KR20000001506A - 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비에 관한 것이다.
본 발명은, 소정간격 이격되어 서로 마주보며 설치된 다수의 애노드전극 및 캐소드전극 및 상기 애노드전극 및 캐소드전극 사이에 전기장이 형성될 수 있도록 상기 캐소드전극과 접속된 제 1 고주파전원 및 상기 애노드전극과 접속된 제 2 고주파전원으로 이루어지는 고주파전원을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 공정챔버 내부에 다수의 캐소드전극 및 애노드전극을 구비함으로서 공정진행중인 웨이퍼의 식각율, 선폭 및 균일도 등을 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마형성을 위한 애노드전극 및 캐소드전극이 구비되는 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비에 관한 것이다.
통상, 반도체 제조공정의 스퍼터링(Sputtering)공정에서는 큰 운동에너지를 가진 플라즈마(Plasma) 상태의 아르곤이온(Ar+)이 알루미늄(Al) 재질의 타겟(Target)표면의 원자와 충돌함으로서, 상기 타겟표면을 이루는 알루미늄 원자를 튕겨내어 상기 알루미늄 원자가 반도체 기판 상에 증착되도록 하고 있다. 또한, 플라즈마 화학기상증착(PECVD : Plasmma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정 및 플라즈마 식각공정에서는 플라즈마 상태의 반응가스와 반도체 기판이 화학반응함으로서 반도체 기판 상에 특정막을 형성하거나 반도체 기판의 소정영역을 식각하고 있다. 전술한 바와 같은 스퍼터링공정, 플라즈마 화학기상증착공정 및 플라즈마 식각공정 등이 진행되는 반도체 제조설비 내부에는 반응가스를 플라즈마 상태로 변형하기 위한 위한 애노드(Anode)전극 및 캐소드(Cathode)전극이 구비되어 있다.
도1은 종래의 플라즈마를 이용한 건식식각설비의 개략적인 구성도이다.
도1을 참조하면, 플라즈마를 이용한 건식식각공정이 진행되는 공정챔버(10)가 구비되어 있다. 상기 공정챔버(10) 상부 소정영역에는 밸브(26)가 설치된 반응가스 공급라인(24)이 연결되어 있고, 상기 공정챔버(10) 하부 소정영역에는 진공펌프(18)와 연결되어 있고, 밸브(20)가 설치된 진공라인(16)이 연결되어 있다.
또한, 상기 공정챔버(10) 내부의 상부 소정영역에는 접지된 애노드전극(14)이 구비되어 있고, 상기 공정챔버(10) 내부의 하부 소정영역에는 식각될 웨이퍼(28)가 위치될 수 있는 소정영역이 형성된 원기둥형상의 캐소드전극(12)이 구비되어 있다. 상기 캐소드전극(12)과 고주파전원(30)이 연결되어 있고, 상기 캐소드전극(12) 내부로 냉각수를 공급하는 칠러(Chiller : 32)가 캐소드전극(12)과 연결되어 있다. 제작자에 따라, 상기 애노드전극(14)에도 고주파전원(30)이 더 연결될 수 있고, 상기 도1에 도시된 바와 반대로 캐소드전극(12)을 제외한 애노드전극(14)에만 고주파전원(30)을 연결할 수 있다.
따라서, 먼저 진공라인(16) 상에 설치된 밸브(20)를 개방한 후, 진공펌프(18)를 가동시킴에 따라 공정챔버(10) 내부의 압력상태는 고진공상태로 전환된다.
다음으로, 반응가스 공급라인(24) 상에 설치된 밸브(26)를 개방함에 따라 반응가스공급원(22) 내부의 반응가스는 공정챔버(10) 내부로 공급된다.
이어서, 고주파전원(30)에서 캐소드전극(12)에 특정전압을 인가함에 따라 캐소드전극(12)과 애노드전극(14) 사이에는 전기장이 형성되고, 상기 캐소드전극(12)에서는 자유전자를 방출하게 된다. 이에 따라 상기 자유전자는 전기장에 의해서 운동에너지를 얻어 가속된 후, 상기 반응가스를 통과하며 상기 반응가스의 가스분자와 충돌하여 반응가스에 에너지를 전달하게 된다. 상기 에너지를 전달받은 반응가스는 이온화되어 이온들을 형성하며, 상기 이온들도 전기장에 의해서 운동에너지를 얻어 가속된 후, 상기 반응가스를 통과하며 반응가스에 에너지를 전달하게 된다. 전술한 바와 같은 과정이 반복됨에 따라 공정챔버(10) 내부는 양이온, 음이온, 원자단 등이 공존하는 플라즈마 상태가 형성된다.
그리고, 상기 플라즈마 상태의 양이온은 캐소드전극(12) 상부의 웨이퍼(28)와 충돌하여 웨이퍼(28)의 소정영역을 식각한다. 상기 식각공정이 진행되는 동안 캐소드전극(12)의 온도는 칠러(32)에 의해서 조절되고, 이에 따라 웨이퍼(28)의 공정온도는 조절된다.
그런데, 공정챔버(10) 내부에 캐소드전극(12) 및 애노드전극(14)이 한쌍만이 구비됨으로서 최근에 12인치(Inch) 등으로 대구경화된 웨이퍼(28)의 소정영역과 접촉하는 양이온의 세기(Density)와 상기 웨이퍼(28)의 다른 소정영역과 접촉하는 양이온의 세기가 서로 상이하였다.
따라서, 웨이퍼(28) 상에 형성된 막질의 중앙부와 가장자리 사이에 식각율(Etch Rate), 균일도(Uniformity), 선폭(Critical Dimension) 등이 서로 상이한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 공정챔버 내부에 다수의 애노드전극 및 캐소드전극을 구비하여 공정챔버 내부에 균일한 플라즈마 상태를 형성함으로서 공정진행중인 웨이퍼의 각 부위의 식각율, 균일도, 선폭 등이 서로 상이한 것을 방지할 수 있는 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 플라즈마를 이용하는 건식식각설비의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 40 : 공정챔버 12 : 캐소드전극
14 : 애노드전극 16, 82 : 진공라인
18, 80 : 진공펌프 20, 26, 78, 84 : 밸브
22, 74 : 반응가스공급원 24, 76 : 반응가스 공급라인
28 : 웨이퍼 30 : 고주파전원
32 : 칠러 42, 58 : 제 1 캐소드전극
44, 60 : 제 2 캐소드전극 46, 62 : 제 1 고주파전원
48, 56, 64, 72 : 절연수단 50, 66 : 제 1 애노드전극
52, 68 : 제 2 애노드전극 54, 70 : 제 2 고주파전원
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비는, 소정간격 이격되어 서로 마주보며 설치된 다수의 애노드전극 및 캐소드전극; 및 상기 애노드전극 및 캐소드전극 사이에 전기장이 형성될 수 있도록 상기 캐소드전극과 접속된 제 1 고주파전원 및 상기 애노드전극과 접속된 제 2 고주파전원으로 이루어지는 고주파전원;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 캐소드전극 및 애노드전극은 절연수단에 의해서 다수의 캐소드전극 및 애노드전극으로 분할형성될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 캐소드전극 가운데 어느 하나의 상부에는 웨이퍼가 위치될 수 있는 소정영역이 구비될 수 있고, 상기 다수의 애노드전극 가운데 어느 하나의 상부에는 웨이퍼가 위치될 수 있는 소정영역이 구비될 수 있다.
또한, 상기 각 캐소드전극 및 애노드전극에는 상기 캐소드전극의 온도를 서로 상이하게 조절할 수 있는 칠러가 각각 구비될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용하는 건식식각설비에는 도2에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 이용하여 건식식각공정이 진행되는 공정챔버(40)가 구비되어 있다. 상기 공정챔버(40) 상부 일측에는 반응가스공급원(74)과 연결된 반응가스 공급라인(76)이 연결되어 있고, 상기 반응가스 공급라인(76) 상에는 밸브(78)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 공정챔버(40) 하부 일측에는 진공펌프(80)와 연결된 진공라인(82)이 연결되어 있고, 상기 진공라인(82) 상에는 밸브(84)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 공정챔버(40)의 내부 하부 소정영역에는 반도체장치 제조공정이 진행될 웨이퍼(86)가 위치될 수 있는 소정영역이 상부에 구비되며, 절연판 등의 절연수단(48)에 의해서 제 1 캐소드전극(42) 및 제 2 캐소드전극(44)으로 분할형성된 캐소드전극이 구비되어 있다. 상기 제 1 캐소드전극(42) 및 제 2 캐소드전극(44)에는 개별적으로 제 1 고주파전원(46)이 연결되어 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 제 1 캐소드전극(42) 및 제 2 캐소드전극(44) 내부로 냉각수를 공급함으로서 제 1 캐소드전극(42) 및 제 2 캐소드전극(44)의 온도를 제어할 수 있는 칠러(Chiller : 도시되지 않음)가 개별적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 캐소드전극(42, 44)과 소정간격 이격된 위치의 공정챔버(40) 내부 상부 소정영역에 상기 캐소드전극(42, 44)과 서로 마주보며 절연판 등의 절연수단(56)에 의해서 제 1 애노드전극(50) 및 제 2 애노드전극(52)으로 분할형성된 애노드전극이 형성되어 있다. 상기 제 1 애노드전극(50) 및 제 2 애노드전극(52)에는 개별적으로 제 2 고주파전원(54)이 연결되어 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 제 1 애노드전극(50) 및 제 2 애노드전극(52) 내부로 냉각수를 공급함으로서 제 1 애노드전극(50) 및 제 2 애노드전극(52)의 온도를 제어할 수 있는 칠러(도시되지 않음)가 개별적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 공정챔버(40)의 내부 측벽 일측에 절연수단(64)에 의해서 제 1 캐소드전극(58) 및 제 2 캐소드전극(60)으로 분할형성된 캐소드전극이 형성되어 있다. 상기 제 1 캐소드전극(58) 및 제 2 캐소드전극(60)에는 개별적으로 제 1 고주파전원(62)이 연결되어 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 제 1 캐소드전극(58) 및 제 2 캐소드전극(60) 내부로 냉각수를 공급함으로서 제 1 캐소드전극(58) 및 제 2 캐소드전극(60)의 온도를 제어할 수 있는 칠러(도시되지 않음)가 개별적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(40) 내부 측벽 타측에 상기 제 1 캐소드전극(58) 및 제 2 캐소드전극(60)과 서로 마주보며 절연판 등의 절연수단(72)에 의해서 분할형성된 애노드전극이 형성되어 있다. 상기 제 1 애노드전극(66) 및 제 2 애노드전극(68)에는 개별적으로 제 2 고주파전원(70)이 연결되어 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 제 1 애노드전극(66) 및 제 2 애노드전극(68)의 온도를 제어할 수 있는 칠러(도시되지 않음)가 개별적으로 연결될 수 있다.
따라서, 진공라인(82) 상에 설치된 밸브(84)를 개방한 후, 진공펌프(80)를 가동시킴에 따라 진공챔버(40) 내부의 압력상태는 특정진공상태로 전환된다.
이어서, 반응가스 공급라인(76) 상에 설치된 밸브(78)를 개방함에 따라 반응가스공급원(74) 내부의 반응가스는 반응가스 공급라인(76) 상에 설치된 밸브(78)를 통과하여 공정챔버(40) 내부로 공급된다.
다음으로, 제 1 캐소드전극(42, 58) 및 제 2 캐소드전극(44, 60)으로 이루어지는 캐소드전극과 제 1 애노드전극(58, 66) 및 제 2 애노드전극(60, 68)으로 이루어지는 애노드전극 사이에 균일한 전기장이 형성될 수 있도록 캐소드전극(42, 44, 58, 60)과 연결된 제 1 고주파전원(46, 62) 및 애노드전극(58, 60, 66, 68)과 연결된 제 2 고주파전원(54, 70)이 각각 캐소드전극(42, 44, 58, 60) 및 애노드전극(58, 60, 66, 68)에 특정전압을 인가한다. 이때, 칠러(도시되지 않음)는 캐소드전극(42, 44, 58, 60) 및 애노드전극(58, 60, 66, 68)의 온도를 특정온도로 제어한다.
이에 따라, 캐소드전극(42, 44, 58, 60) 및 애노드전극(58, 60, 66, 68) 사이에는 전체적으로 균일한 전기장이 형성된다. 또한, 캐소드전극(42, 44, 58, 60) 및 애노드전극(58, 60, 66, 68)은 자유전자를 방출하게 된다. 이에 따라 상기 자유전자는 전기장에 의해서 운동에너지를 얻어 가속된 후, 상기 반응가스를 통과하며 가스분자와 충돌하여 반응가스에 에너지를 전달하게 된다. 그리고, 상기 에너지를 전달받은 반응가스는 이온화되어 이온들을 형성하며, 상기 이온들도 전기장에 의해서 운동에너지를 얻어 가속된 후, 상기 반응가스를 통과하며 가스분자와 충돌하여 에너지를 반응가스에 전달하게 된다. 전술한 바와 같은 공정이 반복됨에 따라 공정챔버(40) 내부에는 균일한 플라즈마 상태가 형성됨에 따라 공정챔버(40) 내부의 소정영역의 양이온의 세기와 공정챔버(40) 내부의 다른 소정영역의 양이온의 세기가 일치되며, 상기 플라즈마 상태의 양이온은 캐소드전극(42, 44) 상부의 웨이퍼(86)와 충돌함에 따라 웨이퍼(86)의 소정영역은 식각된다.
또한, 본 실시예에서는 플라즈마를 이용하는 식각설비에 한정하여 설명하였으나, 플라즈마를 이용하는 스퍼터링설비 및 화학기상증착설비 등의 반도체 제조설비에 응용하여 사용할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 공정챔버 내부에 다수의 캐소드전극 및 애노드전극이 구비됨으로서 균일한 플라즈마 상태를 형성할 수 있고, 이에 따라 공정챔버 내부의 소정영역의 양이온의 세기와 다른 소정영역의 양이온의 세기가 일치되도록 함으로서 공정진행중인 웨이퍼의 각 부위의 식각율, 균일도, 선폭 등이 서로 상이한 것을 방지할 수 있는 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 (6)
- 소정간격 이격되어 서로 마주보며 설치된 다수의 애노드전극 및 캐소드전극; 및상기 애노드전극 및 캐소드전극 사이에 전기장이 형성될 수 있도록 상기 캐소드전극과 접속된 제 1 고주파전원 및 상기 애노드전극과 접속된 제 2 고주파전원으로 이루어지는 고주파전원;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
- 제 1 항에 있어서,상기 캐소드전극 및 애노드전극은 절연수단에 의해서 다수의 캐소드전극 및 애노드전극으로 분할형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 캐소드전극 가운데 어느 하나의 상부에는 웨이퍼가 위치될 수 있는 소정영역이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 애노드전극 가운데 어느 하나의 상부에는 웨이퍼가 위치될 수 있는 소정영역이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
- 제 1 항에 있어서,상기 각 캐소드전극 및 애노드전극에는 상기 캐소드전극의 온도를 서로 상이하게 조절할 수 있는 칠러가 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
- 제 1 항에 있어서,상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비는 스퍼터설비, 식각설비, 화학기상증착설비 가운데 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조설비.
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| KR (1) | KR20000001506A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429378B1 (ko) * | 2001-04-04 | 2004-04-29 | 주식회사 이디디 | 반도체 웨이퍼 식각 공정용 플라즈마 발생장치 |
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1998
- 1998-06-11 KR KR1019980021805A patent/KR20000001506A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429378B1 (ko) * | 2001-04-04 | 2004-04-29 | 주식회사 이디디 | 반도체 웨이퍼 식각 공정용 플라즈마 발생장치 |
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |