KR20010002743A - 산화막 식각 장치 - Google Patents

산화막 식각 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20010002743A
KR20010002743A KR1019990022700A KR19990022700A KR20010002743A KR 20010002743 A KR20010002743 A KR 20010002743A KR 1019990022700 A KR1019990022700 A KR 1019990022700A KR 19990022700 A KR19990022700 A KR 19990022700A KR 20010002743 A KR20010002743 A KR 20010002743A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
plasma
etching
wave guide
reaction chamber
Prior art date
Application number
KR1019990022700A
Other languages
English (en)
Inventor
장규환
권영민
하상록
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019990022700A priority Critical patent/KR20010002743A/ko
Publication of KR20010002743A publication Critical patent/KR20010002743A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 산화막 식각 균일도를 높일 수 있는 산화막 식각 장치에 관한 것이다. 링 타입의 웨이브 가이드와, 마이크로 웨이브를 라운드 인슐레이터로 전달하기 위해 상기 웨이퍼 가이드 하부에 장착된 슬롯 안테나와, 상기 마이크로 웨이브에 의해 표면파를 만들기 위해 상기 슬롯 안테나 하부에 장착된 라운드 인슐레이터와, 상기 웨이브 가이드 상, 중앙부에 허니콤 타입으로 배치된 히팅 램프를 구비하는 히팅 블럭과, 상기 라운드 인슐레이터 하부의 챔버벽에 설치된 수소 가스 주입을 위한 제1 가스 주입구로 구성된 플라즈마 발생부; 웨이퍼를 고정하기 위한 서스셉터와, 상기 웨이퍼로 식각 가스를 주입하기 위한 제2 가스 주입구로 구성된 반응 챔버; 및 상기 플라즈마 발생부와 반응 챔버부 사이에 설치되고 수소 래티컬을 분산하여 웨이퍼로 공급하기 위하여 원모양의 구멍들이 전체에 걸쳐 균일하게한 뚫려있는 분산판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

산화막 식각 장치{Apparatus for etching oxide}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 산화막 식각 균일도를 높일 수 있는 산화막 식각 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 과정 중 웨이퍼 표면에 자연산화막이 발생하는 경우가 많다. 이러한 자연산화막을 제거하는 전처리 세정에는 습식 하이드로 플루오린(HF) 세정과 건식 하이드로 플루오린 세정 및 플라즈마를 이용한 세정등이 있다.
도 1은 플라즈마를 이용하여 자연산화막 제거하기 위한 종래의 산화막 식각 장치를 도시한 개략도로서, 도면부호 "10"은 챔버를, "12"는 히팅 램프(heating lamp)를, "14"는 웨이퍼를, "16"은 NF3주입구(inlet)를, "18"은 마이크로웨이브 입력선을, "20"은 수소(H2) 주입구를, 그리고 "22"는 수소 플라즈마 방전관을 나타낸다.
도 1의 산화막 식각 장치를 이용하여 산화막을 식각하는 방법은 마이크로 웨이브를 이용한 원격 플라즈마(remote plasma)를 이용한 방법이다. 이 방법은 일본특허 특허평 6-338478와 특개평7-263416에 명시되어 있는 방법으로, H2/N2/H2O를 수소 주입구(20)로 주입한 후 마이크로 웨이브 입력선(18)을 통과하면서 플라즈마를 구성하는 래디컬(radical) 형태로 바꾼후 수소 플라즈마 방전관(22)을 통해 챔버(10) 내의 웨이퍼(14)로 원격 플라즈마를 공급하고, NF3주입구(16)을 통해 웨이퍼(14) 근처에 NF3가스를 공급하여 이들간의 반응으로 산화막을 식각하도록 되어 있다. 이 방식은 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하는 전형적인 원격 플라즈마 방식으로, 실제로의 반도체 생산에 사용되기에는 몇가지 문제점을 가지고 있다.
첫째는, 웨이퍼 전체에 걸쳐 식각이 균일하지 않게 일어난다. 이는, 플라즈마 내의 래디컬이 챔버(10) 내에 균일하게 분포하지 않아서이다. 원격 플라즈마로 여기된 래디컬이 챔버 내로 공급될 때, 플라즈마 방전관(22)을 통해서 공급된다. 이 플라즈마 방전관(22)은 직경 2인치 정도의 석영 튜브(quartz tube)인데, 이 튜브를 통해서 챔버 내로 바로 공급되므로 챔버 내로 균일하게 공급되지 못하는 것이다. 따라서, 플라즈마 방전관(22)과 가장 가까운 부분인 웨이퍼의 중앙(center) 부위는 식각량이 많고, 플라즈마 방전관(22)과 멀리 있는 웨이퍼의 가장자리(edge) 부위는 식각량이 적게 된다.
이러한 식각량의 불균일함은 도 2에 나타내었는데, 이를 참조하면, 웨이퍼의 중앙부에서는 가장자리부 보다 상대적으로 높은 식각량을 보이고 있음을 알 수 있다. 이는 시스템의 구성자체에서 오는 문제점으로 시스템의 개선이 요구된다.
상기 도 2는 도 1의 산화막 식각 장치로 산화막을 식각했을때의 식각 불균일성을 보여주는 그래프로서, 횡축의 중앙(C)은 웨이퍼의 중앙부를 나타내고, 이를 중심으로 그 좌,우측은 각각 웨이퍼의 좌측(L, LL)과 우측(R, RR)의 가장자리부를 나타내며, 종축은 식각량을 나타낸다.
둘째는, 다운플로우(downflow) 반응 후에 어닐 공정이 필요하다는 것이다. 다운플로우만을 진행한 후에는 산화막의 두께가 오히려 증가된 현상을 보이고, 반드시 어닐 공정을 진행해야만 비로소 산화막이 식각되는 현상이 있다. 따라서, 어닐의 균일성이 요구되는데, 어닐 온도가 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일해야만 산화막 식각량이 웨이퍼 전체에 균일하게 나타난다.
상기 도 1의 산화막 식각 장치의 경우, 웨이퍼를 가열하도록 된 히팅 램프(12)가 링 타입(ring type)으로 배치되어 있어 웨이퍼 가장자리부의 어닐 온도가 중앙부의 어닐 온도보다 더 높아진다는 단점이 발생한다.
본 발명의 목적은 산화막 식각 균일도를 높일 수 있는 산화막 식각 장치를 제고하는데 있다.
도 1은 플라즈마를 이용하여 자연산화막 제거하기 위한 종래의 산화막 식각 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 상기 도 1의 산화막 식각 장치로 산화막을 식각했을때의 식각 불균일성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 산화막 식각 장치를 도시한 개략도이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 산화막 식각 장치는, 링 타입의 웨이브 가이드와, 마이크로 웨이브를 라운드 인슐레이터로 전달하기 위해 상기 웨이퍼 가이드 하부에 장착된 슬롯 안테나와, 상기 마이크로 웨이브에 의해 표면파를 만들기 위해 상기 슬롯 안테나 하부에 장착된 라운드 인슐레이터와, 상기 웨이브 가이드 상, 중앙부에 배치된 히팅 램프들을 구비하는 히팅 블럭과, 상기 라운드 인슐레이터 하부의 챔버벽에 설치된 수소 가스 주입을 위한 제1 가스 주입구로 구성된 플라즈마 발생부; 웨이퍼를 고정하기 위한 서스셉터와, 상기 웨이퍼로 식각 가스를 주입하기 위한 제2 가스 주입구로 구성된 반응 챔버; 및 상기 플라즈마 발생부와 반응 챔버부 사이에 설치된 수소 래티컬을 분산하여 웨이퍼로 공급하기 위한 분산판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 분산판에는 플라즈마를 웨이퍼 상에 균일하게 공급하기 위한 원모양의 구멍들이 균일하게 뚫려 있고, 상기 히팅 램프는 허니콤 타입으로 배치되어 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 플라즈마를 웨이퍼 전체로 골고루 방전할 수 있고, 어닐 시 웨이퍼 전체에 균일한 온도를 제공할 수 있으므로 산화막 식각 균일도를 높일 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
본 발명에서 이용하는 플라즈마 소오스는 표면 웨이브 플라즈마(surface wave plasma; SWP)로서, 도 3은 본 발명에 의한 산화막 식각 장치를 도시한 개략도이다. 도면부호 "Ⅰ"는 플라즈마 발생부를, "Ⅱ"는 반응 챔버부를, "30"은 제1 가스 주입구(gas injector)를, "32"는 웨이브 가이드(wave guide)를, "34"는 슬롯 안테나(slot antenna)를, "36"은 라운드 인슐레이터(round insulator)를 "38"은 분산판을, "40"은 히팅 램프를, "42"는 제2 가스 주입구를, 그리고 "44"는 웨이퍼를 나타낸다.
도 3의 산화막 식각 장치는, 크게, 플라즈마 발생부(Ⅰ)와 반응 챔버부(Ⅱ)로 구성된다. 먼저, 플라즈마 발생부(Ⅰ)는 링 타입의 웨이브 가이드(32)와, 마이크로 웨이브를 라운드 인슐레이터(36)로 전달하기 위해 상기 웨이퍼 가이드(32) 하부에 장착된 슬롯 안테나(34)와, 상기 마이크로 웨이브에 의해 표면파를 만들기 위해 상기 슬롯 안테나(34) 하부에 장착된 라운드 인슐레이터(36)와, 상기 웨이브 가이드 상, 중앙부에 벌집모양으로 배치된 히팅 램프를 구비하는 히팅 블럭(40)과, 상기 라운드 인슐레이터(36) 하부의 챔버벽에 설치된 수소 가스 주입을 위한 제1 가스 주입구(30)로 구성되었고, 반응 챔버부(Ⅱ)는 서스셉터(48) 상에 고정된 웨이퍼(44)와, 이 웨이퍼로 식각 가스를 주입하기 위한 제2 가스 주입구(42)로 구성되며, 상기 플라즈마 발생부(Ⅰ)와 반응 챔버부(Ⅱ) 사이에 수소 래티컬을 분산하여 웨이퍼로 공급하기 위한 분산판(38)이 설치되어 있다.
링 타입으로 배치된 웨이브 가이드(32)에서 슬롯 안테나(34)를 통해서 마이크로웨이브가 라운드 인슐레이터(34)로 공급되도록 한다. 이때, 상기 웨이브 가이드(32)와 면한 라운드 인슐레이터(34) 하부에는 표면 웨이브 플라즈마(surface wave plasma) (46)가 발생하게 된다.
제1 가스 주입구(30)에서 플라즈마 발생부(Ⅰ)로 플라즈마로 여기시키기 위한 수소(H2)와 질소(N2)가 공급되어 수소 래디컬을 형성한다. 이때, 전체 챔버(플라즈마 발생부와 반응 챔버부)는 진공 펌프(미도시)에 의해 진공으로 유지되며, 웨이퍼(44)는 일렉트로스태틱 척이나 서스셉터(48)를 이용하여 고정한다.
상기 수소 플라즈마는 표면 웨이브 플라즈마(46)의 특성에 의해 라운드 인슐레이터(36) 근처에만 형성되고, 웨이퍼(44) 근처에는 플라즈마가 형성되지 않는다. 플라즈마에 의해 형성된 수소 래디컬은 분산판(38)을 거쳐 웨이퍼(44) 상으로 공급된다. 이때, 분산판(38)에는 원형태의 구멍이 전체 걸쳐 뚫려있기 때문에 웨이퍼로 공급되는 수소 래디컬의 분포는 균일하게 된다.
반응 챔버(Ⅱ)에서는 웨이퍼(44) 근처의 제2 가스 주입구(42)를 통해 NF3가스가 공급되므로, 수소 래디컬과 NF3가스와의 반응에 의해 산화막이 식각된다.
따라서, 본 발명에 의한 산화막 식각 장치에 의하면, 플라즈마를 표면 웨이브 형태로 발생시킨 후 분산판을 통해 웨이퍼(44) 전체에 걸쳐 골고루 공급되도록 함으로써 대구경 웨이퍼에서도 웨이퍼 전체에 걸쳐 식각 균일도가 향상된다.
도 3의 산화막 식각 장치에 있어서, 식각 균일도를 개선하는 또 하나의 방법은 램프 히팅에서의 히팅 균일도를 개선하는 것이다. 도 3의 경우, 히팅 블럭(40)을 웨이브 가이드(32) 내부의 공간을 이용하여 설치하였다. 이때, 상기 히팅 블록(40)은 내부가 반사율이 높은 금속, 예컨대 금(gold)으로 코팅되어 있으며, 웨이퍼(44)와 수평으로 놓여진다. 상기 히팅 블록(40) 내부에는 히팅 램프들이 설치되어 있는데, 이들은 기존의 링 타입에서 허니콤 타입(honey-comp type)으로 설치되어 있다. 상기 히팅 블럭(40)은 라운드 인슐레이터(36)를 통해 웨이퍼(44) 표면을 직접적으로 가열하게 되는데, 허니콤 타입으로 배치된 히팅 램프들에 의해 웨이퍼 표면의 온도를 전체적으로 균일하게 유지한다. 따라서, 다운플로우 후 어닐시, 웨이퍼의 표면 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있으므로 식각 균일도를 개선할 수 있다.
본 발명에 의한 산화막 식각 장치에 의하면, 표면 웨이브 플라즈마를 발생시킨 후 수소 래디컬을 분산판을 통해 웨이퍼에 골고루 공급되도록 하고, 히팅 램프를 허니콤 타입으로 배치하여 웨이퍼가 전체적으로 골고루 어닐되도록 함므로써 산화막 식각 균일도를 개선할 수 있다.

Claims (3)

  1. 링 타입의 웨이브 가이드와,
    마이크로 웨이브를 라운드 인슐레이터로 전달하기 위해 상기 웨이퍼 가이드 하부에 장착된 슬롯 안테나와,
    상기 마이크로 웨이브에 의해 표면파를 만들기 위해 상기 슬롯 안테나 하부에 장착된 라운드 인슐레이터와,
    상기 웨이브 가이드 상, 중앙부에 배치된 히팅 램프들을 구비하는 히팅 블럭과,
    상기 라운드 인슐레이터 하부의 챔버벽에 설치된 수소 가스 주입을 위한 제1 가스 주입구로 구성된 플라즈마 발생부;
    웨이퍼를 고정하기 위한 서스셉터와,
    상기 웨이퍼로 식각 가스를 주입하기 위한 제2 가스 주입구로 구성된 반응 챔버; 및
    상기 플라즈마 발생부와 반응 챔버부 사이에 설치된 수소 래티컬을 분산하여 웨이퍼로 공급하기 위한 분산판을 구비하는 것을 특징으로 하는 산화막 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산판에는 플라즈마를 웨이퍼 상에 균일하게 공급하기 위한 원모양의 구멍들이 균일하게 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 산화막 식각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 램프는 허니콤 타입으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 산화막 식각 장치.
KR1019990022700A 1999-06-17 1999-06-17 산화막 식각 장치 KR20010002743A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990022700A KR20010002743A (ko) 1999-06-17 1999-06-17 산화막 식각 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990022700A KR20010002743A (ko) 1999-06-17 1999-06-17 산화막 식각 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010002743A true KR20010002743A (ko) 2001-01-15

Family

ID=19593036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990022700A KR20010002743A (ko) 1999-06-17 1999-06-17 산화막 식각 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010002743A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5021114A (en) Apparatus for treating material by using plasma
KR101386552B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법과 플라즈마 에칭 처리 장치 및 방법
KR100743875B1 (ko) 전극 조립체
US5851600A (en) Plasma process method and apparatus
US5011705A (en) Plasma processing method
US6299691B1 (en) Method of and apparatus for processing a substrate under a reduced pressure
JPH08274074A (ja) プラズマ処理装置
KR940011662A (ko) 이방성 에칭방법 및 장치
US20050173069A1 (en) Plasma generating apparatus and plasma processing apparatus
US6306244B1 (en) Apparatus for reducing polymer deposition on substrate support
US20010030024A1 (en) Plasma-enhanced processing apparatus
KR20020095842A (ko) 반도체 에싱장치
US5543688A (en) Plasma generation apparatus with interleaved electrodes and corresponding method
WO2002058125A1 (fr) Dispositif et procede de traitement au plasma
JPH10223607A (ja) プラズマ処理装置
KR20180054495A (ko) 이중 주파수 표면파 플라즈마 소스
KR20010002743A (ko) 산화막 식각 장치
KR100725614B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20070029356A (ko) 효율적인 라디칼 생성을 위한 플라즈마 발생장치
KR0156244B1 (ko) 플라즈마 처리방법
JPS6234834B2 (ko)
JPH05326453A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP2001144088A (ja) 半導体製造方法
KR20080030713A (ko) 기판 가공 장치
KR100774497B1 (ko) 기판을 처리하는 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination