KR20030042529A - Apparatus for Etching using plasma - Google Patents

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KR20030042529A
KR20030042529A KR1020010073208A KR20010073208A KR20030042529A KR 20030042529 A KR20030042529 A KR 20030042529A KR 1020010073208 A KR1020010073208 A KR 1020010073208A KR 20010073208 A KR20010073208 A KR 20010073208A KR 20030042529 A KR20030042529 A KR 20030042529A
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Abstract

PURPOSE: A plasma etching apparatus is provided to be capable of efficiently controlling the flow of plasma by using a support part. CONSTITUTION: A chamber(200) is used for etching a wafer(900). A support part(204) is installed in the chamber(200) for supporting the wafer(900). A gas supply part(206) is connected to the chamber(200) for supplying etching gas into the chamber(200). An electrode part(202) is spaced more apart than two times of the diameter of the wafer(900) from the wafer(900), wherein the electrode part(202) is supplied with RF(Radio Frequency) power for transforming the etching gas into plasma. Preferably, the support part(204) is supplied with bias power of 500-5000 Watt for uniformly inducing the plasma on the wafer(900).

Description

플라즈마 식각 장치{Apparatus for Etching using plasma}Plasma Etching Equipment {Apparatus for Etching using plasma}

본 발명은 플라즈마 식각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 형성되어 있는 피가공막을 플라즈마를 이용하여 식각하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma etching apparatus, and more particularly, to an apparatus for etching a processed film formed on a wafer using plasma.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to such demands, manufacturing techniques have been developed for semiconductor devices to improve the degree of integration, reliability, and response speed.

또한, 상기 반도체 장치의 고집적화에 따라 회로패턴의 선 폭이 더욱 미세해지고 있다. 이러한 미세 패턴 가공기술의 예로서는 식각 기술을 들 수 있다. 상기 식각 기술은 웨이퍼 상에 형성시킨 막들의 소정 부위를 식각하여 상기 막들을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성하는 가공하는 기술이다. 그리고, 최근의 식각 기술은 0.15㎛ 이하의 디자인룰(design rule)을 요구하기 때문에 플라즈마를 주로 사용한다.In addition, as the semiconductor device is highly integrated, the line width of the circuit pattern becomes finer. An example of such a fine pattern processing technique is an etching technique. The etching technique is a technique of etching a predetermined portion of the films formed on the wafer to form the films in a pattern having electrical properties. In addition, recent etching techniques require a design rule of 0.15 μm or less, and thus, plasma is mainly used.

상기 플라즈마를 사용하는 장치들의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,228,052호(issued Kikuchi et al)에는 플라즈마를 형성시키기 위한 두 개의 전극을 갖는 애싱 장치가 개시되어 있고, 미합중국 특허 제5,888,414호(issued Collins et al.)에는 반응 돔(reactor dome) 내부에서 유도 결합되는 RF 에너지에 의해 구동되고, 산화막을 식각하기 위한 고밀도 플라즈마를 형성시키는 안테나(antenna)를 사용하는 플라즈마 반응 챔버가 개시되어 있다.As an example of devices using such a plasma, issued US Pat. No. 5,228,052 (issued Kikuchi et al) discloses an ashing device having two electrodes for forming a plasma, and issued US Pat. No. 5,888,414 (issued Collins et al. .) Discloses a plasma reaction chamber driven by RF energy inductively coupled inside a reactor dome and using an antenna to form a high density plasma for etching the oxide film.

도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도 이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional plasma etching apparatus.

도 1을 참조하면, 상기 식각 장치는 웨이퍼(900) 상에 형성된 피가공막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 식각하기 위한 챔버(100)를 포함한다. 챔버(100) 상부에는 RF 파워가 인가되는 상부 전극(102)이 구비된다. 상기 상부 전극(102)은 피가공막을 식각에 사용되는 플라즈마를 형성할 수 있도록 챔버(100) 내에 제공되는 식각가스에 고전압을 인가한다. 그리고, 챔버(100) 저부에는 웨이퍼(900)가 놓여지고, 바이어스 전력이 인가되는 하부 전극(104)이 구비된다, 상기 하부전극(104)은 식각을 수행할 때 상기 플라즈마의 방향성을 갖도록 하여 플라즈마의 거동을 조정할 수 있다. 그리고, 도시되지는 않았으나, 챔버 내부를 진공 상태로 형성하기 위한 진공 펌프, 챔버 내부의 진공도를 조절하는 드로틀 밸브, 진공 라인을 개폐하는 게이트 밸브, 챔버 내부로 상기 가스를 제공하는 가스 공급관 등이 더 구비된다.Referring to FIG. 1, the etching apparatus includes a chamber 100 for etching a processed film formed on a wafer 900 into a pattern having electrical characteristics. An upper electrode 102 to which RF power is applied is provided above the chamber 100. The upper electrode 102 applies a high voltage to the etching gas provided in the chamber 100 to form a plasma used to etch the film to be processed. In addition, the bottom of the chamber 100 is provided with a wafer 900 and a lower electrode 104 to which a bias power is applied. The lower electrode 104 has a directionality of the plasma when etching is performed so that the plasma can be oriented. You can adjust the behavior of. Although not shown, a vacuum pump for forming the inside of the chamber in a vacuum state, a throttle valve for adjusting the degree of vacuum in the chamber, a gate valve for opening and closing the vacuum line, a gas supply pipe for providing the gas into the chamber, and the like may be used. It is provided.

그러나, 상기 플라즈마 식각 장치를 사용하여 300mm 웨이퍼를 가공할 경우, 웨이퍼 상의 중심 부위와 주연 부위에서의 플라즈마는 밀도를 달리한다. 따라서, 상기 식각에 의해 형성하는 패턴의 균일도가 저하된다. 이는, 하부 전극에 인가되는 바이어스 전력이 50 내지 500 Watt 정도로 낮아 상기 플라즈마의 거동을 효율적으로 조정하지 못하기 때문이다.However, when the 300 mm wafer is processed using the plasma etching apparatus, the plasma at the center portion and the peripheral portion on the wafer has a different density. Therefore, the uniformity of the pattern formed by the said etching falls. This is because the bias power applied to the lower electrode is about 50 to 500 Watt, which makes it difficult to efficiently adjust the behavior of the plasma.

이를 보완하기 위한 방법으로서, 상기 상부 전극에 RF 전력을 높게 인가하여상기 플라즈마의 생성 밀도를 최대화시키는 방법이 있다. 그러나, 상기 RF 전력이 높게 인가될 경우 셀프 바이어스 전력이 높아져서 상기 식각에 의해 형성되는 패턴이 손상될 수 있다.As a method to compensate for this, there is a method of maximizing the generation density of the plasma by applying a high RF power to the upper electrode. However, when the RF power is applied high, the self-bias power may be increased to damage the pattern formed by the etching.

또한, RF 전력이 인가되는 가스 제공부(102)와 웨이퍼(900)가 놓여져 바이어스 전력이 인가되는 하부 전극(104)간의 간격이 상대적으로 짧아진다. 이는 대구경 웨이퍼(900)로 인한 챔버(100)의 확장 때문이다. 따라서, 대구경화 웨이퍼(900)의 중심부위와 외측부위에 제공되는 플라즈마 이온의 상대적인 챔버길이에 따른 가속도 차이 때문에 플라즈마 밀도가 불균일해진다. 이로 인해, 상기 웨이퍼(900) 상의 피가공막이 균일한 패턴으로 형성되지 않는 문제점이 발생한다.In addition, the gap between the gas providing unit 102 to which RF power is applied and the wafer 900 to which the bias power is applied is relatively shortened. This is due to the expansion of the chamber 100 due to the large diameter wafer 900. Therefore, the plasma density becomes nonuniform due to the acceleration difference according to the relative chamber length of the plasma ions provided on the central portion and the outer portion of the large-curing wafer 900. As a result, a problem arises in that the processed film on the wafer 900 is not formed in a uniform pattern.

최근에는 상기 문제점을 보완하기 위하여, 플라즈마의 밀도와 셀프 바이어스 전력을 제어할 수 있는 플라즈마 식각 장치가 개발되고 있다. 하지만, 상기 플라즈마 식각 장치는 200mm 웨이퍼를 적용한 장치이기 때문에 상기 문제점을 해결하는 못하고 있는 실정이다.Recently, in order to solve the above problem, a plasma etching apparatus capable of controlling plasma density and self bias power has been developed. However, the plasma etching apparatus does not solve the problem because it is a device applying a 200mm wafer.

따라서, 최근에는 300mm 웨이퍼에 적용이 가능한 식각 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in recent years, the development of an etching apparatus that can be applied to a 300mm wafer is required.

본 발명의 목적은, 대구경 웨이퍼를 대상으로 식각을 수행할 때 플라즈마의 거동을 효율적으로 조정하기 위한 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a plasma etching apparatus for efficiently adjusting the behavior of plasma when performing etching on a large diameter wafer.

도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional plasma etching apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 식각 장치를 사용하여 폴리실리콘막을 식각하는 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of etching a polysilicon film using the plasma etching apparatus shown in FIG. 2.

도 4는 도 3에 도시된 식각 공정이 수행되기 전의 웨이퍼를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for describing a wafer before an etching process illustrated in FIG. 3 is performed.

도 5는 도 3에 도시된 식각 공정이 수행된 후의 웨이퍼를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a wafer after an etching process illustrated in FIG. 3 is performed.

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

100, 200 : 챔버 102, 202 : 전극수단100, 200: chamber 102, 202: electrode means

104, 204 : 지지수단 206 : 가스 공급관104, 204: support means 206: gas supply pipe

208 : 진공 펌프 210 : 진공 라인208: vacuum pump 210: vacuum line

212 : 드로틀 밸브 214 : 게이트 밸브212 Throttle Valve 214 Gate Valve

216 : 영구 자석 900 : 웨이퍼216 permanent magnet 900 wafer

902 : 산화막 904a : 폴리실리콘막902: oxide film 904a: polysilicon film

904b : 폴리실리콘 패턴 906 : 감광막 패턴904b: polysilicon pattern 906: photosensitive film pattern

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

피처리물을 식각하는 공정이 수행되는 챔버;A chamber in which a process of etching an object is performed;

상기 챔버 내에 설치되고, 상기 피처리물을 지지하기 위한 지지수단:Support means installed in the chamber, for supporting the object to be processed:

상기 챔버 내부로 식각가스를 제공하기 위한 가스제공수단: 및Gas providing means for providing an etching gas into the chamber: And

상기 식각가스를 플라즈마로 형성하기 위한 RF 전력이 인가되는 전극수단을 포함하고, 상기 피처리물과 대향되는 전극수단의 간격은 피처리물 직경의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치를 제공한다.And an electrode means to which RF power is applied to form the etching gas into a plasma, and an interval between the electrode means facing the object and the object to be treated is two or more times larger than the diameter of the object. .

일 예로서, 500 내지 5000W의 바이어스 전력이 상기 지지수단에 인가되며, 상기 챔버의 외부 측벽에는 상기 플라즈마의 거동을 효율적으로 조정하기 위한 자기장을 형성하는 자기장 형성부가 더 구비된다.As an example, a bias power of 500 to 5000 W is applied to the support means, and a magnetic field forming unit is formed on the outer sidewall of the chamber to form a magnetic field for efficiently adjusting the behavior of the plasma.

따라서, 상기 식각을 수행할 때 플라즈마의 거동을 효율적으로 조정함으로서, 상기 플라즈마 식각에 의한 패턴의 균일도를 향상시킬 수 있다. 이는, 상기 피처리물과 전극수단의 간격의 확장으로 인해 발생되는 플라즈마의 방향성 및 가속성 감소를 막을 수 있도록 바이어스 전력을 안정적으로 인가할 수 있기 때문이다.Therefore, by uniformly adjusting the behavior of the plasma when performing the etching, it is possible to improve the uniformity of the pattern by the plasma etching. This is because the bias power can be stably applied to prevent the decrease in the directionality and acceleration of the plasma generated due to the expansion of the distance between the workpiece and the electrode means.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도 이다.2 is a schematic diagram illustrating an etching apparatus using plasma according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 300mm 웨이퍼(900)를 적용할 수 있는 플라즈마 식각 챔버(200)가 도시되어 있다. 챔버(200) 내부에는 챔버(200) 내부로 제공되는 가스를 플라즈마 상태로 형성시키기 위한 RF 전력이 제공되는 상부 전극(202)이 상부에구비된다. 그리고, 챔버(200)의 일측에는 상기 가스를 제공하는 가스 공급관(206)이 연결되어 있다. 웨이퍼(900)가 놓여지는 하부 전극(204)은 챔버(200) 저부에 위치하고, 상부 전극(202)과 마주보도록 구비된다. 챔버(200) 저부 일측면에는 챔버(200) 내부를 진공 상태로 형성하고, 식각 공정을 진행하는 동안에 발생하는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 진공 펌프(208)가 연결된다. 그리고, 챔버(200)와 진공 펌프(208)를 연결하는 진공 라인(210)에는 챔버(200) 내부의 진공도를 조절하기 위한 드로틀 밸브(212) 및 진공 펌프(208)의 동작에 따라 개폐되는 게이트 밸브(214)가 구비된다.Referring to FIG. 2, a plasma etching chamber 200 to which a 300 mm wafer 900 may be applied is shown. In the chamber 200, an upper electrode 202 provided with RF power for forming a gas provided into the chamber 200 in a plasma state is provided thereon. In addition, a gas supply pipe 206 for providing the gas is connected to one side of the chamber 200. The lower electrode 204 on which the wafer 900 is placed is located at the bottom of the chamber 200 and provided to face the upper electrode 202. A vacuum pump 208 is formed at one side of the bottom of the chamber 200 to form a vacuum inside the chamber 200 and to discharge reaction by-products and unreacted gas generated during the etching process. In addition, the vacuum line 210 connecting the chamber 200 and the vacuum pump 208 has a gate that opens and closes according to the operation of the throttle valve 212 and the vacuum pump 208 for adjusting the degree of vacuum inside the chamber 200. Valve 214 is provided.

이송 로봇(도시되지 않음)에 의해 웨이퍼(900)가 챔버(200) 내부로 이송된 후, 하부 전극(204)에 로딩되면, 진공 펌프(208)의 동작에 의해 챔버(200) 내부는 고진공 상태로 형성된다. 이후, 가스 공급관(206)을 통해 상기 가스가 챔버(200) 내부로 제공되고, 상기 가스를 플라즈마 상태로 형성시키기 위한 RF 전력이 상부 전극(202)에 인가된다. 상기 RF 전력의 인가에 따라 상기 가스가 플라즈마 상태로 형성되면, 상기 플라즈마를 웨이퍼 상으로 유도하기 위한 바이어스 전력이 하부 전극(204)에 인가된다. 이때, 상기 상부 전극(202)과 하부 전극(204)은 웨이퍼 직경(L2)의 2 내지 3배가되는 600내지 900mm 간격(L1)을 갖는 것이 바람직하다. 이는 챔버(200) 내부에서 형성된 플라즈마를 웨이퍼(900) 상에 균일하게 제공하기 위한 충분한 거리를 제공하기 위함이며, 또한, 상기 플라즈마를 웨이퍼(900) 상으로 유도하기 위한 충분한 바이어스 전력을 하부 전극(204)에 인가하기 위함이다. 즉,상부 전극(202)과 하부 전극(202) 사이의 거리(L1)를 크게 함으로서, 셀프 바이어스 전력의 상승을 방지할 수 있고, 이에 따라, 충분한 크기의 바이어스 전력을 인가할 수 있다. 그리고, 상기 플라즈마를 웨이퍼(900)상에 균일하게 제공하여 식각에 의한 패턴의 균일도를 향상시킬 수 있다. 이는 300mm 웨이퍼(900)뿐만 아니라, 현재 양산되고 있는 200mm 웨이퍼에도 적용이 가능하다.After the wafer 900 is transferred into the chamber 200 by a transfer robot (not shown) and then loaded into the lower electrode 204, the inside of the chamber 200 may be in a high vacuum state by the operation of the vacuum pump 208. Is formed. Thereafter, the gas is provided into the chamber 200 through the gas supply pipe 206, and RF power for forming the gas into the plasma state is applied to the upper electrode 202. When the gas is formed in the plasma state according to the application of the RF power, a bias power for inducing the plasma onto the wafer is applied to the lower electrode 204. At this time, the upper electrode 202 and the lower electrode 204 preferably has a 600 to 900mm spacing (L 1 ) that is two to three times the wafer diameter (L2). This is to provide a sufficient distance for uniformly providing the plasma formed inside the chamber 200 on the wafer 900, and also provides a sufficient bias power to induce the plasma onto the wafer 900. 204). That is, by increasing the distance L1 between the upper electrode 202 and the lower electrode 202, it is possible to prevent the increase of the self bias power, and accordingly, a bias power of sufficient magnitude can be applied. In addition, the plasma may be uniformly provided on the wafer 900 to improve the uniformity of the pattern by etching. This is applicable to not only 300mm wafer 900, but also 200mm wafers currently in mass production.

상기 바이어스 전력의 크기는 상부 전극(202)과 하부 전극(204) 사이의 간격(L1)에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 상기 실시예에서 플레이트에 제공되는 바이어스 전력은 기존의 ICP(inductive coupled plasma), ECR(electron cyclotron resonance), TCP(transformer coupled plasma)소스에서 사용되는 바이어스 전력의 4배 이상인 500 내지 5000W의 바이어스 전력을 상기 하부전극(204)에 인가하여 사용한다.The size of the bias power may be variously changed according to the distance L1 between the upper electrode 202 and the lower electrode 204. In the above embodiment, the bias power provided to the plate is a bias power of 500 to 5000 W, which is four times or more than the bias power used in conventional inductive coupled plasma (ICP), electron cyclotron resonance (ECR), and transformer coupled plasma (TCP) sources. It is applied to the lower electrode 204 to be used.

이러한 이유는 상기 상부 전극(202)과 바이어스 전력이 인가되는 하부전극(204) 간격의 거리가 증가됨에 따라 식각에 필요한 플라즈마 이온의 가속도가 상대적으로 감소한다. 이 때문에 방향성 및 식각에 필요한 플라즈마 이온의 가속성을 유지할 수 있도록 높은 바이어스 전력을 인가한다. 그러므로 상기 플라즈마는 웨이퍼(900) 상에 균일하게 집중(focus)되어 식각에 의한 패턴의 균일도가 향상된다.The reason for this is that as the distance between the upper electrode 202 and the lower electrode 204 to which the bias power is applied increases, the acceleration of plasma ions required for etching is relatively decreased. For this reason, high bias power is applied to maintain the acceleration of the plasma ions necessary for the orientation and etching. Therefore, the plasma is uniformly focused on the wafer 900 to improve the uniformity of the pattern by etching.

그리고, 상기 웨이퍼(900) 상의 피가공막을 더욱 균일한 식각이 이루어지도록 챔버(200) 외측벽에 영구자석(216)을 구비한다. 이는 영구자석(216)이 챔버(200) 내부에 자기장을 형성하고, 상기 자기장은 플라즈마 이온 또는 전자가챔버(200) 내측벽에 부착되는 것을 방지한다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 제공되는 플라즈마 이온 밀도 감소를 방지할 수 있다. 상기 실시예에서 챔버(200) 내부에 자기장을 형성하기 위해 영구자석(216)을 사용하고 있으나, 챔버(200) 내부에 자기장을 형성할 수 있는 다른 부재를 사용하여도 무방하다. 즉, 전기에너지에 의해 자기장을 발생시키는 전자석을 사용하는 경우에도 본 발명의 사상에 포함된다.In addition, the permanent magnet 216 is provided on the outer wall of the chamber 200 to more uniformly etch the processed film on the wafer 900. This causes the permanent magnet 216 to form a magnetic field inside the chamber 200, which prevents plasma ions or electrons from adhering to the inner wall of the chamber 200. As a result, it is possible to prevent a decrease in the plasma ion density provided on the wafer. In the above embodiment, the permanent magnet 216 is used to form a magnetic field inside the chamber 200, but other members may be used to form the magnetic field inside the chamber 200. That is, the case of using an electromagnet that generates a magnetic field by electric energy is included in the spirit of the present invention.

이하, 상기 플라즈마 식각 장치를 사용하는 일 예로서, 웨이퍼 상에 형성된 폴리실리콘막을 식각하는 공정을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, as an example of using the plasma etching apparatus, the process of etching the polysilicon film formed on the wafer will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 식각 장치를 사용하여 폴리실리콘막을 식각하는 공정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 도 3에 도시된 식각 공정이 수행되기 전의 웨이퍼를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 도 3에 도시된 식각 공정이 수행된 후의 웨이퍼를 설명하기 위한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a process of etching a polysilicon film using the plasma etching apparatus illustrated in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram illustrating a wafer before the etching process illustrated in FIG. 3 is performed. 5 is a view for explaining a wafer after the etching process illustrated in FIG. 3 is performed.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 식각 공정을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 3, 4 and 5 will be described the etching process as follows.

먼저, 이송 로봇에 의해 챔버 내부로 이송된 웨이퍼(900)가 하부 전극에 구비되는 리프트 핀의 승하강 동작에 의해 상기 하부 전극에 로딩된다. 여기서, 상기 웨이퍼(900) 상에는 산화막(902) 및 폴리실리콘막(904a)이 순차적으로 형성되어 있고, 폴리실리콘막(904a)을 특정 패턴으로 형성하기 위한 감광막 패턴(906)이 폴리실리콘막(904a) 상에 형성되어 있다.(S100)First, the wafer 900 transferred into the chamber by the transfer robot is loaded on the lower electrode by the lifting operation of the lift pin provided in the lower electrode. Here, the oxide film 902 and the polysilicon film 904a are sequentially formed on the wafer 900, and the photosensitive film pattern 906 for forming the polysilicon film 904a in a specific pattern is a polysilicon film 904a. (S100)

이어서, 챔버와 연결된 진공 펌프에 의해 챔버 내부의 압력이 0.5 내지 3Torr로 형성되고, 챔버 내부의 온도는 400 내지 800℃로 유지되는 공정 분위기가조성된다.(S200)Subsequently, a pressure inside the chamber is formed at 0.5 to 3 Torr by a vacuum pump connected to the chamber, and a process atmosphere is maintained in which the temperature inside the chamber is maintained at 400 to 800 ° C.

그리고, 가스 공급관을 통해 식각 가스로 사용되는 Cl2또는 SF3가스와, 상기 식각 가스의 운반, 미반응 가스 및 반응 부산물의 배기 및 챔버 내부의 압력 조절 등의 목적으로 제공되는 캐리어 가스로 사용되는 He 또는 Ar 가스의 혼합 가스가 챔버 내부로 제공된다. 이때, 식각 프로파일 향상을 위한 O2또는 N2가스가 더 제공될 수 있으며, 비등방성 식각을 위한 브롬화수소(HBr) 가스가 더 제공될 수 있다.(S300)In addition, Cl 2 or SF 3 gas used as an etching gas through a gas supply pipe and a carrier gas provided for the purpose of conveying the etching gas, exhausting unreacted gas and reaction by-products, and adjusting pressure in the chamber. A mixed gas of He or Ar gas is provided into the chamber. In this case, an O 2 or N 2 gas may be further provided for improving an etching profile, and hydrogen bromide (HBr) gas may be further provided for anisotropic etching.

그리고, 상부 전극에 상기 가스들을 플라즈마 상태로 형성시키기 위한 RF 전력이 인가되고, 하부 전극에 상기 플라즈마를 웨이퍼(900) 상으로 유도하기 위한 바이어스 전력이 인가된다. 이때, 바이어스 전력은 1000W 정도로 제공되는 것이 바람직하다. 플라즈마 상태로 형성된 염소 또는 불소는 상부 전극과 하부 전극 사이에 제공되는 충분한 공간과 높은 바이어스 전력의 인가 및 영구 자석에 의한 자기장으로 인해 웨이퍼 상에 균일하게 제공된다.(S400)RF power is applied to the upper electrode to form the gases in a plasma state, and bias power is applied to the lower electrode to guide the plasma onto the wafer 900. At this time, the bias power is preferably provided about 1000W. Chlorine or fluorine formed in the plasma state is uniformly provided on the wafer due to the sufficient space provided between the upper electrode and the lower electrode, the application of high bias power, and the magnetic field by the permanent magnet (S400).

상기 RF 전력의 인가에 따라 형성된 이온 또는 라디칼(radical) 상태의 염소 또는 불소는 웨이퍼(900) 상의 감광막 패턴(906)에 의해 노출된 폴리실리콘막(904a)과 반응하여 특정 부분을 식각하게 되고, 이에 따라 목적하는 폴리실리콘 패턴(904b)이 형성된다. 이때, 상기 반응에서 발생되는 미반응 가스 및 반응 부산물들은 진공 펌프의 작동에 의해 챔버 외부로 배출된다.(S500)Chlorine or fluorine in an ion or radical state formed according to the application of the RF power reacts with the polysilicon film 904a exposed by the photoresist pattern 906 on the wafer 900 to etch a specific portion. As a result, a desired polysilicon pattern 904b is formed. At this time, unreacted gas and reaction by-products generated in the reaction are discharged to the outside of the chamber by the operation of the vacuum pump (S500).

상기와 같은 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정이 종료된 후, 애싱 공정을통해 폴리실리콘 패턴(904b) 상의 감광막 패턴(906)을 제거하면, 완전한 반도체 장치의 전극층으로 사용되는 폴리실리콘 패턴(904b)이 완성된다.After the dry etching process using the plasma is finished, the photoresist pattern 906 on the polysilicon pattern 904b is removed through the ashing process, thereby completing the polysilicon pattern 904b used as an electrode layer of a complete semiconductor device. do.

그리고, 상기 폴리실리콘 패턴(904b)이 형성된 웨이퍼(900)는 하부전극에 구비되어지는 리프트 핀에 의해 언로딩되고, 이송로봇에 의해 챔버 외부로 이송된다.(S600)In addition, the wafer 900 on which the polysilicon pattern 904b is formed is unloaded by a lift pin provided on the lower electrode, and transferred to the outside of the chamber by a transfer robot.

상기와 같은 식각 공정은 폴리실리콘막에 대한 식각에만 한정되는 것이 아니며, 플라즈마를 사용하는 증착, 스퍼터링 공정 등에도 용이하게 적용될 수 있다. 즉, 플라즈마를 형성하고, 이를 이용하여 웨이퍼를 가공하는 공정에는 모두 적용이 가능하며, 또한 다양하게 변용될 수 있다The etching process is not limited to etching to the polysilicon film, and may be easily applied to a deposition using a plasma, a sputtering process, and the like. That is, it is possible to apply all of the processes to form a plasma, and process the wafer using the same, and can be variously modified.

상기와 같은 본 발명에 의하면 플라즈마 식각 장치는 챔버 내부로 제공되는 가스를 플라즈마 상태로 형성시키기 위한 RF 전력이 인가되는 전극수단과 상기 플라즈마를 웨이퍼 상으로 유도하기 위한 바이어스 전력이 인가되는 지지수단 사이의 거리가 상기 웨이퍼직경의 2배 이상 되도록 상기 전극수단 및 지지수단을 구비한다. 또한, 상기 바이어스 전력을 500 내지 5000W로 제공하고 영구자석을 포함한다.According to the present invention as described above, the plasma etching apparatus includes an electrode means for applying RF power for forming a gas provided in a chamber into a plasma state and a support means for applying a bias power for inducing the plasma onto a wafer. The electrode means and the support means are provided so that a distance is more than twice the diameter of the wafer. In addition, the bias power is provided to 500 to 5000W and includes a permanent magnet.

그러므로 균일한 밀도를 갖는 플라즈마가 웨이퍼 상에 제공되고, 상기 플라즈마에 의해 형성되는 패턴의 균일도가 향상되어 반도체 장치의 신뢰도가 향상된다. 또한, 플라즈마 식각 장치의 정비 주기가 연장되며, 상기 플라즈마 식각 장치의 가동률이 향상된다.Therefore, a plasma having a uniform density is provided on the wafer, and the uniformity of the pattern formed by the plasma is improved to improve the reliability of the semiconductor device. In addition, the maintenance cycle of the plasma etching apparatus is extended, and the operation rate of the plasma etching apparatus is improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (4)

피처리물을 식각하는 공정이 수행되는 챔버;A chamber in which a process of etching an object is performed; 상기 챔버 내에 설치되고, 상기 피처리물을 지지하기 위한 지지수단:Support means installed in the chamber, for supporting the object to be processed: 상기 챔버 내부로 식각가스를 제공하기 위한 가스제공수단: 및Gas providing means for providing an etching gas into the chamber: And 상기 식각가스를 플라즈마로 형성하기 위한 RF 전력이 인가되는 전극수단을 포함하고, 상기 피처리물과 대향되는 전극수단의 간격은 피처리물 직경의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각장치.And an electrode means to which RF power for forming the etching gas into plasma is applied, wherein an interval between the electrode means facing the object and the object is two times or more the diameter of the object to be processed. 제1항에 있어서, 상기 챔버 외부 측벽에 구비되고, 상기 챔버 내부에 자기장을 형성하여 상기 플라즈마의 거동을 조정하기 위한 자기장 형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.The plasma etching apparatus of claim 1, further comprising a magnetic field forming unit provided at an outer sidewall of the chamber and configured to adjust a behavior of the plasma by forming a magnetic field inside the chamber. 제1항에 있어서, 상기 지지수단에는 500 내지 5,000W인 바이어스 전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.The plasma etching apparatus of claim 1, wherein a bias power of 500 to 5,000 W is applied to the support means. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 피처리물인 300mm이상의 웨이퍼를 식각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.The apparatus of claim 1, wherein the chamber etches a wafer of 300 mm or more, which is a workpiece.
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