KR20000046939A - 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 장치 제조를 위한 식각공정에서 식각률을 향상시키기 위해 광조사법을 이용하는 기술을 개시한다. 본 발명의 식각방법은, 반도체 장치의 제조를 위해 소정 공정이 진행된 반도체 기판을 반응챔버 내에 위치시키고 이에 대해 건식 식각공정을 진행함에 있어서, 식각공정 진행 중에 식각률을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판에 광을 조사하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 적은 전력으로도 식각률을 향상시켜 반도체 소자의 생산공정의 효율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 식각공정에서 식각률을 향상시키기 위해 광조사법을 이용한, 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법에 관한 것이다.
본딩(bonding)이 포화되어 있는 경우 식각대상 물질의 표면은 도 1에 도시한 바와 같이 각각의 원자(a)가 주위의 원자들에 의해 구속되어 있다. 종래의 플라즈마만을 이용한 건식식각을 할 경우, 구속되어 있는 원자에 전자 친화력(electron affinity) 또는 전기음성도가 큰 라디칼(radical; R)들을 접근시켜, 본딩에 참여하고 있던 전자(e-)들을 빼앗아 타겟 원자와 주위 원자와의 본딩을 깨고 도 3에 도시한 휘발성 식각부산물을 형성하고, 이 휘발성의 반응물이 식각대상 물질의 표면을 떠나는 기구를 통하여 화학적 식각이 이루어지는 것으로 알려져 있다. 통상, 이러한 경우에 식각률을 향상시키기 위해 도 4와 같이 이온충돌을 이용하여 주위 원자와의 일부 본딩을 끊어 도 5의 댕글링 본드(dangling bond)를 만들어 줌으로써 식각용 라디칼들과의 반응이 용이하게 해주거나, 플라즈마에 전달되는 소스의 전력을 증가시켜 식각반응에 참여할 수 있는 라디칼들과 이온충돌에 참여할 이온들의 생성을 늘려준다.
그러나, 이러한 경우 비정질 실리콘이나 산화막 등의 식각률을 향상시키기 위해서는 많은 전력의 소모를 초래하게 되어 상대적으로 생산성이 떨어지게 된다. 또한, 구리나 백금과 같은 물질의 식각은 상기한 바와 같은 기구를 통해 반응물이 생성되더라도 주어진 공정조건에서는 상온에서의 증기압이 낮아 식각되는 물질의 표면을 떠나지 못한다. 따라서, 더 이상의 식각반응이 진행되는 것을 방해하여 식각이 이루어지지 않게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 실리콘 등의 반도체, 실리콘 산화막 등의 부도체의 식각에서 식각제와의 반응이 용이하게 이루어지게 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 식각 부산물의 증기압이 상온에서 낮은 구리나 백금식각의 경우에 충분한 증기압을 얻도록 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법을 제공하는 데 있다.
도 1 내지 도 5는 식각공정의 메커니즘을 설명하기 위한 도면들;
도 6은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치의 개략적 단면도;
도 7은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치에 반사경을 부착한 일 실시예를 나타낸 개략도;
도 8은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치에 반사경을 부착한 다른 실시예를 나타낸 개략도;
도 9는 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치를 보호하기 위해 라이너(liner)를 부착한 상태를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 반응챔버 20 : 램프
30 : 반사경 40 : 라이너
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 식각방법은, 반도체 장치의 제조를 위해 소정 공정이 진행된 반도체 기판을 반응챔버 내에 위치시키고 이에 대해 건식 식각공정을 진행함에 있어서, 식각공정 진행 중에 식각률을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판에 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
이때, 식각 대상이 산화막 등의 부도체 또는 실리콘 등의 반도체일 경우, 자외선 광, 예컨대 광의 파장이 200∼400㎚, 에너지가 3∼6eV 범위 내에 있는 광을 조사할 수 있다. 또는, 자외선 레이저를 이용한 래스터 빔(raster beam)을 사용할 수도 있다. 이러한, 광조사를 행할 때, 상기 반응챔버에 조사되는 광의 광원을 부착설치하는 것이 바람직하며, 조사되는 광을 상기 반도체 기판의 전면에 조사하기 위해 상기 반응챔버의 내벽에 반사경을 설치할 수도 있다. 이때, 상기 조사되는 광을 투과하기 위한 창을 상기 반응챔버에 마련하되, 상기 창의 재질로 용융 실리카(fused silica)를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 광원과 반응챔버벽의 보호를 위해 용융 실리카 라이너를 이용하는 것도 바람직하다.
한편, 식각 대상이 구리 또는 백금 등의 상온에서 식각이 어려운 물질인 경우, 조사되는 광이 열선인 적외선인 것이 바람직한데, 이 때 상기 조사되는 광으로 적외선 레이저를 이용한 래스터 빔을 사용할 수 있다. 또한, 상기 반응챔버에 조사되는 광의 광원을 부착설치하는 것이 바람직하며, 이 때에도 상기 조사되는 광을 투과하기 위한 창을 상기 반응챔버에 마련하되, 상기 창의 재질로 석영을 사용하는 것이 더 바람직하다. 여기서도, 상기 광원과 반응챔버벽을 보호하는 것이 바람직한데, 이 경우에는 석영 라이너를 이용할 수 있다. 또한, 조사되는 광을 상기 반도체 기판의 전면에 효율적으로 조사하기 위해 상기 반응챔버의 내벽에 반사경을 설치하는 것이 더 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치의 개략적 단면도이다. 도 6을 참조하면, 식각대상인 반도체 기판(미도시)이 위치할 반응챔버(10)의 측면에 광선을 조사하기 위한 램프(20)가 설치되어 있다. 램프(20)와 반응챔버(10)의 사이에는 광을 투과하는 동시에 램프를 보호할 수 있는 창(미도시)이 마련되는데, 적외선을 조사할 경우에는 석영으로, 자외선을 조사할 경우에는 용융 실리카로 그 재질을 선택한다. 이러한 창은 진공상태에서도 램프가 견딜 수 있도록 보호하는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치에 반사경을 부착한 일 실시예를 나타낸 개략도이다. 반사경(30)은 도시된 바와 같이 램프(20)별로 설치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치에 반사경을 부착한 다른 실시예를 나타낸 개략도이다. 도시의 편의를 위해 도 8에서는 램프부분을 생략하였다. 이 경우, 반사경(32)은 띠형상으로 반응챔버(10) 전체를 둘러서 설치되어 있다. 이러한 반사경(32)은 광이 반도체 기판의 전면에 균일하게 조사될 수 있도록 해준다.
도 9는 본 발명의 식각공정에 사용되는 식각장치를 보호하기 위해 라이너(liner; 40)를 부착한 상태를 나타낸 도면이다. 여기서 라이너(40)는 내식성이 강하고 사용하는 광을 잘 투과시키는 물질, 예컨대 용융 실리카 또는 석영으로 제작된다.
이와 같은 식각장치를 사용하여 건식 식각공정을 행하는 과정을 다음에 간단히 설명한다. 플라즈마를 이용한 건식 식각을 진행하면서, 플라즈마 소스 전력을 공급함과 동시에 램프에도 전원을 공급하여 반도체 기판에 광을 조사한다. 조사하는 광으로서, 에너지 3∼6eV, 파장 200∼400㎚의 자외선을 사용하면, 조사된 광의 에너지에 의해 표면에 있는 원자 간의 본딩에 참여하고 있는 전자들이 여기(excited)되어 방출되면서 본딩이 끊어진다. 그러면, 표면에 있는 원자가 도 4의 과정을 거쳐 댕글링 본드를 가지게 되어 식각반응이 원활하게 일어나 식각률을 향상시키거나, 도 2의 과정과 같이 식각 라디칼이 표면에 흡착되어 식각반응이 진행될 때 반응을 원활하게 하여 식각률을 향상시킬 수 있다.
만약, 식각 부산물의 증기압이 상온에서 너무 낮아 식각이 진행되지 못할 경우 열선인 적외선을 이용하여 식각 부산물이 주어진 공정조건 하에서 충분한 증기압을 가질 수 있도록 반도체 기판의 온도를 올려준다. 이를 통해 식각 부산물이 반도체 기판의 표면을 떠나고 식각반응이 계속적으로 진행될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실리콘 등의 반도체, 실리콘 산화막 등의 부도체의 식각에서 식각제와의 반응이 용이하게 이루어지게 하는 반도체 장치의 제조할 뿐 만아니라 식각 부산물의 증기압이 상온에서 낮은 구리나 백금식각의 경우에 충분한 증기압을 획득하여 반도체 장치를 제조하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
Claims (14)
- 반도체 장치의 제조를 위해 소정 공정이 진행된 반도체 기판을 반응챔버 내에 위치시키고 이에 대해 건식 식각공정을 진행함에 있어서,식각공정 진행 중에 식각률을 향상시키기 위해 상기 반도체 기판에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 1 항에 있어서, 식각 대상이 산화막 등의 부도체 또는 실리콘 등의 반도체일 경우, 조사되는 광은 자외선인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 조사되는 광의 파장이 200∼400㎚, 에너지가 3∼6eV 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 조사되는 광으로 자외선 레이저를 이용한 래스터 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 반응챔버에 조사되는 광의 광원을 부착설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 5 항에 있어서, 조사되는 광을 상기 반도체 기판의 전면에 조사하기 위해 상기 반응챔버의 외벽에 반사경을 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 조사되는 광을 투과하기 위한 창이 상기 반응챔버에 마련되며, 상기 창의 재질이 용융 실리카인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광원과 반응챔버벽의 보호를 위해 용융 실리카 라이너를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 1 항에 있어서, 식각 대상이 구리 또는 백금 등의 상온에서 식각이 어려운 물질인 경우, 조사되는 광이 열선인 적외선인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 조사되는 광으로 적외선 레이저를 이용한 래스터 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 반응챔버에 조사되는 광의 광원을 부착설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 조사되는 광을 투과하기 위한 창이 상기 반응챔버에 마련되며, 상기 창의 재질이 석영인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 광원과 반응챔버벽의 보호를 위해 석영 라이너를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조를 위한 식각방법.
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