KR20000017961U - 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 종래에는 장기간 사용시 상기 쉴드링이 마모되거나 챔버 내벽에 폴리머(Polymer) 등의 반응부산물이 달라붙게 되어 반응가스와 충돌되면서 금속성 2차 파티클(Particle)을 생성하게 되어 상기 챔버 내의 플라즈마가 점차 불균일해지거나 또는 밀도가 낮아지게 되므로 에칭효율이 저하되는 문제점이 있었던 바, 본 고안에서는 반응가스가 주입되어 웨이퍼에 대해 소정의 플라즈마 식각공정이 실시되는 챔버와, 이 챔버 내에 고정되어 플라즈마를 발생하는 상부 및 하부 전극과, 상기 상부 및 하부 전극에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부와, 상기 상부 및 하부 전극의 외주면측에 배치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시켜 전자 및 이온이 충돌되도록 하고 이 충돌중에 이온의 밀도가 향상되도록 하는 복수개의 자석으로 구성함으로써, 플라즈마가 유출되지 않아 그 밀도가 향상되는 것은 물론 일정 방향으로 작용하게 되어 웨이퍼가 균일하게 식각될 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치{PLASMA GENERATOR FOR SEMICONDUCTOR WAFER ETCHER}
본 고안은 반도체 웨이퍼 식각공정에 사용되는 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 특히 특히 평판 코일에 13.56MHz를 인가하여 플라즈마 형성시 그 플라즈마의 밀도를 증가시키는데 적합한 반도체의 고밀도 에칭 플라즈마 생성장치에 관한 것이다.
일반적인 반도체의 웨이퍼 식각용 플라즈마 발생장치는 이온화된 고온의 플라즈마를 이용하여 웨이퍼에 도포된 포토 레지스트(Photo Resist)를 기화(氣化), 회화(灰化)시켜 제거하는 장치이다.
여기서, 플라즈마(Plasma)는 산소, 질소 또는 이들의 혼합으로 이루어진 가스를 마이크로웨이브 등의 고주파 에너지에 의하여 이온화된 것으로, 도전성을 가지며 자기장에 의해 영향을 받는 아크 가스를 의미한다.
이러한 플라즈마를 이용한 식각장치의 경우, 현재, 플라즈마 발생과 플라즈마 이온의 가속을 위한 고주파(Radio Freuency) 전력을 별도의 장치로 분리시켜 상기 플라즈마의 밀도와 가속 정도를 독립적으로 제어할 수 있는 시스템이 개발되어 있는데, 이를 통상 분리형 플라즈마 식각장치(De-Coupled Plasma Etcher)라 불리워지고 있다.
최근에는 고밀도의 플라즈마를 요하는 경우에 플라즈마를 발생시키기 위한 주 고주파 전력과, 웨이퍼가 놓이는 서셉터 등에 가속전압(Bias Voltage)을 발생시켜 챔버 내의 플라즈마 이온을 가속하기 위한 부 고주파 전력 등 2개의 고주파 전력을 구비한 분리형 플라즈마 식각장치가 주로 사용되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치의 일례를 도시한 것으로, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 반응가스가 주입됨과 아울러 웨이퍼(1)를 수용하기 위한 플라즈마 반응용 챔버(Chamber)(10)와, 이 챔버(10) 내에 고정되어 플라즈마(P)를 발생하기 위한 상부전극(11) 및 하부 전극(12)과, 상기 상부 및 하부 전극(11)(12)에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부(14)와, 상기 상부 및 하부 전극(11)(12)에서 발생하는 플라즈마(P)의 유출을 방지할 수 있도록 그 양측에 서로 마주보는 형태로 밀폐 고정되는 석영재질의 쉴드링(Shield Ring)(15)으로 구성되어 있다.
상기 하부 전극(12)의 상면에는 웨이퍼(W)가 설치되어 식각공정이 이루어지게 되고, 상기 쉴드링(15)은 챔버(10) 내부의 상,하부 전극(11)(12) 간에 형성된 공간을 밀폐하여 플라즈마(P)의 밀도 및 가속성 등을 안정화시켜 주는 역할을 수행하게 된다.
도면중 미설명 부호인 W는 웨이퍼이다.
상기와 같은 플라즈마 발생장치를 이용하여 웨이퍼를 식각시키는 과정은 다음과 같다.
먼저, 식각될 웨이퍼(W)가 챔버(10)의 내부로 들어간 다음에 그 챔버(10)는 진공상태를 유지한 상태에서 CF4와 같은 특수기체 및 미량의 산소로 채워져 RF(Radio Freuency) 에너지를 기체 혼합물에 가함으로써 웨이퍼(W) 표면의 식각이 시작된다.
즉, 상기 상부전극(11)에 통상 13.56MHz의 전류를 인가하게 되면, 그 상부전극(11)에 평행하게 전기장이 형성되고, 이 전기장에 의해 전자들이 가속되면서 서로 충돌되거나 또는 이온(Ion)들이 형성되면서 고밀도의 플라즈마(P)가 만들어져 웨이퍼(W) 표면의 산화막과 화학반응을 일으키게 되는 것이었다.
그러나, 종래의 플라즈마 발생장치는 장기간 사용시 상기 쉴드링(15)이 마모되거나 챔버(10) 내벽에 폴리머(Polymer) 등의 반응부산물이 달라붙게 되어 반응가스와 충돌되면서 금속성 2차 파티클(Particle)을 생성하게 되어 상기 챔버(10) 내의 플라즈마(P)가 점차 불균일해지거나 또는 밀도가 낮아지게 되므로 에칭효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 플라즈마 발생장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 플라즈마가 유출되지 않아 그 밀도가 향상되는 것은 물론 일정 방향으로 작용하게 되어 웨이퍼가 균일하게 식각될 수 있는 반도체 웨이퍼 식각용 플라즈마 발생장치를 제공하려는데 본 고안의 목적이 있다.
도 1은 종래 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치의 개략도.
도 2는 본 고안 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치의 개략도.
도 3은 도 2의 "A - A" 단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 챔버
11,12 : 상,하부 전극
14 : 전원부
20 : 영구자석
21,22,23,24 : 제1,제2,제3,제4 영구자석
P ; 플라즈마
W ; 웨이퍼
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 반응가스가 주입되어 웨이퍼에 대해 소정의 플라즈마 식각공정이 실시되는 챔버와, 이 챔버 내에 고정되어 플라즈마를 발생하는 상부 및 하부 전극과, 상기 상부 및 하부 전극에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부와, 상기 상부 및 하부 전극의 외주면측에 배치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시켜 전자 및 이온이 충돌되도록 하고 이 충돌중에 이온의 밀도가 향상되도록 하는 복수개의 자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치가 제공된다.
이하, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치의 개략도이고, 도 3은 도 2의 "A - A" 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치는 반응가스가 주입되어 웨이퍼(W)에 대한 프라즈마 식각공정이 수행되는 플라즈마 반응용 챔버(10)와, 이 챔버(10) 내에 고정되어 플라즈마(P)를 발생하는 상부전극(11) 및 하부 전극(12)과, 상기 상부 및 하부 전극(11)(12)에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부(14)와, 상기 상부 및 하부 전극(11,12)의 외주면측에 배치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시키는 복수개의 자석(20)으로 구성된다.
상기 자석(20)은 영구자석 또는 전자석 중에 어느 것을 선택하여 사용하든 관계 없으나, 본 고안에서는 영구자석을 사용한 것으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 전극(11,12)의 외주면에 면접하도록 하여 원호상의 영구자석(20)이 밀착 설치되는데, 이때 각 영구자석(21,23)은 인접하는 다른 영구자석(22,24)과 서로 다른 극성을 갖도록 하여 교번되게 배열된다. 즉, 도 3에서 제1 영구자석(21)은 제3 영구자석(23)과 같은 극성을 갖는 반면 제2 영구자석(22)은 제4 영구자석(24)과 같은 극성을 갖는다.
상기한 바와 같은 구성에 의한 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 식각될 웨이퍼(W)가 챔버(10)의 내부로 들어간 다음에 그 챔버(10)는 진공상태를 유지한 상태에서 CF4와 같은 특수기체 및 미량의 산소로 채워져 RF(Radio Freuency) 에너지를 기체 혼합물에 가함으로써 웨이퍼(W) 표면의 식각이 시작된다.
즉, 상기 상부전극(11)에 통상 13.56MHz의 전류를 인가하게 되면, 그 상부전극(11)에 평행하게 전기장이 형성되고, 이 전기장에 의해 전자들이 가속되면서 서로 충돌되거나 또는 이온(Ion)들이 형성되면서 고밀도의 플라즈마(P)가 만들어져 웨이퍼(W) 표면의 산화막과 화학반응을 일으키게 되는데, 상기 플라즈마(P)는 전술한 바와 같이 도전성을 갖으므로 인해 상기한 각 영구자석(20)에 의해 형성되는 유도자기를 따라 상부 전극(11) 및 하부 전극(12)의 사이에서 회전운동을 하게 되어 플라즈마의 밀도가 향상되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치는 반응가스가 주입되어 웨이퍼에 대해 소정의 플라즈마 식각공정이 실시되는 챔버와, 이 챔버 내에 고정되어 플라즈마를 발생하는 상부 및 하부 전극과, 상기 상부 및 하부 전극에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부와, 상기 상부 및 하부 전극의 외주면측에 배치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시켜 전자 및 이온이 충돌되도록 하고 이 충돌중에 이온의 밀도가 향상되도록 하는 복수개의 자석으로 구성함으로써, 플라즈마가 유출되지 않아 그 밀도가 향상되는 것은 물론 일정 방향으로 작용하게 되어 웨이퍼가 균일하게 식각될 수 있다.

Claims (1)

  1. 반응가스가 주입되어 웨이퍼에 대해 소정의 플라즈마 식각공정이 실시되는 챔버와, 이 챔버 내에 고정되어 플라즈마를 발생하는 상부 및 하부 전극과, 상기 상부 및 하부 전극에 연결되어 고주파 발생을 유도하는 전원부와, 상기 상부 및 하부 전극의 외주면측에 배치되어 이미 형성되어 있는 플라즈마를 회전시켜 전자 및 이온이 충돌되도록 하고 이 충돌중에 이온의 밀도가 향상되도록 하는 복수개의 자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 식각공정용 플라즈마 발생장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734777B1 (ko) * 2005-07-28 2007-07-03 세메스 주식회사 웨이퍼 에지 식각 장치 및 방법

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