KR20050010208A - 유도결합 플라즈마 식각 장치 - Google Patents

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KR20050010208A
KR20050010208A KR1020030049208A KR20030049208A KR20050010208A KR 20050010208 A KR20050010208 A KR 20050010208A KR 1020030049208 A KR1020030049208 A KR 1020030049208A KR 20030049208 A KR20030049208 A KR 20030049208A KR 20050010208 A KR20050010208 A KR 20050010208A
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Abstract

본 발명은 유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 장치에 관한 것으로서, 바닥에 배기 홀을 가지는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 소스 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 가스 분사부 상부에 설치되는 절연체 판과, 상기 절연체 판 상부에 설치되며 소스 전원이 인가되는 코일부와, 상기 진공 챔버의 하부에 설치되며 기판이 안치되는 포커스 링과, 상기 포커스 링 내부에 위치하며 상기 기판을 고정하며 바이어스 전원을 인가하는 정전척과, 상기 포커스 링 외부를 감싸며 상기 포커스 링 외부에 설치되는 배플과, 상기 정전척 하부에 위치하는 진공탱크와, 상기 정전척과 유입관 및 배출관으로 연결되어 상기 정전척을 냉각시키는 칠러와, 상기 코일부와 연결되는 소스 제어부와, 상기 정전척과 연결되는 바이어스 제어부와, 상기 정전척에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 유도결합 플라즈마 식각 장치를 제공한다.

Description

유도결합 플라즈마 식각 장치{Plasma etcher using inductively coupled plasma}
본 발명은 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 챔버 내의 플라즈마를 적절하게 제어함으로써, 기판의 미세 패턴 가공이 가능한 유도결합 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 식각 공정은 포토레지스트(photoresist 또는 PR) 층의 구멍을 통해 기판 최상단층을 선택적으로 제거하는 공정으로서, 식각 방식에 따라 식각액을 이용하는 습식 식각(wet etch)과 가스를 이용하는 건식 식각(dry etch)으로 대별될 수 있다.
건식 식각 방식 중 식각 수단으로서 플라즈마를 이용하는 경우에는 웨이퍼를 수용하는 진공 챔버 내부에 가스를 주입하고, 높은 에너지의 고주파를 진공 챔버에 인가함으로서 주입된 가스의 분자들을 고 에너지 준위로 여기시켜 플라즈마 상태로 형성시킨 후 기판의 표면에 여기 된 이온입자들을 입사시켜 식각을 수행하게 된다.
플라즈마를 이용하여 기판을 식각함에 있어 플라즈마 소스는 구현되는 웨이퍼가 고 선택비(selectivity)를 가짐과 동시에 표면손상(damage)이 적어야 한다는 상반된 조건을 충족시키기 위한 중요한 요인 중의 하나로 작용하고 있는데 이러한 플라즈마 소스 측면에서 상호 상반되는 조건을 충족시키기 위해 개발된 것이 용량결합 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP)를 이용하는 방식과, 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP)를 이용하는 방식이 바로 그것이다.
도 1은 이 중에서 현재 제안되고 있는 유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 장치의 개략적인 구성도를 보여주고 있다.
유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 장치는 소정의 용적을 가지며 배기 라인(20)과 연결되는 배기 홀을 포함하는 진공 챔버(10)와, 상기 진공 챔버(10) 상부에 위치하며 상기 진공 챔버(10)에 소스 가스를 유입시키는 가스 분사부(3) 및 소스 전원이 인가되는 코일부(2)와, 상기 코일부(2)와 연결되는 소스 제어부와, 상기 진공 챔버(10)의 하부에 설치되며 기판(W)이 안치되는 포커스 링(5)과, 상기 포커스 링(5) 내부에 위치하며 상기 기판을 고정하며 바이어스 전압을 인가하는 정전척(electrostatic chuck 또는 ESC)과, 상기 포커스 링(5) 외부를 감싸며 상기 포커스 링(5) 외부에 설치되는 배플(baffle, 4)과, 상기 정전척과 연결되는 바이어스 제어부 및 상기 정전척에 전원을 공급하는 전원 공급부(36)를 포함하여 이루어진다.
상기 소스 제어부는 상기 코일부(2)에 소스 전원을 인가하는 소스 고주파 발진기(source RF generator, 28)와, 상기 소스 고주파 발진기(28)에 연결되는 연결케이블의 특성 임피던스(characteristic impedance)에 로드 임피던스(loadimpedance)를 맞추기 위해 상기 소스 고주파 발진기(28)에 연결되는 소스 매처(source matcher, 26)로 이루어진다.
상기 배플(4)은 소스가스의 유량을 조절하기 위한 격벽으로서 진공 챔버(10) 내 벽면을 향해 돌출되는 돌출단을 가지며, 상기 돌출단에는 복수 개의 관통홀이 형성되어 있다.
상기 바이어스 제어부는 고주파 바이어스 전원을 인가하기 위한 제1, 2바이어스 고주파 발진기(bias RF generator, 33, 35)와, 상기 제1, 2바이어스 고주파 발진기(33, 35)에 연결되는 연결케이블의 특성 임피던스에 로드 임피던스를 맞추기 위해 상기 제1, 2바이어스 고주파 발진기(33, 35) 각각에 연결되는 제1, 2바이어스 매처(bias matcher, 32, 34)로 구성되어 진다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분확대도로서, 알루미늄 등으로 이루어지는 정전척 상단에 절연플레이트(6)가 부착되고, 절연플레이트(6) 내부에 정전척 전극(7)이 형성되어 있는 모습을 도시하고 있다. 상기 절연플레이트(6)는 세라믹 등으로 이루어지며, 전원공급부(36)에 연결된다.
이러한 구성을 가지는 유도결합 플라즈마 식각 장치의 작동구성은 다음과 같다.
먼저, 포커스 링(5)에 기판을 안치시키고 전원 공급부(36)에서 정전척 전극(7)에 전원을 인가하면, 기판은 정전력에 의해 상기 포커스 링(5)에 장착되어 고정된다.
상기 상태에서 진공 챔버(10) 상부의 가스 분사부(3)에서 상기 진공챔버(10) 내부로 소스 가스를 분사함과 동시에 정전척에는 바이어스 전원이, 그리고 코일부(2)에는 소스 전원이 인가되면, 상기 진공 챔버(10) 내부에는 강력한 산화력을 가지는 플라즈마(P)가 생성되는데, 이렇게 생성되는 플라즈마 중의 양이온들이 기판의 표면에 입사, 충돌함으로서 웨이퍼가 식각되는 것이다.
상기와 같은 구성 및 작용을 가지는 유도결합 플라즈마를 이용한 식각 기술은 이방성 식각(anisotropic etching)을 용이하게 하고, 높은 식각율을 얻을 수 있으며, 동시에 기판의 표면손상을 감소시킬 수 있는 장점을 가져 많이 선호되고 있다.
그러나 플라즈마 생성은 인가되는 소스·바이어스 고주파 전원 및 주파수, 유입되는 소스가스의 유량 및 압력, 그리고 안치된 기판의 온도 등과 같은 외부적 요인들에 의해 크게 좌우되나, 일단 플라즈마가 생성되고 나면 생성된 플라즈마의 밀도, 플라즈마를 이루는 이온들의 에너지 분포 및 플럭스(flux), 그리고 전자온도 등과 같은 플라즈마 내부적 요인들이 외부적 요인들과 상호 연관성을 강하게 가지게 된다.
유도결합 플라즈마를 이용하는 식각은 플라즈마를 구성하는 이온들을 얼마나 적절하게 제어할 수 있는지가 그 관건인데, 생성된 플라즈마의 상태를 정확하게 나타내며 기판의 식각에 가장 중요하게 작용하는 플라즈마의 내부적 요인들은, 외부에서 이를 쉽게 제어하기가 곤란하다는 것이 유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 기술의 문제점으로 제기되고 있다.
또한, 유도결합 플라즈마를 이용하여 기판 또는 유전체 물질을 식각함에 있어 현재 248nm 파장의 KrF(불화크립톤) 노광기술로 250nm이하의 최소 선폭(critical dimension, 이하 CD라 칭한다)을 가지는 미세 패턴 가공이 가능하여 이러한 CD를 가지는 반도체가 양산되고 있으며, 이론상 노광기술에서 중요하게 거론되는 해상도의 중요한 인자는 노광에 사용되는 물질의 파장 및 유전율인데, 이 중에서 유전율의 변경은 용이하지가 않으므로, 이에 대한 대안으로 더욱 짧은 파장을 가지는 193nm의 ArF(불화아르곤)를 사용하는 방법이 제안되고 있다.
그러나 ArF가 100nm이하의 미세 패턴 가공이 가능한 이점을 가지고 있어 이에 대한 활발한 연구가 진행되고 있으나, 플라즈마에 대한 내성을 어느 정도 가지고 있어 식각 특성이 크게 변하지 않는 KrF에 비해, ArF 감광재료는 플라즈마에 대한 내성이 상대적으로 약해 식각시 포토레지스트의 빠른 식각 및 변형 등과 같은 문제점을 안고 있다.
더욱이 100nm이하의 미세 패턴을 가공하는 경우 CD 바이어스 제어를 어떻게 적절하게 수행할 것인지, 그리고 가공되는 패턴 밀도차이에 따라 식각율이 달라지는 마이크로 로딩효과를 어떻게 최소화시킬 지에 대한 점 역시 문제로 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 플라즈마의 전자온도분포를 적절하게 제어함으로서 식각에 있어 선택비를 개선시킬 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이방성 식각을 용이하게 하고, 높은 식각율을 얻을 수 있는 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 미세 패턴 가공에 있어 적절하게 CD 바이어스를 제어할 수 있으며, 동시에 식각되는 기판상의 패턴들에 플라즈마가 미치는 표면손상을 최소화할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 유도결합 플라즈마 식각 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 도 1의 A부분의 부분확대도
도 3은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 식각 장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 식각 장치의 배플 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2, 120 : 코일부 3, 130 : 가스 분사부
4, 140 : 배플 5, 150 : 포커스 링
6, 160 : 절연플레이트 7, 170 : 정전척 전극
10, 100 : 진공 챔버 20, 240 : 배기 라인
26, 126 : 소스 매처 28, 128 : 소스 고주파 발진기
32, 320 : 제1바이어스 매처 33, 330 : 제1고주파 발진기
34, 340 : 제2바이어스 매처 35, 350 : 제2고주파 발진기
36, 360 : 전원 공급부 110 : 절연체 판
220 : 배기 홀 310 : 스위치
500 : 칠러 520 : 유입관
540 : 배출관 600 : 가스 공급부
620 : 가스 유입관
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 바닥에 배기 홀을 가지는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 소스 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 가스 분사부 상부에 설치되는 절연체 판과, 상기 절연체 판 상부에 설치되며 소스 전원이 인가되는 코일부와, 상기 진공 챔버의 하부에 설치되며 기판이 안치되는 포커스 링과, 상기 포커스 링 내부에 위치하며 상기 기판을 고정하며 바이어스 전원을 인가하는 정전척과, 상기 포커스 링 외부를 감싸며 상기 포커스 링 외부에 설치되는 배플과, 상기 정전척 하부에 위치하는 진공탱크와, 상기 정전척과 유입관 및 배출관으로 연결되어 상기 정전척을 냉각시키는 칠러와, 상기 코일부와 연결되는 소스 제어부와, 상기 정전척과 연결되는 바이어스 제어부와, 상기 정전척에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 유도결합 플라즈마 식각 장치를 제공한다.
상기 정전척과 상기 포커스 링에 안치되는 기판 사이공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연체 판은 세라믹 등의 유전체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 배플은 몸체부와 상기 몸체부에 수직하게 돌출되는 돌출부로 이루어지며, 상기 몸체부 및 돌출부에는 다수의 관통 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 소스 제어부는 소스 고주파 발진기와, 임피던스의 매칭을 위한 소스 매처를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소스 고주파 발진기의 진동수는 20 MHz 내지 300 MHz 범위내 인을 특징으로 한다.
상기 바이어스 제어부는 제1바이어스 고주파 발진기와 임피던스의 매칭을 위한 제1 바이어스 매처로 이루어지는 제1바이어스 제어부와, 제2바이어스 고주파 발진기와 임피던스의 매칭을 위한 제2바이어스 매처로 이루어지는 제2바이어스 제어부와, 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1, 2바이어스 고주파 발진기의 진동수는 각각 400 KHz 내지 2 MHz, 13 MHz 내지 60 MHz 범위내인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서 유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 장치를 그 구성도인 도 3을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하기로 한다.
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마를 이용하는 식각 장치는, 기본적으로 소정의 용적을 가지며 식각 공정이 수행되는 진공 챔버(100)와, 상기 진공 챔버(100) 상부와 연결되는 소스 제어부(124)와, 상기 진공 챔버(100) 내부에 안치되는 기판(W)에 바이어스 전원을 인가하는 정전척과, 상기 정전척 하부에 설치되는 진공탱크(400)와, 상기 정전척과 연결되는 바이어스 제어부(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 진공 챔버(100) 하부에는 소스 가스들을 상기 진공 챔버(100) 외부로 배출시키기 위한 배기 홀(220)이 형성되며, 상기 배기 홀(220)은 배기 라인(240)과 연결되어 챔버 내부의 소스 가스들을 외부로 배출시키게 된다.
상기 배기 홀(220)은 진공 챔버(100) 내 벽면과 정전척 사이의 바닥에 원주 형상으로 이루어짐이 소스 가스들의 배출을 용이하게 할 수 있어 바람직하나 이에 한정되지 않고 하나 이상의 관통 홀 등 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
진공 챔버(100) 상부는 상기 진공 챔버(100)에 소스 가스를 유입시키는 가스 분사부(130)와, 상기 소스 제어부(124)에 의해 소스 전원이 인가되어 지는 코일부(120)와, 상기 가스 분사부(130) 및 코일부(120) 사이에 위치하는 절연체 판(110)을 포함하여 구성되어 진다.
상기 절연체 판(110)은 유전체의 유전율에 따라 고주파 전기장 전달, 즉 소스 가스에 파워가 전달되는 상태가 달라지는 것을 이용하는 것으로 챔버 내부를 플라즈마가 최적의 상태에서 생성될 수 있도록 해준다.
상기 절연체 판(110)의 재질로는 세라믹 등 유전체판이 일반적으로 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 소스 제어부(124)는 일단이 접지되며 소스 전원을 인가하는 소스 고주파 발진기(128)와, 상기 소스 고주파 발진기(128)에 연결되는 연결케이블의 특성 임피던스에 로드 임피던스를 맞추기 위해 상기 소스 고주파 발진기(128)에 연결되는 소스 매처(126)로 이루어진다.
상기 소스 고주파 발진기(128)는 생성되는 플라즈마의 전자온도를 제어하기 위한 것으로서, 인가되는 고주파의 진동수는 20 MHz 내지 300 MHz 범위내 인 것이 바람직하다.
상기 진공 챔버(100) 내부에서 생성되는 플라즈마는 코일부(120)에 인가되는 고주파의 진동수에 의존하게 되는데, 상기 소스 고주파 발진기(128)에서 인가되는 고주파의 진동수를 상기 범위 내에서 범위를 적절하게 선택하여 사용하면, 기판의 식각에 있어 소스 가스의 식각종(etchant)과 폴리머(polymerization) 조절이 가능하여 고 선택비를 가지는 기판의 구현이 가능해지는 것이다.
또한, 기판 상에 구현된 패턴에 있어 그 패턴 밀도가 소한 부분과 밀한 부분으로 나뉘어져 패턴 밀도 차이가 나는 경우, 각 기하학적인 구조에 따라 축적되는 전하량에 기인한 전위차로 인해 패턴 손상이 일어날 수도 있다.
이때는 플라즈마의 전자온도와 인가되는 소스 고주파의 진동수가 반비례한다는 점을 감안하면, 상기 소스 고주파 발진기(128)에서 인가되는 고주파의 진동수를 상기 진동수 범위 내에서 적절하게 증대시킴으로써 이러한 현상을 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 정전척에는 기판(W)이 안치되는 포커스 링(150)과, 상기 포커스 링(150) 외부를 감싸며 상기 포커스 링(150) 외부에 설치되는 배플(140)을 포함하며, 상기 포커스 링(150)에 기판이 안치될 때 상기 정전척과 기판 사이에 생기는 공간에 가스를 유입시키는 가스 공급부(600)와 연결되는 가스 유입관(620)이 위치한다.
또한 정전척의 상면에는 세라믹 등으로 이루어진 절연플레이트(160)가 부착되며, 절연플레이트(160)의 내부에는 전원공급부(360)에서 전원이 인가되는 정전척 전극(170)이 형성된다.
상기 배플(140)은 챔버 내부의 소스 가스들의 유량을 조절하기 위한 격벽으로서 도 4에 상세하게 도시되어 있는데, 본 발명에 따른 배플(140)은 통 형상의 몸체부(142)와, 상기 몸체부(142)에 수직하게 돌출되는 돌출부(146)로 이루어지며, 상기 몸체부(142) 및 돌출부(146)에는 다수의 관통 홀(144, 148)을 포함하여 이루어진다.
상기 다수의 관통 홀(144, 148)은 상기 배플(140) 내부의 소스 가스들이 진공 챔버(100)의 배기 홀(220)로 빠져나가는 것을 용이하게 해주는 역할을 하며, 종래와 달리 배플(140)의 표면적을 증대시킴으로서 정전척에 인가되는 바이어스 전압을 증가시키게 된다.
즉, 배플의 표면적의 증대는 접지 면적의 증대를 의미하여 상대적으로 정전척의 셀프 디씨 바이어스 전압(self DC)을 크게 형성시켜 보다 개선된 패턴 식각이 가능하게 해주는 역할을 한다.
상기 관통 홀(144, 148)의 형상은 도시된 것에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.
상기 가스 공급부(600)는 상기 정전척에 바이어스 전압이 인가되어 기판이 정전력에 의해 상기 정전척에 고정될 때, 정전척과 포커스 링(150)에 안치되는 기판 사이에서 발생하는 공간으로 헬륨 등과 같은 가스를 지속적으로 유입시킨다.
이렇게 가스 공급부(600)에 의해 기판의 저면으로 유입되는 가스는, 기판의 저면이 직접 정전척에 접촉됨으로써 발생되는 기판의 온도편차를 없애주어 기판 표면의 손상을 방지하게 해준다.
또한, 본 발명은 정전척과 연결된 유입관(520) 및 배출관(540)을 가지는 칠러(chiller, 500)를 더욱 포함하는데, 상기 칠러(500)는 열 부하를 제어하여 가공부의 온도를 조절하는 장치로서 기판을 극 저온으로 냉각시키게 된다.
이러한 기판의 극 저온 냉각은 플라즈마에 의한 ArF 포토레지스트에의 영향을 최소화시키게 되고, 100nm 이하의 초미세 패턴이 있는 기판의 이방성 식각을 용이하게 할 뿐 아니라, CD 바이어스 제어가 적절하게 수행되게 하는 역할을 담당한다.
칠러(500)의 냉매는 저 분자량의 불소용액으로 -100 내지 +20 ??의 온도 범위 내에서 전기적 및 화학적으로 안정한 특성을 갖는 갈덴(galden)이나 FC84계열의 용액 등이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 진공 탱크(400)는 정전척 하부에 설치되어 상기 칠러(500)가 기판을 극 저온으로 냉각시킴에 따라 발생가능한 공기 중 수증기의 응결을 방지하기 위한 것으로서, 별도의 미 도시된 외부 펌프에 의해 펌핑을 하여 상기 진공 탱크(400) 내부를 진공 상태로 만들거나, 또는 질소 등과 같은 가스를 고압으로 상기 진공 탱크(400) 내부로 유입시키는 것과 같이 다양한 방법이 가능하다.
상기 바이어스 제어부(300)는 제1바이어스 고주파 발진기(330)와 임피던스의매칭을 위한 제1 바이어스 매처(320)로 이루어지는 제1바이어스 제어부와, 제2바이어스 고주파 발진기(350)와 임피던스의 매칭을 위한 제2바이어스 매처(340)로 이루어지는 제2바이어스 제어부와, 스위치(310)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1바이어스 고주파 발진기(330)는 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)과 같이 다소 단단한 박막을 식각하기 위한 것으로서 400 KHz 내지 2 MHz 범위 내의 진동수가 바람직하며, 상기 제2바이어스 고주파 발진기(350)는 상기 제1바이어스 고주파 발진기(350)와 달리 폴리실리콘, 저 유전율을 가지는 유전체 물질과 같이 다소 부드러운 박막을 식각하기 위한 것으로서 13 MHz 내지 60 MHz 범위 내의 진동수가 바람직하다.
상기 스위치(310)는 CD 바이어스 제어를 적절하게 수행하기 위한 것으로서 식각하고자 하는 박막에 따라 상기 제1, 2바이어스 제어부 중에서 어느 하나를 연결시켜 CD 바이어스를 제어하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경 및 수정이 가능하며 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
본 발명은 유도결합 플라즈마를 이용하여 기판을 식각할 때, 여러 변수들이 상호 연관되어 제어하기 힘든 플라즈마 내부상태를 가변 소스 및 바이어스 고주파 발진기와, 절연체 판, 그리고 챔버 내부의 접지 면적 등과 같이 플라즈마 내부상태와 연관성 있는 외부적인 요인을 적절하게 이용함으로써, 초미세 패턴 구현에 있어 선택비를 향상시키고 플라즈마에 의한 손상을 최소화시킬 수 있게 해준다.
또한, 본 발명은 식각되는 기판의 온도가 극저온으로 유지될 수 있게 함으로서 CD 바이어스 제어와 이방성 식각을 용이하게 할 수 있게 해준다.

Claims (8)

  1. 바닥에 배기 홀을 가지는 진공 챔버와,
    상기 진공 챔버의 상부에 설치되어 소스 가스를 분사하는 가스 분사부와,
    상기 가스 분사부 상부에 설치되는 절연체 판과,
    상기 절연체 판 상부에 설치되며 소스 전원이 인가되는 코일부와,
    상기 진공 챔버의 하부에 설치되며 기판이 안치되는 포커스 링과,
    상기 포커스 링 내부에 위치하며 상기 기판을 고정하며 바이어스 전원을 인가하는 정전척과,
    상기 포커스 링 외부를 감싸며 상기 포커스 링 외부에 설치되는 배플과,
    상기 정전척 하부에 위치하는 진공탱크와,
    상기 정전척과 유입관 및 배출관으로 연결되어 상기 정전척을 냉각시키는 칠러와,
    상기 코일부와 연결되는 소스 제어부와,
    상기 정전척과 연결되는 바이어스 제어부와,
    상기 정전척에 전원을 공급하는 전원 공급부
    를 포함하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전척과 상기 포커스 링에 안치되는 기판 사이공간에 가스를 공급하는 가스 공급부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연체 판은 세라믹 등의 유전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배플은 몸체부와 상기 몸체부에 수직하게 돌출되는 돌출부로 이루어지며, 상기 몸체부 및 돌출부에는 다수의 관통 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소스 제어부는 소스 고주파 발진기와, 임피던스의 매칭을 위한 소스 매처를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소스 고주파 발진기의 진동수는 20 MHz 내지 300 MHz 범위내 인을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스 제어부는 제1바이어스 고주파 발진기와 임피던스의 매칭을 위한 제1 바이어스 매처로 이루어지는 제1바이어스 제어부와, 제2바이어스 고주파 발진기와 임피던스의 매칭을 위한 제2바이어스 매처로 이루어지는 제2바이어스 제어부와, 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 2바이어스 고주파 발진기의 진동수는 각각 400 KHz 내지 2 MHz, 13 MHz 내지 60 MHz 범위내인 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 식각 장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727263B1 (ko) * 2005-12-26 2007-06-11 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 처리 장치 및 그 구동 방법
KR100777151B1 (ko) * 2006-03-21 2007-11-16 주식회사 디엠에스 하이브리드형 플라즈마 반응장치
KR101313705B1 (ko) * 2005-06-24 2013-10-01 주성엔지니어링(주) 저온 폴리 실리콘의 증착방법 및 이를 위한 플라즈마발생장치
CN106206385A (zh) * 2016-09-27 2016-12-07 上海华力微电子有限公司 一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法
CN112863983A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101313705B1 (ko) * 2005-06-24 2013-10-01 주성엔지니어링(주) 저온 폴리 실리콘의 증착방법 및 이를 위한 플라즈마발생장치
KR100727263B1 (ko) * 2005-12-26 2007-06-11 동부일렉트로닉스 주식회사 플라즈마 처리 장치 및 그 구동 방법
KR100777151B1 (ko) * 2006-03-21 2007-11-16 주식회사 디엠에스 하이브리드형 플라즈마 반응장치
CN106206385A (zh) * 2016-09-27 2016-12-07 上海华力微电子有限公司 一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法
CN112863983A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备
CN112863983B (zh) * 2019-11-28 2023-09-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备

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