기 실리콘기판 사이를 약 2μm의 간격으로 유지시킨다.
그리고 상기 약 2μm의 간격 사이로 약 23μm 크기의 보론카바이드(Boron Carbide) 슬러리(Siurry)를 공급함과 동시에 약 20kHz의 진동수를 형성시켜 상기 보론카바이드 슬러리를 진동시킴으로써 상기 진동에 의해 홀을 형성시킨다.
상기의 홀을 형성시키는 공정의 수행한 후, 본 발명은 상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지(Damage)를 최소화시킬 수 있도록 초음파(Megasonic)를 이용한 세정과 불산(HF), 질산(HNO3) 및 탈이온수(Deionized Wafer)를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 제1차세정단계가 구비된다.
여기서 본 발명의 초음파를 이용한 세정은 알카로이드(Alkaloid)계열의 수용성유기물과 탈이온수를 약 1 : 20으로 혼합시킨 케미컬(상표명 : ET-2000)을 이용하여 약 25kHz의 진동수로 약 150초 내지 200초의 시간으로 수행할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 불산, 질산 및 탈이온수의 혼합비를 0.1 내지 5 : 1 내지 5 : 45 내지 55 정도로 할 수 있다.
상기의 혼합비는 상기 캐소우드로 제조되는 실리콘기판에 성장할 수 있는 자연산화막 또는 중금속 등의 제거 등을 고려한 것으로써, 상기 불산 및 질산을 5% 이상으로 사용하면 실리콘기판의 표면상태에 영향을 끼치기 때문에 상기의 혼합비로 이루어지는 것이 바람직하다.
계속해서 본 발명은 상기 실리콘기판의 표면을 슬러리를 이용하여 연마시키는 물리적표면처리단계가 구비된다.
여기서 본 발명의 상기 물리적표면처리단계는 그 종류 및 크기를 달리하는 슬러리를 각각으로 이용하여 적어도 2회이상 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 상기 2회이상으로 수행할 수 있는 물리적표면처리단계는 6.0μm 내지 7.0μm 크기의 SiC계열의 슬러리를 이용한 연마와 5.0μm 내지 6.0μm 크기의 Al2O3계열의 슬러리를 이용한 연마 및 0.10 이하의 크기의 실리카(Silica)계열의 슬러리를 이용한 연마를 순차적으로 수행할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 2회이상으로 수행되는 물리적표면처리단계에서 각각의 연마공정을 수행한 후에는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 세정공정을 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 수산화칼륨을 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 세정공정을 수행할 수 있다.
여기서 상기의 초음파를 이용한 세정 및 불산, 질산 및 탈이온수의 혼합비는 전술한 제1차세정단계와 동일하다.
그리고 상기 수산화칼륨을 이용한 세정은 후술하는 화학적표면처리단계에서 상세히 설명할 것이다.
계속해서 본 발명은 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계가 구비된다.
여기서 본 발명의 상기 수산화칼륨을 이용한 공정은 상기 수산화칼륨을 잔량의 탈이온수에 46중량%로 수산화칼륨을 혼합하여 85℃ 내지 95℃의 온도로 30초 내지 90초의 시간으로 공정을 수행할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 실리콘기판에 잔류하는 파티클 등을 제거할 수 있도록 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계 또는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계인 제2차세정단계가 구비된다.
여기서 상기 제2차세정의 초음파를 이용한 세정은 작업자가 임의로 스킵(Skip)할 수 있다.
그리고 상기의 초음파를 이용한 세정 및 불산, 질산 및 탈이온수의 혼합비는 전술한 제1차세정단계와 동일하다.
계속해서 본 발명은 상기 실리콘기판을 건조시킬 수 있도록 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol)을 이용한 건조 및 오븐(Oven)을 이용한 건조를 연속적으로 수행하는 건조단계가 구비된다.
여기서 본 발명의 건조단계에서 상기 이소플로필알콜을 이용한 건조는 약 50℃ 내지 70℃의 온도로 약 25분 내지 35분의 시간으로 공정을 수행하고, 상기 오븐을 이용한 건조는 약 40℃ 내지 60℃의 온도로 약 50분 내지 70분의 시간으로 공정을 수행할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명은 상기와 같은 공정을 수행함으로써 상기 캐소우드로 제조되는 실리콘기판의 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 제거할 수 있다.
즉, 본 발명은 마이크로스코프를 이용하여 400배로 확대시킨 사진인 도6에서 보는 바와 같이 상기 실리콘기판의 표면 및 홀의 내면을 매끄러운 경면으로 형성시킬 수 있다.
여기서 상기 도6은 상기 실리콘기판에 형성된 홀 영역을 포함하는 표면을 보여주는 것으로써, 상기 홀의 내면 또한 상기 표면과 동일한 경면으로 형성시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명은 상기 캐소우드로 제조되는 실리콘기판의 홀의 내면 및 그 표면을 경면으로 형성시킬 수 있음으로 인해 플라즈마를 이용한 식각공정의 수행시 파티클을 발생시키는 소스를 미연에 제거시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 캐소우드를 이용한 식각공정의 수행에서는 상기 캐소우드로 인한 불량을 최소화시킬 수 있다.
전술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 구체적인 실시예의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판의 옆면에 다이아몬드(Diamond)연필을 이용하여 제조번호 등을 기재하는 마킹(Marking)공정(일반적으로 수행하는 공정임)을 수행한다.
그리고 본 발명은 상기 실리콘기판에 홀을 형성시키는 홀형성공정을 수행하는데, 상기의 홀형성공정으로 형성되는 홀은 적어도 2,000개 이상이다.
여기서 상기 홀형성공정은 상기 홀을 형성시킬 수 있는 핀과 실리콘기판 사이에 보론카바이드 슬러리를 공급하고, 상기 보론카바이드를 약 20kHz의 진동수로 진동시켜 공정을 수행한다.
그리고 본 발명은 상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지를 최소화시키기 위한 세정공정으로써 먼저, 수용성유기물 및 탈이온수를 1 : 20으로 혼합한 케미컬인 ET-2000이 약 60℃의 온도로 수용된 배스(Bath)에 25kHz의 진동수로 초음파를 제공하여 약 3분동안 상기 실리콘기판을 세정시킨다.
그리고 상기 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬을 이용하여 약 1분동안 세정을 수행하고, 계속해서 탈이온수를 이용하여 약 15분동안 세정을 수행한다.
이어서 본 발명은 물리적표면처리로서 상기 실리콘기판의 표면을 연마시키는 공정을 수행한다.
먼저, 탈이온수와 약 6 : 1의 비율로 혼합시킨 약 6.7μm 크기의 SiC계열의 슬러리(상표명 : GC2000)를 분당 약 0.18ℓ로 공급하면서 약 25분 내지 30분 정도로 연마를 수행한다.
여기서 상기 연마 뿐만 아니라 후술하는 연마는 실리콘기판의 양면으로 수행되고, 상기 공정의 소요시간은 단면에 해당하는 시간이다.
그리고 전술한 공정조건과 동일한 조건으로 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행한다.
계속해서 본 발명은 약 5.5μm 크기의 Al2O3계열의 슬러리(상표명 : FO1500)를 이용한 연마를 상기 SiC계열의 슬러리를 이용한 연마와 동일한 공정조건으로 수행한다.
이어서 탈이온수에 46질량%로 혼합한 수산화칼륨을 이용하여 약 91℃의 온도로 약 1분동안 세정을 하고, 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬로 약 1분동안 세정을 하고, 계속적으로 탈이온수를 이용하여 약 30분동안 세정을 시킨다.
그리고 탈이온수와 약 1 : 1의 비율로 혼합시킨 약 0.05μm 크기의 실리카계열의 슬러리를 분당 약 0.18ℓ로 공급하면서 약 60분동안 연마를 수행한다.
이어서 본 발명은 상기와 동일한 공정조건으로 초음파를 이용하여 세정을 수행하고, 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬로 약 1분동안 세정을 하고, 계속적으로 탈이온수를 이용하여 약 15분동안 세정을 시킨다.
또한 본 발명은 잔량의 탈이온수에 약 46질량%로 혼합한 수산화칼륨을 이용하여 약 91℃의 온도로 약 1분동안 세정을 하고, 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬로 약 1분동안 세정을 하고, 계속적으로 탈이온수를 이용하여 약 15분동안 세정을 시킨다.
즉, 상기의 물리적표면처리에서 연마공정의 수행으로 실리콘기판 상에 잔류하는 파티클 등을 제거하기 위하여 본 발명은 계속적으로 세정을 수행하는 것으로써, 상기 세정은 홀의 내면을 경면으로 형성시키는 것이 주된 목적이다.
즉, 상기 수산화칼륨을 이용한 세정은 상기 실리콘기판에 잔존하는 돌기 등을 제거함이 목적이고, 초음파, 혼합케미컬, 탈이온수를 이용한 공정을 파티클 등을 제거함이 목적이다.
이어서 본 발명은 상기의 실리카계열의 슬러리를 이용한 공정조건과 동일한 공정조건으로 약 40분동안 연마를 수행하고, 계속적으로 탈이온수에 약 46질량%로 혼합한 수산화칼륨을 이용하여 약 91℃의 온도로 1분동안 세정을 하고, 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬로 약 1분동안 세정을 하고, 탈이온수를 이용하여 약 15분동안 세정을 시킨다.
그리고 본 발명은 초음파를 제공하여 약 3분동안 상기 실리콘기판을 세정시키고, 상기 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합한 케미컬을 이용하여 2분동안 세정을 수행하고, 계속해서 탈이온수를 이용하여 약 45분동안 세정을 수행한다.
이어서 이소프로필알콜을 이용하여 약 60℃의 온도로 약 30분동안 건조공정을 수행하고, 오븐을 이용하여 약 50℃의 온도로 약 60분동안 건조공정을 수행한다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명은 상기의 공정을 순차적으로 수행함으로써 실리콘기판으로 이루어지는 캐소우드를 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 캐소우드는 그 표면 및 홀의 내면을 경면으로 형성시킴으로써 상기 캐소우드로 인한 파티클의 발생을 최소화시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명의 캐소우드는 패턴이 미세화되어가는 최근의 반도체소자의 제조에 적극적으로 응용할 수 있는 것으로써, 산화막, 폴리실리콘막 또는 금속막 등의 식각공정에 적극적으로 응용할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 실리콘기판의 표면을 경면으로 처리함으로써 상기 캐소우드로 제조되는 실리콘기판 상에 돌기 등이 식각되어 분리되는 현상을 미연에 방지함으로써 파티클의 발생의 최소화 뿐만 아니라 상기 캐소우드의 라이프타임 또한 개선시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 캐소우드로 제조되는 실리콘기판의 표면 및 홀의 내면을 경면으로 형성시킴으로써 파티클의 발생소스를 사전에 제거하여 이로 인한 불량의 발생을 최소화시켜 반도체소자의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (15)

  1. 플라즈마식각장치의 캐소우드(Cathode)로 제조할 수 있는 실리콘기판(Si Wafer)에 식각공정의 수행시 식각챔버(Etching Chamber)로 가스를 유입시킬 수 있는 홀(Hole)을 복수개 형성시키는 홀형성단계;
    상기 실리콘기판의 표면을 슬러리(Slurry)를 이용하여 연마시키는 물리적표면처리단계; 및
    상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계;
    를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀형성단계와 상기 물리적표면처리단계 사이에는 상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지(Damage)를 최소화시킬 수 있도록 상기 실리콘기판을 초음파(Megasonic)를 이용한 세정과 불산(HF), 질산(HNO3) 및 탈이온수(Deionized Wafer)를 소정의 비율로 혼합한 케미컬(Chemical)을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 세정단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학적표면처리단계의 수행 후, 상기 실리콘기판에 잔류하는 파티클(Particle) 등을 제거할 수 있도록 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계 또는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세정단계의 수행 후, 상기 실리콘기판을 건조시킬 수 있도록 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol)을 이용한 건조 및 오븐(Oven)을 이용한 건조를 연속적으로 수행하는 건조단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리적표면처리단계는 2회이상으로 수행할 수 있고, 상기 2회이상으로 수행되는 각각의 연마공정은 그 종류 및 크기를 달리하는 슬러리를 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2회이상으로 수행되는 물리적표면처리단계는 6.0μm 내지 7.0μm 크기의 SiC 슬러리를 이용한 연마와 5.0μm 내지 6.0μm 크기의 Al2O3슬러리를 이용한 연마 및 0.10 이하의 크기의 실리카(Silica) 슬러리를 이용한 연마를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마 식각장치의 캐소우드 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 2회이상으로 수행되는 물리적표면처리단계에서 각각의 연마공정을 수행한 후에는 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정 또는 수산화칼륨을 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 수산화칼륨은 46중량%의 수산화칼륨 및 잔량의 탈이온수로 혼합한 것임을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  9. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 수산화칼륨을 이용한 공정은 85℃ 내지 95℃ 온도의 상기 수산화칼륨을 이용하여 30초 내지 90초의 시간으로 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  10. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 초음파를 이용한 공정은 25kHz의 진동수로 150초 내지 200초의 시간으로 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  11. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 불산, 질산 및 탈이온수를 혼합시킨 케미컬의 혼합비는 불산 : 질산 : 탈이온수를 0.1 내지 5 : 1 내지 5 : 45 내지 55 정도인 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 이소플로필알콜을 이용한 건조는 50℃ 내지 70℃의 온도로 25분 내지 35분의 시간으로 공정을 수행하고, 상기 오븐을 이용한 건조는 40℃ 내지 60℃의 온도로 50분 내지 70분의 시간으로 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  13. 플라즈마식각장치의 캐소우드로 제조할 수 있는 실리콘기판에 식각공정의 수행시 식각챔버로 가스를 유입시킬 수 있는 홀을 복수개 형성시키는 홀형성단계;
    상기 홀형성으로 인하여 실리콘기판에 가해진 데미지를 최소화시킬 수 있도록 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 제1차세정단계;
    상기 실리콘기판의 표면을 그 종류 및 크기를 달리하는 슬러리를 각각 이용하여 적어도 2회이상으로 연마시키는 물리적표면처리단계;
    상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 상기 실리콘기판의 표면에 잔존하는 돌기 등을 수산화칼륨을 이용하여 제거시키는 화학적표면처리단계;
    상기 실리콘기판에 잔류하는 파티클 등을 제거할 수 있도록 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행하는 제2차세정단계; 및
    상기 실리콘기판을 건조시킬 수 있도록 이소프로필알콜을 이용한 건조 및 오븐을 이용한 건조를 연속적으로 수행하는 건조단계;
    를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 2회이상으로 수행하는 물리적표면처리단계는 각각의 연마공정을 수행한 후, 초음파를 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정 또는 수산화칼륨을 이용한 세정과 불산, 질산 및 탈이온수를 소정의 비율로 혼합한 케미컬을 이용한 세정 및 탈이온수를 이용한 세정을 연속적으로 수행할 수 있는 세정공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마식각장치의 캐소우드 제조방법.
  15. 실리콘기판을 이용하여 제조할 수 있는 플라즈마식각장치의 캐소우드는 수산화칼륨을 이용하여 상기 실리콘기판에 형성시킨 홀의 내면 및 그 표면을 처리하여 경면으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 플라즈마식각장치의 캐소우드.
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