KR20000027441A - Plasma generator having grounding electrode with multiple permittivity - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A plasma generator improving uniformity of a plasma state is provided by using a grounding electrode having multiple perceptivity. CONSTITUTION: A grounding electrode(20) of a plasma generator consists of three parts(A,B,C)having different permissiveness. The perceptivity of each parts is A>B>C so that the plasma is not concentrated on a specific portion. Each grounding paths are altered until the state of the plasma is uniform.

Description

다중 유전율의 접지전극을 갖는 플라즈마 발생 장치(Appartus for occuring plasma having ground pad of multi heritability)Appartus for occuring plasma having ground pad of multi heritability

본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응성 가스들에 고주파 전력을 가해 활성화 상태의 이온들의 분위기를 발생시키는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a plasma generating apparatus for generating an atmosphere of activated ions by applying high frequency power to reactive gases.

반도체 소자는 실리콘 기판에 산화막을 성장시키고 불순물을 침적시키며 침적된 불순물을 실리콘 웨이퍼 내로 원하는 깊이까지 침투시키는 확산공정과, 식각이나 이온주입이 될 부위의 보호 부위를 선택적으로 한정하기 위해 마스크나 레티클(reticle)의 패턴을 웨이퍼 위에 만드는 사진공정, 감광액 현상이 끝난 후 감광액 밑에 성장되더나 침적 또는 증착된 박막들을 가스나 화학약품을 이용하여 선택적으로 제거하는 식각공정, 및 화학기상증착(CVD;Chemicl Vapor Deposition)이나 이온주입 또는 금속증착 방법을 이용하여 특정한 막을 형성시키는 박막공정 등의 단위 공정을 여러 차례 걸치면서 제조된다.The semiconductor device is a diffusion process for growing an oxide film on a silicon substrate, depositing impurities, penetrating the deposited impurities into a silicon wafer to a desired depth, and selectively removing a mask or a reticle (eg, a protective portion of a portion to be etched or implanted). Photo process to create patterns of reticle on wafer, etching process to selectively remove deposited or deposited thin films grown under photoresist after photoresist development by using gas or chemicals, and chemical vapor deposition (CVD) It is manufactured by taking several unit processes such as thin film process to form a specific film by using deposition, ion implantation or metal deposition method.

최근 반도체 소자들의 고집적화 경향에 따라 우수한 품질의 제품을 얻어낼 수 있고 생산성의 향상을 할 수 있는 새로운 제조 기술들이 개발되어 가고 있다. 보다 높은 해상도를 위하여 짧은 파장의 빛을 이용하는 사진기술, 보다 빠른 속도를 위하여 얕은 접합 및 미세 게이트 회로의 사용, 미세한 게이트 기술을 사용함에 따라 발생될 수 있는 열 문제를 줄이기 위하여 고온의 열보다는 화학기상증착 방식을 이용한 박막 형성이 그 예이다.Recently, according to the trend of high integration of semiconductor devices, new manufacturing technologies are being developed to obtain products of excellent quality and to improve productivity. Photographic techniques using shorter wavelengths for higher resolution, shallow junctions and fine gate circuitry for faster speeds, and chemical vapors rather than high temperature heat to reduce the thermal problems that can be generated by using fine gate technology. An example is thin film formation using a deposition method.

이러한 추세에 있어서 이용되고 있는 것이 플라즈마이다. 반도체 소자의 제조에 이용되는 반응실에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 장치를 설치하여 화학적 반응이 보다 잘 일어나도록 하여 공정을 진행하고 있다. 반도체 소자의 제조 공정에서 가스와의 화학 반응에 의한 작업이 많이 이루어지고 있기 때문에 플라즈마를 이용하는 것은 박막형성이나 식각등의 단위 공정에서 광범위하게 이용되고 있다.Plasma is used in this trend. In the reaction chamber used for the manufacture of a semiconductor device, a device capable of generating plasma is installed so that a chemical reaction occurs better. Since a lot of work is performed by chemical reaction with gas in the manufacturing process of a semiconductor device, using plasma is widely used in unit processes, such as thin film formation and etching.

도 1은 일반적인 플라즈마 식각 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a general plasma etching apparatus.

도 1을 참조하면, 일반적인 플라즈마 식각 장치(10)는 가스를 밀폐시킬 수 있는 반응실(11)과, 그 반응실 내에 고주파 전력을 인가하는 고주파 공급 전극(12), 플라즈마의 접지 경로를 형성하는 접지 전극(13) 등을 구비하고 있다. 13.56㎒의 고주파 전력이 고주파 공급 전극(12)을 통하여 공급되면, 반응실(11) 내부의 가스는 가스 분자와 이온화 분해과정을 거쳐 활성화된 이온과 라디컬을 생성하여 플라즈마 상태가 된다. 반응 입자중 라디컬은 확산에 의해서, 그리고 이온은 전계에 의해서 가속되어 이동된다. 라디컬은 무질서한 방향의 운동량을 갖게 되고 이온은 전계 방향에 따라 일정한 방향으로 운동을 한다. 웨이퍼(14) 표면과 라디컬이 화학적으로 반응하여 식각이 일어난다.Referring to FIG. 1, a general plasma etching apparatus 10 may include a reaction chamber 11 capable of sealing a gas, a high frequency supply electrode 12 for applying high frequency power into the reaction chamber, and a ground path for plasma. The ground electrode 13 etc. are provided. When a high frequency power of 13.56 MHz is supplied through the high frequency supply electrode 12, the gas inside the reaction chamber 11 undergoes ionization decomposition with gas molecules to generate activated ions and radicals to become a plasma state. Radicals in the reaction particles are accelerated by diffusion and ions are accelerated by the electric field. The radicals have momentum in a disordered direction and the ions move in a constant direction along the direction of the electric field. The surface of the wafer 14 and the radical react chemically to cause etching.

그러나, 이와 같이 플라즈마 식각 장치에서와 같이 플라즈마 발생 장치를 사용하여 플라즈마를 시켜 이를 이용하는 반도체 제조 장치가 점점 보편화됨에 따라서 그 동안 발생되지 않던 여러 가지의 불량들이 발생하였다. 예를 들면, 플라즈마를 사용함에 따라 반응실 내에서의 특정 부위에 플라즈마가 집중되어 아칭(arching) 또는 플라즈마의 충전(charge)에 의해 게이트 하부의 산화막에 영향을 주어 제품의 특성을 바뀌게 하는 등이 플라즈마의 사용에 따라 발생될 수 있는 불량 요소들이다. 이 외에도 플라즈마를 사용함에 따라서 발생되는 부가적인 불량들의 원인은 주로 플라즈마의 균일성과 방전에 기인한 것이다.However, as the semiconductor manufacturing apparatus using plasma is generated by using the plasma generating apparatus as in the plasma etching apparatus as described above, the defects that have not occurred in the past have occurred. For example, as plasma is used, plasma is concentrated in a specific part of the reaction chamber, thereby affecting the oxide film under the gate by arching or charging the plasma, thereby changing the characteristics of the product. These are bad components that can be generated by the use of plasma. In addition, the cause of the additional defects generated by using the plasma is mainly due to the uniformity and discharge of the plasma.

본 발명의 목적은 플라즈마 상태의 균일성을 확보하여 반도체 소자 제조 공정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus that can ensure the uniformity of the plasma state to improve the reliability of the semiconductor device manufacturing process.

도 1은 일반적인 플라즈마 식각 장치의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a general plasma etching apparatus;

도 2는 본 발명의 플라즈마 발생 장치의 접지전극을 나타낸 구성도,2 is a configuration diagram showing a ground electrode of the plasma generating apparatus of the present invention;

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 발생 장치의 접지 전극 실시예,Figure 3 is an embodiment of the ground electrode of the plasma generating apparatus according to the present invention,

도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치의 다른 접지 전극 실시예이다.4 is another embodiment of the ground electrode of the plasma generating apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10; 플라즈마 식각장치 11; 반응실10; Plasma etching apparatus 11; Reaction chamber

12; 고주파 공급 전극 13,20,21,22; 접지 전극12; High frequency supply electrodes 13,20,21,22; Ground electrode

14; 웨이퍼14; wafer

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치는 소정의 반응성 가스들이 밀폐되는 플라즈마 반응실, 그 플라즈마 반응실 내의 반응성 가스들에 고주파 전력을 인가하는 고주파 공급 전극, 및 플라즈마의 접지 경로를 형성하는 접지 전극을 구비하는 플라즈마 발생 장치에 있어서, 접지 전극이 다중 유전율을 갖는 접지 전극인 것을 특징으로 한다.A plasma generating apparatus according to the present invention for achieving the above object forms a plasma reaction chamber in which predetermined reactive gases are sealed, a high frequency supply electrode for applying high frequency power to reactive gases in the plasma reaction chamber, and a ground path of the plasma. A plasma generating apparatus having a ground electrode, wherein the ground electrode is a ground electrode having multiple dielectric constants.

다중 유전율을 갖는 접지 전극을 이용하여 플라즈마가 어느 특정 부위에 집중되지 않도록 하여 균일한 밀도의 플라즈마 상태를 유지시켜 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다는 것이다.By using a ground electrode having multiple dielectric constants, the plasma is not concentrated at a specific site, thereby maintaining a uniform density of plasma so that the work can be stably performed.

이를 위하여 접지 전극을 유전율이 서로 다른 물질로 구성시켜 플라즈마의 균일도 상태에 따라 접지 전극의 특정 부분을 접지 전극으로 사용하므로서 플라즈마 균일도의 유지가 가능하게 된다.To this end, the ground electrode may be made of a material having different dielectric constants, and thus, the plasma uniformity may be maintained by using a specific portion of the ground electrode as the ground electrode according to the uniformity of the plasma.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a plasma generating apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 플라즈마 발생 장치의 접지전극을 나타낸 구성도이다.2 is a configuration diagram showing a ground electrode of the plasma generating apparatus of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 플라즈마 발생 장치에서 접지 전극(20)은 서로 다른 유전율을 갖는 A,B,C의 세 부분으로 나누어져 있다. 각각의 부분들은 플라즈마 접지 경로를 형성하는 데에 있어서 서로 다른 경로를 형성하게 되며, 이에 따라 플라즈마의 비균일성을 웨이퍼 상에 보상해주게 된다. 즉, 유전율이 A>B>C가 되도록 구성하여 접지 경로를 플라즈마의 균일 상태에 따라 변경시켜 주어 플라즈마가 균일한 상태가 되도록 한다. 예를 들어, 접지 경로를 B부분으로 하여 작업을 진행했을 경우 웨이퍼의 중앙부에 플라즈마가 집중되는 상태의 결과를 얻었다면, 유전율이 B부분보다 낮은 C부분을 접지 경로로 이용하여 균일한 플라즈마 상태를 얻을 수 있다. 이와 같은 다중 유전율의 접지 전극(20)을 갖는 플라즈마 발생장치는 플라즈마를 이용하는 화학기상증착 설비 또는 식각 장비 등 광범위하게 적용될 수 있다.2, in the plasma generating apparatus according to the present invention, the ground electrode 20 is divided into three parts A, B, and C having different dielectric constants. Each of the parts forms a different path in forming the plasma ground path, thereby compensating the non-uniformity of the plasma on the wafer. That is, the dielectric constant is set to A> B> C so that the ground path is changed according to the uniform state of the plasma so that the plasma is uniform. For example, if the work is performed with the ground path as the B part, and the result of the plasma concentration in the center of the wafer is obtained, the uniform plasma state is obtained by using the C part having the dielectric constant lower than the B part as the ground path. You can get it. The plasma generator having the multiple dielectric constant ground electrodes 20 may be widely applied to a chemical vapor deposition apparatus or an etching apparatus using plasma.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 발생 장치의 접지 전극 실시예이고, 도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치의 다른 접지 전극 실시예이다.Figure 3 is an embodiment of the ground electrode of the plasma generating apparatus according to the present invention, Figure 4 is another embodiment of the ground electrode of the plasma generating apparatus according to the present invention.

접지 전극이 다중 유전율을 갖도록 하기 위해서 도 2에서와 같은 구조를 갖도록 할 수 있지만, 이와 달리 도 3에 나타난 것과 같은 접지 전극(21)의 구성을 가지게 할 수 있다. 즉, A에서 가운데 부분을 가공하여 유전율이 다른 물질로 B부분을 형성하여 다중 유전율을 갖도록 할 수 있다.The ground electrode may have a structure as shown in FIG. 2 in order to have multiple dielectric constants, but may have a configuration of the ground electrode 21 as shown in FIG. 3. In other words, by processing the middle portion in A to form a portion B of a material having a different dielectric constant to have a multiple dielectric constant.

또한, 도 4에서와 같이 접지 전극(22)을 종래와 동일한 재료를 이용하고, 그 위에 유전율이 다른 박막을 부분적으로 입혀 유전율이 다른 A와 B부분을 형성할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the ground electrode 22 may be made of the same material as the conventional art, and portions of A and B having different dielectric constants may be formed by partially coating thin films having different dielectric constants thereon.

이상과 같은 다중 유전율의 접지 전극을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 플라즈마의 균일성을 향상시켜 반도체 제조 공정에 대한 신뢰성을 향상시켜 보다 양질의 제품을 얻을 수 있는 이점(利點)이 있다.Plasma generator according to the present invention having a multi-dielectric ground electrode as described above has the advantage of improving the uniformity of the plasma to improve the reliability of the semiconductor manufacturing process to obtain a higher quality product.

Claims (2)

소정의 반응성 가스들이 밀폐되는 플라즈마 반응실, 상기 플라즈마 반응실 내의 반응성 가스들에 고주파 전력을 인가하는 전극, 및 플라즈마의 접지 경로를 형성하는 접지 전극을 구비하는 플라즈마 발생 장치에 있어서, 상기 접지 전극은 다중 유전율을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.A plasma generating apparatus comprising a plasma reaction chamber in which predetermined reactive gases are sealed, an electrode applying high frequency power to reactive gases in the plasma reaction chamber, and a ground electrode forming a ground path of the plasma, wherein the ground electrode is Plasma generator, characterized in that having a multiple dielectric constant. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 반응실은 식각 반응실인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The apparatus of claim 1, wherein the plasma reaction chamber is an etching reaction chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100432972B1 (en) * 2002-03-25 2004-05-28 어댑티브프라즈마테크놀로지 주식회사 Plasma etching system, Apparatus combined that, and Apparatus and Method for testing that

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